基于西门子PLC的自动饮料售货机的控制系统的设计.doc

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1、基于西门子S7-200 PLC自动饮料售货机控制系统Beverage Vending Machines PLC Control System based on Siemens S7-200 Series 总计 毕业设计_39_页 表 格_3_个 插 图_10_幅摘 要 本论文是基于西门子S7-200 系列PLC进行自动饮料售货机控制系统的设计的。本文介绍了PLC的硬件基本组成，特点以及工作原理。阐述了自动饮料售货机的来源，发展及系统设计的基本原理及工作流程。在PLC梯形图的编写时，文中采用的是西门子PLC梯形图专用编译软件4.0版本的STEP7来进行编写，并完成了PLC外部接线图。利用PLC控

2、制的自动饮料售货机提高了系统的稳定性，且逻辑上保证无或者尽量减少漏洞，使自动售货机能够长期稳定运行，不需要经常有人维护。 关键词 ：自动饮料售货机 PLC 梯形图 西门子ABSTRACT The design of Automatic Beverage Vending Machine PLC Control System is based on Siemens S7-200 series. The paper introduces the basic structure of PLC, characteristics and work principle. In the PLC trapezo

3、idal chart compilation, this paper adopts the Siemens PLC ladder special compiler software version 4 of the STEP7 to write, and completed the PLC external wiring diagram. To improve the stability of the system by using automatic beverage vending machine PLC control logic, and ensure no or little loo

4、pholes, the vending machine can have a long-term stable operation, not often need someone maintenanceKeywords: automatic beverage vending machine；PLC； ladder diagram ；Siemens 目录摘 要.IABSTRACT.II前 言.1第1章 可编程控制器PLC.3 1.1可编程控制器的产生和发展.3 1.1.1可编程控制器的概述.3 1.1.2 PLC的产生原因.3 1.1.3 PLC的发展前景.4 1.2可编程控制器的结构和工作原理

5、.41.2.1 PLC的工作原理.4 1.2.2 PLC的循环扫描.5 1.2.3 PLC的硬件组成.6 1.2.4 PLC的编程语言.7 1.2.5 PLC的特点.7 1.2.6 PLC的主要功能.81.3 PLC的选型原则及选型方法.9第2章 自动饮料售货机的系统设计.12 2.1自动饮料售货机的控制要求.12 2.1.1自动饮料售货机的控制要求.12 2.1.2自动饮料售货机的相关说明.13 2.1.3定时器.14 2.1.4数学运算指令 .15 2.2 自动饮料售货机I/O点的分配.162.3 自动饮料售货机的外部接线图.17 2.4 自动饮料售货机梯形图的编写.17 2.4.1梯形图

6、.17 2.4.2 自动饮料售货机设计的梯形图.18结 语.19参考文献.21程 序 图.22附 录 一.30致 谢.35前 言自动饮料售货机是集成物理光学,电气技术，机械技术等一体化的无人商业自动化设备。从自动售货机的发展原因来看，它的出现是由于随着科学技术的发展社会产业机构开始出现调整，工业由劳动密集型向技术密集型转变。这一时期人口膨胀带来的巨量消费、巨量产出，快节奏工作、生活以及消费方式的简单和拥挤的城市环境，要求出现新的贸易流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等传统的流通渠道，由于人工费用不断上升，场地的无法普及的局限性以及购物的便利性等因素的制约，无人自动饮料售货机作为一种方便人们生

7、活简单，顺应了习惯变化的售货机器便应运而生了。自动饮料售货机可以充分减少人力资源的浪费，使人从一些技术含量低的工作中解脱出来，以便在其他方面创造出更多的价值。自动饮料售货机的系统可以24小时不间断的运营，且运营时需要的资本少、面积小，且相对新颖具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。现在，伴随着信息化产业的发展，自动饮料售货机产业也正在走向信息化。例如通过互联网实行联机方式，通过网络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。并且伴随着环保成为当代消费考虑的重要因素之一，为防止地球变暖，自动化设备厂

