基于PLC自动售货机控制系统设计

1、基于PLC自动售货机控制系统设计作者姓名：郭静真专业名称：电气工程及其自动化指导教师：孙莉莉 讲师摘要自动售货机是现在日常生活中越来越普及的工具，是科技时代的必然产物，他解决了劳动力需求的同时还带给了人们智能化。它是集声、光、机、电于一体的智能科技产物,进入21世纪，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。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,及人性化;如：手机支付、远程联机管理、个性的LCD广告显示屏、更节能。自动售货机的普及在某种程度上能反映一个国家的科技发展水平，是一个国家文明程度的象征。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

2、、香烟、饮料等诸多行业的发展带来新的契机，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！ 本次设计是把售货机分成上机位和下机位，主要介绍了上机位的设计，上机位的控制系统是基于可编程控制器，然后以一次交易过程为例，把交易过程分为四个状态，即初始状态，投币状态，购买状态和退币状态。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。在PLC梯形图的编写时，文中采用的CX-programmer作为程序编程软件来进行编写。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：自动售货机 PLC

3、 CX-programmerAbstractThe vending machine is now in daily life is becoming more and more popular tool, is the inevitable product of the era of science and technology, he solved the labor demand also brings people intelligent. It is a set of sound, light, machine, electricity in one intelligent techn

4、ology products, to enter in twenty-first Century, vending machines will also be further saving resources and energy and high functional direction. Vending machines in the future not only with the sales function, but more diversified, and humanity; such as: mobile phone, remote on-line payment manage

5、ment, personalized LCD advertising display, energy saving. The vending machine popularization can reflect a countrys level of scientific and technological development to a certain extent, is a symbol of the degree of civilization of a country. Practice and intuition tells us, was born at a vending m

6、achine in China, will bring new opportunities for the development of domestic food, cigarettes, drinks and many other industries, Chinas modern civilization will be the vending machine application and popularization of opening a new milepost!This design is divided into upper and lower machine seat,

7、mainly introduced the design of the flight control system, the position is based on programmable controller, and then to process a transaction, for example, the transaction process is divided into four states, namely, the initial state, the state, the purchase of state and coin state. Then block pro

8、gramming. Specify the programmable controller in the vending machine function. In the PLC trapezoidal chart compilation, CX-programmer uses the programming software to be written as. The procedure involved the vending machine work most of the process. To improve the system stability using the PLC co

9、ntrol vending machine, the guarantee vending machines be able to long-term stable operation.Keywords: vending machine ,PLC ,CX-programmer目录摘要IAbstractII目录III前言11自动售货机控制设计22235552 自动售货机的硬件62.1 PLC部分62.2 LCD部分62.3 GSM/GPRS模块72.4 电机的驱动部分和电机的510控制阵列73 PLC的设计要求93.1 PLC的应用选择93.2 欧姆龙CP1H可编程控制器123.2.1 CP1H的

10、特点133.2.2 CP1H基本功能144 PLC的程序设计154.1 余额比较过程174.2 投币过程174.3 饮品价格比较过程204.4 选择商品过程214.5 退币过程244.6 强制复位过程26总结27致谢28参考文献29附件 指令表30前言自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器。自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。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。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要有食品、饮料、香烟、邮票、车票、日用品等自动售货机。一般的自动售货机由钱币装置、指

11、示装置、贮藏售货装置等组成。钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。指示装置用以指示顾客所选商品的品种。贮藏售货装置保存商品，接收出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口。一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。70年代以来，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，如无人自选商场、车站的自动售票和检票系统、银行的现金自动支付机等。从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销

12、售商品的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看，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，所以应该大力发展自动售货机开发和应用。1自动售货机控制设计1.1设计要求自动售货机应具有如下功能：1. 以1元、5元、10元人民币投入，自动销售橙汁和咖啡。2. 当投入金额等于或超过2元时，橙汁指示灯亮；当投入金额等于或超过3元时，橙汁和咖啡指示灯同时亮。3. 橙汁指示灯亮时，按橙汁按钮，则橙汁自动排出5S后自动停止，同时，橙汁

