毕业设计论文自动售货机的设计

河海大学本科生毕业设计自动售货机的自动化控制PAGE38目录摘要………………..……………..1绪论……………...21.1自动售货机的发展情况…………………….…...21.1.1自动售货机的国外发展……….………..31.1.2自动售货机的国内发展…………………...……………41.1.3自动售货机的发展前景………...………4第二章自动售货机功能分析……………...……………62.1自动售货机的基本功能………...……………….62.2自动售货机控制要求………………...………….72.3系统元器件的选择……………82.3.1光电开关的选择………………..……….92.3.2电磁阀的选择………….102.3.3硬币识别器的选择…………………….112.3.4PLC可编程控制器的选择…………….自动售货机的程序设计………153.1数据采集……………………153.1.1I/O设置………………...….………….153.1.2I/O地址定义表…………...…………..173.1.3I/O接线图…………………….…...….183.2程序设计部分………….……183.2.1自动售货机PLC梯形图程序…………………...…...193.3.2程序设计说明…………24结束语……………………34参考文献……………….….35致谢………………….…….37[摘要]：本文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。论文阐述了自动售货机各主要部件的选择，具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。本文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，可实现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点。[关键词]：自动售货机；可编程序控制器；梯形图[Abstract]：Thedigestthistexthasintroducedthebasicprincipleandworkflowofthedispenser,thentaketransactioncourseasanexample,dividethetradecourseintoseveralprocedureones,thencarryonprogrammingtotheprocedureoneseparately.Expoundsthevendingmachineofmajorpartsofchoice.Ithasstatedtheroleindispenserofthecontrollerofcanprogrammeingthatconcrete.TheprocedureofThedigestthistexthasinvolvedmostcoursethatthedispenserworked.ThedispenserutilizingPLCtocontrolhasimprovedsystematicstability,itcanbesteadyinalong-termtoguaranteethedispenserandrun.Keyworddispenser;Canprogrammethecontroller;Ladder-shapedpicture，Alsohashighreliability,simpleprogramming,maintenanceconvenienceetc.[Keywords]：dispenser;vendingmachine;Ladder-shapedpicture

第一章绪论1.1自动售货机的发展情况自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代的西欧，英国是较早实行自动售货机售货的国家之一。1942年，在食品销售中首先推广了自动售货的销售方式。1950年。英国食品杂货行有500家采用自动售货机售货。1969年，采用自动售货机售货的商家增加到23000家，销售的商品扩展到文化用品、唱片、香烟、食品等多个方面。进入70年代后，约有40多万家香烟、饮料店采用自动售货机。1980年英国有50余万台自动售货机，年销售额达8.81亿英镑。70年代后，日本、美欧等发达国家和地区自动售货机迅猛发展，短短30年，发达国家自动售货机产业已发展到相当大规模。自动售货机被广泛地布放于车站、油站、码头、机场、宾馆、写字楼、娱乐场所及大街小巷和公路旁，人们通过自动售货机可以买到食品、香烟、饮料、报纸、票、卡甚至鲜花和小宠物等物品。自动售货机实现了商品需求化、性能多样化的发展,又由原来只能出售有限商品品种,转变为继百货公司、超级市场、便民店之后,以消费者与售货机“一对一”自动售货的无店铺销售业态。自动售货,给人们的生活带来了极大的方便。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。从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械，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。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。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。

