松下LC电气控制与组态设计课件七

第七章监控组态软件与PLC应用

总体设计

第一节自动售货机PLC控制与监控组态设计一、仿真系统组成本仿真系统由上位机和下位机两部分组成。上位机利用PC机，下位机利用松下的FP1系列可编程控制器FP1-C24。上位机内装北京力控组态软件FORCECONTROL2.6和松下编程软件FPWIN-GR。组态软件FORCECONTROL用以制作仿真画面、编写仿真程序并与下位机进行通信。FPWIN-GR是松下可编程序控制器与PC机联机的编程支持工具，利用它可以实现程序输入、程序注释、程序修改、程序编译、状态监控和测试以及设置系统寄存器和PLC各种参数等。二、自动售货机功能分析1．自动售货机的基本功能售货机基本功能：对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能购买某种商品，并做出相应的反应。2．仿真实验系统中售货机的分析售货机的全部功能是在上位机上模拟的，其部分硬件由计算机软件模拟代替。如钱币识别系统可以用按压某个“仿真对象”输出一个脉冲直接给PLC发布命令。

1）实验状态假设a自动售货机只售8种商品；b.自动售货机可识别10元、5元、1元、5角、1角硬币；c.自动售货机可退币10元、5元、1元、5角、1角硬币；d.自动售货机有液晶显示功能；f.实验中售货机忽略了各种故障以及缺货等因素。2）一次交易过程分析a.初始状态：由电子标签显示各商品价格，显示屏显示友好界面，此时不能购买任何商品。b.投币状态：按下投币按钮，显示投币框，按下所投币值，显示屏显示投入、消费、余额数值，当所投币值超过某商品价格时，相应商品选择按钮发生变化，提示可以购买。c.购买状态：按下可以购买的“选择”按钮，所选的商品出现在出货框中，同时显示屏上的金额数字根据消费情况相应变化。取走商品后出货框消失。d.退币状态：按下退币按钮，显示退币框，同时显示出应退币值及数量。按下确认钮，则恢复初始状态。三、设计任务的确定上位机与下位机之间的任务分工：上位机主要用来完成仿真界面的制作工作；下位机则主要用来完成PLC程序的编写。在进行PLC程序的编写时需要先分配PLC的I/O点，确定上、下位机的接口。然后，对上位机和下位机分别进行设计工作。最后，进行上位机设计结果与下位机设计结果的配合工作，经调试后完成整个系统的设计。一方面，仿真的自动售货机接受PLC的控制指令并完成相应的动作；另一方面，仿真界面中的仿真自动售货机的运行，都是由组态界面所提供的命令语言来完成的。四、程序设计部分1．程序设计说明仿真程序的编写利用了力控组态软件FORCECONTROL2.6。下位机程序的编制则是利用松下PLC专用编程软件FPWIN-GR完成的。2．PLC程序设计把一次交易过程分为几个程序块：运行初期电子标签价格的内部传递；投币过程；价格比较过程；选择商品过程；退币过程。1）运行初期电子标签价格的内部传递程序的设计

仿真系统运行初期的任务：①要由PLC向仿真画面相应对象传递已经存储好的价格；②给投入显示、消费显示及余额显示寄存器清零；③给存储退币币值的存储器清零。程序编制过程中，要用到运行初期闭合继电器R9013、16位数据传送指令F0，同时在上位机FORCECONTROL中，必须定义相应的变量，来实现与PLC程序的对接。电子标签价格内部传递变量表：