13、指示灯闪烁5S后自动停止。4. 咖啡指示灯亮时，按咖啡按钮，则咖啡自动排出5S后自动停止，同时，咖啡指示灯闪烁5S后自动停止。5. 当投入金额大于0元时候，退币指示灯亮。按退币按钮，则售货机以一元的人民币自动退出剩余金额。6. 用组态王软件对自动售货机进行实时监控，并对售货过程仿真。为了方便分析，我们以一次交易过程为例。初始状态：由电子标签显示各饮品价格，显示屏显示友好界面，此时不能购买任何饮品。投币状态：按下投币按钮，显示投币框，按下所投币值，显示屏则显示投入总额及余额数值，当所投币值超过饮品价格时，相应饮品指示灯点亮，提示消费者可以购买饮品。购买状态：按下可以购买的饮品选择按钮，机器会将饮

14、品排出在出货口中，同时显示屏中的示数根据消费情况相应变化。取走饮品后则饮品消失。退币状态：按下退币按钮，则退出机器中的剩余货币。取走货币后，则恢复初始状态。 控制要求此设计的是售可乐和橙汁这两种饮料的自动售饮料机,它的总体售货过程是：当顾客购买饮料时,投入的硬币(投入硬币的面值和剩余值由PLC驱动数码管显示)经过光传感器感应，然后由光传感器驱动硬币识别器识别硬币，如果是假币则被排出，如果是真币则系统将硬币自动传送到相应的硬币贮币腔,并经光传感器感应，由光传感器驱动PLC运行。然后经顾客选择、PLC进行控制，使在PLC的输出口上有相应的信号输出。自动售货机的外观和运行如图1.1和图1.2。图1.

15、1 自动售货机的外观图1.2 运行图 在本设计中，用到光传感器：当硬币投入开始由光传感器感应，然后由光传感器驱动硬币识别器；硬币经识别后进入贮存腔时，由光传感器感应，给PLC一个信号，进行硬币的相加运算；当退币时，退出的硬币经光传感器感应，给PLC一个信号，进行退币的相减运算。 光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器件，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其它传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可，本设计是运用红外线传感器的原理对投币进行检测。图1.3所示是红外线传感器的工作原

16、理图。它是由光源、接收器和PLC运行电路三部分组成。光源使用普通的白炽灯泡，当点亮灯泡时，由于灯丝的温度很高，能产生较强的红外辐射，灯泡发出的可见光经滤光片滤掉，红外光便可向外发射。在距光源发射点一定距离处，设置有红外接收器。这样，在红外光源和接收器之间就形成一条用肉眼看不见的红外界线。无硬币遮挡红外线时，红外线经凸透镜聚光后直接照射在光敏二极管VD1上，光敏二极管的电阻变小，从而使V1导通、V2处于截止状态，接在V2集电极的继电器K不工作，输出为低电平，因此，PLC得不到相应的信号。当有硬币通过红外界线时，红外线被硬币遮挡，光敏二极管因无光照射其内阻增大，于是VT1截止，VT2变为导通，则输

17、出为高电平，使PLC得到相应的信号。图1.3 光传感器在本设计中，显示部分，以7段显示指令SEGD来实现，对于指令SEGD，将源操作数指定的元件的低4位中的十六进制数译码后送给7段显示器显示，译码的信号存于目标操作数指定的元件中，输出时要占用7个输出点。原操作数可以选所有的数据类型，目标操作数位KnY、KnM、KnS、T、C、D、V和Z，只有16位运算。S指定的元件的低4位中的十六进制数经译码后驱动7段显示器，译码信号存于D指定的元件中，D的高8位不变。图1.4中7段显示器的B0B6分别对应于D中的最低位第六位，某段应亮时D中对应的位为1，反之为0。图1.4 七段码显示 我国目前发行的1元、2