1.1.1自动售货机的国外发展

日本是自动售货机的天堂。除鸡蛋、米饭之外，报纸、杂志、一次性相机、干电池、磁带、刮胡刀、袜子、花及宠物食品等各种商品都通过自动售货机进行销售。连熟知自动售货机的美国游客在日本看到10台自动售货机排成一列的景象后，也是连声称奇。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。可口可乐高级执行副总裁望月建树介绍，作为世界上最大的自动售货市场，日本拥有423万台自动售货机，通过自动售货机出售的商品多达6000余种，包括饮料、香烟、杂志、药品甚至牛仔裤等大件商品，去年，仅饮料的销售额相当于1593亿元人民币。韩国大约有78万台自动售货机，是除了日本、美国、英国之外自动售货机使用数量最多的国家。从不同的种类来看，咖啡茶的自动售货机约占全部售货机的40%以上；另外，还有冰饮料自动售货机、听装饮料自动售货机、办公咖啡自动售货机和照片胶粘标签自动售货机、票类自动售货机、手机充电自动售货机、成人用品自动售货机、生活用品自动售货机、烟、方便面自动售货机等多种。主要的设置场所包括学校、楼房、公共机关、地铁等，公共汽车站、公园、体育场、展示场、工厂等。运营自动售货机产业的公司在全国大约有800余个，而销售自动售货机原料、商品流通、机械销售的公司大约达到了1150个。

1.1.2自动售货机的国内发展中国国内在1993年时，从日本、韩国等引进自动售货机并投放到中国市场。1995年第一台国产自动售货机在北京诞生，1999年时国产自动售货机形成规模生产并批量投入市场。相对于日本和美国等发达国家，中国目前市场上运行的自动售货机的数量还是很少的。自动售货机在西方发达国家已经发展成为一个相对成熟的零售业态，但是中国还是处于导入期。至2000年初,中国自动售货机研发、制造和运营的企业有10多家,以天津南开戈德集团规模最大,约占中国自动售货市场份额的80%。在自动售货机运营商方面,主要是由制造企业的关联或下属企业运营,如戈德集团的戈德移动商务公司、澳珂玛集团的澳鸿自动商务公司等,中国目前还没有产生独立的运营商。据来自中国自动售货机市场行情分析报告表明:目前中国自动售货机市场走势已逐渐明晰,自动售货机逐步从沿海经济发达地区和各大中城市向内陆和次发达地区延伸,逐步从高级宾馆、地铁、机场等豪华高档场所向高中档社区普及。有关报道显示,戈德移动商务公司已经在上海地铁一号线、南京东路、人民广场、轻轨沿线、大中学校等地布放了约2000台,在上海地铁二号线布放了30台,并准备于2002年在商业街、旅游景点、车站码头、高档写字楼布放500台。2000年仅广州市区就摆放各种品牌的自动售货机1500台,而这个数量还不足以满足地铁和公交车站的摆放。自动售货机这种全新的零售方式已逐渐被国人所接受和信赖。其实，自动售货机的技术壁垒并不高。在中国一般的纸币器只能接收5元、10元或者20元人民币不能接收更高面额的纸币。但这只是一个应用的问题，因为目前中国市场上的自动售货机主要卖一些饮料、小食品。1.1.3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10－15％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。同时因经济复苏缓慢，社会对扩大就业与工作场所提供茶点饮料的福利事业更为关注。自动售货机不仅保障了惬意的工休时间，也是最廉价、提高职工工作效率最有效的手段。特别是在24小时无休工作状态中的办公场所，使用独具魅力的迷你型饮料冲饮机，解决了不间断提供咖啡饮品服务的问题，这种服务加速了自动售货机与咖啡饮品服务的融合。

