1、 編號 淮安信息職業技術學院淮安信息職業技術學院畢畢業業論論文文題 目基于 S7-200 系列 PLC 的自動售貨機系統的設計學生姓名XXX學 號XXX院 系XXX專 業XXX班 級XXX指導教師XXX顧問教師XXX二一四年六月摘 要I摘摘 要要本論文設計的是基于西門子 S7-200 系列 PLC 構成的自動售貨機監控系統，本文闡述了自動售貨機的來源與發展，以及它在國內外發展的現狀，對自動售貨機的方案進行了論證，介紹了 PLC 的基本組成、特點以及工作原理，對基于西門子 S7-200 系列 PLC 構成的自動售貨機系統整體設計過程進行較為細致的論述。 文中詳盡地介紹了自動售貨機的各硬件組成，并

2、完成了 PLC 外部接線圖。在 PLC 梯形圖的編寫時，文中采用的是西門子 PLC 梯形圖專用編譯軟件 STEP7來進行編寫。介紹了自動售貨機的基本原理以及工作流程，然后以一次交易過程為例，把交易過程分為幾個程序塊，然后分別對程序塊進行編程。具體說明了可編程序控制器在自動售貨機中的作用。程序涉及到了自動售貨機工作的絕大部分過程。利用 PLC 控制的自動售貨機提高了系統的穩定性，保證自動售貨機能夠長期穩定運行。關鍵詞關鍵詞：自動售貨機、PLC、順序功能圖、梯形圖、I/O 點的分配AbstractIIA Abstractbstract（外語專業的需要）（外語專業的需要）This thesis is

3、 the design of vending machine monitor system based on S7-200 series PLC Siemens form ,This paper describes the origin and development of vending machine, and its development status at home and abroad, the scheme design of vending machines were demonstrated ,Introduced the PLC basic composition, cha

4、racteristics and work principle,The overall design of the vending machine system composed of PLC S7-200 series Siemens process based on a more detailed discussion.The paper describes in detail the various hardware components of vending machines, and completed the PLC external wiring diagram.When PLC

5、 trapezoidal chart compilation, this paper uses is the Siemens PLC ladder special compiler software STEP7 to write.Introduces the basic principle and working process of automatic vending machine, and then to a transaction process as an example, the transaction process is divided into several blocks,

6、Then the block programming. Specify the programmable controller in the vending machine function.The procedure involved the vending machine work most of the process. To improve the system stability using the PLC control vending machine, vending machine can ensure the long-term stable operation.Keywor

7、ds:The distribution of the vending machine, PLC, sequential function chart, ladder diagram, I/O point目 錄III目目 錄錄摘摘 要要.IABSTRACT（外語專業的需要）（外語專業的需要）.II第一章第一章 緒論緒論.11.1 自動售貨機的理論背景.11.2 自動售貨機設計的主要內容.11.3 自動售貨機設計的基本思路.2第二章第二章 PLC 的簡述的簡述.32.1 PLC 的定義 .32.2 PLC 的簡介 .32.3 PLC 的工作原理 .42.4 PLC 的結構 .52.5 PLC 的特

8、點 .62.6 PLC 的應用領域 .6第三章第三章 自動售貨機的簡述自動售貨機的簡述.83.1 自動售貨機的簡介.83.2 自動售貨機的組成.83.3 自動售貨機的未來發展.9第四章第四章 自動售貨機模型自動售貨機模型 PLC 控制系統設計控制系統設計.134.1 自動售貨機設計軟元件.134.1.1 定時器.134.1.2 數學運算指令.134.2 自動售貨機的流程圖.144.3 自動售貨機的基本功能.154.4 梯形圖（LAD） .164.4.1 什么是梯形圖（LAD）.164.4.2 自動售貨機程序.184.6 系統的調試與檢測.21第五章第五章 總結與展望總結與展望.23致致 謝謝.

