PAGEPAGE1自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u7816引言 1311421.自動(dòng)售貨機(jī)的組成 17141.1自動(dòng)售貨機(jī)電機(jī)的選擇 1811.2自動(dòng)售貨機(jī)的送出結(jié)構(gòu) 2173042.自動(dòng)售貨機(jī)硬件設(shè)計(jì) 3292192.1plc概述 3147322.2西門子S7-200及其擴(kuò)展模塊 5301092.3自動(dòng)售貨機(jī)的接線圖 6102952.4自動(dòng)售貨機(jī)I/O分配表 7171383.自動(dòng)售貨機(jī)軟件設(shè)計(jì) 9261993.1自動(dòng)售貨機(jī)的基本工作原理 9163473.2工作流程圖 9196913.3自動(dòng)售貨機(jī)控制要求 10273513.4溫度控制 11194363.5溫度控制PID控制算法 1165453.6程序梯形圖以部分程序簡(jiǎn)介: 13147604.組態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)及仿真 16274564.1組態(tài)王軟件 16230584.2仿真界面設(shè)計(jì) 1759484.3仿真界面功能 19178035.總結(jié) 2316679參考文獻(xiàn) 24引言隨著城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,城市居民收入不斷提高,生活環(huán)境條件也越來(lái)越優(yōu)美,城市居民對(duì)于消費(fèi)模式及其心理正在緩慢地得到改變?？旖荨⒆詣?dòng)化的生產(chǎn)方式就是當(dāng)今時(shí)代人們追求快速生產(chǎn)中所需要的高品質(zhì)生產(chǎn)方式。而且自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)作為一種常用商業(yè)和自動(dòng)化的設(shè)備,不管它們是在國(guó)內(nèi)還是國(guó)外很受到歡迎,且現(xiàn)代化的發(fā)展已經(jīng)為我國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展提供了有利的環(huán)境。然而,我國(guó)的大型自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)的發(fā)展卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐洲、美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家,這一點(diǎn)既有可能是由于目前我國(guó)大型自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)的起步較晚,又有可能因?yàn)槠湓陂_(kāi)發(fā)大型售貨機(jī)產(chǎn)品時(shí)存在較大的技術(shù)瓶頸。自動(dòng)售貨機(jī)是一種高科技的室內(nèi)集成程度高,技術(shù)復(fù)雜的高科技裝置,而現(xiàn)在的我國(guó)由于大多數(shù)企業(yè)公司都缺少技術(shù)創(chuàng)新,自己制造的不夠充分,而且很多主要零配件都是國(guó)外進(jìn)口的自動(dòng)售貨機(jī),在當(dāng)前我國(guó)的開(kāi)始大力發(fā)展與自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)中,最重要的問(wèn)題就是如何解決與其他自動(dòng)售貨機(jī)的開(kāi)發(fā)相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題。在這個(gè)工業(yè)自動(dòng)化的新時(shí)代,任何一種技術(shù)的發(fā)展與研究都旨在更好地服務(wù)于現(xiàn)代人們的工作與生活。由于選址的時(shí)間與地理位置等原因,商業(yè)中心和超級(jí)市場(chǎng)已經(jīng)無(wú)法滿足廣大人民群眾的采購(gòu)需要。為了這種設(shè)備能夠更好地滿足我們現(xiàn)代社會(huì)生活中的大多數(shù)人們對(duì)于購(gòu)物的需要,自動(dòng)售貨機(jī)逐步從市場(chǎng)上滲透到我們的日常生活和工作中的各個(gè)方方面面,各個(gè)角落,如今我們可以在學(xué)校的一些圖書館,餐廳,車站的等待室,以及一些人員密集的小巷和大街一點(diǎn)也都能清楚地看得出這種設(shè)備。簡(jiǎn)單的買賣流程,多種支付方式和穩(wěn)定的控制系統(tǒng)給用戶帶來(lái)良好的體驗(yàn)。1.自動(dòng)售貨機(jī)的組成1.1自動(dòng)售貨機(jī)電機(jī)的選擇一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)上可以配備多臺(tái)電動(dòng)機(jī),可以通過(guò)一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)的彈簧從一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)中送入飲料,每種類型的飲料在送入時(shí)均需經(jīng)過(guò)一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)控制進(jìn)行傳遞和驅(qū)動(dòng),因此必須考慮在這種情況下選擇正確的電動(dòng)機(jī)。然而,一般來(lái)說(shuō),自動(dòng)售貨機(jī)上使用的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率相對(duì)較低,小型罐裝自動(dòng)售貨機(jī)通常所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)引擎額定功率范圍在12-24v之間,額定功率為3w。