从自动售货业的发展历程看,其具有快速发展的潜力1、自动售货技术的发展促进了自动售货业的成长。自动售货机作为一种集声、光、机电一体化的高新智能化产品,一般由识别系统、找币系统、传输系统、制冷(恒温)系统组成。随着防伪识别技术、数码技术、软件技术和制冷技术的发展,自动售货机运行的可靠性大大提高,减少了货物出售和货币识别的误差,有效地维护了运营商和消费者双方的权益。自动售货机从仅能识别硬币到准确的识别纸币,方便了消费者的购买行为,为自动售货业的发展提供了基础保障。2、自动售货机的分布密度高,满足了消费者的便利性和即时性需求。随着人们生活方式向快节奏、高效率变化,时间的价值显著提高,消费者在购物时更加注重便利性、即时性。随着自动售货机数量的增加,商品包装的定量化和标准化,出售的商品多样化,自动售货的便利性日益显现。同时,被称为“永不下班的超级营业员”的自动售货机在满足人们的即时性需求方面是其它零售方式不可替代的。3、满足运营商获取高收益的要求。零售业各业态日趋激烈的竞争,使得商家不断寻求新的投资机会,而自动售货业态恰好符合投资的风险———收益原则。由于自动售货机的销售效率高(平均每台自动售货机销售额达到1万美元),运营商规模大(一般拥有10多万台甚至100多万台),加上自动售货机本身具有的节约劳动力与场地等优势,从而降低了经营成本,提高了投资收益。专家预测，未来几年中国市场上的自动售货机将每年增加5－10万台。中国沿海比较富裕的地区，将大约有3.5亿人口经常使用自动售货机。目前按人均台数计算，自动售货机在日本达到每台25人，在美国达到50-60人，在欧洲每台50-120人，而中国的人均拥有量却很低，若按每台500人计算，中国城市人口3.6亿，中国自动售货机的潜在容量为73万台，以每天销售200元计，73万台自动售货机的全年销售额可达500亿。因此加快发展中国自动售货业，对提高投资效益具有重要的意义。

第二章自动售货机功能分析2.1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中所包括的人工操作步骤。2.在进行上、下位机程序编写之前，首先要做的工作是确定自动售货机本身所具备的功能及在进行某种操作后所具有的状态。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2.60元，02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完整的售货、退币功能。传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心,这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作,而且系统的抗干扰性也比较差。PLC（即可编程序控制器）是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置，它不但可实现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点，已在工业控制领域得到广泛地应用。因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务的独立设施，要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。可以看出，采用PLC对自动售货机控制系统进行控制可以提高系统的稳定性和可靠性，采用PLC控制的全自动售货机具有抗干扰能力强，可靠性好；控制系统结构简单，通用性强；编程方便，易于使用；功能完善；设计、施工、调试的周期短；体积小，维护操作方便；易于实现网络；可实现三电一体化等功能，这在现代化商业社会的今天尤为重要。2.2自动售货机控制要求（1）该自动售货机可以同时投入1角、5角或1元硬币,主要是销售汽水、果汁和咖啡.（2）当投入的硬币总值等于或超过1.5元时,汽水按钮指示灯亮;当投入的硬币总值等于或超过3元时,汽水按钮和果汁按钮同时亮;当投入的硬币总值等于或超过5元时,汽水按钮、果汁按钮和咖啡按钮同时亮.（3）当汽水按钮灯亮时,按汽水按钮,则汽水排出10s后自动停止,同时汽水按钮指示灯闪烁10s.（4）当果汁按钮灯亮时,按果汁按钮,则果汁排出10s后自动停止,同时果汁按钮指示灯闪烁10s.（5）当咖啡按钮灯亮时,按咖啡按钮,则咖啡排出10s后自动停止,同时咖啡按钮指示灯闪烁10s.（6）若投入的硬币总值超过所购商品的价格(汽水1.5元,果汁3元,咖啡5元),则找钱指示灯亮,同时进行找钱动作.（7）自动售货机在投币过程中，通过硬币识别机识别投入硬币的真伪，如识别为假币，系统执行退币操作；若识别为投入硬币为真币，则继续购买操作。图1自动售货机工作流程图2.3系统元器件的选择全自动售货机是集机械、电气、传感器、和PC机于一体的柔性化系统，本系统中主要用到的电器元件有光电开关、电磁阀、硬币识别器、可编程控制器、指示灯以及按钮等。图2自动售货机示意图2.3.1光电开关的选择光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测，是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。光电开关一般情况下由三部分构成，分别是：发送器接收器和检测电路，目前使用最多的是红外线光电开关。在设计中使用的光电开关是为了检测投入的硬币的数目，可选用普通的红外线光电开关。2.3.2电磁阀的选择电磁阀是用来控制流体的方向的自动化基础元件，属于执行器；通常用于机械控制和工业阀门上面，对介质方向进行控制，从而达到对阀门开关的控制。电磁阀里有密闭的腔，在不同位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油的孔，而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油缸的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。唯有电磁阀是用电磁力作用于密封在电动调节阀隔磁套管内的铁芯完成，不存在动密封，所以外漏易堵绝。电动阀力矩控制不易，容易产生内漏，甚至拉断阀杆头部；电磁阀的结构型式容易控制内泄漏，直至降为零。所以，电磁阀使用特别安全，尤其适用于腐蚀性、有毒或高低温的介质。电磁阀本身结构简单，价格也低，比起调节阀等其它种类执行器易于安装维护。更显著的是所组成的自控系统简单得多，价格要低得多。由于电磁阀是开关信号控制，与工控计算机连接十分方便。在当今电脑普及，价格大幅下降的时代，电磁阀的优势就更加明显。电磁阀的形式种类1、直动式电磁阀：

