1、 毕业设计报告（论文）(2011 届)题 目 ： 基于PLC的自动售货机设计 所 属 系： 生产过程自动化 班 级： 自动化 0813 学 生 姓 名： 夏广婷 学 号： 2008201114 同 组 成 员： 徐恒 指 导 教 师： 刘书凯 摘要本论文设计的是基于三菱 FX2N 系列 PLC 构成的自动售货机监控系统，本文阐述了自动售货机的设计概论、研究意义以及它的发展历史，对自动售货机的方案进行了论证，介绍了 PLC 的基本组成、发展以及特点，对基于三菱 FX2N 系列 PLC 构成的自动售货机系统整体设计过程进行较为细致的论述。文中详尽地介绍了自动售货机的原理以及各硬件组成，PLC 外部
2、接线图。并且进行了实际模型的制作，在 PLC 梯形图的编写时，文中采用的是三菱 PLC 梯形图专用编译软件来进行编写。介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程，本设计通过 PLC 与触摸屏相结合控制自动售货机，最终完成交易。在设计中选择 PC 机作为主工作站的上位机，下位机采用PLC 作控制器。其中系统主要包括计币系统、选择系统、选择系统、饮料供应系统、退币系统。本设计主要通过 PLC 和触摸屏相结合，来实现对自动售货机系统的控制，从而提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定的运行。并且通过实际模型的制作经实践验证该控制系统是可行的。关键词 自动售货机 PLC 梯形图 触摸屏目录第一章 绪
3、 论 11.1 自动售货机的设计概论 .11.2 自动售货机的研究意义 .113 自动售货机的发展历史 .2第二章 自动售货机总体设计 22.1 自动售货机 PLC 控制设计任务书 .22.1.1 自动售货机 PLC 控制的工作要求 .22.1.2 自动售货机的工作原理 22.1.3 自动售货机简单示意图 12第三章 硬件设计 123.1 PLC 概述 .123.1.1 PLC 的产生 .123.1.2 PLC 定义 .133.1.3 PLC 发展趋势 .133.1.4 PLC 的特点 .143.2 PLC 的组成和设计步骤 .153.2.1 PLC 的选型 .173.2.2 自动售货机 PL
4、C 硬件控制电路设计 .183.2.3 I/O 地址 .193.3 硬件排布 133.4 其他硬件的选型 .13第四章 软件设计 144.1 组态工程 144.1. 1MCGS 组态软件的系统构成 .144.1.2 任务实施 .154.2 PLC 程序的编写 .194.3 系统仿真与运行 .204.4 设计结果分析 .21结束语 22致谢 23参考文献 24第一章 绪 论自 动 售 货 机 是 能 够 根 据 投 入 的 钱 币 自 动 复 活 的 机 器 ， 它 是 商 业 自 动 化的 常 用 设 备 ， 不 受 时 间 、 地 点 的 限 制 ， 能 节 省 人 力 、 方 便 交 易
5、。 现 代 的自 动 售 货 机 的 种 类 、 结 构 和 功 能 依 出 售 的 商 品 而 异 。 钱 币 装 置 是 售货 机 的 核 心 ， 其 主 要 功 能 是 确 认 投 入 钱 币 的 个 数 计 算 金 额 。 如 果 投 入的 金 额 达 到 购 买 物 品 的 数 值 即 发 出 售 货 信 号 ， 并 找 出 余 钱 。 自 动 售 货 机自 动 输 出 顾 客 所 要 的 商 品 。 因 此 ， 自 动 售 货 机 在 商 业 ， 食 品 行 业 越 来 越普 及 ， 更 方 便 消 费 者 购 买 自 己 所 需 的 商 品 。 使 用 方 便 、 可 靠 、 节
6、 省 人 力的 自 动 售 货 机 将 在 社 会 生 活 中 成 为 一 种 趋 势 。1.1 自动售货机的设计概论本 设 计 是 一 套 结 构 简 单 ， 操 作 方 便 ， 性 能 可 靠 的 自 动 售 货 机 产 品 。 自动 售 货 机 计 币 系 统 、 选 择 系 统 、 选 择 系 统 、 饮 料 供 应 系 统 、 退 避 系 统 。自 动 售 货 机 在 接 受 投 入 钱 币 后 ， 通 过 与 商 品 价 格 比 较 ， 确 定 是 否 能 够 售出 商 品 和 把 算 出 剩 余 的 钱 找 回 。 当 商 品 输 出 后 售 货 机 自 动 把 上 次 傅 卖