9、25參考文獻參考文獻.26附錄附錄 1 自動售貨機的程序自動售貨機的程序.28第一章 緒論1第一章第一章 緒論緒論1.1 自動售貨機的理論背景自動售貨機的理論背景自動售貨機在我國的出現源于 1992 年 1 元、5 角、 （及 1 角）金屬硬幣的發行，有眼光的海內外人士認識到這為自動售貨機的出現提供了可能。它作為一種 24 小時無店鋪銷售的商業形態，不止是方便快捷，更蘊藏著巨大的銷售商機。根據現存資料來看， “高技術”的自動售貨機可以追溯到公元一世記，神秘而遙遠的古希臘。在古希臘神廟出現的一種圣水壺。祈福的善男信女，向壺中扔一枚硬幣，壺嘴就會吐出一定量的圣水。此后，一直到公元 1700 年，市

10、面上才再次出現自動售貨機，其雛形是由一家英國酒館設立的能用硬幣購買的售煙盒。此后的 200 年，自動售貨機發展緩慢。當歷史的車輪輾轉到 20 世紀初，自動售貨機還僅僅用于香煙與郵票的販賣。目前，全球每年通過自動售貨機銷售商品的總額已近 2000 億美元。自動售貨機在美國、日本與歐洲的確取得了巨大的發展。在美國平均每 40 人擁有一臺自動售貨機，歐洲每 60 人一臺，日本每 23 人一臺。在日本，70 %份額的罐裝飲料是通過自動售貨機售出的。根據國外的發展經驗，自動售貨機作為一種先進的消費方式，已經成為城市現代文明發達程度的重要標志。自動售貨機從1999 年進入中國市場以來，受到了喜歡追逐時尚的

11、年輕人的歡迎。2004 年以后，中國的自動售貨機產業實現了快速增長，奧運會和世博會為自動售貨機市場帶來了巨大的商機，2008 年后進入了發展期。1.2 自動售貨機設計的主要內容自動售貨機設計的主要內容1) 投幣 按下投幣口按鈕（5 角、1 元、5 元） ，數碼管顯示投幣金額（0.5元、1.0 元、5.0 元） 。2) 多次投幣 多次投幣可將金額累加，購物額不足時也可以再投幣。 3) 選擇購物 按下購物按鈕，機器會將投入的金額減去購物的金額，將余款顯示在數碼管上。4) 多次購物 可以多次按購物按鈕購物（取物后，在取物燈熄滅后再按） ，直到金額不足，紅燈 L1 發光，表示余額不足。 5) 取物 過

12、 4s 后，若再無按下購物按鈕，取物口燈亮，示意取物。 6) 退幣 若有余額退回，則退幣口燈亮，此時按下退幣按鈕，退出全部金額，退出余額后，數碼管顯示為零，退幣燈熄滅。 7) 補充投幣 按下購物按鈕后，若投幣不足，L1 燈發光，此時可選擇補充投幣或退幣。 淮安信息職業技術學院畢業設計論文21.3 自動售貨機設計的基本思路自動售貨機設計的基本思路本次設計的題目是自動售貨機，主要是應用西門子 S7-200 型 PLC 的梯形圖來設計控制程序，并簡單介紹相關的知識，如：PLC 的定義、PLC 的編程語言、PLC 的硬件組成等。根據設計內容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據PLC 的相關知識設計

13、出它的外部接線圖，結合梯形圖和外部接線圖分析說明該設計的控制原理過程。 本次設計的重要部分是自動售貨機梯形圖的設計。首先就得根據設計內容和控制要求準確畫出它的順序功能圖，再根據所畫出的順序功能圖準確設計出它的梯形圖，這樣才能真正理解本次智能搶答器的控制原理。第二章 PLC 的簡述3第二章第二章 PLCPLC 的簡述的簡述2.1 PLCPLC 的定義的定義可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱 PLC，它具有編程方法簡單易學、功能強，性能價格比高、硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強、可靠性高，抗干擾能力強、系統的設計，安裝，調試工作量少、維修工作量小，

14、維修方便、體積小，能耗低等特點，已經成為當代工業自動化的主要控制設備之一，在工業生產的所有領域得到了廣泛的使用，在其它領域（例如民用和家庭自動化）的應用也得到了迅速的發展。2.2 PLCPLC 的簡介的簡介PLC 是以 CPU 為核心，綜合了計算機技術和通信技術發展起來的一種通用的工業自動控制裝置，是現代工業控制的三大支柱（PLC、機器人和 CAD/CAM）之一。目前，世界上生產 PLC 的主要廠家有 65 個，其中最有名氣的廠家在日本、美國和德國。日本的幾個廠家為三菱、富士。日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國的幾個廠家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數字設備公司等。還有德

