基于PLC和组态王软件的自动售货机系统设计论文

1、综合性设计性实验报告院/系别：昆仑学院班级：自动化 201120142015 学年第一学期学号课程名称实验名称实验地点姓名综合设计型实验基于 PLC 和组态王软件的自动售货 机系统设计 化工学院智能系统与控制实验室指导教师实验类型 设计性实验时间实验内容：本实验是基于 PLC 和组态王软件的自动售货机系统设计。 对于自动售货机的各种 动作功能和控制要求，给出了完整的自动售货机的操作及功能的运算。售货机中有 4 中食品，食品 A 价格 4 元，食品 B 价格 1 元，食品 C 价格 2 元，食品 D 价格 3 元。现投入纸币，当投入的纸币超过食品 B 的价格时，食品 B 指示灯亮，提 示可以购买

2、，当犹如的纸币超过食品 C 的价格，食品 C 指示灯亮。当按下食品 C 按 钮时，售货机进行减法运算， 从投入的纸币总值中减去食品 B 的价格同时启动相应的 电机，提取食品 B到出物口，食品 B出货 7秒，在此期间不能进行其他食品的操作， 但可找钱。买食品 ACD 操作同理。操作完成后，如需继续交易，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，返回相应的货币，并在程序中 清零，完成此次交易。由此看来，自动售货机进行一次交易要涉及加法运算、减法运算以及退币时的除法运 算，这是它的内部功能。还要有纸币识别系统和纸币的传动来实现完整的售货、退币 功能。可通过操作属性把自动售货机

3、分为四个过程：（ 1） 投币过程（ 2） 价格比较过程（ 3） 选择商品过程（ 4） 退币过程 可把自动售货机工作过程分为四个状态：（1）初始状态（2）投币状态（3）购买状态（4）退币状态实验目的与要求：1、运用基本编程指令编辑自动售货机的 PLC 控制程序。进一步熟悉西门子 S7-200 的结构及其运用，将程序输入到计算机， 并下载到西门子 S7-200中，是按照要求运行。2、本实验旨在帮助学生学习并掌握组态软件的使用及应用方法，为今后的监控 系统的设计打下初步基础。 本次上机使用的平台是组态王 6.55及以上版本。 通过组态 软件设计的监控系统可广泛应用于电力、通讯、制冷、化工、石油、钢铁

4、、煤炭、水 泥、纺织、机械制造、造纸、食品、水处理、建材、环保、智能楼宇、实验室、交通 等多种工程领域，在本次实验中，我们将通过对软件的学习掌握监控系统的设计方法 和应用技巧，为以后的工作、学习奠定坚实的基础。设计思路：1、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、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、上位计算器等外部设备，其 硬件构成图如下图所示：2、PLC控制流程图绘出自动售货机 PLC控制流程图，表达出各控制对象的工作顺序，相

5、互间的制约 关系，自动售货机 PLC控制流程图，如下图所示：关键技术分析：（ 1）利用 PLC（S7200）及自动售货机模型组建自动售货机控制系统的硬件。（2）利用STEP7编制自动售货机控制程序梯形图。（3）利用组态王编制远程监控程序。（4）设计图形界面 （定义画面 ）（ 5）定义设备 ;（6）构造数据库 （定义变量 ）（ 7）建立动画连接 ;（8）运行和调试实验过程：1、在西门子 step7-200 中的编程。45672 组态王工程92.1 新建工程 打开组态王 6.55 ，点击新建，将工程保存在我的电脑 /E：/ 临时文件 /plc 组态王 中，工程名称为售货机，创建过程如下图：2.2

