四层电梯与自动售货机

1、大连海洋大学职业技术学院电气控制与PLC课程设计题 目 四层电梯及自动售货机 指导教师：苗百春姓 名：李想2012 年 12 月目录摘 要 I四层电梯 1第一章 PLC 简要 11.1 PLC 特点 11.2 PLC 硬件结构 11.3 PLC 工作原理 1第二章 电梯内容简介 22.1 电梯控制系统组成 22.1.1 电力拖动 22.1.2 电气控制 22.2 电梯 PLC 控制系统的基本结构 22.3 电梯系统设计 22.4 电梯模型 PLC 控制系统设计 32.4.1 电梯的控制要求 32.4.2 PLC 控制系统的设计分析 32.4.3 电梯模型 PLC 控制系统设计 3第三章 系统配

2、置与软件设计 43.1 FP艺的介绍3.2 电梯电机系统的设计 43.2.1 电梯电气控制系统的概述 43.2.2 电梯控制系统变频调速的设计 43.3 电梯模型 PLC 控制系统 53.3.1 PLC 的编程工作方式 53.3.2 电梯模型的控制要求 63.3.3 电梯程序说明 63.4 PLC 程序梯形图 73.5 指令表 9第四章 电梯 PLC 的调试 114.1 模拟调试 114.2 单指令运行调试 114.3 复杂运行调试 11自动售货机 12第五章 自动售货机简介 125.1 自动售货机功能分析 125.2 自动售货机 PLC 程序设计 125.3 程序设计任务的确定 13第六章

3、图 表 146.1 功能表 146.2 分配表 146.3 梯形图 15第七章 调试运行 19第八章 结 论 21参考文献 22致 谢 23摘要本文通过松下电工产品FP工型PLC在四层模型电梯中的应用，向大家介绍了电梯 控制的程序设计。通过编程控制电梯，电机何时起动、换速以及电机的转向是由 PLC 根据电梯的呼梯、减速等信号做出决策，发出控制信号给变频器， 变频器按理想速度曲 线以通过控制异步电动机转速实现电梯调速。 这种方式大大改善了电梯舒适感和平层精 度，提高了电梯的性能。以及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

4、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：FP 2PLC,电梯电机变频调速系统，自动售货机，可编程序控制器四层电梯第一章 PLC 简要1.1 PLC 的特点PLC 主要包括：（1）软硬件功能强（2）使用维护方便（3 ）运行稳定可靠 （4）设计施工周期短1.2 PLC 硬件结构PLC 主要包括：（1）中央处理单元（ CPU ）（2）存储器（3 ）I/O 接口电路（4）电源（5 ）I/O 拓展接口（6 ）编程器 （7）外部设备接口其内部采用总线结构

5、进行数据和指令的传输；外部的各种信号接到 PLC 的输入接 口，在 PLC 内部进行逻辑运算或数据处理，最后以输出变量的形式经输出接口驱动输 出设备来进行各种控制。1.3 PLC 工作原理PLC 采用循环扫描的工作方式，即从第一条指令开始，按顺序逐条地执行用户程 序，直至遇到结束符则完成一次扫描，然后再返回第一条指令，开始新一轮扫描，这样 周而复始地反复运行。 PLC 运行一次扫描循环所用的时间成为扫描周期，通常一个扫 描周期约为几十毫秒。影响扫描周期的主要因素：一是 CPU 执行指令的速度；二是 CPU 执行每条指令 所占用的时间；三是程序中指令的条数。PLC 的一个扫描周期可分为输入采样、

6、程序执行和输出处理三个阶段。 实际上，在每个扫描周期内 CPU 除了执行用户程序外，还要进行系统自诊断和处 理通信请求，并及时接受外来的控制命令，以提高 PLC 工作的可靠性，但所占用时间 很短。第二章 电梯内容简介2.1电梯控制系统的组成电梯控制系统主要由电力拖动部分和电气控制部分组成。2.1.1 电力拖动电力拖动部分由拽引电机、抱闸和相应的开关电路以及开门机组成。由于我们使用 的是教学模型，梯速低，所以只要能实现电机的正反转即可，而不必考虑电机的机械特 性。制动时为满足准确停层的需要，定子回路可接入电抗器减速最后再加上抱闸制动。电气控制PLC系统部分：完成所设定的控制任务所需要的 PLC规