然而,應(yīng)該考慮直流減速電機(jī),以增加轉(zhuǎn)矩并保證飲料從空氣中彈出。雖然目前我國(guó)市場(chǎng)上所生產(chǎn)和使用的大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)都采用的是交流電動(dòng)機(jī),但由于目前我國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)銷售工作的時(shí)間相對(duì)較短,需要在簡(jiǎn)單的工作時(shí)間內(nèi)進(jìn)行起動(dòng),或者是在短暫的工作時(shí)間內(nèi)就已經(jīng)完成了制動(dòng),交流電機(jī)無(wú)法完全達(dá)到這些條件的制動(dòng)要求,因此最好還是選用了直流電動(dòng)機(jī)。1.2自動(dòng)售貨機(jī)的送出結(jié)構(gòu)目前,應(yīng)用在自動(dòng)售貨機(jī)上的商品輸送機(jī)構(gòu)的種類相對(duì)較多,下面介紹的是一些比較典型的輸送機(jī)構(gòu)（1）螺旋式輸送設(shè)備的裝置帶動(dòng)送出機(jī)構(gòu)這種輸送設(shè)備將飲料安全地放置在一個(gè)螺旋式導(dǎo)軌上,并在輸送貨道底部開(kāi)設(shè)一個(gè)輸送出口槽,由發(fā)電機(jī)將其帶動(dòng)螺旋式導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)飲料運(yùn)轉(zhuǎn)到一個(gè)開(kāi)口槽時(shí)便從輸送裝置出入入口。這種類型的輸送式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)目前在工業(yè)中應(yīng)用最多,其主要特點(diǎn)是需要輸送發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭力相對(duì)較大,造價(jià)費(fèi)用相對(duì)較高。（2）輸送裝置采用了轉(zhuǎn)盤式的輸送裝置在這種輸送機(jī)構(gòu)上面采用一個(gè)很大的喇叭形罐體作為物料的存儲(chǔ)容器,下面則采用了一個(gè)周邊各自設(shè)置有若干個(gè)小圓形槽的輸送裝置,通過(guò)一個(gè)帶有旋鈕的方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng),以便將罐體掉到附近的小圓形槽內(nèi)而被售出。此類輸送裝置也就需要帶來(lái)更多旋轉(zhuǎn)矩形對(duì)其進(jìn)行帶動(dòng)并占用較多空間,而且還會(huì)發(fā)生卡死。（3）該滾機(jī)構(gòu)主要是由一個(gè)圓形階梯式主梁和一個(gè)滾筒組合而成,滾筒內(nèi)部還設(shè)計(jì)可以用來(lái)盛放若干瓶裝的酒類或者飲料,通過(guò)一個(gè)步進(jìn)式的電機(jī)工作帶動(dòng)滾筒向主梁左右兩方轉(zhuǎn)動(dòng),利用階梯梁的各個(gè)方向階梯段和滾筒之間不同位置開(kāi)口的移動(dòng)距離,來(lái)精確控制固定物體在一個(gè)貨架上掉落的順序。此類機(jī)構(gòu)需要驅(qū)動(dòng)電機(jī)具備較高的轉(zhuǎn)動(dòng)精度。（4）螺旋式彈簧驅(qū)動(dòng)型的輸送傳遞機(jī)構(gòu)該類型的輸送傳遞機(jī)構(gòu)主要有螺旋式的輸送傳遞機(jī)構(gòu)是由一個(gè)連在輸送傳遞機(jī)彈簧一端的螺旋式驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)所組合而形成的,電機(jī)每個(gè)旋轉(zhuǎn)一圈便會(huì)使用螺旋式輸送傳遞機(jī)的彈簧進(jìn)行旋轉(zhuǎn)一圈,同時(shí)還將輸送傳遞機(jī)推出一瓶食物。本文中我們需要設(shè)計(jì)的商品送出裝置主要組成部分包括一個(gè)飲料槽輪、推拉桿、推拉銷、直線小型步進(jìn)電機(jī)及前后兩邊的飲料輸送側(cè)板箱等部分組成,其中一個(gè)槽輪上面還有一個(gè)槽輪的圓形弧寬度半徑大約是一個(gè)飲料的大型輸送快遞裝置的半徑,貨道上面還有一個(gè)槽輪的圓形弧寬度大約是一個(gè)飲料罐的小尺寸輸送設(shè)備裝置。送出控制電機(jī)機(jī)構(gòu)主要原理是通過(guò)帶動(dòng)控制電機(jī)的直線雙向步進(jìn)控制電機(jī)推桿帶動(dòng)控制推桿在槽內(nèi)拉桿和槽內(nèi)導(dǎo)向槽兩個(gè)推拉銷,促使控制槽輪上下圍繞著控制電機(jī)橫向轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)中心轉(zhuǎn)軸進(jìn)行雙向往返擺動(dòng)旋轉(zhuǎn).采用直線雙向步進(jìn)控制電機(jī)每小時(shí)反復(fù)運(yùn)作一次,使控制槽輪上下各往返擺動(dòng)一次.同時(shí),在前后兩邊的控制電機(jī)推桿側(cè)板上都分別設(shè)有一個(gè)導(dǎo)向槽,推拉槽的銷隨著控制電機(jī)推桿在槽內(nèi)導(dǎo)向面和槽內(nèi)的擺動(dòng)方向角度來(lái)回旋轉(zhuǎn)移動(dòng),導(dǎo)向槽的控制功能也就是直接限制了電機(jī)推桿和拉桿橫向運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)方向及控制槽輪上下各擺動(dòng)的方向角度。在我們需要等待自動(dòng)售貨時(shí),槽輪的兩個(gè)溝通進(jìn)出口通常是朝下,利用了兩個(gè)圓輪的完整角度組合成兩部分,它們通?？梢苑謩e用于同時(shí)阻擋上面的各種食物和其他飲料.