8、商也致力于节能型清凉饮料自动售货机的生产开发。在日常白天电力消费高峰时，某些节能型的自动售货机即使在关掉制冷机的状况下也能保持低温，与以往的自动饮料售货机相比，它能够节约12左右的电力。进入21世纪时，自动饮料售货机也将进一步向节能型以及多功能，人性化的方向发展。自动饮料售货机是一种全新的商业零售形式20世纪70年代自日本和欧美发展起来。自09年金融危机之后，世界经济缓慢发复苏，伴随着中国改革开放三十年，国民生活得到显著提高，人们对就业以及工作所提供的福利包括工作场所提供茶点饮料等福利事业更为关注。自动饮料售货机作为无人看护的机器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

9、段。特别是在24小时无休工作状态中的办公场所，使用迷你型饮料冲饮机，解决了不间断提供汽水，果汁等饮品服务的问题，这种服务加速了自动售货机融入人们日常生活。本论文采用的是PLC为控制中心的自动饮料售货的设计，传统的电气设备往往采用继电器控制系统控制，但继电器控制系统体积会很大，且控制稳定性又很差，需要大量人员维护，除此之外还无法经行数学运算。除了继电器控制系统之外，还有以单片机为控制中心的控制系统，传统的自动饮料售货机往往采用单片机作为控制核心，但这样在输入输出接口上消耗很大，并且其不稳定性和抗干扰性差等因素也会让机器经常需要人员维护。而以单片机为核心的PLC则能避免很多干扰因素，其不但可实现类

10、似控制功能，还具有调试方便、可靠性高、能耗低、编程简单、功能强等优点。第1章 可编程控制器PLC1.1可编程控制器的产生和发展1.1.1 可编程控制器PLC的概述PLC全名可编程逻辑控制器，它是一种在传统继电器控制系统基础上与3C技术相结合而不断发展完善起来的新型自动控制器件。是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有体积小、结构简单、操作方便、可靠性好等特点。1.1.2 PLC的产生原因上个世纪60

11、年代，伴随着半可控和可控电子元件的发展，电子技术得到飞跃式的提升，控制电路电子化便成为趋势。60年代中后期，在过程控制领域随着小型计算机的应用，控制系统的性能得到大大的提升。后来随着西方世界出现了经济大萧条，作为工业标志的汽车工业收到沉重打击。美国通用电气公司为了在激烈的市场竞争中战胜对手，拜托困境，制定了推出小批量、多品种的车型来吸引顾客的战略。但是那时期作为控制系统的是由继电器和接触器等组成，灵活性差，不能满足工业不断更新的需要。GM为了改造传统控制汽车生产设备方式，提出了以下10条招标的技术指标。（1） 采用插件式结构，硬件维护方便。（2） 至少可扩展到4KB的用户程序存储器的容量.（3

12、） 输入可以是直流AC115V。（4） 输出在2A，直流AC115V以上，能直接驱动电磁阀和继电器等。（5） 可在现场修改程序，编程简单方便。（6） 体积小于继电器控制系统。（7） 要有高于继电器控制系统的可靠性。（8） 可将数据直接送入管理计算机。（9） 扩展时，只需改动很小的原程序。（10） 成本可与继电器控制系统竞争。至今PLC已经发展了三代，其性能由第一代早期的作为替代继电器控制系统，主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制和定时、计数控制等任务发展到因微处理器的出现而发生重大变化的第二代PLC。其功能大大增强，并且在软件方面增加了通信、算术运算、自诊断、数据的处理和传输等功能。进入