7、模主要取决于控制系统对输入，输出点的 需求量和控制过程的难易程度。I/O点的估算：系统的输入点有：门厅召唤按钮6个输入点；轿内指令按钮4个点；楼层感应器4 个点；门区感应I点；手动开门I点：共计输入点16点。而输出点有：快慢速接触器2 点；上下行接触器2点；楼层指示灯4点；门锁1个点；共计输出点9点。总计I/O 点数为16 /9.综上所述，根据具体情况，我们选择三菱的 FX系列。输入输出点数为 34点，电机20点，考虑实际，选择FX2C-64MR这种型号。2.2电梯PLC控制系统的基本结构系统控制核心为PLC主机，通过PLC输入接口送入PLC.由存储器的PLC软件 运算处理，然后经输出接口分别

8、向指层器及召唤指示灯等发出显示信号， 向主拖动系统 发出控制信号。2.3电梯系统设计电梯 PLC 控制方案由信号输入、控制电梯的 PLC 编程、步进电机控制 3 大部分组成。模块的面板如图所示：四层电梯模块面板图基本控制原理：编制 PLC 控制程序 #对楼层的呼叫信号、平层信号作出停止、升 / 降判断，然后将信号传送到单片机，调用单片机的正反转、停止控制程序# 再由单片机输出回路的励磁信号经放大驱动步进电机，带动皮带使桥厢上、下移动， 完成电梯的模 拟运行。2.4 电梯模型 PLC 控制系统设计2.4.1 电梯的控制要求1）当电梯停于某层时，有一高层呼叫时，电梯上升到呼叫层停止。2 ）当电梯停

9、于某层时，有一低层呼叫时，电梯下降到呼叫层停止。 3 ）当电梯停于某层时，有多高 层呼叫时， 电梯先上升到较低的呼叫层， 停 3 秒后继上升到高的呼叫层， 响应完毕后停止。 4 ）当电梯停于某层时，有多低层呼叫时，电梯先下降到较高的呼叫层，停3 秒后 继续下降到低的呼叫层，响应完毕后停止。 5）当电梯处于上升或上降过程中，任何反 向的呼叫均无效。2.4.2 PLC 控制系统的设计分析 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质 量。因此，应遵循以下基本原则：1. 最大限度地满足被控对象的控制要求2. 保证 PLC 控制系统安全可靠3. 力求简单、经济、使用及维修方便

10、2.4.3 电梯模型 PLC 控制系统设计 由于电梯的运行是根据楼层和轿厢的呼叫信号、 行程信号进行控制， 而楼层和轿厢 的呼叫是随机的，因此，系统控制采用随机逻辑控制。 即在以顺序逻辑控制实现电梯的 基本控制要求的基础上， 根据随机的输入信号， 以及电梯的相应状态适时的控制电梯的 运行。另外，轿厢的位置是由脉冲编码器的脉冲数确定，并送 PLC 的计数器来进行控 制。同时，每层楼设置一个接近开关用于检测系统的楼层信号。为便于观察，对电梯的 运行方向以及电梯所在的楼层进行显示，采用 LED 和发光管显示，而对楼层和轿厢的 呼叫信号以指示灯显示 （开关上带有指示灯 ）。为了提高电梯的运行效率和平层

11、的精度， 系统要求 PLC 能对轿厢的加、减速以及制动进行有效的控制。根据轿厢的实际位置以 及交流调速系统的控制算法来实现。 为了电梯的运行安全， 系统应设置可靠的故障保护 和相应的显示。根据电梯所处的位置和运行方向， 在编程中， 采用了四个优先级队列， 即上行优先 级队列、上行次优先级队列、下行优先级队列、下行次优先级队列。其中，上行优先级 队列为电梯向上运行时， 在电梯所处位置以上楼层所发出的向上运行的呼叫信号， 该呼 叫信号所对应的楼层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的阵列。 上行次优先级队列为 电梯向上运行时， 在电梯所处位置以下楼层所发出的向上运行的呼叫信号， 该呼叫信号 所对应的楼