原理：通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。

特点：在真空、负压、零压时能正常工作，但通径一般不超过25mm。

2、分布直动式电磁阀：

原理：它是一种直动和先导式相结合的原理，入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。

特点：在零压差或真空、高压时亦能可动作，但功率较大，要求必须水平安装。3、先3、导式电磁阀：

原理：通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。

特点：流体压力范围上限较高，可任意安装（需定制）但必须满足流体压差条件。电磁阀从阀结构和材料上的不同与原理上的区别，分为六个分支小类：直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构。经过从功能方面和价格方面两个方面的考虑，选择重庆耐仕阀门有限公司生产的DN50不锈钢螺纹直动式电磁阀作为此次设计的电磁阀。2.3.3硬币识别器的选择本次采用的“硬币识别机”是用电磁的方式识别硬币真假。装置设置有感应线圈，通过对硬币的材料、大小尺寸等各个要素进行感应并探明真伪。据技术人员介绍，不同的材质具有不同的磁场变化，可以通过电子技术进行分析、探查和识别，更高级的检测还可以运用频谱分析。我国目前发行的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.硬币识别器的识别原理主要识别指标：直径、材质、厚度。材质是用电磁的方式测的，使用空心线圈或磁芯线圈，线圈组数少的只有一组，多的常见的是六组。工作状态下，线圈及其外围电路会以一个特殊的频率振荡，当硬币以垂直或平行于线圈平面的方式穿过时，会引起振荡频率的变化。材质不同所引起的频率变化幅度和方向（增加、减少）也不同，对某种硬币的变化特征进行记录后，就成为使用中识别该种硬币的依据。厚度是没有东西专门测的，实际上这个指标是和材质一起测。因为即使相同材质的硬币，如果厚薄不同，导致的频率变化差异也较大。直径——老式的识别装置用光电管队列来识别直径，排列组合得当的话，识别精度也不低（可答0.5mm）。新一点的都用偏心或异形线圈来测量，依据是直径小的硬币与线圈的重合部分也少，由此也带来频率变化的不同。2.3.4当某一个控制任务决定由PLC来完成后，选择PLC就成为最重要的事情。一方面要选择多大容量的PLC,另一方面是选择什么公司的PLC及外设。对第一个问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点的类型非常关键，如果他们之中既有交流220V的接触器、电磁阀，又有24V的指示灯，则最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际电数。因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们是交流220V的负载负载使用。则直流24V的负载只能使用其他的输出端了。这样有可能造成输出点浪费，增加成本。所以要尽可能选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220V的指示灯等。一般情况下继电器输出的PLC使用最多，但对于要求高速输出的情况，就要使用无触点的晶体管输出的PLC了。对第二个问题，则有以下几个方面要考虑：（1）功能方面所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力控制任务。