自動售貨機plc系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 形圖的注意事項（1）輸入/輸出繼電器、內部輔助繼電器、定時器、記數器等器件的觸點可以多次重復使用，無需復雜的程序結構來減少觸點的使用次數。（2）梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。觸點不能放在線圈的右邊。除步進程序外，任何線圈、定時器、計數器、高級指令等不能直接與左母線相連。如果需要任何時候都被執行的程序段，可以通過特殊內部常閉繼電器或一個沒有使用的內部繼電器的常閉觸點來連接。（3）在程序中，不允許同一編號的線圈兩次輸出。（4）不允許出現橋式電路。程序的編寫順序應按自上而下、從左止右的方式編寫。為了減少程序的執行步數，程序應為“左大右小，上大右小”。 程序設計的步驟（1）對于較復雜的控制系統，需繪制系統控制流程土，用以清楚地表明動作的順序和條件。（2）設計梯形圖。這程序設計的關鍵一步，也是比較困難的一步。（3）根據梯形圖編制程序清單。（4）用編程器將程序輸入到PLC的用戶存儲器中，并檢查輸入的程序是否正確。（5）對程序進行調試和修改，直到滿足要求為止。（6）待控制臺及現場施工完成后，就可以進行聯機調試。若未滿足要求，再從新修改程序或檢查接線，直到滿足為止。（7）編寫技術文件。（8）交付使用。 控制系統設計步驟流程圖如圖4所示。3 自動售貨機PLC程序設計 仿真實驗系統中售貨機的分析由于售貨機的全部功能時在上位機上模擬的 ，所以售貨機的部分硬件是由計算機軟件來模擬圖4 PLC控制系統設計步驟替代的。如錢幣識別系統可以用按壓某個“仿真對象”輸出一個脈沖直接給PLC發布命令，而傳動系統也是由計算機來直接模擬的，這些并不會影響實際程序的操作，完全能模擬現實中自動售貨機的運行。（1） 試驗狀態假設 由于是在計算機上模擬運行，試驗中有一些區別于實際情況的假設，本試驗中假設：① 自動售貨機只售8種商品。② 自動售貨機可識別10元、5元、1元、5角、1角硬幣。③ 自動售貨機可退幣10元、5元、1元、5角、1角硬幣。④ 自動售貨機有液晶顯示功能。⑤ 實驗中售貨機忽略了各種故障以及缺貨等因素。（2） 一次交易過程分析 為了方便分析，我們以一次交易過程為例。① 初始狀態。由電子標簽顯示各商品價格，顯示屏顯示友好界面，此時不能購買任何商品。② 投幣狀態。按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣值顯示屏顯示投入、消費、余額數值，當所投幣值超過商品價格時，相應價格選擇按鈕發生變化，提示可以購買。③ 購買狀態。按下可以購買的選擇按鈕，所選的商品出現在出貨框中，同時顯示屏上的金額數字根據消費情況相應變化。取走商品后出貨框消失。④ 退幣按鈕。按下退幣按鈕，顯示退幣框，同時顯示出應退幣值及數量。按下確認鈕，則恢復初始狀態。到此為止，自動售貨機的一個完整工作過程結束。 設計任務的確定 在清楚自動售貨機運行工作過程的基礎上，制定出設計方案，確定任務的目標，以設計出合理的仿真系統。 首先，應該做上位機與下位機的任務分工：上位機主要用來完成仿真界面的制作過程，而下位機則主要用來完成PLC程序的編寫。其次，要分別對上位機和下位機進行資料的查找與收集。例如在進行仿真界面的設計時可以去觀看一下真正售貨機的外觀，必要時可以借助一些宣傳圖片來設計自動售貨機的外型；在進行PLC程序的編寫時需要先分配PLC的I/O點，確定上、下位機的接口。然后，分別對上、下位機分別進行設計工作。最后，進行上位機設計結果與下位機設計結果的配合工作，經調試后完成整個系統的設計另外，上位機與下位機的設計工作是密切配合的。它們無論在通信中使用的變量，還是在仿真中控制的對象都應該是一致的。總體上講，仿真界面是被控對象，利用PLC來控制這個仿真的自動售貨機，仿真的自動售貨機接受PLC的控制指令并完成相應的動作；另一方面，仿真界面中的仿真自動售貨機的運行，都是由組態界面所提供的命令語言來完成的。這是整個仿真系統內部各大部件之間的內在關系。我主要是對自動售貨機中的下位機，也就是主要是對PLC在其中的程序進行設計。仿真程序只做了解，雖然只做了解，但是也將在下面有所介紹。清楚了仿真實驗的整體設計思路，下面就可以開始著手設計了。 程序設計部分 這部分內容是整個系統設計的主體部分。所要完成的任務是仿真系統的上位機與下位機的程序設計，即在上述功能分析的基礎上，有針對性地進行設計。 程序設計說明下位機程序的編制則是利用松下PLC專用編程軟件FPWINGR完成的。在設計的過程中，就像上面所敘述的那樣，并非孤立地分別進行上位機和下位機的設計工作，而是互相配合的。