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畢業(yè)設計報告（論文） (2011屆) 題 目： 基于PLC的自動售貨機設計 所 屬 系： 生產過程自動化 班 級： 自動化0813 學 生 姓 名： 夏廣婷 學 號： 2008201114 同 組 成 員： 徐恒 指 導 教 師： 劉書凱 摘要 本論文設計的是基于三菱FX2N 系列PLC構成的自動售貨機監(jiān)控系統(tǒng)，本文闡述了自動售貨機的設計概論、研究意義以及它的發(fā)展歷史，對自動售貨機的方案進行了論證，介紹了PLC的基本組成、發(fā)展以及特點，對基于三菱FX2N系列PLC構成的自動售貨機系統(tǒng)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原理以及各硬件組成，PLC外部接線圖。并且進行了實際模型的制作，在PLC梯形圖的編寫時，文中采用的是三菱PLC梯形圖專用編譯軟件來進行編寫。介紹了自動售貨機的基本原理以及工作流程，本設計通過PLC與觸摸屏相結合控制自動售貨機，最終完成交易。在設計中選擇PC機作為主工作站的上位機，下位機采用PLC作控制器。其中系統(tǒng)主要包括計幣系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)。本設計主要通過PLC和觸摸屏相結合，來實現對自動售貨機系統(tǒng)的控制，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定的運行。并且通過實際模型的制作經實踐驗證該控制系統(tǒng)是可行的。 關鍵詞 自動售貨機 PLC 梯形圖 觸摸屏 目錄 第一章 緒 論 1 1.1自動售貨機的設計概論 1 1.2自動售貨機的研究意義 1 1．3自動售貨機的發(fā)展歷史 2 第二章 自動售貨機總體設計 2 2.1 自動售貨機PLC 控制設計任務書 2 2.1.1 自動售貨機PLC 控制的工作要求 2 2.1.2 自動售貨機的工作原理 2 2.1.3 自動售貨機簡單示意圖 12 第三章 硬件設計 12 3.1 PLC概述 12 3.1.1 PLC的產生 12 3.1.2 PLC定義 13 3.1.3 PLC發(fā)展趨勢 13 3.1.4 PLC的特點 14 3.2 PLC的組成和設計步驟 15 3.2.1 PLC的選型 17 3.2.2自動售貨機PLC硬件控制電路設計 18 3.2.3 I/O地址 19 3.3 硬件排布 13 3.4其他硬件的選型 13 第四章 軟件設計 14 4.1 組態(tài)工程 14 4.1. 1MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成 14 4.1.2任務實施 15 4.2 PLC程序的編寫 19 4.3系統(tǒng)仿真與運行 20 4.4設計結果分析 21 結束語 22 致謝 23 參考文獻 24 第一章 緒 論 自動售貨機是能夠根據投入的錢幣自動復活的機器，它是商業(yè)自動化的常用設備，不受時間、地點的限制，能節(jié)省人力、方便交易?，F代的自動售貨機的種類、結構和功能依出售的商品而異。錢幣裝置是售貨機的核心，其主要功能是確認投入錢幣的個數計算金額。如果投入的金額達到購買物品的數值即發(fā)出售貨信號，并找出余錢。自動售貨機自動輸出顧客所要的商品。因此，自動售貨機在商業(yè)，食品行業(yè)越來越普及，更方便消費者購買自己所需的商品。使用方便、可靠、節(jié)省人力的自動售貨機將在社會生活中成為一種趨勢。 1.1自動售貨機的設計概論 本設計是一套結構簡單，操作方便，性能可靠的自動售貨機產品。自動售貨機計幣系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應系統(tǒng)、退避系統(tǒng)。自動售貨機在接受投入錢幣后，通過與商品價格比較，確定是否能夠售出商品和把算出剩余的錢找回。當商品輸出后售貨機自動把上次傅賣商品的價格和投入的錢幣的總和清零，這是才可以進行下次交易。自動售貨機還應滿足商家查看銷售商品的總和及使其清零，和控制該售貨機進行整體復位。該售貨機可以幫助商家更好的銷售商品，并且節(jié)省人力，獲得更大的利潤。 