自动售货机PLC控制系统毕业论文.doc

自动售货机PLC控制系统背景概述 自动售货机是台机电一体化的自动化装置，在接受到货币已输入的前提下，靠触摸控制按 扭输入信号使控制器启动相关位置的机械装置完成规定动作，将货物输出。据说世界上最早的自动售货机出现在公元前3世纪，那是埃及神殿里的投币式圣水出售机。17世纪，英国的小酒吧里设有了香烟的自动售货机。在自动售货机历史的长河中，日本开发出实用型的自动售货机，那是在进入本世纪后的事。日本第一台自动售货机是1904年问世的“邮票明信片自动出售机”，它是集邮票明信片的出售和邮筒投函为一体的机器。1925年美国研制出售香烟的自动售货机，此后又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售货机。自动售货机的真正普及是在第二次世界大战以后。50年代，“喷水型果汁自动售货机”大受欢迎，果汁被注入在纸杯里出售。后来，由于美国的饮料大公司进入日本市场，1962年，出现了以自动售货机为主体的流通领域的革命。1967年，100日元单位以下的货币全部改为硬币，从而促进了自动售货机产业的发展。20世纪70以来，出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售货系统在日本和欧美发展起来。在日本，70的罐装饮料是通过自动售货机售出的；全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。在日本全国各地，共设有550万台自动售货机（据1998年的统计），销售额达6兆8969亿4887万日元，为世界第一。在售货机的显示屏幕上进行操作，输入商品号码和购买数量，并投入钱币后，商品就会从取货口出来，甚至从食品自动售货机上还能买到热呼呼的面条和米饭团。虽然日本的自动售货机总台数低于美国（据1997年的统计为689万台），但是，从人口占有数来看却是世界上最高的，美国平均三十五人占有一台，而日本为二十三人占有一台。在一些国家，自动售货机的商品销售额占全国零售业的六成以上，并以每年10%的速度递增。从1992年开始有部分来自日、韩等国引进的旧机器摆放国内市场，到自行研制和生产自动售货机，我国各厂家、商家蹒跚起步，艰难创业，已为国内零售业开辟了一片新天地。1999年以后，它逐步进人中国市场。如今，在机场、地铁、商场、公园等客流较大的场所，不难发现自动售货机的身影。顾客只要投入5元、10元、20元的纸币或硬币，就可以方便地买到诸如饮料、口香糖等小商品。作为一种前卫的零售方式，自动售货机受到了喜欢追逐时尚的年轻人的欢迎。中国自动售货业的发展比较缓慢，国内市场由于仅仅属于市场导入期，几乎还谈不上竞争之说，满眼望去，几乎到处都是未开垦的国内市场。目前，中国的自动售货机拥有量约为4万台，相对于13亿的人口，这个数字微不足道。即使是按现在中国城市人口3.9亿人计算，平均每10000城市人口中才有一台自动售货机。从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约1015的电力。进入21世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。现在还有些自动售货机公司售卖的商品可根据摆放场所的需要量身定制，包括冷热饮料、零食、电话卡及海外进口的特色商品等。更引人注目的是，透过这种智能售货系统，存货、销售、物流信息可以准确及时反馈给客户，此外，其还支持现金、银行卡、储值卡、代金卡等多种交易支付模式，从而使交易过程更加安全和便利，同时方便实现较大金额的支付和交易结算。这种新一代自动售货机除了更方便售卖货品之外，还被视为一种传播广泛的广告媒介。除了机器机体本身可以成为厂商的平面广告载体外，机器上所安装的LCD显示屏也可以播放动态广告。本系统也依然存在着一系列的问题，而且有很多是在实验室很难发现的问题。尽管系统设计时，硬件设计和软件设计上都采取了多种措施来提高容错能力，但有时组态软件和PLC也会发生一些连接和控制上无效的故障。技术参数：货道、容纳数量、商品类型、制冷制热功能（制冷剂）、识别币种、找零币种、耗电量、额定电压（220V，50HZ）。 毕业论文(设计)题 目 PLC控制自动售货机的设计 指导教师 冉玉梅 学生姓名 邢生歧 学 号 200801702074 专 业 08自动化 教学单位 德州学院机电工程系 （盖章） 二O一二年四月xx日德州学院毕业论文（设计）开题报告书xxxx年xx月xx日院（系）机电工程系专 业自动化姓 名邢生歧学 号200801702074论文（设计）题目PLC控制自动售货机的设计一、选题目的和意义自动售货机是一种全新的商业零售形式。随着科学技术的发展和计算机技术的广泛应用，人们对自动售货机的安全性、可靠性的要求越来越高。PLC（可编程控制器）作为一种工业控制微型计算机，它以安全可靠性、运行稳定、编程方便、操作简单尤其是它的高可控性等优点。在自动售货机控制系统过程中得到了广泛的应用。自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。自动售货机解放了人力，方便了生活，创造了效益，方便广大的市民。