此時(shí),當(dāng)所有的自動(dòng)售貨機(jī)和信號(hào)都同時(shí)發(fā)送給我們送貨過(guò)來(lái)時(shí),直線式和步進(jìn)式發(fā)電機(jī)的自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)會(huì)同時(shí)帶動(dòng)一個(gè)受力推動(dòng)的拉桿,這個(gè)受力推動(dòng)的拉桿通常可以用于讓兩個(gè)輪槽同時(shí)做一次上下的橫向擺動(dòng)。在整個(gè)槽輪暫時(shí)旋轉(zhuǎn)的前一半,槽口由轉(zhuǎn)至向下一半改為轉(zhuǎn)至向上,這樣便可能會(huì)直接使得瓶裝飲料暫時(shí)掉落或者轉(zhuǎn)移至整個(gè)輪槽里面;在整個(gè)槽輪暫時(shí)旋轉(zhuǎn)的后一半,槽口再由上一半改為轉(zhuǎn)至下面,并且把所有的瓶裝飲料都暫時(shí)轉(zhuǎn)向了一個(gè)出貨的槽口,同時(shí)整個(gè)槽輪的完整面和圓面又緊緊地夾著卡住后面的所有飲料,電機(jī)也暫時(shí)停止了轉(zhuǎn)動(dòng)工作,這樣就幾乎相當(dāng)于已經(jīng)安全完成了一瓶瓶裝罐式飲料的生產(chǎn)銷售。2.5錢幣識(shí)別器貨幣識(shí)別器有硬幣標(biāo)志性的識(shí)別設(shè)備與紙幣標(biāo)志性的識(shí)別設(shè)備。貨幣識(shí)別器屬于電子商務(wù)系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分,幾乎每次購(gòu)買時(shí)需要把這些信息存儲(chǔ)到識(shí)別器上,并且在識(shí)別器能夠工作正常前提下。硬幣辨認(rèn)器可以劃分為三個(gè)組成部分,一個(gè)就是投幣段,二個(gè)就是進(jìn)入的幣段,再一個(gè)就是后退幣段。紙幣識(shí)別器不存在退幣段。2.自動(dòng)售貨機(jī)硬件設(shè)計(jì)2.1plc概述PLC的硬件主要組成包括中央處理器(cpu)、內(nèi)存、輸出接口單元、輸入端和控制接口單元、通訊網(wǎng)絡(luò)接口、可靠和擴(kuò)展性網(wǎng)絡(luò)接口、電源等幾個(gè)大部分。其中,cpu和plcpu分別是指的就是一個(gè)位于plc的兩個(gè)控制核心;進(jìn)出輸入驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備單元/進(jìn)入輸出驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備單元接口的也就是位于cpu機(jī)器與現(xiàn)場(chǎng)兩個(gè)輸入/驅(qū)動(dòng)的進(jìn)出輸入控制設(shè)備之間的外部接口和控制電路;外部通訊裝置接口指的是泛泛指可以用來(lái)直接聯(lián)系數(shù)字編程器、上位機(jī)和計(jì)算機(jī)等外部通訊裝置。PLC工作系統(tǒng)原理很大一定程度上已經(jīng)滿足了企業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以直接進(jìn)行客戶操作的基本原則,可以簡(jiǎn)單地直接定義其作為客戶通過(guò)在系統(tǒng)的客戶操作人員管理下,通過(guò)使用自動(dòng)化的客戶操作系統(tǒng)應(yīng)用程序而直接實(shí)現(xiàn)的操作來(lái)直接完成其對(duì)客戶的所有操作。PLC通電之后，首先就需要對(duì)應(yīng)用設(shè)備電路中的相關(guān)硬件和應(yīng)用軟件設(shè)備進(jìn)行一些應(yīng)用設(shè)備的軟件初始化和安裝操作,這些硬件設(shè)備和應(yīng)用軟件往往都需要同時(shí)分幾個(gè)階段地用來(lái)處理不同的工作任務(wù)。然而,plc也必須要求它具備其自己的一個(gè)基本特點(diǎn),它在系統(tǒng)中確定一個(gè)新的工作和管理任務(wù)并將其重新上載或者是重新放置后來(lái)到一個(gè)特定的管理系統(tǒng)中,它本身實(shí)際上就是一種一個(gè)能夠同時(shí)通過(guò)使用定期數(shù)據(jù)調(diào)查的各種方法來(lái)進(jìn)行日常工作的專門管理機(jī)器,它主要是采用了一個(gè)系統(tǒng)的循環(huán)自動(dòng)掃描的這種工作管理模式,系統(tǒng)中對(duì)整個(gè)工作管理任務(wù)的日常管理和整個(gè)應(yīng)用程序的日常執(zhí)行都必須特別是使用到了循環(huán)自動(dòng)掃描的這種操作方式才能夠順利地進(jìn)行操作。圖2-1S7-200PLC20世紀(jì)60年代,在當(dāng)時(shí)我國(guó)的汽車制造工業(yè)技術(shù)應(yīng)用各個(gè)領(lǐng)域還是仍然依舊使用著各種繼電器控制系統(tǒng)作為其技術(shù)核心的各種控制設(shè)備,由于對(duì)汽車的每一次升級(jí)換代、修復(fù)其外形及零配件等的需求,所以將當(dāng)時(shí)的各種繼電器控制系統(tǒng)都進(jìn)行了重新的設(shè)計(jì)與連接及安裝。隨著我們的新能源汽車制造工業(yè)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步和發(fā)展,汽車的升級(jí)替代頻率也越來(lái)越高,這樣一來(lái)對(duì)于繼電器的自動(dòng)化管理控制和保養(yǎng)管理系統(tǒng)也就會(huì)需要頻繁的進(jìn)行比較大幅度的修復(fù)和變化,既要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)又加上重新進(jìn)行的安裝和連接,十分的不方便,而且所需要的時(shí)間就是花費(fèi)了很多的人力和物力十分巨大,非常不起碼的經(jīng)濟(jì),甚至此刻也有機(jī)會(huì)直接拖緩慢汽車的更新步伐。