说明上位机FORCECONTROL变量对应PLC地址投入显示POITR001.PVWR1消费显示POIXF002.PVWR2余额显示POIYE003.PVWR301商品价格JG01.PVWR402商品价格JG02.PVWR503商品价格JG03.PVWR604商品价格JG04.PVWR705商品价格JG05.PVWR806商品价格JG06.PVWR907商品价格JG07.PVWR1008商品价格JG08.PVWR11退币10元TB$100.PVSV0退币5元TB$50.PVSV1退币1元TB$10.PVSV2退币5角TB$5.PVSV3退币1角TB$1.PVSV4运行初期电子标签价格的内部传递程序：系统初始化时，通过运行初期闭合继电器R9013在第一次扫描时将数值传递给上位机。通过指令F0给WR1～WR11及SV0～SV4赋初值。2)投币过程每投下一枚硬币，投入显示将增加相应的币值，余额也增加同样的币值。投币过程变量表：说明上位机FORCECONTROL变量对应PLC地址投入一角TR$1.PVR200投入五角TR$5.PVR201投入一元TR$10.PVR202投入五元TR$50.PVR203投入十元TR$100.PVR204投币过程梯形图：

在上图中，当按下投入一角时，相当于让R200接通，之所以用一个微分指令，就是要只在接通时检测一次，不能永远加下去。投入一角要使投入显示、余额显示都相应增加相同数值，加法由16位加法指令F20实现的。投入五角、一元、五元、十元，原理同上。

3)价格比较过程价格的比较要贯穿实验过程的始终，只要余额大于某种商品价格时，就需要输出一个信号，提示可以购买。这里用选择灯来代表此信号。

价格比较过程变量表说明上位机FORCECONTROL变量对应PLC地址01商品灯亮D01.PVY002商品灯亮D02.PVY103商品灯亮D03.PVY204商品灯亮D04.PVY305商品灯亮D05.PVY406商品灯亮D06.PVY507商品灯亮D07.PVY608商品灯亮D08.PVY7

价格比较梯形图:本图中，在程序执行过程中，R9010始终保持闭合，是16位数据比较指令，F60用来比较余额和商品的价格，R900A是大于标志,R900B是等于标志。当余额大于等于某种商品价格时，程序使相应的指示灯闪烁表示可以购买该种商品。4）选择商品过程当投入的币值可以购买某种商品时，按下相应的“选择”按钮即可在出货框中出现该种商品，同时消费显示栏中显示出已经消费掉的金额，余额也将扣除已消费的币值，接着余额继续与价格比较，判断是否能继续购买。出现在出货口的商品在没有取走前，一直保持显示状态，用鼠标点击该商品代表已经取走，出货口中的商品隐藏。

选择商品过程变量表：

说明上位机FORCECONTROL变量对应PLC地址选择01商品XZ01.PVR205选择02商品XZ02.PVR206选择03商品XZ03.PVR207选择04商品XZ04.PVR208选择05商品XZ05.PVR209选择06商品XZ06.PVR20A选择07商品XZ07.PVR20B选择08商品XZ08.PVR20C01商品出现CX01.PVY802商品出现CX02.PVY903商品出现CX03.PVYA04商品出现CX04.PVYB05商品出现CX05.PVYC06商品出现CX06.PVYD07商品出现CX07.PVYE08商品出现CX08.PVYF取01商品Q01.PVR230取02商品Q02.PVR231取03商品Q03.PVR232取04商品Q04.PVR233取05商品Q05.PVR234取06商品Q06.PVR235取07商品Q07.PVR236取08商品Q08.PVR237选择商品梯形图：

选择商品梯形图(续上图）：在选择商品的过程中：

一是要使商品出现在出货框中，二是要实现内部货币的运算。如：按下选择01商品键，相当于给R205加一个信号（只接受一次脉冲，所以用DF微分指令），当Y0接通（01商品灯亮）时，则系统显示可以购买01商品。由于取01商品R230是常闭触点，故Y8输出，代表在出货框中出现01商品，购买成功。当按下取01商品按钮时，R230断开，不能输出Y8，代表01商品被取走。

内部币值的计算和是否取走商品无关，只要按下选择按钮，并且可以购买此商品就要从余额中扣除相应的金额，显示消费的币值。加法由F20指令实现，减法由F25指令实现。5）退币过程在退币过程中，最主要的是要完成退币的运算过程，根据结果输出相应的钱币，退币结束时还要给程序中使用到的某些寄存器重新赋零。退币过程变量表：说明上位机FORCECONTROL变量对应PLC地址退币按钮TENTERR20F退币0.1元TB$1.PVSV4退币0.5元TB$5.PVSV3退币1元TB$10.PVSV2退币5元TB$50.PVSV1退币10元TB$100.PVSV0退币确任按钮TUIBIOK.PVR0退币过程梯形图：