实践和直觉告诉我们，自动售货机在中国的横空出世，必将为国内的食品、香烟、饮料等诸多行业带来新的契机，中国的现代文明又将以自动售货机的应用和普及开启一个新的里程碑！所以设计自动售货机是非常必要的。二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势自动售货机是集声、光、机、电于一体的智能科技产物，进入21世纪之后，自动售货机进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展，同时，PLC的过程控制应用已被广泛应用于连续过程控制领域，而且基于连续过程控制技术的发展趋势正在进一步得到增长。使未来的自动售货机不仅仅具有售货功能，而是更加多元化，人性化，更节能。在中国,自动售货机1999年开始进人中国市场如今，在机场、地铁、商场、公园等客流较大的场所，已不难发现自动售货机的身影。,自动售货机将成为一个潜在的巨大产业,继百货商店、超市之后掀起第三次零售业革命,其前景非常广阔。透过这种智能售货系统,存货、销售、物流信息可以准确、及时地反馈给客户和管理人员。自动售货机除了更方便售卖货品之外,还被视为一种传播广泛的广告媒介。近几年，自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。实践和直觉告诉我们，自动售货机在中国的横空出世，必将为国内的食品、香烟、饮料等诸多行业带来新的契机，中国的现代文明又将以自动售货机的应用和普及开启一个新的里程碑！三、课题设计方案 主要说明：研究（设计）的基本内容、观点及拟采取的研究途径和方法。 本次设计的题目是自动售货机，主要是应用西门子S7-200型PLC的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识，如：PLC的定义、PLC的编程语言、PLC的硬件组成等。根据设计内容和控制要求画出顺序功能图和梯形图，再根据PLC的相关知识设计出它的外部接线图，结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程。本次设计的重要部分是第三章的设计部分，即自动售货机梯形图的设计。首先就得根据设计内容和控制要求准确画出它的顺序功能图，再根据所画出的顺序功能图准确设计出它的梯形图，这样才能真正理解本次智能抢答器的控制原理。自动售货机设计的主要内容（1）此自动售货机可以投入五角、一元的硬币；（2）如果顾客投入硬币在限定的时间内（2分钟）不按任何按键，自动售货机将退还所投硬币；（3）当投入硬币的总值等于或才超过物品价值时，对应的物品指示灯亮绿灯；（4）当物品对应的指示灯亮绿灯时，按下按下相应的按键，相应的物品排出，同时指示灯绿灯闪烁；（5）如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时，自动售货机会自动将余款退还顾客；（6）当顾客成功购买完一件物品后20秒无操作，自动售货机会自动将余款退还顾客；（7）如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，自动售货机会自动将余款退还顾客；（8）找零时顾客可选择退一元的还是五角的；（9）当物品不足时，对应的物品指示灯亮红灯，顾客按下相应的按键无反应（不出物品，不减余额），并向总部发送所缺物品。四、计划进度安排 主要说明：起止时间及分阶段的进度要求。 1.毕业设计（论文）准备阶段： 2011.10.8-2011.10.24：确定毕业论文课题 2011.10.24-2011.10.31：撰写课题说明书 2. 毕业设计（论文）的研究及设计（论文）撰写阶段 2011.11.3-2011.12.20 确定设计（论文）题目及撰写开题报告 2011.12.21-2012.3.30 毕业学生查询相关资料，完成初稿 2012.4.1-2012.4.15 提交中期检查表 2012.4.16-2012.4.30 综合老师和自己意见最终定稿 2012.5.4-2012.5.10将设计（论文）交于评阅教师进行评阅，进行毕业答辩 3.毕业设计（论文）答辩阶段： 2012.5.15-2012.5.28 毕业设计（论文）答辩五、主要参考文献1 程周, 可编程序控制器原理与应用M , 北京：高等教育出版社， 2003年2 王永华, 现代电气控制及PLC 应用技术.M ,北京：北京航空航天大学出版社，2000年3 周美兰, 周封 忘岳宇, PLC电气控制与组态设计M, 北京：科学出版社，2003年4 吴建强, 姜三勇, 可编程控制器原理及应用M, 哈尔滨工业大学出版社，2000年5 吴中俊, 黄永红, 可编程序控制器原理及应用M, 北京：机械工业出版社，2003年6 张万忠, 刘明芹, 电器与PLC控制技术M, 北京：化学工业出版社，2003年7 王兆义, 可编程序控制器教程M, 北京：机械工业出版社，2001年8 廖常初, S7-200 PLC 基础教程M, 北京：机械工业出版社，2001年9 裴进灵., 新型自动售货机的研制 J ，科技情报开发与经济 ， 2002年指导教师意见及建议： 签名： 年 月 日教学单位领导小组审批意见： 组长签名： 