18、元、5元、10元、20、50元和100元纸币，它们采用特殊的防伪手段水印。以及1元、5角和1角硬币的金属原材料是为造币而专门使用的特殊合金，因此在它通过投币入口进入由电感和电容组成的特定高频振荡线路所产生的磁场时金属材质和体积的差异对电感量的影响大小也出现微弱差异，电感量的变化引起振荡频率的变化；再通过检测频率的变化，与设定值进行比较，确定某种硬币种类后，经窄带选频电路将频率信号变成电压信号输出，完成对金属硬币的识别. 在本设计中，采用的是圆筒式贮币，步进电机退币，当纸币投入后经过识别识出电信号后，伪币和异物被排出，真币按面值由几组分布电磁阀分配到不同贮币腔内备用。当收到退币找零电信号后，通过

19、退币电机，将贮币腔内下部纸币依电信号程序退出，完成自动售货机的退币找零功能。2 自动售货机的硬件 自动售货机是用户直接面对的终端界面，主要实现功能为： 1.货物存储和出货，自动售货机将销售商品存储其中。 2.无线数据交换。自动售货机具有无线通信功能，可以和现有的GSM/CDMA网络进行对接，接受网络侧发起的各种无线通信连接，也可以主动向GSM/CDMA的网络发起连接。通过无线数据交换可以实现售货机的无线远程控制，并可以实时获取售货机当前系统状态和销售情况，从而实现整个业务的交易流程可控。自动售货机支持的无线通信方式包括：SMS、USSD、GPRS和CDMA 1X。 2.1 PLC部分欧姆龙集团

20、公司生产的PLC,它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。欧姆龙CP1H是日本欧姆龙新推出的整体式小型机，是一款性价比高、功能完备的通用控制器。其特点是结构紧凑，集成了开关量控制、模拟量控制、高速计数、4轴高速脉冲输出、串行通信等功能于一身，CP1H指令丰富，采用任务编程方式，并支持功能块编程方法使编程更加清楚、简便。CP1H取消了手持编程器配置，没有通常的外设接口，取而代之的是USB端口。还有串行通信功能端口2个，可自由选择RS-232C、和RS-485。 2.2 L

21、CD部分LCD 的构造是在两片平行的玻璃基板当中放置液晶盒，下基板玻璃上设置TFT（薄膜晶体管），上基板玻璃上设置彩色滤光片，通过TFT上的信号与电压改变来控制液晶分子的转动方向，从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的 。OCMJ中文模块系列液晶显示器内含GB2312 1616点阵国际一级简化汉字和ASCII88（半高）及816（全高）点阵英文字库，使系统不用扩展外部存储空间。用户输入区位码或ASCII码即可实现本文显示。本系列模块具有上/下/左/右移动当前显示屏幕及清除屏幕的命令。OCMJ中文模块的所有初始化设置工作在上电时自动完成，实现了“即插即用”。同时保留了一条专用的复位线

22、、可强制复位。规划整齐的10个用户接口命令代码，非常容易记忆。硬件接口采用REQ/BUSY握手协议，简单可靠，OCMJ5X10模块的背光源正极引脚所需较大电流才能保证LCD的亮度，所以加9012三极管放大，三极管基极电阻的选择上一定要考虑低温下三极管的特性，以保证可正常驱动LCD。 2.3 GSM/GPRS模块GSM/GPRS模块采用BENQ的M22模块，如图2所示，该模块采用的是标准的AT指令集，正常工作电压为3.34.3V，5V的VCC经过IN5401降压到4.3V左右为模块使用，如图2.1所示，由于GSM/GPRS模块有瞬间脉动电流，在电路设计过程中加了一个2200F的电解电容可以满足模