退币过程：在按下退币按钮（即R20F接通）时执行，同样也用到一个微分指令，在接收到信号时产生一次开关脉冲，进而执行一次其下面的指令。F32是除法指令，第一次将余额的币值除以1000，商存储于SV0中，作为退币10元的输出值。余数则存储于特殊数据寄存器DT9015中，下次将不能被1000（10元）整除的余数除以500（5元），商存储于SV1中，余数继续下传，直至被1角除过，由于所投币值最小是1角，并且商品价格也确定在整角，所以最终能被1角整除。在程序的初始化时曾给WR13、WR15、WR17、WR19和WR20赋零,WR13、WR15、WR17、WR19和WR20是程序的中间量。

退币过程结束后，PLC要将寄存器中的数值置回原定的初值0，完成一次交易，防止下一次交易时出错。数据初始昨化梯形图掘：程序中疗分别将约投入显好示、消桂费显示垦、余额调显示、笼10元逃存储、肌5元存么储、1烤元存储猫、5角罢存储和畏1角存拆储清零语，还将跃中间量素WR1服3、W严R15撑、WR冷17、品WR1尾9和W瞧R20低清零。五、仿筹真界面世的设计1.售靠货机背变景的设赠计售货机背汁景是一个蒸不动的画决面，可以顶利用图片伸处理的方爪法按照制采定样式的贱功能画出埋售货机的劫整体。2.显示惩屏部分的龟设计图中的产欢迎字球符是可似以闪烁苦变化的彼，‘a目aaa寨’字符例可以用踩来显示宗系统的践时间。交易过程锈中的币值帮显示画面很如下图：3．电子羞标签的设帆计电子标签卫用来显示察程序中传燥递上来的助价格，其弹中要有可对以定义的花字符，设副计出的标沸签为智。其中的字质符‘J.票03’表减示可以显范示03商兽品价格的复变量。4．按钮签的设计“选择都”按切钮的设少计要反辽映出可槐以购买搅和不可讲购买时弹的差异弦，所以钢其中也孕要有可汇以变化持的字符闭。设计铲如右图废，其中字阳符‘选汤择’在轮满足条惧件以后泄可以闪何烁变色闹。按钮揪均可以烧动作。5．祝投退币重提示框奔的设计投、退币惑提示框中条要有可以抗投入的硬袜币、确认者按钮以及赔框架，其惑中硬币、议确认按钮糠和字符‘比a’均是古可以定义故的变量。6．出企货框的设总计出货框出货框赵中要有翼01至挪08商权品的示矿意图以嚼及框架获。其中居的商品拼在满足储条件后圾可以出解现，鼠杠标点击舟后可以自消失，吸是可定企义的变卡量。投币提议示框退币提么示框出货框六、仿真界面辰中各变量革的定义仿真程锹序上的脆各部分锅若实现库仿真功屡能，就照必须定峡义成相丽应的变继量，再番与PL胀C程序赞中的软亭继电器店相匹配刑，这样酱才能实剑现PL广C的控真制功能勉。1．中间达变量中间变量较的作用域胳为整个应支用程序，蕉不限于单工个窗口。望中间变量叮适于作为洁整个应用膀程序动作耽控制的全磁局性变量亩、全局引健用的计算亿变量或用熊于保存临寸时结果。该仿真禾实验系晒统中有谅3个中贡间变量规：⑴poi葛wind否ows：才该变量是竖控制显示比屏的。poiw浆indo臂ws=1桂：显示屏膊进入投币捆交易状态滨；poiw松indo糠ws=0以：显示屏柄返回初始型欢迎状态斩。⑵poi息winJ坦B：该变若量是控制贝投币框的毕。poi挺win循JB=扣1：显奏示投币天框；poiw译inJB稀=0：投熄币框消失爪。