年 月 日德州学院毕业论文（设计）中期检查表院(系)：机电工程系 专业： 自动化 ×××× 年 ××月 ××日毕业论文（设计）题目：PLC控制自动售货机的设计学生姓名邢生歧学 号200801702074指导教师冉玉梅职 称计划完成时间：2007年5月1日 毕业论文（设计）的进度计划：2010.01-2010.02：整理和查询资料并完成开题报告，写出论文提纲；2010.02-2010.03：整理资料，结合所学知识，依据修改的提纲撰写论文初稿；2010.03-2010.04：在初稿基础上修改论文，撰写论文第二稿；2010.04-2010.05：继续修改论文，最后定稿，交指导老师；2010.05：整理论文资料并装订成册，组织小组答辩完成情况：本人经过前一段时间的不断学习及查阅相关学习资料，论文的开题报告及解决问题的基本思路已经形成，煤气泄漏检测及报警系统的相关资料也已经准备完毕，分析确定了系统的设计框架，涉及到以前学过的单片机等相关知识，我的论文草稿目前已经接近尾声，敬请老师对我的论文初稿进行指导！指导教师评议（指出优点和不足，如有其它建议，可另附页） 签 名： xxxx年x月x日备 注：目 录1绪论61.1自动售货机的理论背景与实际意义61.2 自动售货机设计的主要内容71.3 自动售货机设计的基本思路72 PLC的概述82.1 PLC的定义82.2 PLC的简介82.3 PLC的工作原理82.4 PLC的循环扫描工作42.5 PLC的硬件组成52.6 PLC的编程语言62.7 PLC的特点63 自动售货机的设计83.1西门子S7-200 PLC特点83.2 自动售货机设计软元件83.3自动售货机的基本功能93.4自动售货机I/O点的分配103.5 顺序功能图（SFC）113.6梯形图（LAD）133.7 自动售货机的相关说明203.8 自动售货机的外部接线图203.9 自动售货机仿真21参考文献22致 谢25PLC控制自动售货机的设计邢生歧（德州学院机电系，山东德州 253023）摘 要：本论文设计的是基于西门子S7-200 系列PLC构成的自动售货机监控系统，本文，对自动售货机的方案进行了论证，介绍了PLC的基本组成、特点以及工作原理，对基于西门子S7-200 系列PLC构成的自动售货机系统整体设计过程进行较为细致的论述。介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程，然后以一次交易过程为例，把交易过程分为几个程序块，然后分别对程序块进行编程。具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。关键词：PLC；顺序功能图；梯形图；I/O点的分配1绪论1.1自动售货机的理论背景与实际意义自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。在日本，70的罐装饮料是通过自动售货机售出的；全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。在中国,自动售货机1999年开始进人中国市场如今，在机场、地铁、商场、公园等客流较大的场所，已不难发现自动售货机的身影。从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了它的售货领域非常广泛，是发达国家商品零售的一种主要方式。近几年，自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。但由于售货机分布零散、范围广阔的特点，自动售货机在为消费者带来方便的同时，也为经营者在监控、管理、维护等方面带来很大的不便。目前售货机运行的各种情况都需要由人工判断，包括缺货、缺零钱、币箱已满、售货机机械故障等，经营者普遍采用人工定时巡回视察的管理办法，既费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告，给经营者增加了管理成本和难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便。 本系统的设计和实现可以使自动售货机的经营者可以根据网络统计的销售状况进行商品销售状况分析，预测商品的销售走势，确定合理的采购和配送策略，以期获得最高的投资回报率。同时售货机的一些故障信息和警报信息可以实时的传送到相应运营人员，从而可以在第一时间内发现并解决问题。1.2 自动售货机设计的主要内容（1）此自动售货机可以投入五角、一元的硬币；（2）如果顾客投入硬币在限定的时间内（2分钟）不按任何按键，自动售货机将退还所投硬币；（3）当投入硬币的总值等于或才超过物品价值时，对应的物品指示灯亮绿灯；（4）当物品对应的指示灯亮绿灯时，按下按下相应的按键，相应的物品排出，同时指示灯绿灯闪烁；（5）如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时，自动售货机会自动将余款退还顾客；（6）当顾客成功购买完一件物品后20秒无操作，自动售货机会自动将余款退还顾客；（7）如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，自动售货机会自动将余款退还顾客；（8）找零时顾客可选择退一元的还是五角的；（9）当物品不足时，对应的物品指示灯亮红灯，顾客按下相应的按键无反应（不出物品，不减余额），并向总部发送所缺物品。