23、块的瞬间大电流需求。 PLC芯片JTAGM22GSM/GPRS模块 MICUART1UART2EarphoneAudio Jack电源SIM卡 图2.1 GSM/GPRS模块框图 2.4 电机的驱动部分和电机的510控制阵列自动售货机吐出饮料的过程为电机动作推饮料下来，由于电机都是感性的，在停转的时候会有反向电流，所以需要用PC847光电隔离器把控制和驱动信号隔离开来，然后用L293D驱动电机。电机驱动需24V电压，控制信号经过L293D后变为24V左右的电源信号才可驱动电机，电机有三根线：电源、地线和反馈信号（电机转一圈送出一个低电平）。由于要控制50个电机，占用单片机16个I/O口，其中5

24、个为行线低有效，10个为列线高有效，形成510阵列，当行为低、列为高的一个交叉点的电机动作推货物出来，在机械制作中使电机转一圈刚好推出一瓶饮料，电机转一圈同时产生一反馈信号，此信号使电机停止转动，另外一种情况是红外检测到有货物落下则电机停止转动。 3 PLC的设计要求3.1 PLC的应用选择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

25、功能的原则而设计。PLC主要是由于它具有让通用计算机望尘莫及的特点：1. 抗干扰能力强PLC在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路。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. 易于使用PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，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。梯形图与继电器原理图相类似，这种编程语言现象直观，

26、容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，只要具有一定的电工和工艺的知识的人员都可在短时间内学会。4. 功能完善PLC的输出/输入功能完善，性能可靠，能够适应与任何形式和性质的开关量和模拟量的输入/输出。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。由于采用了微处理器，它能够很方便地实现延时、锁存、比较、跳转、和强制I/O等诸多功能，不仅具有逻辑功能、算术运算、数制转换、以及顺序控制功能，而且还具备模拟运算、显示、监控、打印、及报表生成等功能。5. 设计周期短PLC控制，由于其硬软件齐全，为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、容量等选用组装，而大

27、量具体的程序编制工作也可在PLC到货前进行，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。6. 维护操作方便PLC体积小，质量轻，便于安装。PLC的输入/输出系统能够直观的反映现场总线信号的变化状态，还能通过各种方式直观的反映控制系统的运行状态。7. 易于实现网络化PLC可连成功能很强的网络系统。PLC结构和工作原理都大致相同，硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元CPU、存储器RAM和ROM、输入输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。PLC硬件结构如图3.1所示，是用微处理器实现的许多电子式继电器、定时器和计数器的组合体。 1. 中

28、央处理器CPU是由控制器和运算器组成的。运算器也称为算术逻辑单元，它的功能就是进行算术运算和逻辑运算。控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊地工作，它的基本功能是从内存中取指令和执行指令。他的重要功能：诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误；采集由现场输入装置送来的状态或数据，并送入PLC的寄存器中；按用户程序存储器中存放的先后顺序逐条读取指令，进行编译解释后，按指令规定的任务完成各种运算和操作；将存于寄存器中的处理结果送至输出端；应各种外部设备的工作请求。图3.1 PLC硬件结构图2. 存储器PLC的存储器分为两大部分：一大部分是系统存储器，用来存放系统管理程序、监

29、控程序及其系统内部数据。二大部分是用户存储器，包括用户程序存储区及工作数据存储区。3. 输入输出接口电路PLC通过输入输出（I/O）接口电路实现与外围设备的连接。输入接口通过PLC的输入端子接受现场输入设备的控制信号，并将这些信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。4. 电源PLC的电源是指将外部输入的交流电经过整流、滤波、稳压等处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输入输出接口等内部电路工作所需要的直流电源电路或电源模块。5. 输入输出I/O扩展接口若主机单元的I/O点数不能满足输入输出点数需要时，可通过此接口用扁平电缆线将I/O扩展单元与主机单元相连接。6. PLC的基本工作原理PLC