1.2自動售貨機的研究意義 面對當前快速商品社會，人們的時間觀念越來越重，如何才能更快的購買到顧客自己所需的商品，這都是顧客和商家共同面臨的問題。隨著科技的發(fā)展及人們生活水平的提高，自動售貨機市場的發(fā)展越來越呈現出多元化及個性化的需求。通過自動售貨機進行自助購物正逐漸成為市民的一種新的消費時尚，快捷方便的購物方式滿足了人們在當今科技高速發(fā)展的現代社會追求高品質生活的需要。自動售貨機在城市商業(yè)區(qū)、寫字樓大廳、風景區(qū)、車站、碼頭、繁華街道等公共場所的布設能夠美化亮化城市環(huán)境，方便群眾生活，已經成為城市各角落的一道亮麗風景線。自動售貨機已在國內普及，并成為城市現代文明程度的一種象征性標志。 1．3自動售貨機的發(fā)展歷史 自動售貨機是本世紀70年代在日本、歐美發(fā)展起來的高新技術現代應用產品，被稱為24小時營業(yè)的微型超市，售貨領域已擴展至小食品、小用品、香煙、電話卡、車票、郵票等。目前在40多個國家已經廣泛使用，日本平均每23人一臺，美國平均每40人一臺，歐洲平均每60人一臺。在鄰國日本，70%份額的罐裝飲料市場是通過自動售貨機售出的；美國可口可樂公司擁有五十余萬臺飲料自動售貨機分布在世界各地。通過自動售貨機銷售將成為商品零售業(yè)不可分割的重要組成部分。 第二章 自動售貨機總體設計 2.1 自動售貨機PLC 控制設計任務書 2.1.1 自動售貨機PLC 控制的工作要求 1)此售貨機可投入1 角、5角、1 元硬幣。 2）所售飲料標價：礦泉水——1.00 元 可樂——2.00 元 冰紅茶——2.50 元 3）當投入的硬幣和紙幣總價值超過所購飲料的標價時，所有可購買飲料的指示燈均亮，作可購買提示。（如：當投入的硬幣的總價值超過1.0元，礦泉水指示燈亮；當投入的硬幣的總價值超過2元時，礦泉水、可樂指示燈均亮；可樂當總價值超過2.5元，所有按鈕指示燈都亮）。 4）當飲料的指示燈亮時，才可以按下需要購買飲料的按鈕，購買相應的飲料（當按鈕礦泉水燈亮時，按動礦泉水按鈕，開始售貨，同時礦泉水燈閃3s后熄滅?？蓸泛捅t茶售貨與礦泉水售貨相同。） 5）若投入的硬幣盒紙幣總價值超過所消費的金額時，找余指示燈亮，按下退幣按鈕，就可以退出多余的錢。 2.1.2 自動售貨機的工作原理 由于本設計為課程設計, 因此要求上沒有現實中的自動售貨機功能強大, 沒有過多的商品選擇和各種報警系統(tǒng)。本自動售貨機的自動控制系統(tǒng)主要包括: 計幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應系統(tǒng)和退幣系統(tǒng)。 （1）計幣系統(tǒng): 當有顧客買飲料時, 投入的錢幣經過識別機構,記錄1 角、5角、1 元錢的個數, 通過個數與幣值相加,并將總錢幣數據存放在D0中。 （2）比較系統(tǒng): 投入錢幣完畢后, 系統(tǒng)會把D0內的錢幣數據和可以購買飲料的價格進行比較,當投入的錢幣總值超過1元時, 礦泉水指示燈亮；當投入的硬幣的總價值超過2元時，礦泉水、可樂指示燈均亮；可樂當總價值超過2.5元，所有按鈕指示燈都亮 （3）選擇系統(tǒng): 當礦泉水燈和可樂等亮時或者燈全亮時可選擇相應的飲料。 （4）飲料供應系統(tǒng): 當按下選礦泉水選擇按鈕時, 同時礦泉水燈閃3s后熄滅?？蓸泛捅t茶售貨與礦泉水售貨相同。 （5）退幣系統(tǒng): 當顧客購完飲料后, 多余的錢幣只要按下退幣按鈕。系統(tǒng)就會把數據寄存器D0中的錢幣退回。 2.1.3 自動售貨機簡單示意圖 根據任務書所述制作了PLC模擬硬件操作面板，如圖2-1所示。 自動售貨機簡單示意圖2-1 第三章 硬件設計 3.1 PLC概述 3.1.1 PLC的產生 20世紀60年代，汽車生產流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構成的，汽車的每一次改型都直接導致繼電器控制裝置的重新設計和安裝。隨著生產的發(fā)展，汽車型號更新周期越來越短，繼電器控制裝置就需要經常的重新設計和安裝，十分費時、費工、廢料，甚至阻礙了更新周期的縮短。為了改變這一狀況，美國通用汽車公司在1969年公開招標，要求用新的控制裝置取代繼電器控制裝置，并提出了十項招標指標，即： （1）編程方便，現場可修改程序。 （2）維修方便，采用模塊化結構。 （3）可靠性高于繼電器控制裝置。 （4）體積小于繼電器控制裝置。 （5）數據可直接送入管理計算機。 （6）成本可與繼電器控制裝置競爭。 （7）輸入可以是交流150V以上。 （8）輸出為交流115V，容量要求在2A以上，可直接驅動電磁閥、接觸器等。 （9）在擴展時，原系統(tǒng)只要做很小變動。 （10）用戶存儲器容量至少能擴張到4KB（適應當時汽車裝配過程的需要）。 1969年，美國數字設備公司（DEC）研制出第一臺PLC,在美國通用汽車自動裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長等一系列優(yōu)點，很快地在美國其他工業(yè)領域得到了推廣應用。到1971年，已經成功地應用于視頻、飲料、冶金及造紙等行業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現，也受到了世界其他國家的高度重視。1971年，日本從美國引進了這項新技術，很快研制出來日本第一臺PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺PLC。我國從1974年開始研制，于1977年開始工業(yè)應用。 3.1.2 PLC定義 可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller,縮寫PLC,簡稱可編程控制器），是隨著現代科學技術的進步與現代社會生產方式的轉變，為適應多品種、小批量、低能耗、高性能發(fā)展的需要，產生的一種以CPU為核心的計算機新型工業(yè)控制裝置。PLC從1969年問世以來，雖然至今才40年，但由于具有良好的性能價格和穩(wěn)定的工作狀態(tài)以及簡單的操作性，已經廣泛應用于生產實際中。 可編程序控制器具有對開關量和模擬量的多種控制給你，早期作為一種新型的順序控制裝置應用于實際生產中。以往人們習慣的是以繼電器-接觸器硬連線構成的順序控制裝置，采用接線邏輯，控制要求不同，接線就不同，而可編程控制器以微處理器、存儲器為核心，采用存儲邏輯，具有信息存儲能力、軟件編程能力和擴展性強等優(yōu)勢，通過編程可以實現不同的控制功能，在現代控制領域中得到廣泛應用，已經、、成為工業(yè)自動化支柱之一。 3.1.3 PLC發(fā)展趨勢 PLC自問世以來，經過近40年的發(fā)展，已成為很多發(fā)達國家的重要產業(yè)，PLC在國際市場中已成為最受歡迎的工業(yè)控制產品。隨著科學技術的發(fā)展及市場需求量的增加，PLC的結構和功能在不斷改進，生產廠家不停地將功能更強的PLC推入市場，平均3~5年就更新一次。PLC的發(fā)展方向主要有以下幾個方面。 (1) 向電體積更小、速度更快的方向發(fā)展。雖然現在小型PLC體積已經很小，但是微電子技術及電子路裝配工藝的不斷改進，都會使PLC的體積變得更小，以便于嵌入到任何小型的機械和設備之中，同事PLC的執(zhí)行速度也越來越快，目前大型的PLC的程序執(zhí)行速度可高達34ns,從而保證了控制作用的實時性，可以使系統(tǒng)的控制作用及時、準確。 （2）向大型化、高可靠性、好的兼容性、多功能方向發(fā)展?，F在的大型PLC向著容量大、智能高和通信功能強的方向發(fā)展。對于大規(guī)模、復雜系統(tǒng)進行綜合自動控制的PLC，大多數已采用多CPU的結構，如三菱公司的ANA系列可編程控制器使用了世界上第一個在一塊芯片上實現PLC全部過年的32位處理器，即順序控制專用芯片，其掃描一條基本指令的時間為0.15us。松下公司的FP10SH系列PLC采用32位5級流水線RISC結構的CPU，可以同時處理5條指令，順序指令的執(zhí)行速度高達0.04us，高級功能指令的執(zhí)行速度也有很大的提高。在有兩個通信接口、256個I/O點的情況下，FP10SH中的掃描時間為0.17~0.42ms，大大提高了處理程序的速度。 在模擬量的控制方面，除了專門用于模擬量閉環(huán)控制的PID模塊外，隨著模糊控制技術的發(fā)展，已出現具有模擬量的模糊控制、自適應、參數自整定功能的可編程控制器，應用方便，調試時間短，控制精度進一步得到提高。 （3）與其它工業(yè)控制產品的結合。在大型自動控制系統(tǒng)中計算機和PLC在應用功能方面互相融合、互補、滲透，使控制系統(tǒng)的性價比不斷提高。