12、层所具有的脉冲数存放的寄存器所构成的队列。 控制系统在电梯运行中实时 排列的四个优先级陈列，为实现随机逻辑控制提供了基础。当电梯以某一运行方向接近某楼层的减速位置时， 判别该楼层是否有同向的呼叫信 号（上行呼叫标志寄存器、下行呼叫标志寄存器、有呼叫请求时，相应寄存器为l ，否则为 0） ，如有，将相应的寄存器的脉冲数与比较寄存器进行比较，如相同，则在该楼层 减速停车：如果不相同，则将该寄存器数据送入比较寄存器， 并将原比较寄存器数据保 存，执行该楼层的减速停车。该动作完毕后，将被保存的数据重新送入比较寄存器，以 实现随机逻辑控制。系统還利用行程判断楼层，并转化成 BCD 码输出，通过硬件接口

13、电路以 LED 显示。第三章 系统配置与软件设计3.1 FP艺的介绍松下电工FPX是松下新推出的小型PLC，它代表了当今世界PLC的发展水平。由于 它采用了 RIS的CPU芯片，提高了处理速度，使基本指令的运行速度提高到了 0.4卩s/ 步，程序存储容量高达 12 千步。它除采用周期循环扫描方式外，多条指令采用终端控 制方式工作，使紧急任务可得到及时处理， 为实现多任务调度与管理提供了方便。 此外， FPX还可实现高达100kHz的梯形加减速控制，能够控制步进电机和伺服电机；PID控制己指令化，可进行自整定，实现简便、高性能控制；单相和双相的高速计数器功能 频率可高达 50kHz ，脉冲输入功

14、能可高达 100kHz 。FPX体积小，功能很大，12K的编程容量使得在编程时拥有足够的存储空间。另外,数据寄存器的容量为32K，能够处理大量的数据编译和重复操作3.2电梯电机系统的设计电梯电气控制系统的概述此电梯控制系统的硬件分为调速部分、逻辑控制部分、速度反馈部分。调速部分的性能对电梯运行时乘客的舒适感有着重要影响，而逻辑控制部分是电梯安全可靠运行的关 键。松下系列PLC如FPO、FP-工具有PWM输出指令，可直接控制变频器的启动、停止、 多段速度运行等。又由于变频器有良好的调整特性，能增加调速系统的智能程度（具有可设置的多种速度、过渡过程等）、节省开支、减少电气容量、提高功率因数等。变频

15、 器应用于电梯控制系统中的调速部分是现行工程中发展的方向。區*氐 狎卬二二北內呀壬丁能号电澤下讦 走F*上巧 wrn 昵機黄门外部接线图322电梯控制系统变频调速的设计电梯调速要求除了一般工业控制的静态、动态性能外，它的舒适度指标往往是竞争的一项重要内容。全数字控制的变频调速系统已经用于电梯控制，在降低振动及噪声等方 面采取了一系列措施，如互锁时间的补偿、开关频率的提高（超过10KHZ ）等。变频器通过编程控制电梯，变频电机按图 1和表1所示的理想曲线运行，而电机何时启动 换速以及电机的转向是由PLC根据电梯呼梯、减速等信号做出决策，发出控制信号给 变频器，变频器按理想速度曲线控制电梯运行。电

16、梯的拖动系统为VVVF （变频变压）拖动方式，这大大改善了电梯舒适感和平层精度，提高了电梯的性能。电梯控制的I/O分配表输入按钮上行1楼呼入信号X1下行2楼呼入信号X13上行2楼呼入信号X2下行3楼呼入信号X14上行3楼呼入信号X3下行4楼呼入信号X15上行4楼呼入信号X4楼层限位开关信号F1X21下行1楼呼入信号X12楼层限位开关信号F2X22楼层限位开关信号F3X23楼层限位开关信号F5X25楼层限位开关信号F4X24输岀按鈕上行1楼信号灯Y0下行5楼信号灯Y7上行2楼信号灯Y1LED数字显示aY20上行3楼信号灯Y2LED数字显示bY21上行4楼信号灯Y3LED数字显示cY22下行2楼信

17、号灯Y4LED数字显示dY23下行3楼信号灯Y5LED数字显示eY24下行4楼信号灯Y6LED数字显示fY253.3 电梯模型 PLC 控制系统3.3.1 PLC 的编程工作方式不同类型的 PLC 都有相应的编辑器， 但是编程原理大同小异。 程序编辑和调试操作过程如图2所示，F系列PLC基本单元有运行和停止两种模式。编程时基本单元置于停 止模式；而 PLC 系统处于工作运行或对程序执行情况监视时，基本单元（主机）应置 于运行模式。有的 PLC ，不把其公共端子 COM 和运行端子 RUN 连接起来，就是停止 模式，即相当于把基本单元置于 STOP 位置。编程时，必须使主机处于停止模式，同 时把