30、的等效电路分为三部分：1. 输入部分，这部分的作用是收集被控设备的信息或操作指令输入端子是PLC与外部开关、敏感元件等交换信号的端口。2. 内部控制电路。这部分由用户根据实际的控制要求编写程序组成，其作用是按用户程序的控制要对输入信息进行运算处理，判断哪些信号需要输出，并将得到的结果输出给负载。3. 输出部分。这部分的作用是驱动外部负载。输出端子是PLC向外部负载输出信号的端子，PLC输出继电器触点与输出端子相连，通过输出端子驱动外部负载，如接触器驱动线圈、信号灯、电磁阀等。 可编程控制器的工作方式PLC采用的是串行循环扫描的工作方式，大致分为三个阶段：1. 输入采样阶段。在第N个扫描周期，首

31、先进行的是读入现场信号，PLC依次读入所有输入状态和数据并将它们存入寄存器内，输入采样结果后，如果输入状态和数据发生变化，PLC不再响应，输入寄存器中的数据和状态保持不变，要等到N+1个扫描周期才能读入。2. 用户程序执行阶段。CPU将指令逐条调出并执行，其过程是从梯形图的第一个梯级开始自上而下依次扫描用户程序，在每一个梯级，又总是按先左后右、先上后下的顺序扫描。3. 输出刷新阶段。CPU将输出映像寄存器的状态和数据传送到输出锁存器，在经过输出电路的隔离和功率放大，转换成合适的电压、电流或脉冲信号，驱动接触器、电磁铁、电磁阀等执行器，此时才是PLC的正真输出。扫描周期：扫描周期会因为中断处理、

32、诊断和故障处理等事件儿延长，为了缩短时间，可以采用“将不执行的任务转为待机”或者“将不执行程序区域插入JMP-JME指令跳转”的处理方法。3.2 欧姆龙CP1H可编程控制器经过从功能方面和价格方面两个方面的考虑，发现欧姆龙可变成序控制器产品CP1H比较适合自动售货机。因为它是一种功能很强的小型机，在设计的过程中采用先进的方法及组件使其通常只有在大型PLC中才具有的功能，且具有其他控制器所不具备的功能。虽然是小型机。但是其功能较完善，性能价格比高，较适合自动售货机。现在就对欧姆龙CP1H可编程控制器的特点和基本性能做一个简单介绍。3.2.1 CP1H的特点CP1H型PLC属于小型PLC，使用US

33、B端口与上位机通信，采用梯形图功能块的结构文本语言编程，多任务的编程模式，多协议宏服务端口，易于连网，拥有多路高速计数与多轴脉冲输出。CP1H具有与CS/CJ系列PLC相似的先进控制功能如下：1. 处理速度快CP1H PLC的CPU执行基本指令的时间一般为0.1us/条，执行MOV类高级指令的时间为0.3us/条，运行速度分别是小型机CP1H的6倍和26倍。相应的系统管理、I/O刷新时间和外设服务所需时间大幅度减少。2. 程序容量与I/O容量大CP1H PLC的程序存储容量20K字，数据存储器（DM）的存储最大容量32K字，这些为复杂程序和各接口单元、通信及数据处理提供了充足的内存。3. 整体

34、式机构CP1H PLC采用整体式结构，体积小巧且功能完备，大幅度提升了空间的利用率。CP1H PLC采用CX-P6.1版本作为编程软件，配有FA综合工具包CX-ONE，可实现PLC与各种外部元器件的结合。4. 系统扩展性好CP1H PLC 最多可以连接7个I/O扩展单元，每个单元具有40个I/O点，加上CPU单元本身内置的40个点，CP1H可以处理最大I/O点位320点。5. 高速性能CP1H PLC 的cpu 单元具有模拟输入/输出功能，高速中断输入功能，高速计数功能和可调占空比的高频脉冲输出功能，可实现模/数与数/模转换。总之，CP1H PLC具有功能强，速度快，体积小，适用范围广等特点。