1.3 自动售货机设计的基本思路本次设计的题目是自动售货机，主要是应用西门子S7-200型PLC的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识，如：PLC的定义、PLC的编程语言、PLC的硬件组成等。根据设计内容和控制要求画出顺序功能图和梯形图，再根据PLC的相关知识设计出它的外部接线图，结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程。本次设计的重要部分是第三章的设计部分，即自动售货机梯形图的设计。首先就得根据设计内容和控制要求准确画出它的顺序功能图，再根据所画出的顺序功能图准确设计出它的梯形图，这样才能真正理解本次智能抢答器的控制原理。2 PLC的概述2.1 PLC的定义PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。2.2 PLC的简介PLC是以CPU为核心，综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，是现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。目前，世界上生产PLC的主要厂家有65个，其中最有名气的厂家在日本、美国和德国。日本的几个厂家为三菱、富士。日立、东芝、横河、立石、光洋、夏普等公司。美国的几个厂家为德州食品公司、通用电器公司、歌德公司、数字设备公司等。还有德国的西门子，荷兰的飞利浦，香港的鹰达等公司也是很有名气的。日本三菱电机公司（MITSUBISHI）于1971年开始研制PLC，目前主要有F1,F2,FX,K,A等十几个系列几十种产品，在我国（主要是华东和华南地区）的工业控制领域具有一定的市场占有率。2.3 PLC的工作原理PLC的工作原理与计算机的工作原理基本是一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。PLC通电后，首先对硬件和软件作一些初始化操作，初始化反复不停地分阶段处理各种不同的任务（见图1）。但是PLC也有它自己的特点，PLC在确定了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描工作方式，系统工作任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的。读取输入执行用户程序处理通信要求自诊断检查改写输出RUN状体读取输入处理通信要求自诊断检查改写输出STOP状体处理任务图1各阶段这部分图的流程线不清楚2.4 PLC的循环扫描工作对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。PLC的扫描全过程如图2所示。（1） 输入刷新阶段在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。（2） 程序执行阶段 在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。（3） 输出刷新阶段当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。 图2 PLC的扫描全过程2.5 PLC的硬件组成PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。其中，CPU是PLC的核心；输入单元/输出单元是CPU与现场输入/输出设备之间的接口电路；通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备，其硬件构成图如图3。图3 PLC硬件结构图2.6 PLC的编程语言PLC为用户提供了完善的编程语言来满足编制用户程序要求。它提供的编程语言通常有以下5种：梯形图（LAD）、语句表（STL）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）和结构文本（ST）。2.7 PLC的特点（1）抗干扰能力强，可靠性好I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。（2）控制系统结构简单，通用性强PLC及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。（3）编程方便，易于使用PLC程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。（4）功能完善在PLC内部具有许多控制功能，诸如时序、计算机、主控继电器以及移位寄存器、中间寄存器等。（5）设计、施工、调试、的周期短PLC采用模块化积木式结构，故仅需按性能、容量等选用组装，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。