如对PLC与PLC、PLC与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通信要求；或对PLC的计算速度、用户程序容量等有特殊要求；或对PLC的位置控制有特殊要求等。这就要求用户对市场上流行的PLC品种有一个详细的了解，以便做出正确的选择。（2）价格方面不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似、质量相当、I/O点数相当的PLC的价格能相差40%以上。在使用PLC较多的情况下，这样的差价当然是必须考虑的因数。PLC主机选定后，如果控制系统需要，则相应的配套模块也就选定了经过从功能方面和价格方面两个方面的考虑，发现松下电工可编程序控制器产品--FP1-C24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FP1-C24的组成各部分和技术性能做一个简单介绍。在松下电工公司生产的FP系列产品中，FP1属于小型PLC产品，其中C24是具有高级处理功能的型号。从型号可以看出FP1-C24可编程控制器的输入和输出点数（即I/O点）之和为24.FP1-C24的组成各部分(1)RS232该口能于PC机通信编程，也可连接其他外围设备。(2)运行监视指示灯①当运行程序时，“RUN”指示灯亮；②当控制单元中止执行程序时，“PROG”指示灯亮；③当发生自诊断错误时，“ERR”指示灯亮；④当检测到异常的情况时或出现“Watchdog”定时故障时，“ALARM”指示灯亮。(3)工作方式选择开关工作方式选择开关共有3个工作方式档位，即“RUN”，“REMOTE”和“PROG”。①“RUN”工作方式当开关扳到这个档位时，控制单元运行程序。②“REMOTE”工作方式在这个工作方式下，可以使用编程工具改变可编程控制器的工作方式为“RUN”或“PROG”工作方式。③“PROG”工作方式在此方式下可以编辑程序。若在“RUN”工作方式下编辑程序，则按出错对待。可编程控制器鸣响报警，提示编程者将方式选择开关切换至“PROG”工作方式。④输出端子C24形的输出端子有8点。该端子板为两头带螺钉可拆卸的板。⑤直流电源输出端子在FP1系列主机内部均配有一个供输入端使用的24V直流电源。⑥输入端子C24型的输入端子有16点。输入电压范围为直流12～24V。该端子板为两头带螺钉可拆卸的板。⑦编程工具连接插座（RS422口）可用此插座经专用外设电缆连接编程工具。⑧波特率选择开关有19200bps和9600bps两档，当可编程控制器与外部设备进行通信时，应根据不同的外设选定波特率。⑨电位器（V0、V1）两个电位器可用螺丝刀进行手动调节，实现外部设定。当调节该电位器时，PLC内部对应的特殊数据寄存器。DT9040和DT9041的内容在0～255之间变化，相当与输入外部可调的模拟量。C24有两个（V0、V1）。⑩I/O点状态指示灯和扩展单元接口插座用来指示输入/输出的通断状态，当某个输入触点闭合时，对应于这个触点编号的输入指示发光二极管点亮（下一排）；当某个输出继电器接通时，对应这个输出继电器编号的输出指示发光二极管点亮（上一排）。扩展单元接口插座用于连接FP1扩展单元及A/D、D/A转换单元、链接单元。技术性能FP1-C24的主机I/O点数为16/8；最大I/O点数为104；运行速度为1.6µs/步；容量为2720步；基本指令数为80；高级指令数为111；内部继电器为1008点；特殊内部继电器为64点；定时器/计数器为144点；数据寄存器为1660字；特殊数据寄存器为70字；索引寄存器为2字；主控指令为32点；跳转标记数为64点；步进数为128级；子程序个数为16个；中断个数为9个程序；输入滤波时间为1－128ms。