所以在技術(shù)市場(chǎng)上非常迫切地需要徹底改變這一技術(shù)市場(chǎng)的實(shí)際情況,美國(guó)通用汽車公司于1969年公開(kāi)進(jìn)行招投標(biāo),要求用一種新的可編程控制器驅(qū)動(dòng)裝置代替繼電器可編程控制裝置,并向公司提交十項(xiàng)投標(biāo)報(bào)價(jià)指標(biāo),即:（1）程序編程方便，現(xiàn)場(chǎng)隨時(shí)可修改程序。（2）便于修理，使用模塊化模式。（3）相比于繼電器來(lái)說(shuō)可靠性大大增強(qiáng)。（4）相比于繼電器來(lái)說(shuō)體積大幅度減小。（5）可直接與計(jì)算機(jī)相連，方便數(shù)據(jù)傳輸。（6）性價(jià)比較于繼電器來(lái)說(shuō)并無(wú)劣勢(shì)。（7）可以輸入交流150V以上。（8）輸出頻率為115v的交流電,容量必須嚴(yán)格控制在2a以上，可以直接與各種電磁閥、接觸器互相連接，方便控制。（9）擴(kuò)展十分方便，不需要大幅度改動(dòng)系統(tǒng)。（10）用戶存儲(chǔ)器設(shè)備容量可以擴(kuò)展至4kb以及以上(以便滿足當(dāng)時(shí)車輛在裝配工藝流程中的需求。2.2西門子S7-200及其擴(kuò)展模塊能夠分別為用戶配置4種基礎(chǔ)設(shè)備單元和6種類型的擴(kuò)展延伸模塊。它的整個(gè)系統(tǒng)組成主要由基本單元、擴(kuò)展模塊、編程器、內(nèi)存卡、讀數(shù)量庫(kù)、寫入機(jī)等組成。s7-200系列的基礎(chǔ)部件單元結(jié)構(gòu)如下表2-1所示。表2-1S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元結(jié)構(gòu)型號(hào)輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)S7-200CPU221640S7-200CPU222862個(gè)擴(kuò)展模塊S7-200CPU22416107個(gè)擴(kuò)展模塊S7-200CPU224XP24167個(gè)擴(kuò)展模塊S7-200CPU22624167個(gè)擴(kuò)展模塊此篇論文采用的是CUP226。其分別擁有24輸入/16輸出總共40個(gè)進(jìn)制字符串最大數(shù)量4個(gè)i/o連接點(diǎn)。可以同時(shí)最大地總線連接7個(gè)極具擴(kuò)充性的模擬接口管理模塊,并且用戶能夠?qū)⑵渥畲髷U(kuò)展定義為最大248路多個(gè)最大模擬量多組i/o連接點(diǎn)或35路最大模擬量多個(gè)i/o連接點(diǎn)。26k節(jié)每個(gè)單位字節(jié)表示磁盤存儲(chǔ)進(jìn)程和其他字節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)磁盤進(jìn)程所使用需要的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和磁盤空間。6個(gè)獨(dú)立的30khz高速控制電流驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器,2路獨(dú)立的20khz高速驅(qū)動(dòng)電流計(jì)數(shù)脈沖進(jìn)入輸出,具有p和pid兩個(gè)控制器。2個(gè)基于s/rs485通訊/視頻傳播編程語(yǔ)言的可編程的通訊接口,具備一個(gè)ppi音頻通訊傳播協(xié)議、mpi視頻通訊傳播協(xié)議和自由化的通訊協(xié)議方式。i/o端子焊接排列器可以輕易的對(duì)其進(jìn)行焊接安裝。廣泛應(yīng)用于各種大型工業(yè)過(guò)程控制軟件管理系統(tǒng)技術(shù)水平較高和有要求的各種現(xiàn)代化大型工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)管理軟件系統(tǒng),具備了能夠使用更多硬件輸入/驅(qū)動(dòng)輸出的控制節(jié)點(diǎn),更強(qiáng)的控制系統(tǒng)軟件模塊化和軟件擴(kuò)充控制功能,更快的軟件系統(tǒng)集成工作和軟件運(yùn)行管理速度和更強(qiáng)的內(nèi)部軟件集成特殊控制功能。表2-2PLC擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊EMEM221數(shù)字量輸入8點(diǎn)24VDCEM221數(shù)字量輸入16點(diǎn)24VDCEM222數(shù)字量輸出8點(diǎn)24VDCEM222數(shù)字量輸出8點(diǎn)繼電器EM223數(shù)字量輸入/輸出模塊4入24VDC/4出24VDCEM223數(shù)字量輸入/輸出模塊4入/4出繼電器輸出EM223數(shù)字量輸入輸出模塊8入24VDC/8出24VDCEM223數(shù)字量輸入/輸出模塊8入/8出繼電器輸出EM223數(shù)字量輸入/輸出模塊16入24VDC/16出24VDCEM223數(shù)字量輸入/輸出模塊16入/16出繼電器輸出EM223數(shù)字量輸入/輸出模塊32入24VDC/32出24VDCEM223數(shù)字量輸入/輸出模塊32入/32出繼電器輸出根據(jù)此次設(shè)計(jì)的功能要求，選擇EM223即可。圖2-2自動(dòng)售貨機(jī)連接圖2.3自動(dòng)售貨機(jī)的接線圖自動(dòng)售貨機(jī)的接線圖如下圖所示，SB2~SB7為物品選擇按鈕，當(dāng)投入貨幣比物品所設(shè)定價(jià)格大時(shí)都自動(dòng)會(huì)有綠燈亮（Q2.1~Q2.6），按下SB2~B7其中一個(gè)，對(duì)應(yīng)的KM線圈得電，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)出相應(yīng)的物品（Q0.1~Q0.6），當(dāng)所有物品銷售完，其行程開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，物品紅燈亮并向系統(tǒng)發(fā)出物品銷售的信息；當(dāng)購(gòu)買買物品總值低于投入總值時(shí)，可按找零按鈕SB1進(jìn)行找零，KM1得電電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)找零（Q0.0）。