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。数据妥初始铺化梯秃形图财：程序中舒分别将挽投入显踪蝶示、消息费显示彼、余额茧显示、10元存储症、5元存愿储、1元存储缺、5角存储概和1角存储幻玉清零，猴还将中氧间量WR缎13、WR因15、WR张17、WR坏19和WR2羊0清零桨。五、仿石真界面红的设计1.售货机风背景的蜻设计售货顽机背览景是岂一个悄不动史的画剂面，槽可以泻利用纸图片悉处理招的方偏法按义照制崖定样虎式的扯功能摄画出葡售货近机的换整体掩。2.显示语屏部蓬分的清设计图中匙的欢识迎字厘符是毛可以蜂闪烁或变化兆的，烦‘aaa惩a’字符可晨以用来兼显示系皆统的时锤间。交易过毫程中的随币值显船示画面年如下图每：3．电子垫标签的伟设计电子标队签用来破显示程劲序中传丝式递上来妈的价格祝，其中睡要有可喉以定义令的字符折，设计箩出的标拳签为爱。其中的败字符‘J.0鬼3’表示拥可以丈显示03商品价番格的变瓣量。4．按露钮的敢设计“选朽择”洁按歌钮的欠设计街要反进映出衫可以擦购买问和不填可购醋买时骄的差裤异，萌所以线其中漂也要探有可歪以变唯化的毫字符防。设膊计如时右图钢，其中字飞符‘选守择’在时满足条容件以后源可以闪董烁变色删。按钮类均可以驼动作。5．投呼退币贯提示秒框的呼设计投、退惊币提示断框中要您有可以苹投入的锣硬币、严确认按沿钮以及询框架，抖其中硬刮币、确针认按钮例和字符判‘a’均是可吉以定义北的变量礼。6．出园货框遍的设营计出腰货框出货惰框中将要有01至08商品侨的示盟意图优以及眼框架聪。其愿中的底商品据在满怕足条话件后冈可以纯出现杂，鼠冈标点独击后疾可以甜消失毛，是胜可定攀义的睛变量掠。投币提政示框退币提仅示框出货估框六、仿真界塞面中各胸变量的面定义仿真程呀序上的跌各部分枕若实现没仿真功霉能，就鞠必须定勇义成相闲应的变商量，再杯与PL污C程序斩中的渡软继响电器雄相匹茶配，演这样屑才能程实现PL析C的控迅制功讨能。1．中温间变懂量中间艇变量云的作颠用域全为整殿个应厨用程计序，更不限碗于单副个窗怒口。肝中间研变量制适于衔作为前整个吨应用鞠程序球动作怨控制卷的全倦局性盾变量滑、全摄局引冲用的嫩计算机变量冻或用豆于保悟存临沾时结斧果。该仿真棍实验系电统中有3个中匠间变锹量：⑴poi摄win荷dow蛋s：该变量搁是控制黄显示屏做的。po归iw与in父do卡ws=1：显示屏度进入投锄币交易黑状态；po罚iw萝in跨do泉ws=0：显示姜屏返掠回初折始欢茶迎状盲态。⑵poi啦win骡JB：该变融量是许控制亮投币个框的脂。poi哭win眠JB=1：显示纳投币替框；poi艘win嫂JB=0：投币框向消失。⑶poi网win靠TB：该变量念是控制杨退币框熟的。po恰iw梢in耀TB=1：显示蜘退币作框，poi肤win初TB=0：退币框泊消失。2．数据库霜变量当要在完界面上脉显示处该理数据塌库中的狐数据时肺，需要悠使用数扑据库变肯量。一击个数据辟库变量补对应数武据库中底的一个滨点参数桨。数据鲜库变量争的作用醉域为整咳个应用押程序。数据购库变往量有凳三种接：实破型数川据库处变量洒、整咸型数采据库兄变量估和字巧符数挤据库葱变量丧。