6、新建设备PLC 下的西点击工程浏览器中的设备选项，双击新建。进入设备配置向导，选择门子 S 200（S7）. 如图所示：2.3 售货机主画面101. 自动售货机主画面 新建工程，工程名称为“售货机” 。 新建画面，画面名称“自动售货机主画面” 灯、文字、点位图等组成。如下图所示，售货机表面由按钮、指示2.4 数据词典2.5 分别双击售货机主画面中的“ #”或“ #”，在弹出的“动画连接”对话框钩选“模拟值输出”选项，在弹出的“模拟值输出连接”的“表达式”栏中输入的内11容与文字有对应关系：实时币数历史币数实时售出历史售出1元本站点 投入1 元币数本站点 投入1 元总币数5元本站点 投入5 元币

7、数本站点 投入5 元总币数10 元本站点 投入10 元币数本站点 投入10 元总币数食品 A本站点 单次 食品 A 销量本站点 食品A总销量食品 B本站点 单次 食品 B 销量本站点 食品B总销量食品 C本站点 单次 食品 C 销量本站点 食品C总销量食品 D本站点 单次 食品 D 销量本站点 食品D总销量历史投币总数本站点 历史 投币总数实时退币数本站点 单次退币数历史退币数本站点 历史退币数营业额实时本站点 单次营业额历史本站点 营业 总额 2显示本站点 实时 币数 22.6 指示灯：分别双击五个指示灯，在弹出的“指示灯向导”对话框中， “变量名 (离散量)：”栏分别输入“ 本站点 食品

8、A指示灯”，“ 本站点 食品 B 指示灯”，“ 本站点 食品 C指示灯”，“ 本站点 食品 D指示灯”，“ 本站点 找钱指示灯”。2.7 按钮：分别双击十个按钮， 在弹出的“动画连接” 对话框钩选“按下时” 选项， 在弹出的“命令语言”框中分别输入以下命令语言：食品 A食品 B本站点 启动系统 =1)本站点 启动系统 =1)本站点 实时币数 2=4)本站点 实时币数 2=1)12本站点 定时 7 秒 2=0) 本站点 选择食品 A=1; 本站点 食品 A 指示灯 =1; 本站点 定时 7秒 1=1;本站点 定时 7 秒 1=0) 本站点 选择食品 B=1; 本站点 食品 B 指示灯 =1; 本

9、站点 定时 7 秒 2=1;食品 C食品 D本站点 启动系统 =1)本站点 启动系统 =1)本站点 实时币数 2=2)本站点 实时币数 2=3)本站点 定时 7 秒 4=0)本站点 定时 7 秒 3=0)本站点 选择食品 C=1;本站点 选择食品 D=1;本站点 食品 C 指示灯 =1;本站点 食品 D 指示灯 =1;本站点 定时 7秒 3=1;本站点 定时 7 秒 4=1;投入 1 元投入 5 元本站点 启动系统 =1)本站点 启动系统 =1)本站点 定时 7 秒本站点 定时 7 秒本站点 定时 7 秒 2=0)本站点 定时 7 秒 4=0)本站点 投入 1 元 =1;本站点 投入 5 元=

10、1;投入 10 元启动本站点 启动系统 =1)本站点 启动系统 =1;本站点 定时 7 秒本站点 定时 7 秒 4=0)本站点 投入 10 元=1;退币退出本站点 启动系统 =1)Exit(0);本站点 退币 =1;132.8 投币口：分别双击三个字体， 在弹出的“动画连接” 对话框钩选“闪烁”和“隐 含”，在弹出的“闪烁连接”对话框设置分别为：闪烁隐含壹元本站点 投入 1 元币数 =1 100 毫秒 / 隔本站点 投入 1 元币数=1 显示伍元本站点 投入 5 元币数 =1 100 毫秒 / 隔本站点 投入 5 元币数=1 显示拾元本站点 投入 10 元币数本站点 投入 10 元币数=1 1