7、商品 的 价 格 和 投 入 的 钱 币 的 总 和 清 零 ， 这 是 才 可 以 进 行 下 次 交 易 。 自 动 售货 机 还 应 满 足 商 家 查 看 销 售 商 品 的 总 和 及 使 其 清 零 ， 和 控 制 该 售 货 机 进行 整 体 复 位 。 该 售 货 机 可 以 帮 助 商 家 更 好 的 销 售 商 品 ， 并 且 节 省 人 力 ，获 得 更 大 的 利 润 。1.2 自动售货机的研究意义面 对 当 前 快 速 商 品 社 会 ， 人 们 的 时 间 观 念 越 来 越 重 ， 如 何 才 能 更 快 的购 买 到 顾 客 自 己 所 需 的 商 品 ， 这
8、都 是 顾 客 和 商 家 共 同 面 临 的 问 题 。 随 着科 技 的 发 展 及 人 们 生 活 水 平 的 提 高 ， 自 动 售 货 机 市 场 的 发 展 越 来 越 呈 现出 多 元 化 及 个 性 化 的 需 求 。 通 过 自 动 售 货 机 进 行 自 助 购 物 正 逐 渐 成 为 市民 的 一 种 新 的 消 费 时 尚 ， 快 捷 方 便 的 购 物 方 式 满 足 了 人 们 在 当 今 科 技 高速 发 展 的 现 代 社 会 追 求 高 品 质 生 活 的 需 要 。 自 动 售 货 机 在 城 市 商 业 区 、写 字 楼 大 厅 、 风 景 区 、 车 站
9、 、 码 头 、 繁 华 街 道 等 公 共 场 所 的 布 设 能 够 美化 亮 化 城 市 环 境 ， 方 便 群 众 生 活 ， 已 经 成 为 城 市 各 角 落 的 一 道 亮 丽 风 景线 。 自 动 售 货 机 已 在 国 内 普 及 ， 并 成 为 城 市 现 代 文 明 程 度 的 一 种 象 征 性标 志 。13 自动售货机的发展历史自动售货机是本世纪 70 年代在日本、欧美发展起来的高新技术现代应用产品，被称为 24 小时营业的微型超市，售货领域已扩展至小食品、小用品、香烟、电话卡、车票、邮票等。目前在 40 多个国家已经广泛使用，日本平均每 23 人一台，美国平均每 4
10、0 人一台，欧洲平均每 60 人一台。在邻国日本，70%份额的罐装饮料市场是通过自动售货机售出的；美国可口可乐公司拥有五十余万台饮料自动售货机分布在世界各地。通过自动售货机销售将成为商品零售业不可分割的重要组成部分。第二章 自动售货机总体设计2.1 自动售货机 PLC 控制设计任务书2.1.1 自动售货机 PLC 控制的工作要求1)此 售 货 机 可 投 入 1 角 、 5 角 、 1 元 硬 币 。2） 所 售 饮 料 标 价 ： 矿 泉 水 1.00 元 可 乐 2.00 元冰 红 茶 2.50 元 3） 当 投 入 的 硬 币 和 纸 币 总 价 值 超 过 所 购 饮 料 的 标 价
11、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 的 总 价 值 超 过 1.0元 ， 矿 泉 水 指 示 灯 亮 ； 当 投 入 的 硬 币 的 总 价 值 超 过 2 元 时 ， 矿 泉 水 、可 乐 指 示 灯 均 亮 ； 可 乐 当 总 价 值 超 过 2.5 元 ， 所 有 按 钮 指 示 灯 都 亮 ） 。4） 当 饮 料 的 指 示 灯 亮 时 ， 才 可 以 按 下 需 要 购 买 饮 料 的 按 钮 ， 购 买 相应 的 饮 料 （ 当 按 钮 矿 泉 水 灯 亮 时 ， 按 动 矿 泉 水 按 钮
12、， 开 始 售 货 ， 同 时 矿泉 水 灯 闪 3s 后 熄 灭 。 可 乐 和 冰 红 茶 售 货 与 矿 泉 水 售 货 相 同 。 ）5） 若 投 入 的 硬 币 盒 纸 币 总 价 值 超 过 所 消 费 的 金 额 时 ， 找 余 指 示 灯 亮 ，按 下 退 币 按 钮 ， 就 可 以 退 出 多 余 的 钱 。2.1.2 自动售货机的工作原理由于本设计为课程设计, 因此要求上没有现实中的自动售货机功能强大, 没有过多的商品选择和各种报警系统。本自动售货机的自动控制系统主要包括: 计币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统和退币系统。（1）计币系统: 当有顾客买饮料时, 投入的钱