15、國的西門子，荷蘭的飛利浦，香港的鷹達等公司也是很有名氣的。 日本三菱電機公司（MITSUBISHI）于 1971 年開始研制 PLC，目前主要有 F1,F2,FX,K,A 等十幾個系列幾十種產品，在我國（主要是華東和華南地區）的工業控制領域具有一定的市場占有率。PLC 的歷史只有 30 多年，但發展極為迅速。為了確定它的性質，國際電工委員會（International Electrical Committee）多次發布及修訂有關 PLC 的文件。在 1987 年頒布的 PLC 標準草案中對 PLC 作了如下定義： “PLC 是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置，它采用可以

16、編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC 及其有關的外圍設備都應按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則設計。”可編程控制器是“數字運算操作的電子裝置” ，它其中帶有“可以編制程序的存儲器” ，可以進行“邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算”工作，可以設想可編程控制器具有計算機的基本特征。事實上，可編程控制器無論從內部構造、功能及工作原理上看都是不折不扣的計算機。可變程序控制器簡稱為 PLC，采用可以編制程序的存儲器用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運

17、算、計時、計數和算術運算等操作的指令，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令。可編程控制器是“為在工業環境下應用”而設計的計算機。工業環境和一般辦公環境有較大區別。PLC 具有特殊的構造，使它能在高粉塵、高噪聲、強淮安信息職業技術學院畢業設計論文4電磁干擾和溫度變化劇烈的環境下正常工作；為了能控制“機械或生產過程” ，它又要能“易于與工業控制系統形成一個整體” 。這些都是辦公環境中工作的個人計算機不可能做到的。可編程控制器不是普通的計算機，它是一種工業現場用計算機。可編程控制器能控制“各種類型”的工業設備及生產過程。它“易于擴展其功能” ，它的程序并不是不變的

18、，而是能根據控制對象的不同要求，讓使用者“可以編制程序”的。也就是說，可編程控制器較其以前的工業控制計算機，如單片機工業控制系統，具有更大的靈活性，它可以方便地應用在各種場合，它是一種通用的工業控制計算機。通過以上定義還可以了解到，相對一般意義上的計算機，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令它實質上是經過一次開發的工業控制用計算機。但是，從另一方面來說，它是一種通用機，不經過二次開發，它不能在任何具體的工業設備上使用。不過，自其誕生以來，電氣過程技術人員們感受最強的也正是可編程控制器二次開發十分容易。它在很大程度上使得工業自動化設計從專業設計院走進了工廠和礦

19、山，變成了普通過程技術人員甚至普通電氣工人力所能及的工作。再加上體積小、工作可靠性高、抗干擾能力強、控制功能完善，適應性強，安裝接線簡單等眾多優點，可編程控制器在短短的 30 多年中獲得了突飛猛進的發展，已經廣泛應用在各種機械設備和生產過程的電氣控制裝置中。如圖 2-1 所示 PLC 實物圖。圖 2-1 PLC 實物圖2.3 PLCPLC 的工作原理的工作原理PLC 的工作原理與計算機的工作原理基本是一致的，可以簡單地表述為在系統程序的管理下，通過運行應用程序完成用戶任務。PLC 通電后，首先對硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復不停地分階段處理各種不同的任務（見圖2-2） 。但是 PLC

20、也有它自己的特點，PLC 在確定了工作任務，裝入了專用程序后第二章 PLC 的簡述5成為一種專用機，它采用循環掃描工作方式，系統工作任務管理及應用程序執行都是用循環掃描方式完成的。圖 2-2 各階段處理任務2.4 PLCPLC 的結構的結構PLC 的硬件主要由中央處理器（CPU） 、存儲器、輸入單元、通信接口、擴展接口、電源等幾部分組成。其中，CPU 是 PLC 的核心；輸入單元/輸出單元是CPU 與現場輸入/輸出設備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計算機等外部設備，其硬件構成圖如圖 2-3。圖 2-3PLC 的硬件結構圖淮安信息職業技術學院畢業設計論文62.5 PLCPLC 的特

21、點的特點1) 抗干擾能力強，可靠性好 I/O 系統設計有完善的通道保護與信號調理電路；在結構上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。 2) 控制系統結構簡單，通用性強 PLC 及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統。 3) 編程方便，易于使用 PLC 程序的編制，采用梯形圖或面向工業控制的簡單指令形式。 4) 功能完善 在 PLC 內部具有許多控制功能，諸如時序、計算機、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。 5) 設計、施工、調試、的周期短 PLC 采用模塊化積木式結構，故僅需按性能、容量等選用組裝，因而縮短了設計周期，使設計和施工可同時進行。 6) 體積