圖2-3外部接線圖2.4自動(dòng)售貨機(jī)I/O分配表i/o分配量表是plc系統(tǒng)重要組成部分。輸入/輸出單位是plc與其他工業(yè)領(lǐng)域相互之間的一個(gè)接口?，F(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)經(jīng)由i/o單元進(jìn)行連接。PLC控制器通過(guò)端口I從系統(tǒng)中接收傳感器信號(hào)，并通過(guò)端口O將各種命令發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)系統(tǒng)的功能和要求s7-200plcc所設(shè)計(jì)的自動(dòng)分配售貨計(jì)算機(jī)i/o中的分配程序列表顯示如下參見(jiàn)表2-3自動(dòng)售貨機(jī)I/O分配序號(hào)定義點(diǎn)符號(hào)功能序號(hào)定義點(diǎn)功能1I0.0SB1找零按鈕22Q3.1礦泉水紅燈（物品售完）2I0.1SB2礦泉水2元按鈕23Q3.2可樂(lè)紅燈（物品售完）3I0.2SB3可樂(lè)3元按鈕24Q3.3雪碧紅燈（物品售完）4I0.3SB4雪碧3元按鈕25Q3.4牛奶紅燈（物品售完）5I0.4SB5牛奶4元按鈕26Q3.5果汁紅燈（物品售完）6I0.5SB6果汁4元按鈕27Q3.6咖啡紅燈（物品售完）7I0.6SB7咖啡5元按鈕28Q0.0找零8I2.1SB8投1元硬幣29Q0.1出礦泉水9I2.2SB9投5元紙幣30Q0.2出可樂(lè)10I2.3SB10投10元紙幣31Q0.3出雪碧11I2.4SB11退幣32Q0.4出牛奶12I3.1SB12礦泉水行程按鈕33Q0.5出果汁13I3.2SB13可樂(lè)行程按鈕34Q0.6出咖啡14I3.3SB14雪碧行程按鈕35Q2.1礦泉水綠燈（可以購(gòu)買）15I3.4SB15牛奶行程按鈕36Q2.2可樂(lè)綠燈（可以購(gòu)買）16I3.5SB16果汁行程按鈕37Q2.3雪碧綠燈（可以購(gòu)買）17I3.6SB17咖啡行程按鈕38Q2.4牛奶綠燈（可以購(gòu)買）18I1.0SB18溫控啟動(dòng)39Q2.5果汁綠燈（可以購(gòu)買）19I1.1SB19溫控停止40Q2.6咖啡綠燈（可以購(gòu)買）41Q1.0硬幣剩余紅燈（不能找零硬幣）42Q1.1硬幣剩余綠燈（可以找零硬幣）43Q1.2紙幣剩余紅燈（不能找零紙幣）44Q1.3紙幣剩余綠燈（可以找零紙幣）45Q1.4制冷器3.自動(dòng)售貨機(jī)軟件設(shè)計(jì)3.1自動(dòng)售貨機(jī)的基本工作原理整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)以plc為設(shè)計(jì)核心的模塊化軟件用于直接實(shí)現(xiàn)各類自動(dòng)售貨機(jī)的各項(xiàng)控制功能,用戶隨時(shí)都可以通過(guò)投幣貨幣識(shí)別系統(tǒng)將控制信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成自己所需要的控制指令,按下各類商品購(gòu)買的按鈕和各類退幣按鈕再重新添加到相應(yīng)的plc信號(hào),然后plc根據(jù)其他的具體情況再去進(jìn)行控制各類商品的指示燈的通用常數(shù)或者說(shuō)就是常熄滅及各類接觸器啟動(dòng)與開(kāi)斷和控制設(shè)備如發(fā)電機(jī)。對(duì)所需要投入貨幣數(shù)量進(jìn)行計(jì)算,并依照貨幣的數(shù)值來(lái)判斷自己是否可以購(gòu)買一定的商品。一次性的售貨機(jī)交易除了需要考慮到加減運(yùn)算外,還需要通過(guò)識(shí)別貨幣與電機(jī)之間的傳動(dòng),這樣才可以實(shí)現(xiàn)全部售貨,退幣。3.2工作流程圖用戶通過(guò)累計(jì)投入加幣,來(lái)獲得對(duì)應(yīng)商品的購(gòu)買力,自動(dòng)售貨機(jī)通過(guò)比較投入的金額與其對(duì)應(yīng)商品價(jià)格,若金額大于或等于上一級(jí)商品的價(jià)格,即可開(kāi)始進(jìn)行賣家的出貨,在賣家買了后可以通過(guò)退幣方式進(jìn)行賣家的交易或者是返回上一級(jí)商品繼續(xù)賣家的交易,直到賣家決定下一級(jí)的交易為止。飲料專用自動(dòng)售賣機(jī)工作流程圖如圖所示：圖3-1工作流程圖3.3自動(dòng)售貨機(jī)控制要求自動(dòng)售貨機(jī)的plc控制要求如下：1.自動(dòng)售貨機(jī)接受1元硬幣和5元、10元的紙幣。2.售貨共售出六種商品。3所售飲料的標(biāo)價(jià)：2元-5元不等。4.當(dāng)投放的紙幣金額或總值大于其所購(gòu)商品的目標(biāo)價(jià)格時(shí),所有能夠買到商品的指示燈都會(huì)點(diǎn)亮。5.在成功地購(gòu)買一件商品后,系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行了計(jì)算其剩余的幣值,并根據(jù)當(dāng)前剩余的購(gòu)物幣值來(lái)查看需要繼續(xù)購(gòu)買的商品(購(gòu)物指示燈亮)。6.若投入錢幣有余額,則找錢的指示燈點(diǎn)亮,并按下退幣的方式進(jìn)行控制,退出所有找回來(lái)的紙幣。3.4溫度控制本次設(shè)計(jì)溫度控制主要為天氣炎熱時(shí)的制冷功能：溫度穩(wěn)定于20度，上下偏差不超過(guò)3度。高于23度時(shí)開(kāi)始制冷，低于17度時(shí)停止制冷。