自动投币售货机电路设计文档格式.docx
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4自动售货机有液晶显示功能。
5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
1.2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，下面就可以开始着手设计了。
1.3程序设计部分
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。
上位机的设计与下位机的设计相互交替，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。
3.3.2PLC程序设计
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
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，
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该种商品。
R9010
F60CMP,WR3,WR4
R900AY0
R900B
F60CMP,WR3,WR5
R900AY1
R900B
F60CMP,WR3,WR6
R900AY2
F60CMP,WR3,WR7
R900A
Y3
F60CMP,WR3,WR8
R900AY4
F60CMP,WR3,WR9
R900AY5
..
..
图8价格比较过程梯形图
（4）选择商品过程
当投入的币值可以购买某种商品时，按下相应的“选择”按纽即可在出货框中出现该种商品，同时消费显示栏中显示出已经消费掉的金额，余额也将扣除已消费的币值，接着余额继续与价格相比较，判断是否能继续购买。
出现在出货口的商品在没有取走前，一直保持显示状态，用鼠标点击该商品代表已经取走，出货口中的商品隐藏。
建立的变量表如表4所示。
对应的梯形图程序如图9所示。
表4选择商品过程变量表
在梯形图9中，一是要使商品出现在出货框中，二是要实现内部货币的运算。
以第一步为例，按下选择01商品键，相当于给R205加一个信号（只接受一次脉冲，所以用DF微分指令），当YO接通（01商品灯亮）时，则系统显示可以购买01商品。
由于取01商品R230是常闭触点，故Y8输出，代表在出货框中出现01商品，购买成功。
当按下取01商品按钮时，R230断开，不能输出Y8，代表01商品被取走。
内部币值的计算和是否取走商品无关，只要按下选择按钮，并且可以购买此商品就要从余额中扣除相应的金额，显示消费的币值。
加法由F20指令实现，减法由F25实现。
R205Y0R230Y8
DF
Y8
R205Y0
DF1
1F25-,WR4,WR3
F20+,WR4,WR2
R206Y1R231Y9
DF
Y9
R206Y1
1F25-,WR5,WR3
F20+,WR5,WR2
R207Y2R232YA
YA
R207Y2
1F25-,WR6,WR3
F20+,WR6,WR2
R208Y3R233YB
YB
R208Y3
1F25-,WR7,WR3
F20+,WR7,WR2
R209Y4R234YC
YC
R209Y4
1F25-,WR8,WR3
F20+,WR8,WR2
R20AY5R235YD
YD
R20AY5
1F25-,WR9,WR3
F20+,WR9,WR2
R20BY6R236YE
YE
R20BY6
1F25-,WR10,WR3
F20+,WR10,WR2
R20CY7R237YF
YF
R20CY7
1F25-,WR11,WR3
F20+,WR11,WR2
图9选择商品梯形图
（5）退币过程
在退币过程中，最主要的是完成退币的运算过程，根据结果输出相应的钱币，退币结束时还要使用到的某些寄存器重新赋零。
所建立的变量如表5所示。
对应的梯形图程序如图10所示。
表5退币过程变量表
整个退币过程在按下按钮（即R20F接通时）时执行，同样也用到一个微分指令，在接收到信号时产生一次开关脉冲，进而执行一次其下面的指令。
F32是除法指令，第一次将余额的币值除以1000，商存储于SV0中，作为退币10元的输出值。
余数则存储于特殊数据寄存器DT9015中，下次将不能被1000（10元）整除的余数除以100（5元），商且存储于SV1中，余数继续下传，直至被1角除过，由于所投币值最小是1角，并且商品价格也确定在整角，所以最终能被1角整除。
在程序的初始化时曾给WR13、WR15、WR17、WR19和WR20赋零，WR13、WR15、WR17、WR19和WR20是程序的中间量，为的只是程序在使用过程中能稳定执行，避免出现退币错误。
为什么要除以1000呢？
这主要是考虑到PLC的主要特点是执行过程稳定可靠，但执行速度较慢。
在计算时尽量将数值作为整数计算，因为是在计算机上模拟，可以把一部分功能交由计算机来实现，这里把1角当作10、5角当作50、1元当作100、5元当作500、10元当作1000，可以避免把这些数据当作有小数点的实数计算，这同前面的加1角等于10（K10）是相同的道理。
至于交由计算机的任务将在以后叙述。
退币过程结束后，PLC要将寄存器中的数值置回原定的初值0，完成一次交易，防止下一次交易时出错。
梯形图3-6用来完成对数据的初始化。
程序中分别将投入显示、消费显示、余额显示、10元存储、5元存储、1元存储、5角存储和1角存储清零，还将中间量WR13、WR15、WR17、WR19和WR20清零。
完成了以上5个过程，自动售货机的PLC控制程序基本完成，程序可以控制售货机实现各种要求的功能。
图10退币过程梯形图