13、20世纪80年代以后，伴随着超大规模的集成电路技术的发展，微处理器的价格大幅下降，各种PLC采用的微处理器的性能普遍提高，PLC的软件和硬件再一次放生巨大变化，成本更低，I/O模块更丰富，指令功能更强，处理速度更快，体积更小。目前全球生产PLC的厂家有六十多家，其中最为有名的有日本的三菱、欧姆龙、富士、东芝；美国的通用、ABB、施耐德；德国的西门子；以及中国的台达，信捷等；这些厂商无不是工控业的代表。其中尤以德国西门子被视为工控业的方向标。1.1.3 PLC的发展前景PLC总的发展趋势是向大容量、高速度、高集成度、小体积、高性能易使用、易使用方向发展。具体表现在以下几个方面。（1）基于PC的编

14、程软件取代编程器（2）向大容量、高运行速度方向发展（3）智能型I/O模块的发展（4）PLC编程语言的标准化（5）向微小型化、专业化、低成本方向发展（6）PLC通信的易用化（7）开发新型特殊功能模块（8）组态软件与PLC的软件化（9）PLC与现场总线相结合 (10) CPU的处理速度进一步加快1.2可编程控制器的结构和工作原理1.2.1 PLC的工作原理PLC的工作原理与计算机的工作原理基本是一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。PLC通电后，首先对硬件和软件作一些初始化操作，初始化反复不停地分阶段处理各种不同的任务（见图1-1）。 读取输入执行用户程序处理通

15、信要求自诊断检查改写输出 RUN状态 读取输入处理通信要求自诊断检查改写输出 STOP状态 图1-1 各阶段处理任务1.2.2 PLC的循环扫描工作对于PLC每个程序CPU从第一条指令开始顺序执行，按指令的序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环执行程序，每一个循环称为一个扫描周期。故而PLC工作时采用的是循环扫描的工作方式，其的扫描全过程如图1-2所示。（1） 输入刷新阶段PLC工作的第一个阶段叫做采样阶段也叫做输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口将所有的输入端信号状态读入缓冲区即输入状态寄存器

16、。完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。（2） 扫描用户程序 在程序执行阶段，CPU扫描用户程序，根据用户输入的控制程序，从用户第一条程序开始逐条扫描执行，并将相应的扫描的程序运算结果存入对应的内部输出寄存器和中间寄存器。（3） 输出刷新阶段当所有指令执行结束后，依次将输出状态寄存器中的内容送到外部锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。 图1-2 PLC的扫描全过程1.2.3 PLC的硬件组成PLC的硬件主要由存储器、通信接口、CPU、输出/输入单元、扩展接口等几部分组成。其中，CPU为PLC的控制中心通常有三类：1) 单片微处理器（如8031、

17、8096等）、2) 通用微处理器（如Z80、8086、80286等）、 3) 位片式微处理器(如AMD29W等)；输入单元/输出单元则是CPU与现场输入/输出设备之间的接口电路；通信接口的主要用途是连接上位计算机、编程器等外部设备，其硬件构成图如图1-3。图1-3 PLC硬件结构图1.2.4 PLC的编程语言PLC为用户提供了完善的编程语言来满足编制用户程序要求。它提供的编程语言通常有以下5种：语句表（STL）、梯形图（LAD）、功能块图（FBD）、结构文本（ST）和顺序功能图（SFC）、。1.2.5 PLC的特点（1）抗干扰能力强，可靠性好工业现场的环境往往十分恶劣，高温，冲击，粉尘，潮湿，

18、振动和强电磁干扰等，单片机作为控制中心时，为了能够抵御以上恶劣环境，需要建设大量外部电路，即便如此，往往也无法达到控制要求，PLC作为专门为工业控制设计的，其内部已设计建设了大量抗干扰的电路这样使PLC接收，输出的信号控制变得更加稳定，能够很容易的适应工业现场的恶劣环境。（2）功能性强PLC是由微电子技术、通信技术和计算机技术综合而成，除了具有逻辑、定时、计数等顺序控制功能之外，还具有经行各种算数运算、PID调节、过程监视、网络通信、远程I/O和高速数据处理能力，因此可以满足工业控制中的各种复杂的功能要求（3）编程方便，易于使用 PLC的程序设计大多采用的类似于继电器控制线路的梯形图语言。梯形

