电气信息工程学院毕业设计（论文） 自动售货机的PLC系统设计
由于是在计算机上模拟运行，试验中有一些区别于实际情况的假设，本试验中假设： ① ② ③ ④ ⑤
自动售货机只售8种商品。
自动售货机可识别10元、5元、1元、5角、1角硬币。 自动售货机可退币10元、5元、1元、5角、1角硬币。 自动售货机有液晶显示功能。
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
为了方便分析，我们以一次交易过程为例。 ①
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。 ②
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，当所投币值超过商品价格时，相应价格选择按钮发生变化，提示可以购买。 ③
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。 ④
退币按钮。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。
到此为止，自动售货机的一个完整工作过程结束。
3.2 设计任务的确定
在清楚自动售货机运行工作过程的基础上，制定出设计方案，确定任务的目标，以设计出
合理的仿真系统。
首先，应该做上位机与下位机的任务分工：上位机主要用来完成仿真界面的制作过程，而
下位机则主要用来完成PLC程序的编写。其次，要分别对上位机和下位机进行资料的查找与收集。例如在进行仿真界面的设计时可以去观看一下真正售货机的外观，必要时可以借助一些宣传图片来设计自动售货机的外型；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，分别对上、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
另外，上位机与下位机的设计工作是密切配合的。它们无论在通信中使用的变量，还是在仿真中控制的对象都应该是一致的。总体上讲，仿真界面是被控对象，利用PLC来控制这个仿真的自动售货机，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。这是整个仿真系统内部各大部件之间的内在关系。
我主要是对自动售货机中的下位机，也就是主要是对PLC在其中的程序进行设计。仿真程序只做了解，虽然只做了解，但是也将在下面有所介绍。清楚了仿真实验的整体设计思路，下
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面就可以开始着手设计了。
3.3 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。
3.3.1 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。
3.3.2 PLC程序设计
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。
（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，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。所定义的变量如表1所示。 表1 初始状态变量表
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根据表1 编制PLC程序如图5所示。
图5 运行初期电子标签价格的内部传递程序
在梯形图程序图5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。至于为什么要加入WR13、WR15、WR17、WR19及WR20，在以后的程序中将介绍它们的作用。 （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2所示。对应的梯形图程序如图7所示。 表2 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5角、1元、5元、10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，
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图7 投币过程梯形图
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3所示。 表 3 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8所示。
在梯形图8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
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该种商品。
R9010
F60 CMP , WR3 , WR4 R900A Y0 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR5 R900A Y1
R900B
R9010
F60 CMP , WR3 , WR6 R900A Y2
R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR7 R900A Y3 R900B
R9010 F60 CMP , WR3 , WR8 R900A Y4 R900B R9010 F60 CMP , WR3 , WR9 R900A Y5
R900B
. . . . . . 图8 价格比较过程梯形图 （4）选择商品过程
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