22、小，維護操作方便 PLC 體積小，質量輕，便于安裝。 7) 易于實現網絡化 PLC 可連成功能很強的網絡系統。 8) 可實現三電一體化 PLC 將電控（邏輯控制） 、電儀（過程控制）和電結（運動控制）這三電集于一體。2.6 PLCPLC 的應用領域的應用領域目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環保及文化娛樂等各個行業，使用情況大致可歸納為如下幾類：1） 開關量的邏輯控制 這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、

23、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。2） 模擬量控制 在工業生產過程當中，有許多連續變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量(Analog)和數字量(Digital)之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產配套的A/D和D/A轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。3） 數字控制PLC能和機械加工中的數字控制系統(NC)及計算機數字控制系統(CNC)組成一體，有的PLC含有NC處理單元，直接連接步進電機或伺服電機驅動器實現數控加工，如歐姆龍公司的C200H-NC211單元。4） 運動控制 第二章 PLC 的簡述7PLC 可以

24、用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量 I/O 模塊連接位置傳感器和執行機構，現在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要 PLC 廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機器的控制。5） 過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環控制。作為工業控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。PID調節是一般閉環控制系統中用得較多的調節方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。6） 機器人控制隨著工廠自動化網絡的形成，使用機器人的領域越來越廣，許多機器人選

25、用PLC控制，完成各種工作。7） 數據處理 現代PLC具有數學運算(含矩陣運算、函數運算、邏輯運算)、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。8） 通信及聯網PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。淮安信息職業技術學院畢業設計論文8第三章第三章 自動售貨機的簡述自動售貨機的簡述3.1 自動售貨機的簡介自動售貨機的簡介自動售貨機是可完成無人自動售貨，集光、機、電一

26、體化的商業自動化設備，自動售貨機不受任何場地限制，方便快捷，可以每天 24h 售貨。在日本全國各地，共設有 550 萬臺自動售貨機（據 1998 年的統計），銷售額達 6 兆 8969億 4887 萬日元，為世界第一。在售貨機的顯示屏幕上進行操作，輸入商品號碼和購買數量，并投入錢幣后，商品就會從取貨口出來，甚至從食品自動售貨機上還能買到熱呼呼的面條和米飯團。雖然日本的自動售貨機總臺數低于美國（據 1997 年的統計為 689 萬臺），但是，從人口占有數來看卻是世界上最高的，美國平均 35 人占有一臺，而日本為 23 人占有一臺。 據說世界上最早的自動售貨機出現在公元前 3 世紀，那是埃及神殿里

27、的投幣式圣水出售機。17 世紀，英國的小酒吧里設有了香煙的自動售貨機。在自動售貨機歷史的長河中，日本開發出實用型的自動售貨機，那是在進入本世紀后的事。日本第一臺自動售貨機是 1904 年問世的“郵票明信片自動出售機”，它是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機器。自動售貨機的真正普及是在第二次世界大戰以后。50 年代，“噴水型果汁自動售貨機”大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。后來，由于美國的飲料大公司進入日本市場，1962 年，出現了以自動售貨機為主體的流通領域的革命。1967 年，100 日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進了自動售貨機產業的發展。3.2 自動售貨機的組成自動售貨機的組成

28、根據售貨機自動控制系統的流程可以知道自動售貨機的主要系統包括：計幣系統、比較系統、選擇系統、飲料供應系統、退幣系統和報警系統。1)計幣系統：當有顧額色買飲料時，投入的錢幣經過感應器，感應器記憶投幣的個數關且傳送到檢測系統（即電子天平）和計幣系統。只有當電子天平測量的重量少于誤差值時，允許計幣系統進行疊加錢幣，疊加的錢幣數據存放在數據寄存器 D2 中。如果不正確時，認為是假幣。既定出投幣，既定出系統，等待新顧客。2)比較系統：投入完畢后，系統會把 D2 內錢幣數據和可以購買飲料的價格進行區間比較，當投入的錢幣小于 2 元時，指示燈 Y0 亮，顯示投入的錢幣不足。此時可以再投幣或選擇退幣。當投稿的