11、00 毫秒/ 隔=1 显示2.9 退币口：退币口中“ 1 元”货币由两部分组成，分别双击这两个部分，在弹 出的“动画连接”对话框钩选“闪烁”和“隐含”选项，在弹出的闪烁“闪烁连接” 对话框设置都为：闪烁隐含本站点 找钱指示灯 =1 100 毫秒/ 隔本站点 找钱指示灯 =1 显示2.10 在售货机主画面随意一处单击右键，在弹出选项中选择“画面属性” ，则弹 出“画面属性”对话框 , 单机“命令语言”，在弹出的“画面命令语言”对话框，将右 上角“每 3000 毫秒”改为“每 1000 毫秒”，在“存在时”输入框中输入下面命令语 言：本站点 定时 7 秒 1=1) 本站点 计数 本站点 计数 1+

12、1;本站点 计数 1=1)本站点 食品 A 指示灯本站点 找钱指示灯 =1;本站点 计数 1=2)本站点 食品 A 指示灯 =1; 本站点 计数 1=3) 本站点 食品 A 指示灯 =0; 本站点 计数 1=4) 本站点 食品 A 指示灯 =1; 本站点 计数 1=5) 本站点 食品 A 指示灯 =0; 本站点 计数 1=6)14本站点 食品 A 指示灯 =1; 本站点 计数 1=7) 本站点 计数 1=0; 本站点 定时 7秒 1=0;本站点 定时 7 秒 2=1)本站点 计数 本站点 计数 2+1;本站点 计数 2=1)本站点 食品 B 指示灯本站点 找钱指示灯 =1;本站点 计数 2=2

13、) 本站点 食品 B 指示灯 =1; 本站点 计数 2=3) 本站点 食品 B 指示灯 =0; 本站点 计数 2=4) 本站点 食品 B 指示灯 =1; 本站点 计数 2=5) 本站点 食品 B 指示灯 =0; 本站点 计数 2=6) 本站点 食品 B 指示灯 =1; 本站点 计数 2=7) 本站点 计数 2=0; 本站点 定时 7秒 2=0;本站点 定时 7 秒 3=1)本站点 计数 本站点 计数 3+1;本站点 计数 3=1)本站点 食品 C指示灯本站点 找钱指示灯 =1;本站点 计数 3=2) 本站点 食品 C 指示灯 =1; 本站点 计数 3=3) 本站点 食品 C 指示灯 =0;15

14、本站点 计数 3=4) 本站点 食品 C 指示灯 =1; 本站点 计数 3=5) 本站点 食品 C 指示灯 =0; 本站点 计数 3=6) 本站点 食品 C 指示灯 =1; 本站点 计数 3=7) 本站点 计数 3=0; 本站点 定时 7秒 3=0;本站点 定时 7 秒 4=1)本站点 计数 本站点 计数 4+1;本站点 计数 4=1)本站点 食品 D指示灯本站点 找钱指示灯 =1;本站点 计数 4=2)本站点 食品 D 指示灯 =1; 本站点 计数 4=3) 本站点 食品 D 指示灯 =0; 本站点 计数 4=4) 本站点 食品 D 指示灯 =1; 本站点 计数 4=5) 本站点 食品 D

15、指示灯 =0; 本站点 计数 4=6) 本站点 食品 D 指示灯 =1; 本站点 计数 4=7) 本站点 计数 4=0; 本站点 定时 7秒 4=0;本站点 退币 =1)本站点 实时币数 20) 本站点 找钱指示灯 =1;16本站点 计数 5=0)本站点 单次退币数 本站点 实时币数 2;本站点 历史退币数 本站点 历史退币数本站点 单次退币数 ;本站点 计数 本站点 计数 5+1; 本站点 投入 1 元币数 =0;本站点 投入 5 元币数 =0;本站点 投入 10元币数 =0;本站点 单次食品 A销量 =0; 本站点 单次食品 B销量 =0;本站点 单次食品 C销量 =0;本站点 单次食品