18、编程器置于“ PROGRAM ”编程位置。3.3.2 电梯模型的控制要求四层电梯：轿厢内有四个层选开关，开门、关门开关，一、四楼各有一个层选开关， 二、三楼各有两个层选开关，另有四个平层开关、两个轿厢行程限位开关、两个轿厢门 行程开关。方向优先原则：当电梯正在运行时，轿厢两侧都有呼叫信号，优先响应与运动方向相 同的呼叫信号，存储与运动方向相反的呼叫信号， 待电梯反向运行时，再依次响应反方 向的呼叫信号。时间优先原则：当电梯停于某一层时，轿厢两侧都有呼叫信号，优先响 应先按的外部呼叫信号。 内呼优先外呼原则： 当电梯停于某一层时， 优先响应内部呼叫， 应，再响应外部呼叫。楼层的外呼开关也是开门开

19、关，到达呼叫楼层后自动开门 5 秒，然后自动关门。 总开关打开时可执行上述功能；关闭时，不响应新的呼叫（无论内呼、外呼） ，在响 应完当前呼叫信号后回到一楼。3.3.3 电梯程序说明此处为程序的开关门限制时间，当电梯到达指定楼层后接触到行程开关自动响应开门 信号， Y8 接通，电梯开门，门打开之后有 5 秒的开门等待时间，当定时器 5 秒后 Y7 接通自动关门，门完全关闭后关门限位 XC 自动显示关门信号。当电梯外有人发出呼叫信号后，电梯随即响应并到达指定楼层。X0 、 X1 、X2 、X3 分别为电梯四、三、二、一的外呼信号，当 X0 响应时，电梯到达一层自动开门， 然后关门到达指定的楼层，

20、经过数码管显示给电梯内部的人看，以防坐错楼层。电梯轿厢运行趋势确定后，只要有任何内、 外呼梯信号，电梯运行方向就应该显示 出来，并且电梯轿厢门关闭，那么电梯就可以上下运行了。 运行方向的控制程序如下图 所示，电梯按其响应趋势来控制电梯的上下行，当遇到上限位或下限位、 电梯门开等均 应该停止运行。电梯具有平层限位的能力，当电梯到达某一层时电梯门会自动打开或关闭，此时， 一、二、三、四层的开关按钮 R1 、R2、R3 、R4 会根据每层的需要做出相应的选择。 外呼梯信号的锁定与清除： 只要某一楼层有外呼梯信号， 那么该呼梯信号就需要被锁定。 当电梯运行方向与呼梯方向相同， 那么就需要响应该信号；

21、如果运行方向与呼梯信号相 反，那么就需要等待电梯轿厢运行回来再响应呼梯信号。 如果电梯轿厢在运行过程中有 多个反方向呼梯信号同时存在， 例如在电梯向上运行的过程中同时存在有 2 层向下呼梯 信号、 3 层向下呼梯信号、 4 层向下呼梯信号，那么就要优先响应最远的反方向呼梯信 号，即 4 层向下呼梯信号，然后电梯轿厢转为向下运行， 依次响应其余的呼梯信号（此 时其余的呼梯信号已经变为同向呼梯信号） 。如果电梯轿厢在上运行过程中，到达某一 层遇到反方向呼梯信号， 并且该楼层前方没有其他的任何呼梯信号， 那么就需要开门响 应该呼梯信号。电梯的上行与下行由 Y0 和 Y5 来输出显示，它的控制由电梯的

22、内呼开关和外呼来 控制。（1 ）最低楼层和最高楼层 （例如最低楼层），不论是外呼梯信号还是内呼梯信号， 只要 电梯轿厢到达该楼层，就一定要打开电梯轿厢门响应该呼梯信号。（2）所有楼层的内呼梯信号，只要电梯轿厢到达该楼层，就一定要打开电梯轿厢门响 应该呼梯信号。3）所有与电梯轿厢运行方向相同的外呼梯信号，只要电梯轿厢到达该楼层，就一定要打开电梯轿厢门响应该呼梯信号(4 )所有与电梯轿厢运行方向相反的外呼梯信号，只要其前方没有任何内、外呼梯信号，那么电梯轿厢到达该楼层，就一定要打开电梯轿厢门响应该呼梯信号。如果电梯轿厢门在打开的过程中有人按下了关门按钮， 电梯轿厢开门驱动继电器就 应该释放。为了防