19、图主要是人们熟悉的常开/常闭触点，线圈、定时器、计数器符号等组成。对于使用者来说，只要具备电气控制方面的相关基础知识，很容易为一般的工程控制技术人员所理解掌握。（4）安装简单，维修方便PLC可以在各种工业环境下直接调试，安装，运行，使用时只需根据控制要求编写程序，将各种现场的I/O设备与PLC相应的I/O端相连接，系统便可以使用。同时由于PLC比较稳定，且有自诊断功能，故而损坏维修变得很方便。（5）采用模块化结构为了适应各种工业控制的需要，除了单元式的小型PLC之外，绝大多数PLC采用的是模块化结构，PLC中的CPU、直流电源、I/O模块等都采用模块化设计，由机架导轨，电缆连接起来。（6）接口

20、模块丰富PLC除了具有CPU和存储器之外，还有很多的I/O接口模块。对于工业现场的不同信号（直交流，开关量和模块量、电压和电流、脉冲或电位，强电或弱电等）（7）系统设计与调试周期短用PLC经行系统设计时，用程序代替继电器硬件继电器硬线接线，控制柜的设计安装接线工作量大为减少，设计和施工可同时经行，缩短了施工周期。1.2.6 PLC的主要功能（1）计数控制PLC具有计数功能，可为用户提供数十个到数千个定时器。（2）逻辑开关控制这是PLC最基本的功能，也是最广泛的应用。（3）步进控制PLC具有步进（顺序）控制功能。（4）定时控制PLC具有定时功能，可为用户提供数十个到数千个定时器。（5）数据处理P

21、LC具有数据处理能力，可进行数据比较、数据传送、算术运算、逻辑运算、数据转换，数据位移、数据显示等功能（6）模拟量处理与PID控制PLC具有A/D和D/A转换模块，转换的位数和精度可以根据用户要求选择，因此能警醒模拟量处理与PID控制。（7）通信和互联网功能现在的PLC具有RS-232、RS-422、RS-485或现场总线等通信接口，可经行远程I/O控制，可实现多台PLC联网和通信。1.3 PLC的选型原则及选型方法 在PLC系统设计时，首先应将控制系统的控制方案确定下来，这之后的下一步工作就是确定PLC的工程设计选型，确定选型前应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的

22、操作和动作。确定PLC的功能、所需存储器容量、估算输入输出点数、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。 一、确定控制方案 PLC系统设计中的第一步，就是要明确整套设备的相关信息，包括是否需要做闭环控制，大机的机型特点，所有电机的类型，所有保护性元器件（包括低压设备、仪器仪表及限位等）的类型，种类，数量及其与系统的连接方式。然后结合技术规格书等的要求，确定PLC系统的品牌、系列和网络图概况，并对PLC系统所需要用到的通讯方式和特殊模块有一个大概的考虑。二、输入输出（I/O）点数的估算 通常根据统计的输入输出点数，I/O点数估算时还应考虑适当的余量，所以要再增加10

23、%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。另外实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。 三、存储器容量的估算 程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，存储器容量是PLC本身能提供的硬件存储单元大小，因此存储器容量大于程序容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，设计阶段工程师是不知道程序容量的，只要等到程序设计完成，在程序调试之后工程师才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，一般情况下估算存储器容量替代程序容量。 存储器内存容量的估算不定，许多文献资料中给出的公式也不尽相同，大体上都是按数字量I/O点数的12倍左右，加上模拟I/O点