⑶po俊iwi键nTB驱：该变睡量是控闹制退币利框的。poiw叠inTB骡=1：显推示退币框乐，poi数win勇TB=供0：退械币框消干失。2．数据库变择量当要在界汗面上显示存处理数据只库中的数障据时，需旦要使用数台据库变量奴。一个数晌据库变量完对应数据外库中的一此个点参数队。数据库在变量的作衬用域为整扁个应用程摄序。数据库变菜量有三种哄：实型数矩据库变量忙、整型数武据库变量粱和字符数被据库变量斤。仿真系封统中有鼻56个糠整型数牢据库变讨量，分撇别对应顶PLC良程序中交的56青个软继稳电器。3.仿真沃界面与P茅LC程序表的配合定咳义⑴初始状项态poiw水indo择ws=0材：显示屏趟显示初始宾欢迎状态福。以01商订品为例，添电子标签纷中的字符拆‘J.0禁1’对应是的变量J构G01.谜PV与P竿LC程序榨中的地址亦WR4相掩匹配，W茎R4中存苦储的数据猎为250爷，如何让伙字符显示五2.50态元呢？方法：在开发膀系统（价Dra剧w）中巡寿，双击自字符‘杠J.0杠1’，剑来到“酱动画连门接”画风面，选怒择“数众值输出扇”中的躲“模拟宪”项，软键入‘同JG0员1.P恒V/1花00’静即可，犹由25舌0到2膏.50述实际是筋计算机峡来完成脑的。其拌它的价怀格也是岔如此显骂示的。动画连接敲画面⑵投币甲状态当投币时薪，按下“难投币”提冈示字，出汪现投币框链。如何定蚀义“投币柳”呢？双颈击汉字“苦投币”，仰来到“动脏画连接”惹画面，选培择“触敏递动作”中习的“左键决动作”，戚在“动作绘描述”框孙中作如下雕定义：按姑下鼠标时吊，poi势winJ盛B=1，弯poiw激inJB差这个变量亮是控制投艇币框的，可当poi压winJ间B=1时重，出现钱蚀币和提示盲框；po寻iwin陆JB=0没，钱币和柱提示框隐晨藏。下面分别恋定义提示甜框和钱币秆以及“确婆认”按钮。双击提的示框，同来到“洲动画连翼接”画遮面，选吓择“显栏示/隐递藏”项继，定义藏poi叠win腿JB=背=1时散显示，尾各硬币蹦也用同抛样的方跨法定义岁，“确豆认”按靠钮也同瞎样定义煎，这样蓝就使在暖按下汉似字“投笔币”时释，变量肠poi蜓win起JB=愁1，从咱而出现尽投币框述，以及扭硬币等拒。定义了堵投币框笨的显示榴状态，嘴用鼠标济点击代脚替了实很际过程驾中的钱炎币投入京动作，最重要茶的任务粒是投币世运算，船下面介怨绍钱币秆的定义颂方法。以十元厉为例：双击十兄元硬币霜，来到帮“动画晨连接”腰画面，艺选择“哄触敏动伯作”中恨的“左昂键动作恋”，在隙动作描亲述中如杨下定义炸：按下萝鼠标时膨，po稀iwi皇ndo蚕ws=搂1;渡TR$药100结.PV忧=1;亡释放湾鼠标时贺,TR隙$10蓄0.P浴V=0夸;动作公描述画狗面下图价所示。动作描述常画面其中po恭iwin钟dows筝=1，是底让显示屏芽不再显示佩友好界面棵，来到交嫂易界面；TR$纹100汽.PV宾=1时娘给PL伐C发出痕一个接呈通信号系，由于催TR$竹100通.PV象对应的购PLC尾地址是纲R20遭4，使汗得R2纵04继松电器导咬通，转拢而执行长相应的五加十元京程序。同样定义瓶其它钱币奔，注意其跃对应的P芬LC软继他电器。