3.4仿真界面与PLC的配合定义
在这一段中，将仔细分析仿真界面各部分是如何与PLC连接的。
分析过程是按照一次交易的实际情况来进行的，即由初始状态、投币状态、购买状态、退币状态到交易结束。
（1）初始状态
通过分析得知，当电子标签显示各商品的价格、显示屏显示友好界面时，不能购买任何商品。
因此先让变量poiwindows=0（系统默认）。
电子标签中的字符‘J.01’（以01商品为例）对应的变量JG01.PV与PLC程序中的地址WR4相匹配，WR4中存储的数据为250，即让字符显示2.50元。
对应的梯形图如图11所示
（2）投币状态
当投币时，按下“投币”提示字，出现投币框。
如何定义“投币”呢？
双击汉字“投币”，来到“动画连接”画面，选择“触敏动作”，在“动作描述”框中做如下定义：
按下鼠标时，poiwinJB=1,poiwinJB这个变量是控制投币框的，当poiwinJB=1时，出现钱币和提示框；
poiwinJB=0
R0
F0MV,K0,WR1
F0MV,K0,WR2
F0MV,K0,WR3
F0MV,K0,WR13
F0MV,K0,WR15
F0MV,K0,WR17
F0MV,K0,WR19
F0MV,K0,WR20
F0MV,K0,SV0
F0MV,K0,SV1
F0MV,K0,SV2
F0MV,K0,SV3
F0MV,K0,SV4
图11数据初始化梯形图
时，钱币和提示框隐藏。
下面分别定义提示框和钱币以及“确认”按钮，双击提示框，来到“动画连接”画面，定义poiwinJB=1时显示，各硬币也用同样的方法定义，“确认”按钮也同样定义，这样就使在按下汉字“投币”时，变量poiwinJB=1，从而出现投币框，以及硬币等。
我们只是定义了投币框的显示状态，用鼠标点击代替了实际过程中的饿钱币投入动作，最重要的任务是投币运算，下面介绍钱币的定义方法。
以10元为例：
双击10元硬币，开到“动画连接”画面，选择“触敏动作”中的“左键动作”，在动作描述中如下定义：
按下鼠标时，poiwinJB=1；
TR$100.PV=1;
释放鼠标时，TR$100.PV=0。
其中poiwinJB=1，是让显示屏不再显示友好界面，来到交易界面；
TR$100.PV=1时给PLC发出一个接通信号，由于TR$100.PV对应的PLC地址是R204，使得204继电器导通，转而执行相应的加10元程序。
同样定义其他钱币，注意其对应的PLC软继电器。
最后还要定义“确认”按钮。
要实现的功能是按下“确认”按钮时，所有的钱币以及提示框均消失。
当投币以后，显示屏要及时反映出投币情况，同时“选择”指示也要相应变化。
下面来定义显示屏和“选择”按钮。
显示屏要显示3种数据，分别为：
投入显示、消费显示、余额显示。
三种显示均用力控软件自带的附件—数码管来显示。
现在工具箱中点击“选择子图框”，在子图框中找到仪表中的数码管，放在显示屏中，作为投入显示，再复制两个，分别作为消费显示、余额显示。
双击数码管来到数码管属性设置画面，在表达式中作如下定义：
poiTR001.PV/100,poiTR001.PV连接的是PLC程序中的WR1软继电器，是用来存储投入显示数据的，除以100同样是为了PLC数据计算的方便。
这样就可用数码管来显示投入的币值。
同样定义消费显示，余额显示。
“选择”按钮要根据余额的数值发生闪烁和变色。
定义过程如下：
双击“选择”按钮，来到“动画连接”画面，在“颜色相关动作”中选择“闪烁”项，分别定义属性和频率，在变量选择中选择相应的指示灯变量。
以01商品的选择指示灯为例，在变量选择中选择D01.PV=1，满足条件时指示灯变色。
这样就定义好了投币状态的上位机仿真变量，配合PLC程序可以实现投币功能。
（3）购买状态
定义了投币状态，就可以购买商品了。
当选择指示灯以后，按下它，在出货口处出现我们要买的商品。
这样定义“选择”按钮：
双击“选择”按钮，来到“动画连接”画面，选择“触敏动作”中的“左键动作”，在动作描述中如下定义：
按下鼠标时XZ01.PV=1；
释放鼠标时，XZ01.PV=0。
XZ01.PV与PLC程序中的R205相对应，按下可以购买商品的选择键，转而执行相应的PLC程序，同时消费显示增加相应的币值，余额显示减少相应的币值，此时还要在出货口出现相应的商品，这时用“显示/隐藏”功能来定义在出货口中出现相应的商品。
以01商品为例，双击出货口处的小商品，来到“动画连接”，选择“显示/隐藏”项，定义CX01.PV=1时显示。
出货口框架的隐藏/显现是用程序来控制的。
当有一种商品出现在出货口，就会显示框架；
当全部商品均消失后框架隐藏。
程序如图12所示。
图中R210是控制出货口框架是否出现的继电器。
（4）退币状态
当按下“退币”按钮时，PLC要进行退币运算。
所以按下“退币”按钮就要与PLC通信，执行退币计算。
下面来定义退币按钮。
双击“退币”按钮，出现“动画连接”画面，选择“触敏动作”中的“左键动作”，动作描述为：
按下鼠标，poiwinJB=0;
poiwinTB=1；
Tenter.PV=1。
释放鼠标，Tenter.PV=0;
内部变量poiwinJB=1是让投币框消失，poiwinTB=1是让退币框出现，Tenter.PV与
图12出货口框架的隐藏/显现梯形图
PLC程序中的R20F对应。
退币框中要有5种硬币，还要有表示硬币个数的数字。
由于计算中采用的算法使得退币时按照币值大小顺序退币，例如退5元，只退一个5元，而不退5个一元。
定义表示硬币个数的变量只用一位数即可。
在退币时，要退出的硬币及个数显示，而不退的硬币隐藏。
定义钱币时（以10元为例），双击10元硬币，出现动画连接画面，选择“显示/隐藏”项，在“可见性定义”对话框中作出的表达式为TB$100.PV==0.