13、币经过识别机构,记录 1 角、5 角、1 元钱的个数, 通过个数与币值相加,并将总钱币数据存放在 D0 中。（2）比较系统: 投入钱币完毕后, 系统会把 D0 内的钱币数据和可以购买饮料的价格进行比较,当投入的钱币总值超过 1 元时, 矿泉水指示灯亮；当投入的硬币的总价值超过 2 元时，矿泉水、可乐指示灯均亮；可乐当总价值超过2.5 元，所有按钮指示灯都亮（3）选择系统: 当矿泉水灯和可乐等亮时或者灯全亮时可选择相应的饮料。（4）饮料供应系统: 当按下选矿泉水选择按钮时, 同时矿泉水灯闪 3s 后熄灭。可乐和冰红茶售货与矿泉水售货相同。（5）退币系统: 当顾客购完饮料后, 多余的钱币只要按下退
14、币按钮。系统就会把数据寄存器 D0 中的钱币退回。2.1.3 自动售货机简单示意图根据任务书所述制作了 PLC 模拟硬件操作面板，如图 2-1 所示。自动售货机简单示意图 2-1第三章 硬件设计3.1 PLC 概述3.1.1 PLC 的产生20 世纪 60 年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的，汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。随着生产的发展，汽车型号更新周期越来越短，继电器控制装置就需要经常的重新设计和安装，十分费时、费工、废料，甚至阻碍了更新周期的缩短。为了改变这一状况，美国通用汽车公司在 1969 年公开招标，要求用新的控制装置取代继
15、电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：（1）编程方便，现场可修改程序。（2）维修方便，采用模块化结构。（3）可靠性高于继电器控制装置。（4）体积小于继电器控制装置。（5）数据可直接送入管理计算机。（6）成本可与继电器控制装置竞争。（7）输入可以是交流 150V 以上。（8）输出为交流 115V，容量要求在 2A 以上，可直接驱动电磁阀、接触器等。（9）在扩展时，原系统只要做很小变动。（10）用户存储器容量至少能扩张到 4KB（适应当时汽车装配过程的需要） 。1969 年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台 PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。这种新型的工业控制装置以其简单
16、易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域得到了推广应用。到 1971 年，已经成功地应用于视频、饮料、冶金及造纸等行业。这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。1971 年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出来日本第一台PLC。1973 年，西欧国家也研制出它们的第一台 PLC。我国从 1974 年开始研制，于 1977 年开始工业应用。3.1.2 PLC 定义可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller,缩写 PLC,简称可编程控制器） ，是随着现代科学技术的进步与现代社会生产方式的
17、转变，为适应多品种、小批量、低能耗、高性能发展的需要，产生的一种以 CPU 为核心的计算机新型工业控制装置。PLC 从 1969 年问世以来，虽然至今才 40 年，但由于具有良好的性能价格和稳定的工作状态以及简单的操作性，已经广泛应用于生产实际中。可编程序控制器具有对开关量和模拟量的多种控制给你，早期作为一种新型的顺序控制装置应用于实际生产中。以往人们习惯的是以继电器-接触器硬连线构成的顺序控制装置，采用接线逻辑，控制要求不同，接线就不同，而可编程控制器以微处理器、存储器为核心，采用存储逻辑，具有信息存储能力、软件编程能力和扩展性强等优势，通过编程可以实现不同的控制功能，在现代控制领域中得到广