最后还劲要定义隶“确认银”按钮毕。要实施现的功核能是按子下“确葡认”按秘钮时，站所有的就钱币以鼓及投币骄提示框松均消失林。这里作唐如下定卡义：双饲击“确炕认”按淋钮，来备到“动寨画连接茶”画面福，选择以“触敏卵动作”索中的“奥左键动汗作”，顷在动作嫌描述中级作如下汁定义：文按下鼠当标时，照poi钢win裕JB=引0；poi析win旱JB=喊0时，道所有的车钱币以它及投币攀提示框摧均消失屈，这是冬由计算别机控制乡丰的内部挣变量。投币以款后，显舰示屏要刊及时反刚映出投俩币情况移，同时怒“选择匆”指示薄也要相颂应变化勤（闪烁鬼、变色欲）。下面来匆定义显烂示屏和桃“选择洞”按钮指。显示屏要埋显示3种句数据，分狸别为：投忆入显示、佩消费显示甚、余额显谅示。三种显示总均用力控常软件自带伴的附件—寄数码管来起显示。先在工具阵箱中点击新“选择子必图项”，维在子图库至中找到仪颈表中的数俘码管，放埋在显示屏么中，作为颤投入显示锤，再复制肚两个，分好别作为消越费显示、型余额显示师。双击数饥码管来到卸数码管属迁性设置画耐面，在表绝达式中作敞如下定义机：poi融TR00盼1.PV桂/100婶，poi始TR00女1.PV桨连接的是南PLC程诸序中的W堪R1软继砌电器，是波用来存储台投入显示建数据的，漏除以10巩0同样是蹦为了PL可C数据计爱算的方便后。这样就女可用数码姨管来显示穿投入的币伐值。同样定义松消费显示长，余额显居示。数码管斩的属性偷设置画撒面如图碗所示：“选择”拣按钮要败根据余乞额的数遮值发生背闪烁和办变色。定义过程加如下：双这击“选择碎”按钮，把来到“动刮画连接”赵画面，在桶“颜色相选关动作”券中选择“暗闪烁”项萝，分别定袋义属性和排频率，在谎变量选择节项中选择放相应的指递示灯变量央。以01密商品的某选择指经示灯为喊例,在粮变量选奶择项中叫选择D赚01.怪PV=海=1,满足条件估时指示灯漏变色。这样就齐定义好泰了投币盾状态的绕上位机惠仿真变阿量，配变合PL哄C程序麦可以实即现投币牙功能。下图是一延幅投币时椅的画面，料投入6.猎60元，隶还未买商休品，注意贸看显示屏乌的显示以凉及选择按震钮的变化瓶，此时还而不能购买仍05号商稼品（价格宽12元）钉。⑶购买哥状态定义了投金币状态，烛就可以购按买商品了罢。当选择桐指示灯血变色以规后，按就下它，俩将会在歌出货口樱处出现想我们要估买的商甲品。以01商山品为例：讽定义“选刘择”按钮沈：双击“款选择”按屡钮，来到类“动画连抄接”画面兵，选择“业触敏动作梯”中的“混左键动作滚”，在动圾作描述中载如下定义浊：按下鼠村标时XZ洞01.P刘V=1；赤释放鼠标况时，XZ泊01.P迫V=0。榆XZ01熟.PV与驶PLC程鼠序中的R斜205相私对应，按下可以场购买商品鬼的选择键撤，转而执套行相应的暖PLC程睬序同时消捷费显示增暑加相应的吃币值，余厅额显示减右少相应的爷币值，此轧时还要在遮出货口处讨出现相应束的商品。用“显怜示/隐哈藏”功袜能来定唱义在出且货口中跌出现的锦商品。双击出货轰口处的小笑商品，来袖到“动画躁连接”画肯面，选择腊“显示/湾隐藏”项伟，定义C繁X01.缴PV==岩1时显示奋。定义画僵面下图所沉示。出货口碑框架的宗隐藏/连显现是员用程序犬来控制建的。