23、止电梯轿厢的开门机构卡死， 导致开门电动机堵转烧毁，当开门驱动 继电器闭合，延时一段时间后，如果开门限位开关仍为闭合， T1定时器仍旧会使开门 驱动继电器断开，保护电梯轿厢开门驱动电动机。电梯的关门控制位当有人按下关门按钮，或者电梯轿厢门打开一段时间后，电梯轿厢 门就应该关闭。在电梯轿厢关门控制过程中，如果有人按下了开门按钮，或者关门已经完成，或者电梯轿厢门是安全的，电梯轿厢都应该开门响应。3.4 PLC程序梯形图PLC部分程序梯形图如下图所示：J 一 -LJ 卜 -LJI11T:1|崔航HmTIKSTIgBTTIRlTlnT魁HTlffiTIR2TIHJTIRloTIR0TIRliTIRlT

24、IRllH4一I2ctdt e Ji fdc jidhe jfh X X X X X XXX11111313914415C16C161168172176ieo164iee1021962092223.5 指令表22 st r033 an/ xd0 st x434 ors1 or x011 or r12 or r012 an/ xd23 an/ r103 an/ xc13 ot r124 or r1035 st r14 ot r014 st x725 an/ xd36 an/ r115 st x515 or x826 an/ xe37 st r116 or x616 or x227 ors38 a

25、n/ r07 or x117 an xf28 st r039 ors8 st xf18 or r229 an/ r1140 an/ xe9 or xe19 an/ xe30 an/ r1041 ors10 ans20 ot r231 or r1141 st x1221 st r232 an/ xe42 an/ x1143 pshs66 or r488 st r4110 or r944 an/ xf67 an/ xe89 an/ r7111 an/ xa45 an/ y268 ot r490 st r7112 ot r946 pops69 st x991 an/ r5113 st r947 an

26、/ xf70 or x392 ors114 st x448 an/ y271 or r593 an/ xd115 an xc49 an/ xe72 an/ xf94 ors116 ors50 ors73 ot r595 st x12117 st x551 ot y174 st r396 an/ x11118 or x653 st x575 st r597 pshs119 an xd54 or x676 an/ r698 an/ xc120 ors55 or x177 or r799 an/ y2121 st x756 an xc78 an/ xd100 pops122 or x857 or r

27、379 an/ xe101 an/ xc123 an xe58 an/ xd80 ors102 an/ xd124 ors59 ot r381 st r5103 an/ y2125 st x960 st x782 an/ r6104 ors126 an xf61 or x883 an/ r7105 st y0127 ors62 or x284 or r7106 st xc128 st xa63 st xc85 an/ xe107 or xd129 pshs64 or xd86 an/ xd108 or xe130 an xc65 ans87 ors109 or xf131 rds132 or

28、xd155 ot y3177 or ya199 rds133 rds156 st x9178 an/ xc200 or r6134 or xe157 or y4179 ot ya201 an/ xd135 pops158 an/ xf180 st x0202 ot r6136 or xf159 ot y4181 or yb203 rds137 ors160 st x7182 an/ xc204 st x7138 st y2161 or x7183 ot yb205 pops139 st x11162 an/ xe184 st x1206 or r7140 an/ xb163 ot y5185

29、or yb207 an/ xe141 tmx a164 st x8186 an/ xd208 ot r7k 30165 or y6187 ot yb209 st y1144 st t1166 an/ xe188 st x2210 pshs145 st xb167 ot y6189 or yc211 an x6146 pshs168 st x5190 an/ xe212 rds147 an xc169 or y7191 ot yc213 or r10148 rds170 an/ xd192 st x3214 an/ xd149 or xd171 ot y7193 or yd215 ot r101

30、50 rds172 st x6194 an/ xf216 rds151 or xe173 or y8195 ot yd217 an x8152 pops174 an/ xd196 st y0218 pops153 or xf175 ot y9197 pshs219 or r11154 or y3176 st x4198 an x5220 an/ xe222 ed221 ot r11第四章 电梯 PLC 的调试4.1 模拟调试模拟调试可以在输入端接上手动按钮，而在 PLC 的输出指示灯上看输出。这种调 试比较抽象，输入信号完全靠手动来控制。如按下 X4 是三层内呼，如此时电梯不在三 层，则对应输