35、3.2.2 CP1H基本功能CP1H是一部内建20、30、40或60点I/O端子的PLC，有三种输出可选用（继电器输出、PNP晶体管输出和NPN晶体管输出）和2种电源可供选用（100/240VAC或24VDC）。为了提供模拟输入和输出，可以连接最多7个模拟I/O模块。每个模块提供2种模拟输入和1种模拟输出，所以连接7个模拟I/O模块就能得到最多14种模拟输入和7种模拟输出。（将模拟I/O与PID及PWM指令结合就能完成时间-比例控制）。模拟输入范围可以设定为0-10VDC、1-5VDC或4-20mA；分辨率为1/256。（1-5VDC和4-20mA设定可使用开路检测功能）。模拟输出范围可以设定

36、为0-10VDC、-10-10VDC或4-20mA，分辨率为1/256。同步脉冲控制提供一个外接装置与主装置同步之简单方法，输出脉冲频率可以被控制成为输入脉冲频率的倍数，这样外接装置（如供料传输机）的速度能与主装置的速度同步。编程设备的多样性，如编辑器与支持软件可用于C200H、C200HS、C200、HX/HG/HE、CQM1、CPM1、CPM1A、CPM2C和SRM1（-V2） PC，所以可以有效地使用现有之阶梯图程序资源。中断输入（计数器模式）可用在递增计数器或递减计数器（2kHz），而且在计数与目标值相同时触发中断（执行中断程序）。间隔定时器中断，,968ms之间，而且能设定只产生一次

37、中断（单次模式）或定时中断（预定中断模式）。CPU模块有两个控制器，可用来改变IR250和IR251内之模拟设定（0200 BCD）。这些控制器可用来方便改变或微调机器设定，如传输带之暂停时间或传输率。可以通过PLC的RS-232C通讯端口或外接埠可进行上位连接（Host Link）。在上位连接模式下连接之个人计算机或人机界面，可以使用在如读/写PLC的I/O内存内之数据或读取/改变PLC操作模式之操作。4 PLC的程序设计下位机程序的编制是利用欧姆龙专用编程软件CX-Programmer完成的。CX-Programmer是OMRON公司PLC的软件编程调试的工具程序，其运行在Windows9

38、8/NT操作系统下，具有丰富、简捷的操作环境和强大的编程、调试功能。可实现梯形图的编程、监视和控制等功能，尤其擅长于大型程序的编写，弥补了手编程器编程效率低的不足。CX-Programmer编程软件支持模块化设计，在程序编写时可以直接将编写好的程序通过RS-232传送到PLC来控制现场设备。自动售货机的工作过程可分为以下几个主要部分：1. 余额比较过程；2. 投币过程；3. 饮品价格比较过程；4. 选择商品过程；5. 退币过程；6. 强制复位过程。下面就各部分进行程序的编写，进行简要论述。图 自动售货机工作流程图4.1 余额比较过程在自动售货机启动后，只要消费者投入人民币（即余额大于0元），就

39、需要输出一个信号，提示用户可以退币。1. 建立变量表余额比较的变量定义如表4.1所示。表 价格比较的变量定义PLC程序接点对应地址退币指示灯100.062. 编制程序余额比较过程的梯形图如图所示。图 余额比较梯形图3. 程序解释在这段程序中，为了实现数据的实时比较，我们采用了CMP数据比较指令和CF005大于标志位，用它们来确定消费者是否已经投入人民币，即当余额大于0元时，继电器211.02得电，从而使退币指示灯100.06点亮。4.2 投币过程在投币过程中，每投入一枚人民币，投入显示将增加相应的币值，余额也增加同样币值，先建立变量表，再编写程序。1. 建立变量表投币过程的变量定义如表所示。表