因此在以下的詳細設計過程中，并沒有將上位機的設計與下位機的設計整體分開來寫，而是相互交替，同時盡量清晰地敘述，在相應的設計部分中注明是上位機的設計還是下位機的設計。 PLC程序設計可以把一次交易過程分為幾個程序塊：運行初期電子標簽價格的內部傳遞；投幣過程；價格比較過程；選擇商品過程；退幣過程。（1） 運行初期電子標簽價格的內部傳遞程序的設計仿真系統運行初期，要由PLC向仿真畫面相應對象傳遞已經存儲好的價格，還要給投入顯示、消費顯示及余額顯示存儲器清零，同時也要給存儲退幣幣值的存儲器清零。程序編制過程中，要用到運行初期閉合繼電器R90116位數據傳送指令FO,同時在上位機ForceControl中，必須定義相應的變量，來實現與PLC程序的對接。所定義的變量如表1所示。 表1 初始狀態變量表 根據表1 編制PLC程序如圖5所示。 圖5 運行初期電子標簽價格的內部傳遞程序 在梯形圖程序圖5中，系統初始化時，通過運行初期閉合繼電器R9013在第一次掃描時將數值傳遞給上位機。給WR1WR11及SV0SV4賦初值，賦值功能通過高級指令FO實現。至于為什么要加入WR1WR1WR1WR19及WR20，在以后的程序中將介紹它們的作用。 （2）.投幣過程在投幣的過程中，每投下一枚硬幣，投入顯示將增加相應的幣值，余額也增加同樣幣制。先建立變量表，在編寫程序。變量表如表2所示。對應的梯形圖程序如圖7所示。 表2 投幣過程變量表 在圖中，當按下投入1角時，相當于讓R200接通，之所以用一個微分指令，就是要只在接通時檢測一次，不能永遠加下去。投入1角要投入顯示、余額顯示都相應增加相同數值，加法是由16位加法指令E20來實現的。投入5角、1元、5元、10元，原理同上。（3）價格比較過程價格的比較要貫穿實驗過程的始終，只要余額大于某種商品價格時，就需要輸出一個信號， 圖7 投幣過程梯形圖提示可以購買。這里只要選擇燈來代表此信號。所建立的變量表如表3所示。 表 3 價格比較過程變量表 根據變量表和控制要求編寫的程序如圖8所示。 在梯形圖8中，為了實現數據的實時比較，用了一個特殊內部繼電器R9010,在程序執行過程中，R9010始終保持閉合，F60是16位數據比較指令，用它來比較余額和商品的價格，R900A是大于價格，R900B是等于標志。當余額大于等于某種商品價格時，程序使相應的指示燈閃爍表示可以購買該種商品。 R9010 F60 CMP , WR3 , WR4 R900A Y0R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR5R900A Y1 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR6 R900A Y2 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR7 R900A Y3 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR8 R900A Y4R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR9R900A Y5 R900B . . . . . . 圖8 價格比較過程梯形圖（4）選擇商品過程 當投入的幣值可以購買某種商品時，按下相應的“選擇”按紐即可在出貨框中出現該種商品，同時消費顯示欄中顯示出已經消費掉的金額，余額也將扣除已消費的幣值，接著余額繼續與價格相比較，判斷是否能繼續購買。出現在出貨口的商品在沒有取走前，一直保持顯示狀態，用鼠標點擊該商品代表已經取走，出貨口中的商品隱藏。建立的變量表如表4所示。對應的梯形圖程序如圖9所示。 表4 選擇商品過程變量表 在梯形圖9中，一是要使商品出現在出貨框中，二是要實現內部貨幣的運算。以第一步為例，按下選擇01商品鍵，相當于給R205加一個信號（只接受一次脈沖，所以用DF微分指令），當YO接通(01商品燈亮)時，則系統顯示可以購買01商品。由于取01商品R230是常閉觸點，故Y8輸出，代表在出貨框中出現01商品，購買成功。當按下取01商品按鈕時，R230斷開，不能輸出Y8，代表01商品被取走。內部幣值的計算和是否取走商品無關，只要按下選擇按鈕，并且可以購買此商品就要從余額中扣除相應的金額，顯示消費的幣值。加法由F20指令實現，減法由F25實現。 R205 Y0 R230 Y8 DF Y8 R205 Y0 DF 1 1 F25 , WR 4 , WR 3 F20+ , WR 4 , WR 2 R206 Y1 R231 Y9 DF Y9 R206 Y1 DF 1 1 F25 , WR 5 , WR 3 F20+ , WR 5 , WR 2 R207 Y2 R232 YA DF YA R207 Y2 DF 1 1 F25 , WR 6