31、出指示灯亮，然后依次通过手动来控制接近开关按钮，到第三层时电动机 停转，输出指示灯灭。其它层的运行模拟调试同理。安装调试过程是一个比较复杂且耗时间的过程，首先要确定器件型号。选择器件型 号除了要考虑机械设备、电压、电流外，还要考虑经济实用及美观问题。内选、外召唤 信号指示灯可统一使用 24V ，这样可以用一个电源供电。 不仅可以简化布线的繁杂， 而 且可以减少器件的使用，节省开支。接近开关可用KCB 1 型双稳态磁保开关，功率为 100W ，这种开关完全是靠磁性动作，不需电源。这样不仅接线方便，而且可以节省 一个电源。变压器型号是BK 50,主要用到24V和5V。5V用在层楼显示上。在正反转线

32、路中，交流接触 器型号是 B16 型，此接触器线圈电压为 220V ，这是在购买接触器时特别注意的问 题。因为 PLC 输出外部电源不能超过 250V ，所以选用接触器线圈电压为 220V 的型 号。另外还有空气开关、热继电器、电动机等等，这里不必一一详述。所有的器件都备 好后，接下来就是安装。主电路及 PLC 都装在控制柜内，这就要考虑到互相干扰的问 题，主要是接触器、空气开关和 PLC 之间的干扰，所以要相隔一定的距离，在安装接 近开关时还要考虑到一个动作范围，要确保轿厢正好在每层中间停靠。按钮、指示灯或 数码显示也按照同样原则接线。 所有的元器件都按照一定的编号安装好后， 确保无误后，

33、就可以调试了。由于调试过程中，输入输出点比较多，且完成一个动作所涉及的开关、按钮、输出显示也比较多。所以这里不一一说明4.2 单指令运行调试这是一种最简单的调试方法， 检查所设计的程序在完成其最简单的控制功能时是否 会发生错误。若各种调试无错误，则再用复杂的方法进行调试。单指令运行调试的具体 内容如下：假定电梯的轿厢在一楼，数码管显示为“ 1 ”，此时按下三楼的内指令按钮 X5 ，三楼内指令显示 Y35 亮。电梯关门后，开始上行，当轿厢上升到三楼后，数码管 显示为“ 3”楼的内指令显示信号 Y35 消除。4.3 复杂运行调试首先必须弄清楚各种按钮的常开与常闭触点。布线时，一定要标号，以备维修查

34、找 方便。线头不能过长也不能过短。线头过长会碰到一起，引起短路。线头过短，过细， 固定牢靠性又成问题。布线时还要考虑美观性。一根线的布置不会有太多问题，但是成 百上千根线就有美观性可言。因此，接线槽、扎带、套管就成为必不可少的辅件。交流 输入输出信号与直流输入输出信号分别使用各自的电缆。为了防止轿厢冲顶和蹲底，当 电梯运行到顶层或底层时，可采取双重强迫停车。自动售货机第五章 自动售货机简介5.1 自动售货机功能分析这部分阐述了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，并介绍了自动售货机运行系统种所包括的人工操作步骤从自动售货机的发展趋势来看， 它的出现是由于劳动密

35、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。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。举一个简单的例子来说明，例如： 售货机中有 8 中商品，其中 01 号商品（代表第一种商品）价格为 2.50 元，0

36、2 商品为 3.50 元，其余类推。现投入 1 个 1 元硬币，当投入的货币超过 01 商品的价格时， 01 商品的选择按钮处应有变化，提示可以购买，其他商品同比。当按下选择 01 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 01 商品的价格同时启动相应的 电机，提取 01 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

37、完整的售货、退币功能。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。 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，以及人性化；如：手机支付、远程联机管理、个性的 LCD 广告显示屏，更节能。是一个国家文明程度的自动售货机的普及在某种程度上反应一个国家的科技水平， 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、 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！5.2 自动售货机 PLC 程序设计由于售货机的全部功能时在