18、泛应用，已经、 、成为工业自动化支柱之一。3.1.3 PLC 发展趋势PLC 自问世以来，经过近 40 年的发展，已成为很多发达国家的重要产业，PLC 在国际市场中已成为最受欢迎的工业控制产品。随着科学技术的发展及市场需求量的增加，PLC 的结构和功能在不断改进，生产厂家不停地将功能更强的 PLC 推入市场，平均 35 年就更新一次。PLC 的发展方向主要有以下几个方面。(1) 向电体积更小、速度更快的方向发展。虽然现在小型 PLC 体积已经很小，但是微电子技术及电子路装配工艺的不断改进，都会使 PLC 的体积变得更小，以便于嵌入到任何小型的机械和设备之中，同事 PLC 的执行速度也越来越快，
19、目前大型的 PLC 的程序执行速度可高达 34ns,从而保证了控制作用的实时性，可以使系统的控制作用及时、准确。（2）向大型化、高可靠性、好的兼容性、多功能方向发展。现在的大型PLC 向着容量大、智能高和通信功能强的方向发展。对于大规模、复杂系统进行综合自动控制的 PLC，大多数已采用多 CPU 的结构，如三菱公司的 ANA 系列可编程控制器使用了世界上第一个在一块芯片上实现 PLC 全部过年的 32 位处理器，即顺序控制专用芯片，其扫描一条基本指令的时间为 0.15us。松下公司的 FP10SH 系列 PLC 采用 32 位 5 级流水线 RISC 结构的 CPU，可以同时处理 5 条指令，
20、顺序指令的执行速度高达 0.04us，高级功能指令的执行速度也有很大的提高。在有两个通信接口、256 个 I/O 点的情况下，FP10SH 中的扫描时间为 0.170.42ms，大大提高了处理程序的速度。在模拟量的控制方面，除了专门用于模拟量闭环控制的 PID 模块外，随着模糊控制技术的发展，已出现具有模拟量的模糊控制、自适应、参数自整定功能的可编程控制器，应用方便，调试时间短，控制精度进一步得到提高。（3）与其它工业控制产品的结合。在大型自动控制系统中计算机和 PLC在应用功能方面互相融合、互补、渗透，使控制系统的性价比不断提高。目前工业控制系统的趋势是采用开放式的应用平台，即网络、操作系统
21、、监视及显示均采用国际标准或工业标准，如操作系统采用 UNIX 、MS-DOS、 Windows、 OS2 等，这样既可实现不同厂家的 PLC 产品可以在同一个网络中运行。目前个人计算机主要应用于 PLC 的编程器、操作站或人机接口终端。1988年美国 AB 公司与 DEC 公司联合考法的金字塔集成器，使得 PLC 和工业控制计算机有机的结合在一起，研制出一种新型的 IPLC 型可编程控制器（集成PLC） 。IPLC 是能运行 DOS 或 Windows 操作系统的可编程控制器，它实际上是一个能用梯形图语言以实时方式控制的 I/O 计算机。近年来推出以计算机和PLC 结合应用的 CPU 模块，
22、采用这种方式后生产和管理更加便利，将数据处理、通信、控制程序统一起来，保留了 PLC 的简单、易用和高可靠性的特点，同时又具有计算机强大的数据处理能力，使现场的生产数据、生产计划调度、管理可以直接上机操作获取。3.1.4 PLC 的特点（1）抗干扰能力强，可靠性好I/O 系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。（2）控制系统结构简单，通用性强PLC 及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。（3）编程方便，易于使用PLC 程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。（4）功能完善在 PLC 内部具有许多控制功
23、能，诸如时序、计算机、主控继电器以及移位寄存器、中间寄存器等。（5）设计、施工、调试、的周期短PLC 采用模块化积木式结构，故仅需按性能、容量等选用组装，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。（6）体积小，维护操作方便PLC 体积小，质量轻，便于安装。（7）易于实现网络化PLC 可连成功能很强的网络系统。（8）可实现三电一体化PLC 将电控（逻辑控制） 、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体。3.2 PLC 的组成和设计步骤可编程控制器的组成:包括 CPU 模块、I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架。 CPU 是 PLC 的核心，它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存