29、錢幣在 23 元之間時，汔水選擇指示燈長亮。當大于 3元時，汔水和咖啡的指示燈同時長亮。此時可以選擇飲料或選擇退幣。1)選擇系統：第三章 自動售貨機的簡述9比較電路完成后選擇電路指示燈是長亮的，當按下汽水或咖啡選擇時，相應的選擇指示燈由長亮轉為以 1 秒為周期閃爍。當飲料供應完畢時，閃爍同時停止。2)飲料供應系統：當按下選擇按鈕時，相應的電磁閥（Y4 或 Y6）和電機（Y3 或 Y5）同時啟動。在飲料輸出的同時，減去相應的購買錢幣數。當飲料輸出達到 8 秒時，電磁閥首先關斷，小電機繼續工作 0.5 秒后停機。此小電機的作用是：在輸出飲料時，加快輸出。在電磁閥關斷時，給電磁閥加壓作用，加速電磁閥

30、的關斷。（注：由于該售貨機是長期使用，電磁閥使用過多時，返回彈力減少，不能完全關斷會出現漏飲料的現象。此時電機 Y3 和 Y5 延長工作 0.5 秒起到電磁閥加壓的作用，使電磁閥可以完好的關斷。）3)退幣系統：當顧客購完飲料后，多余的錢幣只要按下退幣按鈕。系統就會把數據寄存器 D2內的錢幣數首先除以 10 得到整數部分，是 1 元錢需要退回的數量，存放在 D10里。余數存放在 D11 里。再用 D11 除以 5 得到的整數部分是 5 角錢需要退回的數量，存放在 D12 里。余數存放在 D13 里。最后 D13 里面的數值，就是 1 角錢需要退回的數量。在選擇退幣的同時啟動 3 個退幣電機。3

31、個感應器開始計數，當感應器記錄的個數等于數據寄存器退回的幣數時，退幣電機停止運轉。4)報警系統：報警系統如果是非故障報警，只要通過網絡通知送液車或者送幣車即可。但是如果是故障報警則需要通知維修人員到現聲進行維修。同時停止服務，避免造成顧客的損失。3.3 自動售貨機的未來發展自動售貨機的未來發展自動售貨機現已遍布國內各大城市，在機場、火車站、廣場、小區、學校等公共場合，人流量大的地方隨處可見它的身影。它不僅僅給社會和消費者帶來了文明、新奇、便利和時尚，更給廣大商家和投資者帶來了商機。我國是個人口大國，同時也會是個消費大國，根據有關專家的預測，國內自動售貨機的社會需求量將達到 47 萬臺，自動收貨

32、即將在中國零售業掀起繼百貨商店、超市之后的第三次零售業革命。自動售貨機具有科技含量高、24h 服務，售貨便利、無需專人盯守，省人工，省成本、售貨范圍廣泛等優點。此外，它本身還是一種廣告媒體，這些獨特的優點決定了它廣闊的發展前景。而精明的商人更是從中嗅出了巨大的商機，使自動售貨機制造商和運營商信心大增。隨著人們的需要，自動售貨機也在發生著改變，一步一步的在完善中。而PLC 控制自動售貨機是比較常見的，它無人監控，帶給我們很多的方便。當然，淮安信息職業技術學院畢業設計論文10隨著時代不斷的在進步，我相信，在不久的將來，PLC 控制自動售貨機講會被新產品取代，但在這種產品出來之前，PLC 控制將給我

33、們帶來一個簡單方便的消費。2004 年，出現了一種手機購物的自動售貨機，在繳納話費時付買東西的費用。2005 年，推出了全新 e 時代智能自動售賣平臺，是一種基于無線通訊技術的實時庫存管理系統、電子結算、LCD 互動廣告等幾大功能。如今中國信息與經濟水平的迅速提高，人們的消費觀念、消費方式也發生了巨大的改變。按照國際零售業的普遍觀點，中國大中城市已經進入到自動售貨機快速發展階段，人均 GDP 水平超過 4000 美元。而隨著自動售貨機技術的成熟、消費者了解的加強，將會使它進入快速發展的階段。目前，中國許多大中城市已經成為自動售貨機的發展市場，相信不出幾年，它將成為廣大廠商關注的對象。現在，自動

34、售貨機產業正在走向信息化并進一步實現合理化。例如實行聯機方式，通過電話線路將自動售貨機內的庫存信息及時地傳送各營業點的電腦中，從而確保了商品的發送、補充以及商品選定的順利進行。并且，為防止地球暖化，自動售貨機的開發致力于能源的節省，節能型清涼飲料自動售貨機成為該行業的主流。在夏季電力消費高峰時，這種機型的自動售貨機即使在關掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動售貨機相比，它能夠節約1015的電力。進入 21 世紀時，自動售貨機也將進一步向節省資源和能源以及高功能化的方向發展。另外，自動售貨機已作為一種不同于傳統的零售方式進入四十五個國家市場。如圖 3-1 所示圖 3-1 自動售貨機供給現況