40、 投币过程变量定义PLC程序接点对应地址投入1元人民币投入5元人民币投入10元人民币2. 编制程序 根据上表所列出的变量进行编程，其梯形图如图和图所示。图 投币过程梯形图图4.4 投币过程梯形图3. 程序解释当按下投入一元人民币按钮时，通过一个上升沿微分指令DIFU，从而使加法器ADD接通，被加数（DR15通道中的内容）加上加数（1元），并将运算结果（总金额）送到DR15通道中。从而实现投入投入一元功能。DIFU的功能是在输入脉冲的前（上升）沿使指定的继电器接通一个扫描周期之后释放。之所以用一个上升沿微分指令，就是要保证按下投入一元人民币时只检测一次，而不是循环执行加法动作。以保证不会出现多次

41、执行加法器而产生错误。CLC是清进位标志指令，在执行任何加、减法或移位操作之前应先执行CLC指令，消除加、减法或移位指令对进位标志位CY产生的影响。投入五元人民币、投入十元人民币的工作原理与投入一元人民币的工作原理相同。只是加数分别是整数5（五元）和整数10（十元）。4.3 饮品价格比较过程价格的比较要贯穿实验过程的始终，只要余额大于售货机中某种饮品的价格时，就需要输出一个信号，提示消费者可以购买该饮品。1. 建立变量表价格比较的变量定义如表所示。表4.3 价格比较的变量定义对应地址PLC程序接点100.02咖啡指示灯100.032. 编制程序根据上表所列出的变量进行编程，其梯形图如图4.5和

42、图4.6所示。图4.5 饮品价格比较过程梯形图图4.6 饮品价格比较过程梯形图3. 程序解释在这段程序中，为了要实现数据的实时比较，我们用了CMP数据比较指令、CF005大于标志位和CF006等于标志位。用它们来比较余额和饮品的价格，在投币过程中已经提到，所有的投币金额都将累加到DR15通道中，所以只需将DR15通道中的内容与售货机中饮品的价格相比较，就可以实现饮品价格比较的功能。100.02与100.03分别表示橙汁指示灯和咖啡指示灯，因为在下面的选择商品过程中也需要用到100.02与100.03继电器，所以在比较过程中我们使用了210.05与210.06继电器作为中间继电器。4.4 选择商

43、品过程当投入的币值可以购买某种饮品时，按下选择该饮品按钮，该饮品会自动排出在出货口中。该饮品的指示灯同时也会闪烁，提示消费者饮品正在排出。5秒种后，指示灯会停止闪烁，提示消费者饮品已经排出完成。在按下选择饮品按钮的同时也要在总金额中减去该饮品需要消费掉的金额，并要同时继续饮品价格的比较，判断是否可以继续购买饮品。1. 建立变量表选择商品的变量定义如表所示。表4.4 选择商品的变量定义PLC程序接点对应地址选择橙汁按钮选择咖啡按钮橙汁排出口咖啡排出口2、编制程序 选择商品的梯形图如图4.所示。图4.7 选择商品过程梯形图图4.8 选择商品过程梯形图3. 程序解释在选择过程中，需要完成三个工作过程

44、。一是要实现饮品的5S排出过程，二是要实现饮品排出时，指示灯的闪烁5S过程，三是要实现内部货币的运算过程。实现饮品的排出5S过程：以选择橙汁为例，在前面的饮品价格比较过程中，已经提到210.05是用来输出比较余额和橙汁的价格的中间继电器，只有当投入金额满足橙汁标价的条件时，CF005才会导通。此时按下橙汁选择按钮，通过保持继电器KEEP，使继电器210.07工作，这时橙汁排出100.04点亮。在继电器210.07工作的同时定时器TIM000开始计时5S，5S后定时器工作，与其对应的常开触电TIM000闭合，因为也只是一个扫描周期工作，所以使用DIFU上升沿微分指令，TIM000通过210.08

45、使KEEP复位，这时210.07复位。从而完成橙汁排出5S的过程。实现饮品排出时，指示灯闪烁5S的过程：以选择橙汁为例，在橙汁指示灯100.02前分别用了210.07的常开和常闭触电。当继电器210.07没有工作的时候（即没有按下选择橙汁按钮的时候），通过常闭210.07触电使橙汁指示灯100.02常亮。当继电器210.07开始工作的时候（即当按下选择橙汁按钮的时候），此时常开210.07触点开始工作，橙汁指示灯100.02通过常开触点210.07和1S时钟脉冲位CF102工作，所以就实现了橙汁指示灯100.02的闪烁功能。实现内部货币的运算：以选择橙汁为例，当定时器TIM000开始计时5S后