目前工業(yè)控制系統(tǒng)的趨勢是采用開放式的應用平臺，即網絡、操作系統(tǒng)、監(jiān)視及顯示均采用國際標準或工業(yè)標準，如操作系統(tǒng)采用UNIX 、MS-DOS、 Windows、 OS2等，這樣既可實現不同廠家的PLC產品可以在同一個網絡中運行。 目前個人計算機主要應用于PLC的編程器、操作站或人機接口終端。1988年美國AB公司與DEC公司聯(lián)合考法的金字塔集成器，使得PLC和工業(yè)控制計算機有機的結合在一起，研制出一種新型的IPLC型可編程控制器（集成PLC）。IPLC是能運行DOS或Windows操作系統(tǒng)的可編程控制器，它實際上是一個能用梯形圖語言以實時方式控制的I/O計算機。近年來推出以計算機和PLC結合應用的CPU模塊，采用這種方式后生產和管理更加便利，將數據處理、通信、控制程序統(tǒng)一起來，保留了PLC的簡單、易用和高可靠性的特點，同時又具有計算機強大的數據處理能力，使現場的生產數據、生產計劃調度、管理可以直接上機操作獲取。 3.1.4 PLC的特點 （1）抗干擾能力強，可靠性好 I/O系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)。 （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(yè)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(tǒng)。 （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。 3.2 PLC的組成和設計步驟 可編程控制器的組成:包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架?！　? CPU是PLC的核心，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態(tài)或數據，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯(lián)系的數據、控制及狀態(tài)總線構成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成單元。CPU速度和內存容量是PLC的重要參數，它們決定著PLC的工作速度，IO數量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。 PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。 編程器的作用是用來供用戶進行程序的輸入、編輯、調試和監(jiān)視的。編程器一般分為簡易型和智能型兩類。簡易型只能聯(lián)機編程，且往往需要將梯形圖轉化為機器語言助記符后才能送入。而智能型編程器（又稱圖形編程器），不但可以連機編程，而且還可以脫機編程。操作方便且功能強大。 PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。 可編程控制器的工作過程分為內部處理、通信處理、輸入處理、程序處理、輸出處理5個基本階段，其工作過程如圖3-1所示。 內部處理 通信處理 輸入處理 程序處理 輸出處理 運行 停止 圖3-1 PLC工作過程示意圖 任何一中電氣控制系統(tǒng)都是為了實現被控對象（生產設備或生產過程）的工藝要求，一提高生產率和產品質量。而在實際設計過程中，設計原則往往會涉及很多方面，其中最基本的設計原則可以歸納為4點。 1.設計原則 （1）完整性原則。最大限度的滿足工業(yè)生產過程或機械設備的控制要求 （2）可靠性原則。確保計算機控制系統(tǒng)的可靠性。 （3）經濟型原則。力求控制系統(tǒng)簡單、實用、合理。 （4）發(fā)展性原則。適當考慮生產發(fā)展和工藝改進的需要，在I/O借口、通信能力等方面留有余地。 在我們設計PLC的過程中，應遵循圖3-2的設計步驟。 評估控制任務 PLC機型選擇 控制流程設計 制作控制柜 I/O配線 程序設計 程序檢查調試 安裝PLC 模擬運行 聯(lián)機調試 修改軟、硬件 程序備份 交付使用 是否滿足要求？ 