35、表第三章 自動售貨機的簡述11在這四十五個國家中, 美國和日本發展最快,在日本達到平均每 18 人一臺,年產量達 70 萬臺;在美國達到每 46 人一臺,年產量 100 萬臺;在歐洲達到每 60人一臺。目前，中國的自動售貨機擁有量約為 2 萬余臺，相對于 13 億的人口大國，這個數字微不足道。 作為世界上最大的自動售貨市場，日本通過自動售貨機出售的商品多達 6000余種。去年，僅飲料的銷售額就達 1593 億人民幣。在歐洲每臺自動售貨機日銷售額達到 50 到 100 美元不等,以巴黎地鐵車站為例,在各個站點總計擺放了 1500臺,每月銷售額達 600 萬法郎。美國自動售貨機的零售營業額高達 2

36、93 億美元，日本每個消費者每年在自動售貨機上的消費金額達 55 萬日元。全世界每年通過自動售貨機銷售商品的總額已達 2000 億美元。 事實上,伴隨收入水平的提高,人們追求靈活、方便、 快捷以及自助式服務是自動售貨機得以如此迅猛發展的主要原因。在發達國家自動售貨機已經成為零售業一個不可分割的部分, 特別是對青年一代,這種伴隨其成長的前衛零售方式更可謂是一種新的消費時尚。自動售貨機是集聲、光、機、電于一體的智能科技產物,進入 21 世紀，自動售貨機也將進一步向節省資源和能源以及高功能化的方向發展。使未來的自動售貨機不僅僅具有售貨功能，而是更加多元化,及人性化;如：手機支付、遠程聯機管理、個性的

37、 LCD 廣告顯示屏、更節能。隨著中國經濟的高速發展，自動售貨機在中國的普及和應用已是必然趨勢。據來自國內自動售貨機市場行情分析報告表明：目前國內自動售貨機市場走勢已逐漸明晰，自動售貨機逐步從沿海經濟發達地區和各大中城市向內陸和次發達地區延伸，逐步從高級賓館、地鐵、機場等豪華高檔場所向高中檔社區普及，大有星火燎原之勢，可以說是市場潛力無限。淮安信息職業技術學院畢業設計論文12第四章 自動售貨機模型 PLC 控制系統設計13第四章第四章 自動售貨機模型自動售貨機模型 PLCPLC 控制系統設計控制系統設計4.1 自動售貨機設計軟元件自動售貨機設計軟元件4.1.1 定時器定時器定時器是 PLC 中

38、重要的編程元件，是累計時間增量的內部器件。定時器的工 作過程與繼電器控制系統的時間繼電器基本相同，但它沒有瞬動觸點，失電時，常閉觸點閉合，常開觸點打開；定時器得電時，常閉觸點打開，常開觸點閉合。定時器的當前值、設定值均為 10 位有符號整數（INT） ，允許的最大值為32767。定時器指令表見表 4-1。表 4-1 定時器指令語句描述TON Txxx，PT接通延時定時器TOF Txxx，PT斷開延時定時器TORN Txxx，PT保持型接通延時定時器BITIM OUT起動間隔定時器CITIM IN,OUT計算間隔定時器4.1.2 數學運算指令數學運算指令在梯形圖中，整數、雙整數與浮點數的加、減、

39、乘、除指令（見表 4-2）分別執行下列運算：IN1+IN2=OUT，IN1IN2=OUT，IN1*IN2=OUT，IN1/IN2=OUT。表 4-2 加減乘除指令梯形圖語句表描述梯形圖語句表描述ADD_I+IINT1,OUT整數加法DIV_DI/DINT1，OUT雙整數除法SUB_I-IINT1,OUT整數減法ADD_R+RINT1,OUT實數加法MUL_I*IINT1,OUT整數乘法SUB_R-RINT1,OUT實數減法DIV_I/IINT1,OUT整數除法MUL_R*RINT1,OUT實數乘法ADD_DI+DINT1,OUT雙整數加法DIV_R/RINT1,OUT實數除法SUB_DI-DI