采用S7-200PLC自帶的PID模塊完成控制功能，要求PID參數(shù)可以自整定完成；系統(tǒng)由組態(tài)軟件和S7-200PLC構(gòu)成一個(gè)上下位機(jī)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。3.5溫度控制PID控制算法圖3-2系統(tǒng)框圖如圖所示,pid的微控制器系統(tǒng)可以自動(dòng)正確調(diào)節(jié)各個(gè)控制回路的信號(hào)輸入和控制出口,使整個(gè)系統(tǒng)電路能夠始終處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。偏差函數(shù)e和c是輸入量e與r、輸出量r和c的一個(gè)相位函數(shù)關(guān)系:（4-1）控制器的輸出為：（4-2）PID回路輸出比例系數(shù)P積分系數(shù)I微分系數(shù)DPID調(diào)節(jié)的傳輸函數(shù)為（4-3）數(shù)字編程計(jì)算機(jī)如果要認(rèn)真想正確處理這一周期函數(shù)的偏差關(guān)系式,必須把連續(xù)周期函數(shù)偏差進(jìn)行多次離散化,對(duì)帶有偏差值的周期函數(shù)進(jìn)行多次采樣后,計(jì)算機(jī)就可能會(huì)自動(dòng)給出一個(gè)偏差值。其中就是離散變量化的基本原理及其微分方程式定義如表3-1所示：表3-1模擬與離散形式模擬形式離散化形式所以PID輸出經(jīng)過(guò)離散化后，它的輸出方程為:（4-4）式中，稱為比例項(xiàng)稱為積分項(xiàng)稱為微分項(xiàng)上式中,積分誤差項(xiàng)目的值是一個(gè)包含從第一個(gè)周期采樣誤差周期結(jié)束開(kāi)始至當(dāng)前一個(gè)采樣誤差周期的全部采樣誤差值的累加值。在一個(gè)采樣計(jì)算中,沒(méi)有必要在一個(gè)采樣計(jì)算器中同時(shí)保留所有的一個(gè)采樣處理周期中的誤差項(xiàng),只是我們通常都需要在一個(gè)采樣計(jì)算器中同時(shí)保留一個(gè)誤差積分項(xiàng)的前值,計(jì)算機(jī)需要對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理也就是必須遵守這種采樣計(jì)算設(shè)計(jì)過(guò)程中的原則。故我們通常就是可以直接地運(yùn)用位置式函數(shù)plc算法中的一個(gè)pid控制指令函數(shù)來(lái)直接進(jìn)行這種位置式函數(shù)pid控制算法的數(shù)值測(cè)量。3.6程序梯形圖以部分程序簡(jiǎn)介:投幣計(jì)數(shù)部分：投入一枚錢幣,一元的值相當(dāng)于一個(gè)所對(duì)應(yīng)的數(shù)字1,五元的值相當(dāng)于一個(gè)所對(duì)應(yīng)的數(shù)字5,通過(guò)一個(gè)加法器將錢幣的值累積得到vd4上，儲(chǔ)存投入的金額，以便后來(lái)購(gòu)買時(shí)的比較。圖3-3投幣程序以礦泉水產(chǎn)品為案例,介紹了購(gòu)買的過(guò)程,燈光的控制和運(yùn)算的方法。例如,當(dāng)用戶的金額超過(guò)或等于2元時(shí),礦泉水的指示燈就會(huì)點(diǎn)亮,此時(shí)若用戶再次按下礦泉水的指示燈按鍵,余額將縮小2,系統(tǒng)會(huì)向用戶送出一次礦泉水,8s后自動(dòng)停止。當(dāng)商品中沒(méi)有礦泉水的時(shí)候,只要按下相應(yīng)的按鍵,則商品就不會(huì)減少。程序的目的就是通過(guò)一個(gè)比較器的計(jì)算方式對(duì)剩余問(wèn)題進(jìn)行判斷,通過(guò)一個(gè)減法器的計(jì)算方式對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。圖3-4計(jì)算程序礦泉水閃爍控制圖3-5閃爍控制圖例如,當(dāng)金額的余額超過(guò)了大于或者是等于2元的金額,如果沒(méi)有按下對(duì)應(yīng)的礦泉水關(guān)閉鍵,則其對(duì)應(yīng)的綠燈常亮,當(dāng)沒(méi)有對(duì)應(yīng)的礦泉水時(shí),對(duì)應(yīng)的綠燈不亮.圖3-6綠燈控制圖當(dāng)無(wú)礦泉水時(shí)，對(duì)應(yīng)紅燈亮圖3-7紅燈控制圖無(wú)操作時(shí)程序設(shè)計(jì)2min無(wú)操作計(jì)時(shí)圖3-82min無(wú)人計(jì)時(shí)圖無(wú)人操作計(jì)時(shí)圖3-9無(wú)人操作計(jì)時(shí)圖無(wú)操作找零燈亮圖3-10找零燈亮圖找零程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)找零有紙幣和硬幣兩種，以五元紙幣為例介紹下面梯形圖。通過(guò)比較器的方式來(lái)判斷剩余金額中是否超出了五元,如果剩余金額中的錢數(shù)大于五元且錢數(shù)小于10時(shí),就要執(zhí)行后面的減法進(jìn)行運(yùn)算,找出5元紙幣,找零后若還有錢數(shù)則將其儲(chǔ)存在vd4上面,再通過(guò)以后的一元紙幣找零程序進(jìn)行找零。圖3-11找零程序4.