38、上位机上模拟的 ，所以售货机的部分硬件是由计算机 软件来模拟替代的。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，而传动系统也是由计算机来直接模拟的， 这些并不会影响实际程序的操 作，完全能模拟现实中自动售货机的运行。1.试验状态假设 于是在计算机上模拟运行，试验中有一些区别于实际情况的假设，本试验中假设：（ 1）如图所示的自动售货机只售 4 种商品。（2）该自动售货机可投入 10 元、5 元、1 元、5 角、1 角的人民币。（3）该自动售货机可退出 10 元、5 元、1 元、5 角、1 角的人民币。（ 4 ）当投入的人民币总额等于或超过某种商品的价格时，该商品

39、的“选择”指示 灯亮，若超过两种以上时，相应商品的指示灯全亮。（5 ）当某种商品的“选择”指示灯亮时，按下该商品的“选择”按钮，则该商品 出现在取货口，消费者可以自行取走， 30s 后动作自动停止。（ 6 ）当消费者投入的人民币总额超过所需商品的价格时，售货机将剩余的人民币 自动退出。2. 一次交易过程分析 为了方便分析，我们以一次交易过程为例PLC1）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，要由向仿真画面相应对象传递已经存储好的价格，还要给投入显示、消费显示及余额显示存 储器清零，同时也要给存储退币币值的存储器清零。（ 2 ）投币状态。按下投币按钮，显示投币框，按下所投币值

40、显示屏显示投入、消 费、余额数值，当所投币值超过商品价格时，相应价格选择按钮发生变化，提示可以购 买。（ 3 ）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。（ 4 ）退币按钮。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。到此为止，自动售货机的一个完整工作过程结束。5.3 程序设计任务的确定 在清楚自动售货机运行工作过程的基础上，制定出设计方案，确定任务的目标，以 设计出合理的仿真系统。首先，应该做上位机与下位机的任务分工：上位机主要用来完成仿真界面的制作过 程，而下位机则主

41、要用来完成 PLC 程序的编写。其次，要分别对上位机和下位机进行 资料的查找与收集。例如在进行仿真界面的设计时可以去观看一下真正售货机的外观， 必要时可以借助一些宣传图片来设计自动售货机的外型；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，分别对上、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 个系统的设计另外，上位机与下位机的设计工作是密切配合的。它们无论在通信中使用的变量， 还是在仿真中控制的对象都应该是一致的。 总体上讲，仿真界面是被控对象， 利用 PLC来控制这个仿真的自动售货机，仿真的自动

42、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。这是整个仿真系统内部各大部件之间的内在关系。我主要是对自动售货机中的下位机， 也就是主要是对 PLC 在其中的程序进行设计。 仿真程序只做了解，虽然只做了解，但是也将在下面有所介绍。清楚了仿真实验的整体 设计思路，下面就可以开始着手设计了。第六章 图 表自动售货机的控制梯形图分为 5 部分，第一部分为系统初始化过程， 通过运行初期闭合继电器R9013在第一次扫描时将相关数值传递给 WR1WR5,赋值功能通过高 级指令实现。第二部分为投币过程,当投入一角时,相当

43、于让 X0 接通,之所以用微分指令,就 是要只在接通时检测一次,不能永远加下去。投入一角要使投币总额增加相同数值,是 采用 16 位加法指令 F20 来实现的。投入 5 角、1 元、5 元、10 元的原理是一样的。第三部分为价格比较过程,为了实现数据的实时比较,这里用了特殊内部继电器R9010, 在程序执行过程中, R9010 始终保持闭合。 F60 是16 为数据比较指令,用他 来比较投币的总额和商品的价格, R900A 是大于标志, R900B 是等于标志。当余额大 于等于某种商品的价格时,程序使相应的商品的“选择”指示灯亮,表示可以购买该种 商品。第四部分为选择商品过程，当投入的币值可以

44、购买某种商品时，按下相应的“选择” 按钮，该商品即可出现在取货口， 30s后自行停止动作。同时，投币总额将扣除已消费 的币值，接着余额继续与价格比较，判断能否继续购买，若还能继续购买，操作同上。第五分布为退币过程，在退币过程中，最主要的是要完成退币的计算过程，根据结 果输出相应的币值。考虑到在退币的过程中，有可能需要多次退相同数值的人民币，所 以用了跳转指令JP和LBL。当退币过程结束时，储存投币总额继电器 WR1的值已经 变为零了，系统等待下一次交易。程序中人民币数值用分作单位，主要考虑PLC在运算过程中，计算小数时速度比较慢，所以将所有参与计算的数值都处理成整数。6.1功能图自动售货机初始