第三章自动售货机PLC程序设计3.1数据采集3.1.1数据库是从I/O驱动程序中获取过程数据的，而数据库同时可以与多个I/O驱动程序进行通信，一个I/O驱动程序也可以连接一个或多个设备。下面创建I/O设备。（1）在Draw导航器中双击“实时数据库”项使其展开，在展开项目中选择“PLC”项双击使其展开后，选择项目双击并定义。（2）单击“完成”按钮返回，在“松下电工”项目下增加一项“PLC001”,如果要对I/O设备“PLC001”的配置进行修改，双击项目“PLC001”,会再次出现PLC001的“I/O设备定义”对话框。若要删除I/O设备“PLC001”，用鼠标右键单击项目“PLC001”数据连接刚刚创建了一个名为“PLC001”的I/O设备，而且它连接的正是假想的PLC设备。现在的问题是如何将已经创建的多个数据库点与PLC联系起来，以使这些点的PV参数值能与I/O设备PLC进行实时数据交换，这个过程就是建立数据连接的过程。由于数据库可以与多个I/O设备进行数据交换，所以必须指定哪些点与哪些个I/O设备建立数据连接。为方便其见，我们将数据列整理成如表1、表2所示。

表1数字I/O表NAMEDESC%IOLINK[点名][说明][I/O连接]1CX0101商品出现PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;2000008-2-0-0-82CX0202商品出现PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;2000009-2-0-0-93CX0303商品出现PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;20000010-2-04D0101商品灯亮PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;2000000-2-0-0-05D0202商品灯亮PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;2000001-2-06D0303商品灯亮PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;2000002-2-07Q01取01商品PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3002300-3-0-23-08Q02取02商品PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3002301-3-0-23-19Q03取03商品PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3002302-3-0-23-210TENTER退币处理PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3002015-3-0-20-1511TR$1投入1角PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3002000-3-0-20-012TR$10投入5角PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3002002-3-0-20-213TR$100投入10角PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3002004-3-0-20-414TUIBIOK退币OKPV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3000000-3-0-20-015XZ01选择01商品PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3002005-3-0-20-516XZ02选择02商品PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3002006-3-0-20-617XZ03选择03商品PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3002007-3-0-20-718KUANG购物框PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3002100-3-0-21-0表2模拟I/O表NAMEDESC%IOLINK[点名][说明][I/O连接]1JG0101商品价格PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3000400-32JG0202商品价格PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3000500-3-33JG0103商品价格PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3000600-4POITR001投入显示PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3000100-5POITR002消费显示PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3000300-6POITR003余额显示PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;3000300-7TB＄1退币1角PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;9000200-9-8TB＄1退币5角PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;9000200-9-39TB＄1退币1元PV=PLC001;序号,寄存器,地址，偏移;9000200-9-3-3.1.2I/O地址定义表此控制系统可采用自动工作方式，输入信号为汽水、果汁、咖啡按钮、1角、5角、1元硬币投入识别口记数手动复位按钮；输出信号为汽水、果汁、咖啡排出电磁阀、找钱电磁阀及相应指示灯，共7个输入点，8个输出点，均为开关量。I/O地址定义如表3所示。表3自动售货机控制系统I/O地址定义表输入信号输出信号备注汽水按钮X0汽水排出电磁阀Y0果汁按钮X1果汁排出电磁阀Y1咖啡按钮X2咖啡排出电磁阀Y21角投入X3找钱电磁阀Y35角投入X4汽水按钮指示灯Y41元投入X5果汁按钮指示灯Y5计数手动复位X6咖啡按钮指示灯Y6找钱指示灯Y7