24、数的100倍左右，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按估算的这个数的四分之一考虑余量。 四、CPU的选型 选择CPU首先要考虑所需的存储器容量，必须确保CPU存储器容量大于所需。其次，对于一些大型设备，在软件的设计上需要CPU有足够的运算速度和处理能力，比如做防摇系统，这时需要考虑采用双CPU冗余系统。然后，有些CPU在通讯接口及支持的通讯方式上有所不同，本着系统经济性和可用性的考虑，选择已集成本系统需要用到的通讯方式，并且能支持需扩展的通讯方式的CPU。最后，还需考虑到整机PLC系统的网络布置，确保主站和各个分站能可靠对接。 五、输入输出模块的选择 在某个项目启动前，IO模块的选

25、择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑高低电平信号、传输信号的距离、隔离信号之间的影响等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，比如具有寿命短、使用电压范围广、响应时间较长、价格低、等特点的继电器输出模块；适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合可控硅输出模块，过载能力较差，但价格较贵也是其缺电。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。 可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。 同时还要考虑扩展机架或远程I/O机架的布置等。 六、特殊模块的选择常用的特殊模块包括通讯模块，高速计数器模块和模拟量模块等。对于通讯模块，需

26、要考虑以下几点：1、 整套系统主站与分站间的通讯方式2、 PLC系统与变频器间的通讯方式 一般不同品牌的PLC在以上两点都有其常用的通讯方式，比如，在使用西门子S7-300系列PLC时，以上两点一般采用Profibus网络连接，而对于AB的PLC和变频器，以上两点一般采用Control-Net网络连接。3、 PLC系统与仪器仪表的通讯方式 现在很多设备都要求检测仪表具有通讯功能，而常用的检测仪表一般是串口通讯，所以需要考虑串口设备接入整套系统的方式方法。4、 PLC系统与上位机等的通讯方式现在，很多设备，特别是大型设备，要求具有无线接收功能，常用的一般是无线以太网，同时，很多设备在机上有CMS

27、系统，在此情况下，PLC系统需具备以太网通讯功能。在某些大型设备中，需要将增量编码器信号直接进入PLC系统进行处理，在此情况下，需要高速计数器模块。在带抓斗的机型中，还要用到模拟量模块。有部分称重设备和风速仪的信号，也有可能需要用模拟量模块接入PLC系统。7、 PLC电源的选择 一般而言，现在常用的PLC系统，其模块，包括机架，都是需要电源以驱动的。对于一些分站接口模块其本身是具有供电能力的，而对于主站或配置不带供电能力的分站接口模块的分站，均需要使用电源。PLC电源一般有AC220V和DC24V两种类型，可根据要求选择。另外，所有电源模块或具有供电能力的分站接口模块都是有容量限制的，在设计时

28、，需计算电源模块或具有供电能力的分站接口模块，所驱动的模块所需电源容量之和，确保供电容量充足。在计算容量时需注意，有些电源模块会提供不同电压等级的负载容量，而PLC、输入输出模块等亦对不同电压等级均有负载容量的要求，在计算时，不仅应确保不同电压等级的负载容量分别满足要求，还要确保电源模块的总容量能满足要求。另外，对于AB PLC，对于电源模块和其所驱动模块的位置也有要求，而对于某些PLC，电源模块和CPU模块间需要单独连接。8、 电池或存储卡的选择为确保在断电情况下，程序不至于丢失，在选择PLC系统时，需配备电池或存储卡。电池一般分为插入CPU内和外置型两种，对于外置型，一般需要将电池和PLC

29、电源连接。9、 机架的选择我司常用的PLC系统一般都是模块化配置，配置在一处的PLC模块，有些是采用模块依次对接的方式来连接起来，有些则需要用到PLC机架。在选择PLC机架时，要考虑机架上所能布置的模块数和机架的类型。某些PLC，用于主站，本地扩展分站和远程扩展分站的机架都是不一样的，在选择时应注意。另外，不同的扩展方式，也会导致机架的不同，比如考虑到经济性，所扩展分站与主站不属于同一系列。十、经济性的考虑 选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产 输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出模块

30、就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在选用和估算时应充分考虑整个控制系统使其具有较合理的性能价格比。 （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