45、化十F20 X0、XI、Xi动售货机投币F60自动售货机价格比较X5、X6、X7、X8自动售货机选择商品F25F60自动售货机退币功能图6.2 I/O 分配表1.自动售货机的I/O地址分配表见下表.（1） WR1 人民币的总额。（4） WR4 3号商品的价格。（2） WR2 1号商品的价格。（5）WR5 4号商品的价格（3）WR3 2号商品的价格。2.I/O分配表I/O分配表输入输出投入1角人民币X01号商品“选择”指示灯Y0投入5角人民币X12号商品“选择”指示灯Y1投入1元人民币X23号商品“选择”指示灯Y2投入5元人民币X34号商品“选择”指示灯Y3投入10元人民币X41号商品排出Y41

46、号商品“选择”按钮X52号商品排出Y52号商品“选择”按钮X63号商品排出Y63号商品“选择”按钮X74号商品排出Y74号商品“选择”按钮X8退币10元Y8退币按钮X9退币5元Y9退币1元YA退币5角YB退币1角YC6.3梯形图K9013T 1Jo w、KOn 1?0 M7WR 210 W,K209 n 3ro N7,K ISOHR 41io m,K38)WR 51自动售货机初始化梯形图1026T 册卜4 hF20 +XIK10,IB 133T HdF)卜4 i-F20 +X2K50,廿R 140T HCFJ1-1 TF20 +X3K100,K 1-47t hp)1-1 -F20 +X4K50

47、0. 世1-54T 1肿)1-1 -F20 +K10DO, 世11自动售货机投币过程梯形图61WR 1tfR 2TO73WR 1Y1K900E85B9OOET PF50 OH*MOO1?60 CMPK900AE9010K90L0斗k-T2TPWR4 RO 血輻TK9ITY35TOR9010o o oTF斟-TK9T自动售货机价格比较过程梯形图JY4TTlTroT®F)ro5 JI 5 JI 5 JII Y1 ITOY5q5 )F_F ®®F)dY643NIL Y2T-LI- .J2 F.E, ®®F)Jr-rTeTrTJY7TWKTrj2 F

48、.F, ®®r)JIS-rYTTxsT30自动售货机选择商品过程梯形图1C9115123129136142149155162T IOD 町> 1-1 F不-,K 1000, WR 1I |®F)> 1-1 F25 -,K 50D,WR 1X9T |F60 CMP,WR 1,K 1000R901AYAH H： 1R901BYAT11)-1J 1ED266170171183190202209221228240247259自动售货机退币过程梯形图第七章 调试运行7.1 调试下载连接计算机与 PLC 装置，接通 PLC 装置电源。录入梯形图并编辑转换。把转换后

49、的程序下载到 PLC 中，若程序无逻辑性错误，则 PLC 面板上指示灯会指 示 RUN 状态。若出现错误，可用FPWIN-GR主界面中的【上传】按钮从PLC中挑出程序重新调试，然后重复以上过程。7.2 指令表0 ST R9013WR4K1001 F 0(MV)21 F0(MV)WR1K0K28040 STX2WR1WR541 DF6 F 0(MV)26 STX042 F20(+)K25027 DFK100WR228 F20(+)WR111 F 0(MV)K5047 STX3K200WR148 DFWR333 STX149 F20(+)16 F 0(MV)34 DFK500K18042 F20(

50、+)WR154 STX482 ORR900B108 OTY355 DF83 ANS109 STX556 F20(+)84 OTY1110 DFK100085 STR9010111 ANY0WR186 PSHS112 ORY561 STR901087 F60(CMP)113 AN/ T162 PSHSWR1114 OTY463 F60(CMP)WR4115 STX5WR192 POPS116 DFWR293 STR900A117 ANY068 POPS94 ORR900B118 F25(-)69 STR900A95 ANSWR270 ORR900B96 OTY2WR171 ANS97 STR901072 OTY098 PSHS73 STR901099 F0(MV)74 PSHSWR175 F60(CMP)WR5WR1104 POPSWR2105 STR900A80 POPS106 ORR900B81 STR900A107 ANS123 STX6K1000K1000124 DF178 POPSWR1125 ANYI179 ST R901A235 POPS126 ORY5180 OR R901B236 ST R901A127