仿真柜系统宪中有56个整型言数据库逐变量，冈分别对卵应PL思C程序盖中的56个软邀继电杀器。3.仿真私界面惩与PL偶C程序充的配朽合定阔义⑴初始状才态po召iw鹅in迈do胜ws=0：显示屏袍显示初床始欢迎佳状态。以01商品焰为例但，电数子标奔签中内的字城符‘J.0精1’对应的聪变量JG0需1.P箭V与PL巴C程序中物的地址WR4相匹配斯，WR田4中存跪储的宿数据遥为25条0，如何志让字符旷显示2.聪50元呢？方法：在开发驱系统（Dra丹w）中，惨双击齿字符筐‘J.孝01抛’，来到欢“动锐画连殊接”博画面咸，选音择“遍数值谢输出下”中宇的“小模拟仙”项伤，键德入‘JG0削1.P乒V/1抛00’即可，舞由25胆0到2.吐50实际是劝计算机农来完成怕的。其敏它的价味格也是益如此显投示的。动画连纯接画面⑵投币状济态当投币禁时，按碗下“投俯币”提搬示字，迅出现投蒙币框。原如何定票义“投我币”呢谊？双击痰汉字“甩投币”犹，来到休“动画蒸连接”晌画面，起选择“缺触敏动阿作”中召的“左赴键动作治”，在坛“动作怎描述”吧框中作橡如下定布义：按漠下鼠标茫时，po撑iw隙in清JB=1，po适iw扩in板JB这个网变量受是控违制投完币框烦的，梅当po吗iw需in盯JB=1时，指出现小钱币至和提互示框慕；po铺iw根in薯JB=0，钱币和瘦提示框膀隐藏。下面坟分别惭定义阔提示般框和史钱币各以及柜“确剃认”茶按钮。双击提叼示框，鼻来到“应动画连丽接”画磨面，选杆择“显杰示/隐藏殿”项渠，定梯义poi盆win涌JB==1时显示射，各硬免币也用拖同样的冤方法定隙义，“钢确认”棵按钮也筛同样定幸义，这租样就使灵在按下盘汉字“理投币”狱时，变珠量po引iw挽in经JB=1，从而出纹现投币封框，以论及硬币差等。定义了铃投币框原的显示栋状态，孙用鼠标纺点击代例替了实怕际过程劝中的钱糠币投入惕动作，最重班要的闯任务大是投卷币运绳算，在下面锈介绍滨钱币址的定骄义方歉法。以十元春为例：双击十柔元硬币贿，来到趟“动画敌连接”环画面，昆选择“犁触敏动脸作”中秩的“左练键动作铅”，在久动作描邻述中如仗下定义刻：按下茧鼠标时该，poi隙win被dow强s=1辽;阶TR叶$1碌00投.P雪V=阴1;释放钻鼠标科时,TR宅$10颂0.P复V=0廉;动作描表述画面盾下图所饺示。动作际描述赴画面其中po百iw排in碑do刷ws=1，是让柿显示锦屏不坡再显叫示友贿好界碧面，嚷来到瘦交易详界面蜜；TR$伴100蜘.PV燥=1时给PLC发出望一个卖接通冬信号权，由循于TR$川100跌.PV对应穷的PLC地址浸是R2假04，使得R20很4继电器伏导通，矮转而执栋行相应昌的加十著元程序辆。同样定级义其它屈钱币，康注意其善对应的PLC软继葬电器扰。最后棕还要父定义奔“确塑认”炎按钮僵。要喊实现茎的功剑能是耍按下屈“确丽认”白按钮疯时，泛所有影的钱邻币以卧及投究币提贼示框名均消命失。这里银作如宜下定涝义：终双击诸“确敌认”起按钮彩，来盼到“母动画批连接射”画帅面，伙选择消“触眠敏动倘作”竞中的扁“左构键动屡作”栗，在亲动作籍描述资中作响如下虚定义藏：按体下鼠御标时包，poi佩win浆JB=0；poi姥win毯JB=0时，所当有的钱印币以及膊投币提锻示框均优消失，匙这是由六计算机莲控制的炒内部变栏量。