3.1.3I/O图3I/O接线图程序设计部分这部分内容是整个系统设计的主体部分。所要完成的任务是仿真系统的上位机与下位机的程序设计，即在上述功能分析的基础上，有针对性地进行设计。3.2.1自动售货机PLC梯形图程序R90130FOMV,K0,WR1FOMV,K0,WR2FOMV,K0,WR3FOMV,K250,WR4FOMV,K170,WR5FOMV,K180,WR6FOMV,K150,WR7FOMV,K1200,WR8FOMV,K320,WR9FOMV,K300,WR10FOMV,K230,WR11FOMV,K0,WR12FOMV,K0,WR13FOMV,K0,WR14FOMV,K0,WR15FOMV,K0,WR16FOMV,K0,WR17FOMV,K0,WR18FOMV,K0,WR19FOMV,K0,WR20FOMV,K0,SV0FOMV,K0,SV1FOMV,K0,SV2FOMV,K0,SV3FOMV,K0,SV4106FOMV,K0,WR1FOMV,K0,WR2FOMV,K0,WR3FOMV,K0,WR13FOMV,K0,WR15FOMV,K0,WR17FOMV,K0,WR19FOMV,K0,WR20FOMV,K0,SV0FOMV,K0,SV1FOMV,K0,SV2FOMV,K0,SV3FOMV,K0,SV4R200172DF11F20+,K10,WR1F20+,K10,WR3R201184DF11F20+,K50,WR1F20+,K50，WR3R202196DF11F20+,K100,WR1F20+,K100,WR3R203208DF11F20+,K500,WR1F20+,K500,WR3R204220DF11F20+,K1000,WR1F20+,K1000,WR3R9010232F60CMP,WR3,WR4R900AY0R900BR9010244F60CMP,WR3,WR5R900AY1R900BR9010256F60CMP,WR3,WR6R900AY2R900BR9010268F60CMP,WR3,WR7R900AY3R900BR9010280F60CMP,WR3,WR8R900AY4R900BR9010292F60CMP,WR3,WR9R900AY5R900BR9010304F60CMP,WR3,WR10R900AY6R900BR9010316F60CMP,WR3,WR11R900AY7R900BR20F480DF11F32%,WR3,K1000,SV0F0MV,DT9015,WR13F32%,WR13,K500,SV1F0MV,DT9015,WR15F32%,WR15,K10,SV2F0MV,DT9015,WR17F32%,WR17,K5,SV3F0MV,DT9015,WR19F32%,WR19,K10,SV4F0MV,DT9015,WR20Y8R210542Y9YAYBYCYDYEYF551ED3.2.2程序设计说明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。在设计的过程中，就像上面所叙述的那样，并非孤立地分别进行上位机和下位机的设计工作，而是互相配合的。因此在以下的详细设计过程中，并没有将上位机的设计与下位机的设计整体分开来写，而是相互交替，同时尽量清晰地叙述，在相应的设计部分中注明是上位机的设计还是下位机的设计。可以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。运行初期电子标签价格的内部传递程序的设计系统运行初期，要由PLC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。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FO,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。编制PLC程序如图4图4运行初期电子标签价格的内部传递程序在梯形图程序图4中，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。给WR1-WR11及SV0-SV4赋初值，赋值功能通过高级指令FO实现。（2）.投币过程在投币的过程中，每投下一枚硬币，投入显示将增加相应的币值，余额也增加同样币制。先建立变量表，在编写程序。变量表如表4所示。对应的梯形图程序如图5所示。表4投币过程变量表在图中，当按下投入1角时，相当于让R200接通，之所以用一个微分指令，就是图5投币过程梯形图要只在接通时检测一次，不能永远加下去。投入1角要投入显示、余额显示都相应增加相同数值，加法是由16位加法指令E20来实现的。投入1角、5角、1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。这里只要选择灯来代表此信号。所建立的变量表如表5所示。表5价格比较过程变量表根据变量表和控制要求编写的程序如图6所示。在梯形图6中，为了实现数据的实时比较，用了一个特殊内部继电器R9010,在程序执行过程中，R9010始终保持闭合，F60是16位数据比较指令，用它来比较余额和商品的价格，R900A是大于价格，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。