16、D销量 =0; 本站点 单次营业额 =0;本站点 计数 5=1)本站点 实时币数本站点实时币数本站点找钱指示灯 =0;本站点 计数 5=2)本站点 实时币数本站点实时币数本站点找钱指示灯 =1;本站点 计数 5=3)本站点 实时币数本站点实时币数本站点找钱指示灯 =0;本站点 计数 5=4)本站点 实时币数本站点实时币数本站点找钱指示灯 =1;本站点 计数 5=5)本站点 实时币数本站点实时币数本站点找钱指示灯 =0;本站点 计数 5=6)本站点 实时币数本站点实时币数本站点找钱指示灯 =1;本站点 计数 5=7)本站点 计数 5=0;本站点 找钱指示灯 =0;本站点 退币 =0;2.11本站

17、点 实时币数 2=0;打开“程序浏览器 -售货机” - “命令语言”，双击“应用程序命令语言” 。则17 弹出“应用程序命令语言”对话框，将右上角“每 3000毫秒”改为“每 55 毫秒”， 在“运行时”输入命令语言：本站点 启动系统 =1)本站点 投入 1 元=1)本站点 投入 1 元币数 本站点 投入 1 元币数 +1;本站点 投入 1 元总币数 本站点 投入 1 元总币数 +1;本站点 实时币数 本站点 实时币数 2+1;本站点 投入 1 元 =0;本站点 找钱指示灯 =1;本站点 投入 5 元=1)本站点 投入 5 元币数 本站点 投入 5 元币数 +1;本站点 投入 5 元总币数 本

18、站点 投入 5 元总币数 +1;本站点 实时币数 本站点 实时币数 2+5;本站点 投入 5 元 =0;本站点 找钱指示灯 =1;本站点 投入 10 元=1)本站点 投入 10 元币数 本站点 投入 10元币数 +1;本站点 投入 10 元总币数 本站点 投入 10 元总币数 +1;本站点 实时币数 本站点 实时币数 2+10;本站点 投入 10 元=0;本站点 找钱指示灯 =1;本站点 实时币数 2=4)本站点 食品 A 指示灯 =1;本站点 选择食品 A=1)本站点 实时币数 本站点 实时币数 2-4;本站点 单次食品 A销量 本站点 单次食品 A销量 +1;18 本站点 食品 A 总销量

19、 本站点 食品 A总销量 +1;else本站点 食品 A 指示灯 =0; 本站点 实时币数 2=1)本站点 食品 B 指示灯 =1;本站点 选择食品 B=1)本站点 实时币数 本站点 实时币数 2-1;本站点 单次食品 B销量 本站点 单次食品 B销量 +1; 本站点 食品 B 总销量 本站点 食品 B总销量 +1;else本站点 食品 B 指示灯 =0; 本站点 实时币数 2=2)本站点 食品 C 指示灯 =1;本站点 选择食品 C=1)本站点 实时币数 本站点 实时币数 2-2;本站点 单次食品 C销量 本站点 单次食品 C销量 +1; 本站点 食品 C 总销量 本站点 食品 C总销量 +

20、1;else本站点 食品 C 指示灯 =0; 本站点 实时币数 2=3)本站点 食品 D 指示灯 =1;本站点 选择食品 D=1)本站点 实时币数 本站点 实时币数 2-3;19 本站点 单次食品 D销量 本站点 单次食品 D销量 +1; 本站点 食品 D 总销量 本站点 食品 D总销量 +1;else本站点 食品 D 指示灯 =0;本站点 单次营业额 本站点 单次食品 A 销量本站点 单次食品 B销量本站点 单次食品 C销量 本站点 单次食品 D销量 *3;本站点 营业总额 本站点 食品 A总销量本站点 食品 B 总销量本站点 食品 C总销量本站点 食品 D 总销量 *3;本站点 历史投币总