24、贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组成单元。CPU 速度和内存容量是 PLC的重要参数，它们决定着 PLC 的工作速度，IO 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。PLC 与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号
25、状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI） ，开关量输出（DO） ，模拟量输入（AI） ，模拟量输出（AO）等模块。编程器的作用是用来供用户进行程序的输入、编辑、调试和监视的。编程器一般分为简易型和智能型两类。简易型只能联机编程，且往往需要将梯形图转化为机器语言助记符后才能送入。而智能型编程器（又称图形编程器） ，不但可以连机编程，而且还可以脱机编程。操作方便且功能强大。PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC
26、 或 110VAC） ，直流电源（常用的为 24VDC） 。可编程控制器的工作过程分为内部处理、通信处理、输入处理、程序处理、输出处理 5 个基本阶段，其工作过程如图 3-1 所示。内部处理通信处理输入处理程序处理输出处理运行停止图 3-1 PLC 工作过程示意图任何一中电气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，一提高生产率和产品质量。而在实际设计过程中，设计原则往往会涉及很多方面，其中最基本的设计原则可以归纳为 4 点。1.设计原则（1）完整性原则。最大限度的满足工业生产过程或机械设备的控制要求（2）可靠性原则。确保计算机控制系统的可靠性。（3）经济型原则。力求控制系
27、统简单、实用、合理。（4）发展性原则。适当考虑生产发展和工艺改进的需要，在 I/O 借口、通信能力等方面留有余地。在我们设计 PLC 的过程中，应遵循图 3-2 的设计步骤。评估控制任务PLC 机型选择控制流程设计制作控制柜I/O 配线程序设计程序检查调试安装 PLC 模拟运行联机调试 修改软、硬件程序备份交付使用是否满足要求？图 3-2 PLC 应用设计步骤框图3.2.1 PLC 的选型可编程控制器的硬件设计是指 PLC 外部设备的设计。在硬件设计中要进行输入设备（如操作按钮、开关及计量保护的输入信号等）的选择，执行元件（如接触器的线圈（电磁阀线圈、指示灯等）的选择，以及控制台、柜的设计。此
28、外还要对 PLC 输入/输出通道进行分配，在进行 I/O 通道分配时，应做出 I/O通道分配表，表中应包含 I/O 编号、设备代号、名称及功能，应尽量将相同类型的信号、相同电压等级的信号排在一起，以便于施工。对于较大的控制系统，为便于软件设计，可根据工艺流程，将所需的计数器、定时器及辅助继电器也进行相应的分配。PLC 硬件设计的最后一个步骤是：根据 I/O 通道表，绘制完整、详尽的 I/O接线图。选择适当型号的 PLC 机是设计中至关重要的一步。本课题主要采用三菱FX-2N 系列根据任务书要求计算出，实验室为我们提供了三菱 FX2N-48 MR，综上所述，实验室的 PLC 符合硬件选择的要求。
29、3.2.2 自动售货机 PLC 硬件控制电路设计本系统是一个小型集中控制系统, PLC 选型主要取决于控制系统输入、输出开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能。根据控制要求, X1-X7 有7 个输入点，Y0-Y6 有 7 个输出点，输入点与输出点合计 14 个 I/O 点 ,选择性能价格比较高的选择三菱 FX2N48MR,其中其输入点为 24 点,输出点为 24 点,该 PLC 为继电器输出型。了解各个控制对象的驱动要求，分析对象的控制要求，确定所控制参数的精度及类型，如：对开关量、模拟量的控制等，完成 PLC 硬件结构配置。本设计中，退币按钮、各种饮料按钮、开始购买按钮、继续按钮退币机