当有一脊种商品房诚出现在拢出货口窜，就会袍显示框板架；当滩全部商繁品均消奥失后框渴架隐藏惨。程序贵如下图弓所示。椒图中R210讽是控制出顾货口框架黄是否出现各的继电器饼。⑷退币状固态当按下“舒退币”按安钮时，P丛LC要进殖行退币运债算。所以按下“昨退币“捉按钮就差要与P炊LC通测讯，执藏行退币驶计算。下面来定坦义退币按托钮。双击“愤退币”因按钮，披出现“唤动画连狗接”画滔面，选劲择“触翼敏动作佳”中的牧“左键徐动作”叫，动作附描述为疗：按下酱鼠标，争poi角win相JB=潮0；涌poi挑win纪TB=冶1；命Ten鞠ter望.PV必=1。剩释放鼠除标，T罢ent湖er.解PV=搁0；内慌部变量巾poi简win航JB=惯0是让刻投币框熔消失，狮poi成win撑TB=宿1是让逆退币框蔽出现，服Ten溜ter电.PV左与PL秆C程序汁中的R悠20F肺对应。退币框中颗要有五种必硬币，还塑要有表示瞧硬币个数碗的数字。由于计逝算中采浪用的算踩法使得朋退币时掏按照币钞值大小刚顺序退关币，例籍如退五排元，只哥退一个格五元，垫而不退勇五个一吩元。定盖义表示涉硬币个衬数的变盯量只用域一位数等即可。在退币时苦，要退出锯的硬币及碎个数显示刷，而不退遥的硬币隐答藏。以十元为迟例，定义朵钱币时，缠双击十元躲硬币，出港现动画连森接画面，侧选择“显容现/隐藏碰”项，在“可悉见性定努义”对戏话框中作如下辱图的定畜义。其它硬侦币定义晓方法同斤上。定义钱币盐个数：双击十元谋硬币个数搭字符“a踩”，出现号“动画连旨接”画面漠，选择“肿数值输出金”中的“死模拟”项底，作下图处的定义。同时钱币握个数也要棒定义是否拒隐藏，定谣义方法和状定义钱币茎相同。定义“势确认”阵键时，按下”翠确认”共键，代浸表取走贝了所有逢硬币，截完成此听次交易弓，因此蒸退币“弯确认”督键的定仁义很重毛要。双击“确菜认”键，显出现“动英画连接”按画面，选悄择“触敏挤动作”中挥的“左键姓动作”，宽在动作描盲述栏中定洲义如下：争按下鼠标poiw厚inTB次=0；顽功能野：退币框熊消失；TuiB思iok.袍PV=1内；功能喜：给PL尽C信号，悦闭合R0宰，完成数朵据的初市始化；poiw姑indo泡ws=0使；功能乏：显示屏辛显示友好脉界面。为了防概止在未莲取走商阻品时退钱币，按匙下“确严认”键典后又不为能返回虹原始状动态。在描述中霉加入以下灯一段程序蚕，强行抛彼掉已经做购买的炎商品。CX01蛛.PV=吴0；CX02贺.PV=蹄0；CX0胡3.P均V=0考；CX04既.PV=浴0；CX0午5.P师V=0伸；CX0虹6.P士V=0乒；CX07炼.PV=仁0；CX08驴.PV=股0；释放鼠标忧时，Tu争iBio坚k.PV黎=0。只深是给PL护C一个微轻分信号，泥不能将R埋0永远置萄为1。还有一点庸要注意，姥“确认”恭键也要有协隐藏的时比候，定义俭方法同钱怕币。定义退母币框架浑：按下“彩退币”免按钮后查就会出尊现退币新框架。静可以这尘样定义砌：双击片退币框旧架，来嚼到“动智画连接筑”画面危，选择船“显现晒/隐藏香”项，诉在“可让见性定搜义”表您达式中湾定义p抹oiw执inT箭B==证1时显问现即可室。七、数据罩连接1．定义I扮/O设