（6）体积小，维护操作方便PLC体积小，质量轻，便于安装。（7）易于实现网络化PLC可连成功能很强的网络系统。（8）可实现三电一体化PLC将电控（逻辑控制）、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体。3 自动售货机的设计3.1西门子S7-200 PLC特点3.11机械结构特点（1）体积小 （2）重量轻 （3）DIN导轨安装和安装孔3.12电气结构特点（1）免维护性 （2）内配24V/180mA或280mA直流 （3）灵活中断输入 （4）便于扩展 （5）没配有高速计数器 （6）模拟电位器外部设定 （7）CPU214还有脉冲输出、实时时钟等功能；CPU215/CPU216在此基础上还有PID指令、通讯能力强等特点进行排版，格式不好看3.2 自动售货机设计软元件3.2.1 定时器 定时器是PLC中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。定时器的工作过程与继电器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点，失电时，常闭触点闭合，常开触点打开；定时器得电时，常闭触点打开，常开触点闭合。定时器的当前值、设定值均为10位有符号整数（INT），允许的最大值为32767。定时器指令表见表1。 表1 定时器指令表应该设成三线式语句描述TON Txxx，PT接通延时定时器TOF Txxx，PT断开延时定时器TONR Txxx，PT保持型接通延时定时器BITIM OUT起动间隔定时器CITIM IN,OUT计算间隔定时器3.2.2 数学运算指令在梯形图中，整数、双整数与浮点数的加、减、乘、除指令（见表2）分别执行下列运算：IN1+IN2=OUT，IN1IN2=OUT，IN1*IN2=OUT，IN1/IN2=OUT。表2 加减乘除指令三线式表梯形图语句表描述梯形图语句表描述ADD_I+I INT1,OUT整数加法DIV_DI/D INT1,OUT双整数除法SUB_I-I INT1,OUT整数减法ADD_R+R INT1,OUT实数加法MUL_I*I INT1,OUT整数乘法SUB_R-R INT1,OUT实数减法DIV_I/I INT1,OUT整数除法MUL_R*R INT1,OUT实数乘法ADD_DI+D INT1,OUT双整数加法DIV_R/R INT1,OUT实数除法SUB_DI-D INT1,OUT双整数减法MULMUL INT1,OUT整数乘法产生双整数MUL_DI*D INT1,OUT双整数乘法DIVDIV INT1,OUT带余数的整数除法在语句表中，整数、双整数与浮点数的加、减、乘、除指令分别执行下列运算：IN1+ OUT =OUT，OUTIN1=OUT，IN1* OUT =OUT，OUT /IN2=OUT。3.3自动售货机的基本功能自动售货机的各种动作功能和控制要求，给出了完整的自动售货机操作规程（如图4），并介绍了自动售货机运行系统中所包括的人工操作步骤。在实际生活中，我们见到的售货机可以销售一些简单的日用品，如饮料、常用药品和小的生活保健用品等。售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并作出相应的反应。例如：售货机中有2种商品，A商品价格为0.5元，B商品为1元。现投入1个1元硬币，当投入的货币超过A商品的价格时，A商品的选择按钮处应有变化，提示可以购买，B商品也提示。当按下选择A商品的价格时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去A商品的价格同时启动相应的电机，提取A号商品到出货口。此时售货机继续进行等待外部命令，如继续交易，则同上，如果此时不再购买而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。由此看来，售货机一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时的除法运算，这是它的内部功能。还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能图4 自动售货机工作流程图图的最右端线怎么有两个方向的箭头，这个图画的有些问题3.4自动售货机I/O点的分配输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。 PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。本次智能抢答器I/O点的分配如表3所示。