31、相差很大，其中有些功能相似、质量差不多、I/O点数相当的PLC德国西门子的价格可能是日本同类产品的1.5倍以上是中国同类产品的2倍以上。第2章 自动饮料售货机的系统设计2.1自动饮料售货机的控制要求2.1.1自动饮料售货机的控制要求（1）自动饮料售饮料机可投入1角、5角、1元的硬币。（2）所售饮料标价：汽水2元，橙汁3元。（3）当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所有可购买饮料的指示灯均亮，作可购买提示。（如：当投入的硬币总值超过2元，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过3元时，汽水、橙汁指示灯均亮）。（4）当汽水指示灯亮时，按选择汽水按钮，则排出汽水，8s后自动停止。在这段时间内，汽水指示灯

32、闪烁。（5）当橙汁指示灯亮时，按选择橙汁按钮，则排出橙汁，8s后自动停止。在这段时间内，橙汁指示灯闪烁。（6）购买饮料后，系统自动计算剩余币值，并根据剩余币值提示可购买的饮料（指示灯亮）。（7）若投入的硬币总值超过所需的钱数（汽水2元，橙汁3元），则找钱指示灯亮,当按退币控制按钮时，退出找回的钱。用流程图表示大致如图2-1所示。2.1.2 自动饮料售货机的相关说明本设计统一采用按钮开关模拟物品选择，另外针对找零返回用步进电机方便控制钱币的突出，但因本论文中对售货机内部没有要求故而以一秒一个脉冲，每个脉冲表示退出一个钱币。指示灯模拟物品输出及找零如图2-2示。图2-2自动饮料售货机模拟操作面板2

33、.1.3定时器 定时器是PLC中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。定时器的工作过程与继电器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点，失电时，常闭触点闭合，常开触点打开；定时器得电时，常闭触点打开，常开触点闭合。定时器的当前值、设定值均为10位有符号整数（INT），允许的最大值为32767。定时器指令表见表2-1。 表2-1 定时器指令语句描述TONTON TN，PT接通延时定时器TOFTOF TN，PT断开延时定时器TONRTONR TN，PT保持型接通延时定时器2.1.4数学运算指令 在梯形图中，整数、双整数与浮点数的加、减、乘、除指令（见表2-2）的执行方法和指令表的具体执行

34、过程有点区别，具体区别是分别执行下列运算： 梯形图指令表IN1+IN2=OUT，IN1+OUT=OUTIN1IN2=OUT，OUT-IN1=OUTIN1*IN2=OUT，IN1*OUT=OUTIN1/IN2=OUT。OUT/IN1=OUT表2-2 加减乘除指令梯形图 语句表描述梯形图语句表描述ADD_I+INT1,OUT整数加法DIV_DI/DINT1,OUT双整数除法SUB_I-INT1,OUT整数减法ADD_R+RINT1,OUT实数加法MUL_I*INT1,OUT整数乘法SUB_R-RINT1,OUT实数减法DIV_I /INT1,OUT整数除法MUL_R*R NT1,OUT实数乘法AD

35、D_DI+DNT1,OUT双整数加法DIV_R/R NT1,OUT实数除法SUB_DI-DNT1,OUT双整数减法MULMULNT1,OUT整数乘法产生双整数MUL_DI *DINT1,OUT双整数乘法DIVDIV INT1,OUT带余数的整数除法2.2 自动售货机I/O点的分配输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。 PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。I/O点分配表如表2-3示。表2-3 I/O点的分配表序号定义点符号功能1