30、构和饮料出口（驱动电磁阀）等均为开关量。根据上述要求，因条件所限输出均用指示灯代替，由此绘制出 PLC 控制电路接线图，编制 I/O 接口功能表,如图 3-3 所示。自动售货机 PLC 控制电路原理图图 3-33.2.3 I/O 地址根据任务书设计的控制方案，设计的 I/O 分配表如图 3-4 所示。I/0 分配表 3-43.3 硬件排布3.4 其他硬件的选型序号符号 设备名称 型号、规格 单位 数量 备注1 QF1 空气断路器 DZ47D25/3P 个 15 FU 熔断器 RT1832/2A 个 16 HL 指示灯 24V/0.25W 个 77 SB 按钮 LA3911 个 78 导线及电工
31、工具若干第四章 软件设计4.1 组态工程MCGS(Monitor and Control Generated System) 组态软件是北京昆仑通态自动化科技有限公司研发的一套基于 Windows 平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，以下简称 MCGS。MCGS 可运行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000 等操作系统。具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的特点。用户只需通过简单的模化组态就可构造的应用系统。4.1. 1MCGS 组态软件的系统构成（1）MCGS 组态软件的整体结构:图 4-1 组态软件的结构（2）MCGS 组态软件
32、五大组成部分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个设备窗口和多个用户窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭。主要的组态操作包括：定义工程的名称，编制工程菜单，设计封面图形，确定自动启动的窗口，设定动画刷新周期，指定数据库存盘文件名称及存盘时间等。2)设备窗口：是连接和驱动外部设备的工作环境。在本窗口内配置数据采集与控制输出设备，注册设备驱动程序，定义连接与驱动设备用的数据变量。3)用户窗口：本窗口主要用于设置工程中的人机交互界面，诸如：生成各种动画显示画面、报警输出、数据与曲线图表等。4)实时数据库：是工程各个部分的数据交换与处理中心，它将 MCGS 工程的各个部分连
33、接成有机的整体。在本窗口内定义不同类型和名称的变量，作为数据采集、处理、输出控制、动画连接及设备驱动的对象。5)运行策略：本窗口主要完成工程运行流程的控制。包括编写控制程序（ifthen 脚本程序） ，选用各种功能构件，如：数据提取、定时器、配方操作、多媒体输出等。 组态环境：组态生成应用系统运行环境：解释执行组态结果组态结果数据库4.1.2 任务实施1.分析工程:对于一个工程设计人员来说，要想快速准确地完成一个工程项目，首先要了解工程的系统构成和工艺流程，明确主要的技术要求，搞清工程所涉及到的相关硬件和软件。在此基础上，拟定组建工程的总体规划和设想 。2 .建立工程如果在计算机上安装了“MC
34、GS 组态软件”， Windows 桌面上会有“MCGS组态环境”与 “MCGS 运行环境” 图标。双击“MCGS 组态环境”图标，进入MCGS 组态环境，如图 4-1 所示。图 4-1 MCGS 组态环境3 .制作工程画面(1)建立新画面:在 MCGS 组态平台上，单击“ 用户窗口”，在“用户窗口”中单击“ 新建窗口”按钮，则产生新“ 窗口 0”，即：选中“窗口 0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，将“ 窗口名称”改为：自动售货机监控系统化画面，图 4-2 所示。图 4-2 (2)绘制整体画面（如图 4-3）整体画面图 4-3（3）定义数据对象实时数据库是 MCGS 工程的数据