21、数 本站点 投入 1 元总币数本站点 投入 5 元总币数 本站点 投入 10 元总币数 *10;本站点 实时币数 2=0)本站点选择食品本站点 定时 7 秒 2=0)本站点选择食品本站点 单次退币数本站点实时币数 2;本站点历史退币数本站点 历史投币总数本站点营业总额 2;本站点选择食品本站点 定时 7 秒 1=0)本站点选择食品本站点 单次退币数本站点实时币数 2;本站点历史退币数本站点 历史投币总数本站点营业总额 2;本站点选择食品本站点 定时 7 秒 4=0)本站点选择食品本站点 单次退币数本站点实时币数 2;本站点历史退币数本站点 历史投币总数本站点营业总额 2;本站点选择食品本站点

22、定时 7 秒 3=0)本站点选择食品本站点 单次退币数本站点实时币数 2;3 实时售货报表本站点历史退币数本站点 历史投币总数本站点营业总额 2;新建画面，画面名称为“实时售货报表” ，在画面里插入报表窗口Report0 ，并设置成如图所示20点击报表工具箱上保存按钮，将此报表存于电脑本工程文件夹下，名为“实时售货报 表模板 .rtl ”。在报表窗口 Report0 中连接实时变量，在电脑本工程文件夹下新建一 个文件夹“实时售货报表存储” 。4 历史报表画面新建画面，画面名称为“历史售货报表” ，在画面里插入报表窗口 Repoet3，并设 置成如图所示。点击报表工具箱上保存按钮，将此报表存于电

23、脑本工程文件夹下，名为“历史售货报21表模板 .rtl ”，在电脑本工程文件夹下新建一个文件夹“历史售货报表存储”5 报警画面新建画面，画面名称为“报警记录” ，在画面里插入两个报警窗口，一个设置成 实时报警窗，一个设置成历史报警窗。，打开“报警配置属性页”、“记录操作事件到文件” 、“记，在“报警组定义”对话窗在“工程浏览器的”“系统配置”“报警配置” 对话窗口， 将“文件配置”下的“记录报警事件到文件” 录登陆事件到文件”和“记录工作站事件到文件”打上钩 在“工程浏览器的”“数据库”“报警组” 中设置。双击“数据词典”中需要进行报警定义的变量，在“定义变量对话框” 警定义”中完成报警定义设

24、置。根据不同的需要可对比不同变量进行不同定义。 6 菜单的建立在每个工程中的每一个画面中都插入 “菜单”，双击菜单， 在“菜单定义” 单项”中用除了本画面的每一个画面名称作为菜单项， 是售货机主画面菜单项， 在“菜 单定义”“命令语言” ，弹出“命令语言”对话框中输入：if(menuindex=0) ShowPicture( 实时售货报表 );if(menuindex=1)ShowPicture( 历史售货报表 ); if(menuindex=2) ShowPicture( 报警 );227 运行结果如下7.1 自动售货机主画面的结果7.2 实时销货报表结果7.3 历史销货报表结果237.4

25、报警窗口结果24实验总结：初步实现了基于 PLC可编程序控制器的自动售货机的控制系统。但是自动售货机 作为一类可靠性要求比较高的电子设备，本课题所设计的控制器还存在一些欠缺的地 方，并且随着社会的不断向前发展，客户对产品的要求将更高，因此本课题还需要进 一步的完善，获得更好的应用效果，在今后的工作中，对以下几个方面作进一步的工 作：1针对实验设计的控制器只适用于饮料机 （无冷藏箱 ）的欠缺，需要继续完善程序， 使其可以通过手动设置从而任意更换机器类型； 2将会增加其他的一些日常用品如香烟、打火机等使系统更加的完善，在市场中的 竞争力更强。3为了更加方便运营商管理大量的售货机， 自动售货机控制器需要提供支持 Internet 网络、 GPRS无线网络、甚至 3G网络的接口来管理与监控售货机的运行与运营情况。学生签名：年 月 日 评语与成绩：教师签名：年 月 日 填写说明：1实验类型：验证性、设计性或综合性。2表格不够填写，可抬高，增加页数。3签名、日期必须手写。25毕业论文（设计）原创性声明本人所呈交的毕业论文 （设计） 是我在导师的指导下进