40、NT1,OUT雙整數減法MULMUL INT1，OUT整數乘法產生雙整數MUL_DI*D雙整數乘法DIVDIV帶余數的整淮安信息職業技術學院畢業設計論文14INT1,OUTINT1,OUT數除法在語句表中，整數、雙整數與浮點數的加、減、乘、除指令分別執行下列運算： IN1+ OUT =OUT，OUTIN1=OUT，IN1* OUT =OUT，OUT /IN2=OUT4.2 自動售貨機的流程圖自動售貨機的流程圖這幅圖介紹了自動售貨機運行系統中所包括的人工操作步驟。 在實際生活中，我們見到的售貨機可以銷售一些簡單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機的基本功能就是對投入的貨幣進行運

41、算，并根據貨幣數值判斷是否能夠購買某種商品，并作出相應的反應。例如：售貨機中有 2 種商品，A 商品價格為 0.5 元，B 商品為 1 元。現投入 1 個 1 元硬幣，當投入的貨幣超過 A 商品的價格時，A 商品的選擇按鈕處應有變化，提示可以購買，B 商品也提示。當按下選擇 A 商品的價格時，售貨機進行減法運算，從投入的貨幣總值中減去 A 商品的價格同時啟動相應的電機，提取 A 號商品到出 貨口。此時售貨機繼續進行等待外部命令，如繼續交易，則同上，如果此時不再購買而按下退幣按鈕，售貨機則要進行退幣操作，退回相應的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。由此看來，售貨機一次交易要涉及加法運算、減法運

42、算以及在退幣時的 除法運算，這是它的內部功能。還要有貨幣識別系統和貨幣的傳動來實現完整的售貨、退幣功能。第四章 自動售貨機模型 PLC 控制系統設計154.3 自動售貨機的基本功能自動售貨機的基本功能自動售貨機是一種自動售出飲料的設備，它能自動識別投入的幣值面額，判斷所投入的幣值面額是否足夠，并根據所投入的幣額推出投幣人要求的飲料，若有余額還可以退幣。在很多商場、公眾娛樂場所等，都有自動售貨機服務。自動售貨機模擬操作面板輸入/輸出單元通常也稱 I/O 單元或 I/O 模塊，是 PLC 與工業生產現場之間的連接部件。 PLC 通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數據，以這些數據作為 PLC 對被控

43、制對象進行控制的依據；同時 PLC 又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，以實現控制目的。本次智能搶答器 I/O 點的分配如表 4-3 所示。表 4-3I/O 分配表輸入端（I）輸出端（O）輸入點外接元件輸出點外接元件I0.0購物按鈕 1（純凈水 1.5 元）Q1.0A0淮安信息職業技術學院畢業設計論文16I0.1購物按鈕 2（純凈水 2.5 元）Q1.1B0I0.2購物按鈕 3（純凈水 3 元） Q1.2C0I0.3購物按鈕 4（純凈水 3.5 元）Q1.3D0I0.4退幣按鈕Q1.4A1I0.5投幣按鈕 1（5 角）Q1.5B1I0.6投幣按鈕 2（1 元）Q1.6C1I0.7投幣按鈕

44、2（5 元）Q1.72位數碼管D1Q0.0紅燈（L1）Q0.1綠燈（L2）Q0.2退幣口指示燈Q0.3取物口指示燈根據 I/O 分配表可以很簡單的畫出 PLC 的外部接線圖。自動售貨機外部接線圖第四章 自動售貨機模型 PLC 控制系統設計174.4 梯形圖（梯形圖（LADLAD）4.4.1 什么是梯形圖（什么是梯形圖（LAD）梯形圖是用的最多的 PLC 圖形編程語言。梯形圖語言是在傳統電器控制系統中常用的接觸器、繼電器等圖形表達符號的基礎上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，如圖 4-4 所示。繼承了傳統電器控制邏輯中使用的框架結構、邏輯運算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實用的特點。因此

45、，這種編程語言為廣大電氣技術人員所熟知，是應用最廣泛的 PLC 的編程語言，是 PLC的第一編程語言。圖 4-4 傳統繼電器控制線路和 PLC 梯形圖a 傳統繼電器控制線路圖 b PLC 梯形圖在梯形圖中，有兩根豎直的直線，被稱為母線，現在很多 PLC 只保留了左邊的母線，而把右邊的母線略去不寫。在梯形圖中引入了“能流”的概念。左邊的母線就如電源的“正極” ，而右邊的母線就如電源的“負極” 。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵。如果沒有能流，則線圈未被激勵， “能流”在任何時刻都不會通過接點自右向左流。由于投幣與購物的不確定性，這是一個隨機控制的過程，因此不能用順控程序來編寫。通過對