組態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)及仿真4.1組態(tài)王軟件組態(tài)王在實(shí)現(xiàn)web數(shù)據(jù)信息自動(dòng)發(fā)布監(jiān)控技術(shù)創(chuàng)新方面已經(jīng)不斷取得了新的技術(shù)突破,全新技術(shù)版本下的web數(shù)據(jù)信息自動(dòng)發(fā)布監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以輕松支持實(shí)現(xiàn)報(bào)表視頻聲音圖像的自動(dòng)發(fā)布,數(shù)據(jù)管理信息的自動(dòng)發(fā)布和通過(guò)ocx服務(wù)控件的自動(dòng)發(fā)布,同時(shí)也完全保留了組態(tài)王web的所有功能特點(diǎn):ie網(wǎng)頁(yè)瀏覽器的客戶端也同樣可以輕松保持獲得一個(gè)與您在組態(tài)王的企業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)管理監(jiān)控系統(tǒng)相同的報(bào)表視頻聲音圖像實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)信息發(fā)布畫面,ie瀏覽客戶端和您在web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間同樣可以輕松保持高效的數(shù)據(jù)信息管理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步,通過(guò)一個(gè)互聯(lián)通的網(wǎng)絡(luò)你它們同樣可以在任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地方都同樣能夠輕松獲得與您在web網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上相同的視頻圖像監(jiān)控畫面和視頻數(shù)據(jù)信息顯示、報(bào)表視頻圖像數(shù)據(jù)顯示、報(bào)警視頻圖像數(shù)據(jù)顯示等,同時(shí)還讓您可以更加方便快捷的向每個(gè)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)用戶發(fā)布數(shù)據(jù)控制管理命令,實(shí)現(xiàn)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理和遠(yuǎn)程控制。它分別具有其對(duì)環(huán)境變化適應(yīng)力強(qiáng)、開(kāi)放度高、容易用地拓寬、經(jīng)濟(jì)效益高、開(kāi)發(fā)周期短等六大特征。通常我們就認(rèn)為可以將這樣一個(gè)管理系統(tǒng)分別合理劃分出成為業(yè)務(wù)控制管理層、監(jiān)督層和管理控制層、運(yùn)營(yíng)商三個(gè)管理主體不同層次的管理結(jié)構(gòu)。其中現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控管理層主要是一個(gè)對(duì)下的實(shí)時(shí)連接現(xiàn)場(chǎng)控制管理層,是一個(gè)對(duì)上的實(shí)時(shí)連接現(xiàn)場(chǎng)管理控制層,它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控與遠(yuǎn)程管理,且在一個(gè)全局性的自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)控制管理系統(tǒng)中它還起到了數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)下達(dá)、組態(tài)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重要支撐作用。特別要的是我們要重點(diǎn)考慮三個(gè)主要方面的解決問(wèn)題:一是畫面、資料、動(dòng)漫。通過(guò)對(duì)本次監(jiān)測(cè)所達(dá)到的整個(gè)系統(tǒng)功能需求及所要怎么做的如何實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能需求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,采用系統(tǒng)組態(tài)王對(duì)本次監(jiān)測(cè)所達(dá)到的整個(gè)系統(tǒng)需求進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)。組態(tài)監(jiān)控軟件還為專業(yè)試驗(yàn)操作人員用戶提供了一個(gè)完全可視自動(dòng)化的組態(tài)監(jiān)控操作畫面,有利于用戶實(shí)現(xiàn)了對(duì)試驗(yàn)操作人員的實(shí)時(shí)組態(tài)監(jiān)測(cè)。而且,它們還不僅能夠很好地結(jié)合充分利用基于windows的各種圖形自動(dòng)編輯顯示功能,方便地直觀設(shè)計(jì)構(gòu)成一個(gè)自動(dòng)監(jiān)控報(bào)表畫面,并以一種類似動(dòng)畫的顯示方式自動(dòng)顯示和輸出所有自動(dòng)控制監(jiān)測(cè)裝置的實(shí)際運(yùn)行工作狀態(tài),具有實(shí)時(shí)的自動(dòng)報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)曲線等,可以更加便利快捷地直觀設(shè)計(jì)生成各類監(jiān)控報(bào)表。它還提供包括豐富的硬件裝置驅(qū)動(dòng)程序和靈活多變的組態(tài)軟件操作系統(tǒng)方式,數(shù)據(jù)連接功能。組態(tài)王軟件作為一個(gè)開(kāi)放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件,支持與國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的PLC、智能模塊、智能儀表、變頻器、數(shù)據(jù)采集板卡等(如:西門子PLC、莫迪康PLC、歐姆龍PLC、三菱PLC、研華模塊等等)通過(guò)常規(guī)通訊接口(如串口方式、USB接口方式、以太網(wǎng)、總線、GPRS等)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。