36、I0.0ST0机器启动按钮2I0.1ST1一角投币识别光电开关3I0.2ST2五角投币识别光电开关4I0.3ST3一元投币识别光电开关5I0.4SB5汽水按钮6I0.5SB6橙汁按钮7I0.6ST4找钱开关8I0.7ST5机器停止开关9Q0.0HL1汽水指示灯10Q0.1HL2橙汁指示灯11Q0.2YV1汽水电磁阀12Q0.3YV2橙汁电磁阀13Q0.4YA找钱执行机构14Q0.5HL3 找钱指示灯15Q0.6控制步进电机找钱一元（无数据不用脉冲指令控制）16Q0.7控制步进电机找钱五角（无数据不用脉冲指令控制17Q1.0控制步进电机找钱一角（无数据不用脉冲指令控制2.3自动售货机的外部接线图

37、 自动售货机的外部接线图如图2-4示连接， 图2-4售货机的PLC硬件接线图2.4 自动售货机梯形图的编写2.4.1梯形图梯形图是用的最多的PLC图形编程语言。梯形图类似于传统继电气控制系统中常用的电气图形表达符号，比如接触器、继电器等。PLC常用编程语言与电器控制线路图相似，如图2-3示。继承了传统电器控制逻辑中使用的逻辑运算方式、输入输出和框架结构形式，具有直观、形象、实用的特点。因此，这种编程语言为广大电气技术人员所熟知，是PLC应用最广泛的编程语言，是编程人员选择的第一编程语言。图2-3传统继电器控制线路图和PLC梯形图a传统继电器控制线路图 b PLC梯形图在梯形图中，有两根竖直的直

38、线，被称为母线，现在很多PLC只保留了左边的母线，而把右边的母线略去不写。在梯形图中引入了“能流”的概念。左边的母线就如电源的“正极”，而右边的母线就如电源的“负极”。如果有“能流”从左至右流向线圈，则线圈被激励。如果没有能流，则线圈未被激励，“能流”在任何时刻都不会通过接点自右向左流。2.4.2 自动售货机设计的梯形图本论文设计自动售饮料货机主要销售汽水和橙汁两种饮料，辅以想象日常生活中购买饮料的流程，设计出本梯形图。（见程序图）结语 经过一段时间的设计，考虑各种情况的调试，体会了系统设计的不易，其中要在明确其基本功能的基础上预防各种有意或无意的设计漏洞 ，此时需要严密地思考和设计，通过种种

39、特定条件的考验查找其中的漏洞，这样才会对所设计的对象有更加深刻的认识，是理论设计联系系统具体工作实际的一次很好的锻炼，它同时使我们在不断思考与尝试中发散了思维，在一遍遍苦苦调试不断改进与进步之余也体验到了其中的乐趣。 比如按照设计要求实现了当投入的硬币总值超过2 元时，汽水按钮指示灯亮；又当投入的硬币总值超过3元时，汽水及果汁按钮指示灯都亮。当汽水按钮灯亮时，按汽水按钮，则汽水排出 8 秒后自动停止，这段时间内，汽水指示灯闪动（闪 0.5s,灭 0.5s）。当橙汁按钮灯亮时，按橙汁按钮，则橙汁排出 8 秒后自动停止，这段时间内，橙汁指示灯闪动（闪 0.5s,灭 0.5s）。 若投入硬币总值超过

40、按钮所需的钱数（汽水2元，橙汁3元）时，找钱指示灯亮，购货完毕后，按下找钱按钮，找钱动作，并退出多余的钱。找钱完毕后，找钱指示灯灭。找钱由三个出币电机带动（一角、五角元、一元），找钱应按照最快捷的方式进行，如找 2.7元=一元2+五角1+一角2,用对应出币电机闪 0.5s,灭 0.5s 来表示出币。 同时实现了在有购买力的情况下，一次交易可任由顾客选择可以买多次不同的饮料，在排出汽水的过程中可以买橙汁，反之也行，且在这期间可以取出余额。但在售货机出币过程中不能再次购买，因为售货机找钱动作一启动就按其计算好的对应面值货币个数出币，在这一过程中饮料指示灯可能有一段时间亮着，一旦再有购买请求信号售货机仍会接受请求并相应的，这样很可能出现误动作，故应在找钱动作时切断