46、，与其对应的常开触电TIM000闭合，通过中间继电器210.08和212.00，从而使减法器SUB接通，被减数（DR15通道中的内容）减去减数（橙汁的标价2元），并将运算结果（剩余金额）送到DR15通道中。从而实现自动售货机内部货币的运算过程。咖啡的工作过程与橙汁的工作过程相同。4.5 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，还要根据前面的运算结果（即剩余金额）以一元的形式退出货币，退币结束时还要给程序重新赋零，以便使自动售货机可以等待下一次的交易过程。1. 建立变量表退币过程的变量定义如表所示。表4.5 退币过程的变量定义PLC程序接点对应地址退币按钮0.05退币排出口100.

47、072. 编制程序 退币过程的梯形图如图4.9所示。3. 程序解释当按下退币按钮0.05时，通过保持继电器KEEP,使继电器211.03工作。同时也将DR15通道中的内容送到CNT000中。再通过CF102，1S时钟脉冲位使CNT开始计数，此时退币出口100.07开始闪烁（每闪烁一次，表示退出一元人民币）。当计数器全部计数完毕（即将余额全部退出后），计数器CNT000对应的触电开始工作，使KEEP复位，211.03复位。同时将零送给DR15通道。图4.9 退币过程梯形图4.6 强制复位过程当自动售货机运行时，出现不可预见错误，或者机主需要强制使自动售货机停止时，会需要一个使自动售货机强制停止的

48、功能。1. 建立变量表强制复位过程的变量定义如表所示。表4.6 强制复位过程的变量定义PLC程序接点对应地址复位按钮0.062. 编制程序 强制复位的梯形图如图4.10所示。图4.10 强制复位过程梯形图3. 程序解释当按下强制复位按钮0.06时，通过一个上升沿微分指令DIFU，从而使数据传送指令MOV接通，将零送到DR15通道中。使所有功能停止，从而起到强制复位作用。总结本次设计详细的介绍了自动售货机的背景、发展前景及对现在人们生活的影响，并且又对自动售货机的基本功能及工作过程做了比较详细的分析。在论述了自动售货机概况的基础上，又介绍了PLC的基本组成、特点以及工作原理。采用欧姆龙PLC专用

49、的编程软件CX-PROGRAMMER。此设计的重点放在了PLC的程序的设计和组态王组态界面的制作。是以PLC电气控制为基础，通过对自动售货机的功能进行分析，制定出具体的设计方案和设计步骤。通过对上位机的界面编制和下位机的程序编制来达到自动售货机的运行功能。毕业设计是对毕业生大学四年所学技能的检测，这次设计恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆和网上查找资料到对电路的设计对电路的调试再到最后电路的成型，都对我所学的知识进行了检验。本次设计过程中虽然遇到一些阻碍，但通过不懈的努力，最终还是克服了这些困难，体味到设计电路、连接电路、调测电路过程中的乐苦与甜,提高了自身独立思考克服困难的能力。这一过程磨练了我的意志，永不放弃对于科学真理的追求!致谢在完成毕业设计期间，从论文的选题、写开题报告到搜集资料、方案设计，完成论文，其间每一过程都得到指导教师孙莉莉老师的悉心指导，孙老师身体力行、兢兢业业地为我们排忧解难，不仅治学严谨而且为人师表，堪称良师益友，教给我们的不仅是知识还有待人处世的积极态度，在此表示衷心的感谢。光阴似箭，四年大学时光匆匆而过，在这四年的时光里，我得到了老师和同学的指导和帮助，当我打完毕业论文的最后一个字符，涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。我即将