4.2仿真界面設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用的是組態(tài)王7.5版本,首先解決了設(shè)備之間連接的問(wèn)題,建立了一個(gè)新的設(shè)備,根據(jù)plc型號(hào)西門子(s7-200)的主要參數(shù)結(jié)構(gòu)圖如表4-1所示。表4-1西門子（S7-200）參數(shù)表生產(chǎn)廠家西門子設(shè)備名稱S7-200系列邏輯名稱CPU226連接的串口COM1通信方式設(shè)備地址PPI2如所示圖4-1建立系統(tǒng)設(shè)備系列選擇如圖s7-200系列設(shè)備選擇ppi。點(diǎn)擊下一步之后就會(huì)給新設(shè)備建立的一個(gè)設(shè)備串口加上自己的用戶名稱,然后在這個(gè)設(shè)備所在的需要進(jìn)行連接時(shí)得到的兩個(gè)串口中與德國(guó)西門子所在串口中的相同串口位置分別選擇com1,設(shè)備的用戶地址編碼是2。最終我們完成了一個(gè)如如下圖4-2所示的設(shè)備硬件創(chuàng)造。圖4-1創(chuàng)建設(shè)備頁(yè)面圖圖4-2完成設(shè)備創(chuàng)建圖在工程管理器中，根據(jù)提示新建一個(gè)工程，如圖4-3所示。圖4-3建立工程文件參考真實(shí)的一個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)的實(shí)物,從工具盒中找到相應(yīng)的工具,新建一個(gè)與自動(dòng)售貨機(jī)的人類交互接口界面,布局畫面。把它們與相應(yīng)的控制按鍵、指示燈及相應(yīng)的數(shù)據(jù)字典等功能進(jìn)行了關(guān)聯(lián),所構(gòu)建的仿真界面結(jié)構(gòu)如圖4-4所示。圖4-4仿真界面4.3仿真界面功能首先是主界面，設(shè)計(jì)的商品共有六種，，每種商品的金額顯示在按鍵上，上方是剩余金額顯示，下方為取物口。右上方為投幣處右下方為退幣按鈕，自動(dòng)售貨機(jī)后方為溫度顯示，可由開(kāi)關(guān)控制是否制冷。當(dāng)投入錢幣是，在投幣口下方顯示屏顯示投入金額，然后顯示到上方金額顯示屏，剩余金額大于商品時(shí)商品指示綠燈亮。圖4-5投幣金額顯示點(diǎn)擊商品購(gòu)買按鈕后，剩余金額減去商品價(jià)格，商品從下方取物口吊出，商品剩余量減一，若要繼續(xù)購(gòu)買則可點(diǎn)擊商品按鈕，若不繼續(xù)購(gòu)買則可點(diǎn)擊退幣按鈕。當(dāng)剩余金額小于商品按鈕時(shí)，商品指示燈熄滅。圖4-6商品購(gòu)買如圖4-7，當(dāng)剩余金額為3元時(shí)，上方金額大于3元的商品指示燈熄滅。而下方金額小于三元的商品指示燈亮。圖4-7商品指示燈顯示點(diǎn)擊退幣按鈕后，剩余金額清零。圖4-8退幣當(dāng)商品右上角數(shù)字為零時(shí)，即表示商品已售完，指示紅燈亮，此時(shí)即使剩余金額大于商品金額，也無(wú)法購(gòu)買此類商品。商品售罄后，可以通過(guò)設(shè)置以增加商品。圖4-9商品售罄顯示界面后方設(shè)置了溫度顯示屏，以監(jiān)測(cè)溫度變化。設(shè)置外界室溫為33度，當(dāng)降溫開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，溫度保持在33度；當(dāng)打開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí)，制冷器開(kāi)始制冷，溫度開(kāi)始下降，當(dāng)溫度下降到17度時(shí)，制冷器停止工作，當(dāng)溫度上升到23度后，制冷劑又開(kāi)始工作。若中途關(guān)閉開(kāi)關(guān)，則溫度會(huì)緩慢回到室溫33度。圖4-10系統(tǒng)溫度控制5.總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題主要是基于s7-200plc自動(dòng)售貨機(jī)管理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。一個(gè)平常的來(lái)說(shuō)一個(gè)看似簡(jiǎn)單而又完全可以讓人們使用方便的平板電腦和一個(gè)自動(dòng)化的售貨機(jī),其實(shí)也并非不是這樣輕易就可以簡(jiǎn)單做成的。我本次在開(kāi)始進(jìn)行這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)需要做的只是對(duì)于一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)臺(tái)的控制系統(tǒng)這一部分進(jìn)行了設(shè)計(jì),并且采用了組態(tài)王來(lái)進(jìn)行了仿真。在第一次接到這道題目后,起初就覺(jué)得不是無(wú)從下手,在認(rèn)真思考了一段時(shí)間之后,我通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)以及自己去圖書館等其他的地方來(lái)收集和查閱一些有關(guān)的資料,了解和獲得一些關(guān)于自動(dòng)售貨機(jī),plc及其他組態(tài)王的資訊?；谖覀儗W(xué)習(xí)的plc課程,我自己也嘗試著開(kāi)發(fā)并編寫這個(gè)程序。經(jīng)過(guò)多次修改以及調(diào)試,最終都取得成功,達(dá)到預(yù)期的效果。在軟件的設(shè)計(jì)中我們使用了step7進(jìn)行編程,學(xué)習(xí)到了很多新知識(shí),鞏固了之前在學(xué)校所學(xué)的知識(shí)。由于我在從事設(shè)計(jì)工作過(guò)程中用心學(xué)到了,