其他硬币定义方法同上。
定义钱币个数：
双击10元硬币个数字符“a”,出现“动画连接”画面，选择“数值输出”中的“模拟”项，作出表达试为TB$100.PV。
同时钱币个数也要定义是否隐藏，定义方法和定义钱币相同。
定义“确认”键时，按下“确认”键，代表取走了所有硬币，完成此次交易，因此退币“确认”的定义很重要。
双击“确认”键，出现“动画连接”画面，选择“触敏动作”中的“左键动作”，在动作描述栏中定义如下：
按下鼠标
poiwinTB=0;
功能：
退币框消失
TuiBiok.PV=1;
给PLC信号，闭合RO,完成数据的初始化
Poiwindows=0;
显示屏显示友好界面
为了防止在未取走商品时退币，按下“确认”键又不能返回原始状态。
在描述过程中加入以下一段程序，强行抛掉已经购买的商品。
CX01.PV=0；
CX02.PV=0；
CX03.PV=0；
CX04.PV=0；
CX05.PV=0；
CX06.PV=0；
CX07.PV=0；
CX08.PV=0；
释放鼠标时，TuiBiok.PV=0。
只是一个微分信号，不能将RO永远置为1。
还有一点要注意，“确认”键也要有隐藏的时候，定义方法同钱币。
定义退币框架：
按下“退币”按钮后就会出现退币框架。
可以这样定义：
双击退币框架，来到“动画连接”画面，选择“显示/隐藏”项，在“可见性定义”中定义poiwinTB=1时显现即可。
3.5数据连接
3.5.1定义I/O设备
数据库是从I/O驱动程序中获取过程数据的，而数据库同时可以与多个I/O驱动程序进行通信，一个I/O驱动程序也可以连接一个或多个设备。
下面创建I/O设备。
（1）在Draw导航器中双击“实时数据库”项使其展开，在展开项目中选择“PLC”项双击使其展开后，选择项目双击并定义。
（2）单击“完成”按钮返回，在“松下电工”项目下增加一项“PLC001”,如果要对I/O设备“PLC001”的配置进行修改，双击项目“PLC001”,会再次出现PLC001的“I/O设备定义”对话框。
若要删除I/O设备“PLC001”，用鼠标右键单击项目“PLC001”，在弹出的右键菜单中选择“删除”。
1数据连接
刚刚创建了一个名为“PLC001”的I/O设备，而且它连接的正是假想的PLC设备。
现在的问题是如何将已经创建的多个数据库点与PLC联系起来，以使这些点的PV参数值能与I/O设备PLC进行实时数据交换，这个过程就是建立数据连接的过程。
由于数据库可以与多个I/O设备进行数据交换，所以必须指定哪些点与哪些个I/O设备建立数据连接。
为方便其见，我们将数据列整理成如表6、表7所示。
表6数字I/O
NAMEDESC%IOLINK
[点名][说明][I/O连接]
1CX0101商品出现PV=PLC001;
序号,寄存器,地址，偏移;
2000008-2-0-0-8
2CX0202商品出现PV=PLC001;
2000009-2-0-0-9
3CX0303商品出现PV=PLC001;
20000010-2-0-0-10
4CX0404商品出现PV=PLC001;
20000011-2-0-0-11
5CX0505商品出现PV=PLC001;
20000012-2-0-0-12
6CX0606商品出现PV=PLC001;
20000013-2-0-0-13
7CX0707商品出现PV=PLC001;
20000014-2-0-0-14
8CX0808商品出现PV=PLC001;
20000015-2-0-0-15
9D0101商品灯亮PV=PLC001;
2000000-2-0-0-0
10D0202商品灯亮PV=PLC001;
2000001-2-0-0-1
11D0303商品灯亮PV=PLC001;
2000002-2-0-0-2
12D0404商品灯亮PV=PLC001;
序号,寄存器,地址，偏
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