投币以守后，显丑示屏要文及时反牵映出投羽币情况乎，同时佣“选择蚊”指示格也要相道应变化播（闪烁寨、变色粘）。下面来施定义显亦示屏和踏“选择疤”按钮提。显示紫屏要馆显示3种数仙据，新分别助为：恳投入布显示尽、消漏费显崖示、破余额屋显示叨。三种显轮示均用浮力控软谎件自带江的附件—数码管筒来显示先。先在工蹦具箱中巴点击“圣选择子诞图项”丝式，在子升图库中粱找到仪辆表中的俱数码管乐，放在谜显示屏荣中，作盘为投入老显示，黎再复制跃两个，社分别作妙为消费防显示、华余额显弃示。双陡击数码奔管来到洗数码管夺属性设容置画面梯，在表可达式中岁作如下谋定义：poi晕TR0写01.扯PV/杀100，po把iT冠R0酷01捕.P野V连接朝的是PL迟C程序衫中的WR坚1软继电孝器，是乓用来存缎储投入宜显示数昂据的，物除以10吊0同样抗是为女了PLC数据计拍算的方炮便。这捷样就可辈用数码辞管来显膊示投入终的币值悄。同样定墨义消费藏显示，绵余额显描示。数码拉管的衫属性纱设置嫁画面厉如图恨所示：“选择非”按麻钮要着根据瞧余额较的数浊值发喇生闪话烁和速变色榆。定义承过程辜如下算：双启击“渠选择河”按侦钮，市来到易“动镰画连截接”卫画面比，在占“颜炭色相头关动饭作”坏中选栽择“棕闪烁蛋”项蚁，分艘别定划义属董性和楼频率匪，在链变量挤选择吴项中宅选择优相应检的指予示灯顿变量横。以01商品的翻选择指剧示灯为迷例,在变瞒量选尊择项则中选泉择D01语.PV用==1狸,满足谱条件品时指伴示灯念变色机。这样就寄定义好售了投币矿状态的宪上位机跪仿真变弊量，配锤合PL水C程序侄可以怀实现苗投币锁功能耕。下图宅是一道幅投叛币时惧的画拘面，培投入6.诵60元，饱还未强买商尊品，伴注意蓬看显隐示屏脚的显晕示以浴及选更择按语钮的漏变化疑，此去时还接不能匪购买05号商厘品（洽价格12元）。⑶购买状谱态定义来了投咽币状毁态，碑就可递以购荡买商在品了厦。当选差择指额示灯佣变色路以后遮，按慎下它银，将美会在萍出货炼口处登出现姻我们愁要买合的商丹品。以01商品为柔例：定论义“选拘择”按竟钮：双荒击“选签择”按吴钮，来茅到“动毒画连接被”画面把，选择卵“触敏斧动作”穿中的“坛左键动芒作”，响在动作舰描述中移如下定毙义：按无下鼠标五时XZ0搬1.P构V=1；释放伟鼠标祥时，XZ0踪蝶1.P腹V=0。XZ梯01包.P饿V与PLC程序中具的R2陪05相对应对，按下幻玉可以碌购买馅商品公的选口择键慢，转野而执圾行相外应的PLC程序禾同时即消费催显示血增加普相应劝的币登值，去余额追显示侨减少抓相应括的币粪值，民此时颗还要桃在出窜货口氏处出牲现相习应的辽商品装。用“弓显示/隐藏虚”功魄能来广定义浓在出催货口拌中出云现的兄商品故。双击狸出货渠口处引的小床商品请，来角到“洪动画膨连接童”画助面，社选择援“显户示/隐藏”垮项，定汁义CX跌01赵.P每V=揉=1时显植示。跳定义寇画面他下图歇所示桑。出货馋口框椒架的魔隐藏/显现是钞用程序略来控制壁的。当有一锡种商品猎出现在激出货口膛，就会伯显示框虽架；当皆全部商厅品均消蝴失后框烫架隐藏丢。程序腔如下图肾所示。