表3 自动售货机I/O点的分配三线式表序号定义点符号功能1I0.0SB1找零按钮2I0.1SB2食品五角按钮3I0.2SB3食品一元按钮4I0.3SB4饮料一元按钮5I0.4SB5饮料二元按钮6I0.5SB6日用二元按钮7I0.6SB7日用三元按钮8I2.0SB8投五角硬币9I2.1SB9投一元硬币10I2.5SB10找零五角11I2.6SB11找零一元12I3.1SB12食品五角行程开关13I3.2SB13食品一元行程开关14I3.3SB14饮料一元行程开关15I3.4SB15饮料二元行程开关16I3.5SB16日用二元行程开关17I3.6SB17日用三元行程开关18Q3.1食品五角红灯(物品售完)19Q3.2食品一元红灯(物品售完)20Q3.3饮料一元红灯(物品售完)21Q3.4饮料二元红灯(物品售完)22Q3.5日用二元红灯(物品售完)23Q3.6日用三元红灯(物品售完)24Q0.0找零25Q0.1出食品五角26Q0.2出食品一元27Q0.3出饮料一元28Q0.4出饮料二元29Q0.5出日用二元30Q0.6出日用三元31Q2.1食品五角绿灯（可以购买）32Q2.2食品一元绿灯（可以购买）33Q2.3饮料一元绿灯（可以购买）34Q2.4饮料二元绿灯（可以购买）35Q2.5日用二元绿灯（可以购买）36Q2.6日用三元绿灯（可以购买）3.5 顺序功能图（SFC）3.5.1 什么是顺序功能图（SFC）顺序功能图是一种位于其他编程语言之上的图形语言，使用它可以对具有并发、选择等复杂结构的系统进行编程。顺序功能图提供了一种组织程序的图形方法，在顺序功能图中允许和别的语言编程的程序嵌套。顺序功能图由步、转换和动作三种主要元件组成，如图5所示。可以用顺序功能图来描述系统的功能，根据它可以很容易地设计出梯形图程序。步1步2步3动作1动作2转换2转换1图5 顺序功能图3.5.2 所选择的顺序功能图（SFC）由于顺序功能图（SFC）有五种基本结构：顺序结构、选择性分支结构、并发性分支结构、循环结构、复合结构。本次自动售货机的SFC图，根据控制要求选用选择性分支结构和并发性分之结构。因为选择性分支结构是一个控制流可以转入多个可能的控制流中的某一个且不允许多路分支同时执行。具体进入哪个分支，取决于控制流前面的转移条件哪一个为真。而并发性分之结构是一个工作步执行完后，需要同时开启若干条分之，并采用双水平线相连且要有一个公共转移条件，这两种顺序功能图结构符合本次自动售货机的控制要求，所以选择这两种结构。本次自动售货机的SFC图如下图6所示： 图6 自动售货机顺序功能图 3.6梯形图（LAD）3.6.1 什么是梯形图（LAD）梯形图是用的最多的PLC图形编程语言。梯形图语言是在传统电器控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。它与电器控制线路图相似，如图7所示。继承了传统电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，具有形象、直观、实用的特点。因此，这种编程语言为广大电气技术人员所熟知，是应用最广泛的PLC的编程语言，是PLC的第一编程语言。图7 传统继电器控制线路图和PLC梯形图 a传统继电器控制线路图 b PLC梯形图 在梯形图中，有两根竖直的直线，被称为母线，现在很多PLC只保留了左边的母线，而把右边的母线略去不写。在梯形图中引入了“能流”的概念。左边的母线就如电源的“正极”，而右边的母线就如电源的“负极”。如果有“能流”从左至右流向线圈，则线圈被激励。如果没有能流，则线圈未被激励，“能流”在任何时刻都不会通过接点自右向左流。3.6.2 自动售货机设计的梯形图（LAD）本此设计自动售货机主要销售食品、饮料、日用三大类，而食品有五角和一元，饮料有一元和二元，日用有二元和三元。本次自动售货机的梯形图如下所示：3.7 自动售货机的相关说明上面梯形图中ADD_DI双整数加法当投入五角时加5投入1元是加10，SUB_DI是双整数减法当成功购买物品时就减去物品对应的数；T37T56表示通电延时定时器,按下物品按钮时T37T42延时8秒，无操作时T43启动计时20秒，T44与T43配合组成投币2分钟无操作找零，T46T56两两配合形成闪烁电路。图8 自动售货机模拟操作面板本设计统一采用按钮开关模拟物品选择，按钮内有绿灯和红灯分别表示可购买物品和物品销售完；指示灯模拟物品输出及找零如图8所示。3.8 自动售货机的外部接线图本次知道售货机的外部接线图如图9所示，SB2SB7为物品选择按钮，当投入货币物品绿灯亮（Q2.1Q2.6），按下SB2SB7其中一个，对用的KM线圈得电电机转动出相应的物品（Q0.1Q0.6），当有物品销售完其行程开关断开，物品红灯亮并同时向总部发送物品销售完的信息；当收买物品总值低于投入总值时，可按找零按钮SB1选择找一元还是五角（SB10、SB11）后KM1得电电机转动找零(Q0.0)。图9 售货机的外部接线图3.9 自动售货机仿真程序编写好后无法验证程序的正误，编程能力很难提高，而仿真时解决这一问题的理想方法。本次自动售货机的仿真，首先配置CPU的型号，为了自动售货机的仿真方便好看，我们选用CPU224，扩展模块我们选用2个8点输入8点输出的EM223 (8 I / 8 Q)，如图10所示。图10自动售货机选用CPU和扩展模块接下来将梯形图程序编译导出，在仿真软件中把导出的ASCLL文件导入仿真软件，开启仿真软件就可以仿真。参考文献1 程周, 可编程序控制器原理与应用M , 北京：高等教育出版社， 2003年2 王永华, 现代电气控制及PLC 应用技术.M , 北京：北京航空航天大学出版社，2000年3 周美兰, 周封 忘岳宇, PLC电气控