46、自動售貨機實驗模塊控制要求的理解，需要解決一下問題：1) 投幣后（按下不同數額的投幣按鈕）對金額的統計。2) 購物后（按下不同的購物按鈕） ，對金額的統計。3) 用數碼管顯示投入的金額和購物后的余額。4) 對余額的處理：按下購物按鈕進行購物按鈕進行余額處理。a) 當輸入金額不足時，投幣不足指示燈 L1 發光，再過 3s 后若再無投幣，即退幣指示燈（Q0.2）發光，示意退幣。b) 當投入金額與購物金額相等時，4s 后取物指示燈（Q0.3）發光（表示有物品推出） 。發光 3s 后自動熄滅，同時數據全部清零。淮安信息職業技術學院畢業設計論文18c) 當投入金額大于購物金額時，4s 后取物指示燈（Q0

47、.3）發光（表示有物品推出）與退幣指示燈（Q0.2）發光（示意退幣） ，取物指示燈（Q0.3）發光 3s 后自動熄滅，退幣指示燈（Q0.2）則要按下退幣按鈕后才熄滅。退幣指示燈發光應滿足的條件是：a) 有余額時，4s 后接通。b) 投幣 5s 后仍不按購物按鈕時接通。c) 投幣額不足時，3s 后再無投幣時接通。5) 按下退幣按鈕，退幣指示燈熄滅，同時數據全部清零。6) 可以進行不斷投幣，但金額應在 9.5 元以內（若超過此數，2 位數碼管就不能顯示，但仍可執行購物） 。7) 投幣后，可以進行多次購物，但要在前次購物后的 4s 內完成，且購物金額要足夠。4.4.2 自動售貨機程序自動售貨機程序本

48、此設計自動售貨機主要不同價位的三大類飲料。若投幣后不想購物，5s 內再沒有按購物按鈕，退幣口指示燈發光，作退幣處理。投幣后（I0.5、I0.6、I0.7 其中一個接通） ，若在 5s 內沒有按購物按鈕（I0.0-I0.3） ，則退幣口指示燈發光，示意退幣。在投幣后，按購物按鈕顯示投幣不足時，可繼續投幣，當投幣總金額大于購物金額時，就作購物與退幣處理；當投幣總金額等于購物金額時，就只作購物處理。下面程序主要處理投幣不足時（紅燈發光） ，再繼續投幣后的購物與退第四章 自動售貨機模型 PLC 控制系統設計19幣問題。其主要作用是：再投幣后若投幣金額大于或等于購物金額時，將投幣金額與購物金額相減后傳送

49、給 VW0，實現數碼管的顯示。網絡 16 的主要作用是：再投幣后滿足投幣金額大于或等于購物金額，就將投幣不足的輔助繼電器（M2.0-M2.3）和將投幣不足指示燈（Y0）復位，并置位 M4.0 阻斷再次出現投幣不足的情況。淮安信息職業技術學院畢業設計論文20第四章 自動售貨機模型 PLC 控制系統設計214.6 系統的調試與檢測系統的調試與檢測1）投幣后不購物自動退幣：按下投幣按鈕（5 角、1 元或 5 元） ，數碼管顯示投幣金額，若 5s 內不按購物按鈕，退幣口燈發光，示意退幣，按下退幣按鈕，退幣口燈熄滅，數碼管顯示為“0” ，退幣完成。2）投幣不足后再投幣及購物。按下 5 角投幣按鈕，數碼管顯示“5” （0.5元） ；按下購“可樂” （2.5 元）的按鈕，投幣不足指示燈 L1（紅燈）發光，示意投幣金額少于購物金額；再按下 1 元投幣按鈕，數碼管顯示投幣金額“15” （1.5元） ，由于投幣金額仍少于購物金額，投幣不足指示燈 L1（紅燈）保持發光；再按下 5 元投幣按鈕，由于投幣金額已大于購物金額，數碼管會顯示余額“40”（4 元） ；等候 4s，取物口燈和退幣口燈發光，示意取物和退幣；3s 后，取物燈熄滅，示意已取物；