圖3-2 PLC應用設計步驟框圖 3.2.1 PLC的選型 可編程控制器的硬件設計是指PLC外部設備的設計。在硬件設計中要進行輸入設備（如操作按鈕、開關及計量保護的輸入信號等）的選擇，執(zhí)行元件（如接觸器的線圈（電磁閥線圈、指示燈等）的選擇，以及控制臺、柜的設計。此外還要對PLC輸入/輸出通道進行分配，在進行I/O通道分配時，應做出I/O通道分配表，表中應包含I/O編號、設備代號、名稱及功能，應盡量將相同類型的信號、相同電壓等級的信號排在一起，以便于施工。對于較大的控制系統(tǒng)，為便于軟件設計，可根據工藝流程，將所需的計數器、定時器及輔助繼電器也進行相應的分配。 PLC硬件設計的最后一個步驟是：根據I/O通道表，繪制完整、詳盡的I/O接線圖。 選擇適當型號的PLC機是設計中至關重要的一步。本課題主要采用三菱FX-2N系列 根據任務書要求計算出，實驗室為我們提供了三菱FX2N-48 MR，綜上所述，實驗室的PLC符合硬件選擇的要求。 3.2.2自動售貨機PLC硬件控制電路設計 本系統(tǒng)是一個小型集中控制系統(tǒng), PLC選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開關信號的數量、用戶程序的長短及相關的功能。根據控制要求, X1-X7有7個輸入點，Y0-Y6有7個輸出點，輸入點與輸出點合計14個I/O點 ,選擇性能價格比較高的選擇三菱FX2N—48MR,其中其輸入點為24點,輸出點為24點,該PLC為繼電器輸出型。 了解各個控制對象的驅動要求，分析對象的控制要求，確定所控制參數的精度及類型，如：對開關量、模擬量的控制等，完成PLC硬件結構配置。本設計中，退幣按鈕、各種飲料按鈕、開始購買按鈕、繼續(xù)按鈕退幣機構和飲料出口（驅動電磁閥）等均為開關量。根據上述要求，因條件所限輸出均用指示燈代替，由此繪制出PLC控制電路接線圖，編制I/O接口功能表,如圖3-3所示。 自動售貨機 PLC控制電路原理圖圖3-3 3.2.3 I/O地址 根據任務書設計的控制方案，設計的I/O分配表如圖3-4所示。 I/0分配表3-4 3.3 硬件排布 3.4其他硬件的選型 序號 符號 設備名稱 型號、規(guī)格 單位 數量 備注 1 QF1 空氣斷路器 DZ47—D25/3P 個 1 5 FU 熔斷器 RT18—32/2A 個 1 6 HL 指示燈 24V/0.25W 個 7 7 SB 按鈕 LA39—11 個 7 8 導線及電工工具 若干 第四章 軟件設計 4.1 組態(tài)工程 MCGS(Monitor and Control Generated System) 組態(tài)軟件是北京昆侖通態(tài)自動化科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，以下簡稱MCGS。MCGS可運行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的特點。用戶只需通過簡單的?；M態(tài)就可構造的應用系統(tǒng)。 4.1. 1MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成 （1）MCGS組態(tài)軟件的整體結構: 組態(tài)環(huán)境： 組態(tài)生成 應用系統(tǒng) 運行環(huán)境： 解釋執(zhí)行 組態(tài)結果 組態(tài)結果 數據庫 圖4-1 組態(tài)軟件的結構 （2）MCGS組態(tài)軟件五大組成部分 1)主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態(tài)操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數據庫存盤文件名稱及存盤時間等。 2)設備窗口：是連接和驅動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內配置數據采集與控制輸出設備，注冊設備驅動程序，定義連接與驅動設備用的數據變量。 3)用戶窗口：本窗口主要用于設置工程中的人機交互界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數據與曲線圖表等。 