R9010F60CMP,WR3,WR4R900AY0R900BR9010F60CMP,WR3,WR5R900AY1R900BR9010F60CMP,WR3,WR6R900AY2R900BR9010F60CMP,WR3,WR7R900AY3R900BR9010F60CMP,WR3,WR8R900AY4R900BR9010F60CMP,WR3,WR9R900AY5R900B......图6价格比较过程梯形图（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”按纽，即可在对应的取物口流出该种饮料，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相比较，判断是否能继续购买。建立的变量表如表6所示。对应的梯形图程序如图7所示。表6选择商品过程变量表在梯形图9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。以第一步为例，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YO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实现。

R205Y0R230Y8DFY8R205Y0DF11F25-,WR4,WR3F20+,WR4,WR2R206Y1R231Y9DFY9R206Y1DF11F25-,WR5,WR3F20+,WR5,WR2R207Y2R232YADFYAR207Y2DF11F25-,WR6,WR3F20+,WR6,WR2R208Y3R233YBDFYBR208Y3DF11F25-,WR7,WR3F20+,WR7,WR2R209Y4R234YCDFYCR209Y4DF11F25-,WR8,WR3F20+,WR8,WR2R20AY5R235YDDFYDR20AY5DF11F25-,WR9,WR3F20+,WR9,WR2R20BY6R236YEDFYER20BY6DF11F25-,WR10,WR3F20+,WR10,WR2R20CY7R237YFDFYFR20CY7DF11F25-,WR11,WR3F20+,WR11,WR2图7选择商品梯形图(5)退币过程在退币过程中，最主要的是完成退币的运算过程，根据结果输出相应的钱币，退币结束时还要使用到的某些寄存器重新赋零。所建立的变量如表5所示。对应的梯形图程序如图8所示。表7退币过程变量表整个退币过程在按下按钮（即R20F接通时）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100，商存储于SV0中，作为退币1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100（1元）整除的余数除以10（5角），商且存储于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，为的只是程序在使用过程中能稳定执行，避免出现退币错误。为什么要除以100呢？这主要是考虑到PLC的主要特点是执行过程稳定可靠，但执行速度较慢。在计算时尽量将数值作为整数计算，因为是在计算机上模拟，可以把一部分功能交由计算机来实现，这里把1角当作10、5角当作50、1元当作100，可以避免把这些数据当作有小数点的实数计算，这同前面的加1角等于10（K10）是相同的道理。至于交由计算机的任务将在以后叙述。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。梯形图3-6用来完成对数据的初始化。程序中分别将投入显示、消费显示、余额显示、1元存储、5角存储和1角存储清零，还将中间量WR13、WR15、WR17、WR19和WR20清零。完成了以上5个过程，自动售货机的PLC控制程序基本完成，程序可以控制售货机实现各种要求的功能。图8退币过程梯形图（6）报警部分（敲击防盗报警器）在本设计中，采用BS-02压电式传感器作为检测售货机遭破坏的一种传感器，它利用压电元件对振动敏感的特性来感知售货机受破坏时产生的振动波，传感器把振动波转换成电压输出，输出电压经放大、滤波、比较等处理后提供给PLC，然后由PLC输出控制报警系统。BS-02压电式玻璃破碎传感器的外形及内部电路如图9所示。传感器的最小输出电压为100mV，是大输出电压为100V，内阻阻抗为15～20KΩ，工作温度为-10～60℃图9传感器外形及内部电路图使用时传感器用胶贴在售货机上，通过电缆和PLC相连，然后再通过PLC与报警电路相连。为了提高报警器的灵敏度，信号经放大后，需经带通滤波器进行滤波，要求它对选定的频谱通带的衰耗要小，而带外衰耗要尽量大。为了提高报警的可靠性，电路中设置有比较器，只有在传感器信号高于设定的阈值时，它才会输出报警信号，驱动PLC，再由PLC驱动报警执行机构工作。PLC在报警系统中，只起到开关连接的作用。PLC自动售货机传感器图10报警器电路框图结束语经过了两个多月的学习和工作以及经过鹿老师的指导，我终于完成了《自动售货机的自动化控制》的论文。从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与