眯图中R21勤0是控谢制出大货口壮框架雄是否袜出现鹿的继稳电器积。⑷退币状狠态当按下延“退币幸”按钮介时，PL骡C要进行表退币运险算。所泳以按下绕“退既币“基按钮扶就要属与PL饼C通讯阶，执光行退给币计请算。下面来伤定义退央币按钮贩。双击“耳退币”乞按钮，梨出现“核动画连才接”画裕面，选颜择“触锐敏动作末”中的逃“左键端动作”鸽，动作蜓描述为续：按下涉鼠标，po扑iw俩in购JB=0；poi弦win基TB=1；Te筒nt号er绣.P桶V=1。释放鼠核标，Te紧nt屿er适.P壳V=0；内部齿变量po电iw裳in处JB=0是让投肢币框消伸失，poi亮win花TB=1是让觉退币太框出糊现，Ten袭ter野.PV与PL佛C程序中桌的R20视F对应狭。退币化框中酸要有咳五种冷硬币盗，还撇要有朴表示摔硬币傍个数宇的数抛字。由于筹计算何中采云用的纪算法粘使得秒退币党时按洪照币振值大技小顺敏序退蜓币，就例如概退五帐元，少只退武一个清五元巾，而邻不退亮五个乡丰一元象。定寄义表菠示硬边币个旦数的卷变量渡只用次一位臂数即堵可。在退币重时，要苏退出的持硬币及再个数显振示，而住不退的呈硬币隐世藏。以十元甘为例，俩定义钱绝币时，锁双击十能元硬币僻，出现毯动画连尺接画面巷，选择远“显现/隐藏”峰项，在“习可见扎性定跌义”歼对话果框中作如下克图的定杠义。其它访硬币桶定义消方法葱同上汤。定义钱寻币个数拐：双击十把元硬币隙个数字纳符“a”，出现裕“动喘画连类接”叹画面薯，选烈择“锯数值朝输出竹”中析的“做模拟石”项缎，作产下图姜的定候义。同时钱罗币个数苏也要定巧义是否锯隐藏，或定义方严法和定宫义钱币当相同。定义“振确认”竿键时，按下崖”确哄认”伶键，送代表拼取走纤了所疗有硬顽币，渠完成猪此次罢交易过，因染此退威币“昼确认男”键馅的定帆义很陪重要玩。双击芳“确邀认”后键，艰出现叨“动筐画连任接”拥画面樱，选揉择“目触敏板动作踩”中绕的“架左键营动作搭”，街在动速作描落述栏狗中定讨义如置下：乖按下龄鼠标poi鱼win书TB=0；功能：鲁退币框雾消失；Tui泪Bio愿k.P捕V=1；功能葡：给PLC信号，凯闭合R0，完成仓数据帖的初免始化雄；po捕iw左in望do袋ws=0；功能：成显示屏详显示友疤好界面谜。为了防铜止在未赖取走商袄品时退快币，按鸦下“确浆认”键料后又不睬能返回称原始状受态。在描夕述中悦加入免以下催一段类程序览，强行抛爪掉已经业购买的废商品。CX0同1.P楼V=0；CX0悉2.P等V=0；CX壳03唤.P惰V=心0；CX轮04妥.P诞V=均0；CX花05蛇.P躺V=柱0；CX票06购.P有V=桂0；CX农07誉.P祥V=鞭0；CX阿08萝.P颜V=亭0；释放霉鼠标经时，Tui摊Bio棉k.P诵V=0。只是控给PL丹C一个微抄分信号达，不能至将R0永远煎置为1。还有扫一点直要注恨意，珠“确恼认”三键也稀要有创隐藏殖的时竞候，达定义欠方法违同钱晃币。定义退激币框架点：按下“丘退币”宜按钮后领就会出涉现退币生框架。秋可以这轨样定义牌：双击功退币框盖架，来浊到“动沉画连接哭”画面喘，选择倘“显现/隐藏无”项贞，在葡“可告见性弄定义曲”表哀达式谷中定杰义poi舅win腰TB==1时显现蒜即可。七、巡寿数据荒连接1．定义I/畏