4)實時數據庫：是工程各個部分的數據交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內定義不同類型和名稱的變量，作為數據采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅動的對象。 5)運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序（if…then腳本程序），選用各種功能構件，如：數據提取、定時器、配方操作、多媒體輸出等。 4.1.2任務實施 1.分析工程: 對于一個工程設計人員來說，要想快速準確地完成一個工程項目，首先要了解工程的系統(tǒng)構成和工藝流程，明確主要的技術要求，搞清工程所涉及到的相關硬件和軟件。在此基礎上，擬定組建工程的總體規(guī)劃和設想 。 2 .建立工程 如果在計算機上安裝了“MCGS組態(tài)軟件”，Windows桌面上會有“MCGS組態(tài)環(huán)境”與“MCGS運行環(huán)境” 圖標。雙擊“MCGS組態(tài)環(huán)境”圖標，進入MCGS組態(tài)環(huán)境，如圖4-1所示。 圖4-1 MCGS組態(tài)環(huán)境 3 .制作工程畫面 (1)建立新畫面: 在MCGS組態(tài)平臺上，單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，則產生新“窗口0”，即： 選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”，將“窗口名稱”改為：自動售貨機監(jiān)控系統(tǒng)化畫面，圖4-2所示。 圖4-2 (2)繪制整體畫面（如圖4-3） 整體畫面圖4-3 （3）定義數據對象 實時數據庫是MCGS工程的數據交換和數據處理中心。數據變量是構成實時數據庫的基本單元，建立實時數據庫的過程也即是定義數據變量的過程。定義數據變量的內容主要包括：指定數據變量的名稱、類型、初始值和數值范圍，確定與數據變量存盤相關的參數，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等,如圖4-3。 圖4-3 （4）制作連接動畫 由圖形對象搭制而成的圖形畫面是靜止不動的，需要對這些圖形對象進行動畫設計，真實地描述外界對象的狀態(tài)變化，達到過程實時監(jiān)控的目的。MCGS實現圖形動畫設計的主要方法是將用戶窗口中圖形對象與實時數據庫中的數據對象建立相關性連接，并設置相應的動畫屬性。在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數據對象的實時采集值驅動，從而實現了圖形的動畫效果，如圖4-4。 圖4-4 （5）連接模擬設備 模擬設備是MCGS軟件根據設置的參數產生一組模擬曲線的數據，以供用戶調試工程使用。本構件可以產生標準的正弦波，方波，三角波，鋸齒波信號，且其幅值和周期都可以任意設置。 現在我們通過模擬設備，可以使動畫自動運行起來，而不需要手動操作，具體操作如下：在“設備窗口”中雙擊“設備窗口”進入，點擊工具條中的“工具箱” 圖標，打開“設備工具箱”（如圖4-5） 圖4-5 4.2 PLC程序的編寫 本系統(tǒng)采用的是三菱公司生產的FX2n系列PLC，主題有三部分組成，主要包括微處理器CPU、存儲器、輸入/輸出模塊，另外還有內部電源、通信借口等其他部分。程序如下圖所示 4.3系統(tǒng)仿真與運行 一、硬件調試： 1、 斷電時檢查電源是否接好，地線是否接好，各輸入/輸出點是否接好接牢； 2、接通PLC電源，確認“PWR”指示燈點亮，傳入程序，檢查“RUN”指示燈點亮。 二、軟件調試： 1、將編輯好的程序下載到PLC； 2、運行PLC,采用PLC的硬件模擬板上的開關進行控制； 3、進行程序的運行并觀察PLC各點輸入/輸出指示LED或輸入/輸出設備工作是否符合程序功能要求，進行修改并觀察至完全符合設計要求； 三、上下位機的聯(lián)機調試 1、關閉三菱FX的實時監(jiān)控功能，以免和MCGS的串口通信沖突； 2、打開MCGS的組態(tài)環(huán)境，調出已經編好的自動售貨機上位監(jiān)控程序； 3、檢查一切正常后進入運行環(huán)境運行； 4、在運行環(huán)境中觀察監(jiān)控效果。 4.4設計結果分析 由于實驗室沒有相應的實物控制模型(自動售貨機)，因此，在調試系統(tǒng)控制程序時，所有的輸入信號（包括硬幣、紙幣識別）均用開關信號來代替，所有的輸出均用指示燈來表示。 實驗證明： 該系統(tǒng)程序設計較全面地演示自動售貨機的使用功能； 通過修改PLC控制程序， 可在自動售貨機上實現多種控制方式、銷售方式、銷售種類。自動售貨機可以根據投入的錢幣自動付貨。它根據投入錢幣的多少，提示你可以買什么東西，再按一下相應的按鈕，購買的飲料就可以從出口處提出.在交易的過程中，幣值界面會顯示投入錢幣的金額、消費錢幣的金額、余額。 結束語 現在，自動售貨機產業(yè)正在走向信息化并進一步實現合理化。例如實行聯(lián)機方式，通過電話線路將自動售貨機內的存儲信息及時地送往各個營業(yè)點的電腦中，從而確保商品的發(fā)送和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(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動售貨機成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費高峰時，與以往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，它能節(jié)約10-15%的電力。進入21世紀時，自動售貨機也將進一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。 通過這次課程設計，我體會到很多，也讓我懂得了不少知識，讓我知道在學習方面還是有欠缺的，這次的課程設計包括許多方面的知識，主要是可編程控制器(PLC)是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝置。它將傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)與計算機技術結合在一起，具有可靠性，靈活通用，易于編程，使用方便等特點，因此在近幾年在工業(yè)控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產業(yè)等方面得到普遍應用。 總結這次的畢業(yè)設計，它對我來說是對大學三年的學習成果的總結和考核，通過對本次課題的設計，使自己學會調研和查閱文獻資料，達到對所學知識的綜合運用。提高了分析問題的能力，解決問題和獨立工作的能力，為將來的工作打下良好的基礎。我認真的擬寫了畢業(yè)設計，針對老師提出的問題進行了調整和補充，完成了自動售貨機的系統(tǒng)設計。 致謝 首先感謝學院為本人提供了學習機會和條件，以及對本人的悉心教育。本文的工作是在導師劉書凱的悉心指導下完成的。從設計的選題，及研究工作的深入，最后到論文的擬寫和修改都凝聚著老師的心血。每當我遇到不懂、不會的地方，劉老師都會給我講解。他嚴謹的教學作風、淵博的知識、誨人不倦的精神，讓我們深深敬佩，也正是在老師的幫助下，我的畢業(yè)設計才得以順利完成。在此，我對劉老師和所有幫助過我的老師和同學們表示衷心的感謝。 三年的大學生活轉瞬即逝。在這三年的學習期間常州工程學院的老師們無私耕耘、孜孜教誨，讓我們學到了很多書里和書外的知識。為我們即將進入社會打下了良好的基礎。在這里我向所有老師們表示深深的謝意和崇高的敬意。你們辛苦了！ 最后，衷心地感謝在百忙之中評閱和參加答辯的各位老師、教授！衷心地祝愿各位身體健康、工作順利。 參考文獻 [1]陳金艷，可編程控制器技術及應用（三菱）.北京：機械工業(yè)出版社，2010.1 [2]金彥平，可編程控制器及應用（三菱）.北京：機械工業(yè)出版社，2010.2 [3]高勤，可編程控制器原理及其應用（三菱機型）.北京：電子工業(yè)出版社，2006.8 [4]張萬忠，可編程控制器應用技術 第二版.北京：化學工業(yè)出版社，2005.5 [5]廖常初，PLC編程及應用.北京：機械工業(yè)出版社.2009 [6]厲王鳴，化工儀表及自動化.北京：化學工業(yè)出版社，2010 [7]胡學林，可編程控制器應用技術.北京：高等教育出版社，2005 [8]張文明，劉志軍，組態(tài)軟件控制技術.北京：清華大學出版社；北京交通大學出版社，2006,8