35、交换和数据处理中心。数据变量是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也即是定义数据变量的过程。定义数据变量的内容主要包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等,如图 4-3。图 4-3（4）制作连接动画由图形对象搭制而成的图形画面是静止不动的，需要对这些图形对象进行动画设计，真实地描述外界对象的状态变化，达到过程实时监控的目的。MCGS 实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集
36、值驱动，从而实现了图形的动画效果，如图 4-4。图 4-4（5）连接模拟设备模拟设备是 MCGS 软件根据设置的参数产生一组模拟曲线的数据，以供用户调试工程使用。本构件可以产生标准的正弦波，方波，三角波，锯齿波信号，且其幅值和周期都可以任意设置。现在我们通过模拟设备，可以使动画自动运行起来，而不需要手动操作，具体操作如下：在“ 设备窗口 ”中双击“设备窗口”进入，点击工具条中的 “工具箱”图标，打开“ 设备工具箱 ”（如图 4-5） 图 4-54.2 PLC 程序的编写本系统采用的是三菱公司生产的 FX2n 系列 PLC，主题有三部分组成，主要包括微处理器 CPU、存储器、输入/输出模块，另外
37、还有内部电源、通信借口等其他部分。程序如下图所示4.3 系统仿真与运行一、硬件调试：1、断电时检查电源是否接好，地线是否接好，各输入/输出点是否接好接牢；2、接通 PLC 电源，确认“PWR”指示灯点亮，传入程序，检查“RUN”指示灯点亮。二、软件调试：1、将编辑好的程序下载到 PLC；2、运行 PLC,采用 PLC 的硬件模拟板上的开关进行控制；3、进行程序的运行并观察 PLC 各点输入/输出指示 LED 或输入/输出设备工作是否符合程序功能要求，进行修改并观察至完全符合设计要求；三、上下位机的联机调试1、关闭三菱 FX 的实时监控功能，以免和 MCGS 的串口通信冲突；2、打开 MCGS
38、的组态环境，调出已经编好的自动售货机上位监控程序；3、检查一切正常后进入运行环境运行；4、在运行环境中观察监控效果。4.4 设计结果分析由于实验室没有相应的实物控制模型(自动售货机)，因此，在调试系统控制程序时，所有的输入信号（包括硬币、纸币识别）均用开关信号来代替，所有的输出均用指示灯来表示。实验证明： 该系统程序设计较全面地演示自动售货机的使用功能； 通过修改 PLC 控制程序， 可在自动售货机上实现多种控制方式、销售方式、销售种类。自 动 售 货 机 可 以 根 据 投 入 的 钱 币 自 动 付 货 。 它 根 据 投 入 钱 币 的 多 少 ， 提示 你 可 以 买 什 么 东 西
39、， 再 按 一 下 相 应 的 按 钮 ， 购 买 的 饮 料 就 可 以 从 出 口 处 提出 .在 交 易 的 过 程 中 ， 币 值 界 面 会 显 示 投 入 钱 币 的 金 额 、 消 费 钱 币 的 金 额 、 余额 。结束语现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的存储信息及时地送往各个营业点的电脑中，从而确保商品的发送和补充以及商品选定的顺利进行。并且，为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，与以往的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，
40、与以往的自动售货机相比，它能节约 10-15%的电力。进入 21 世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。通过这次课程设计，我体会到很多，也让我懂得了不少知识，让我知道在学习方面还是有欠缺的，这次的课程设计包括许多方面的知识，主要是可编程控制器(PLC)是以微处理器为核心的工业控制装置。它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有可靠性，灵活通用，易于编程，使用方便等特点，因此在近几年在工业控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用。总结这次的毕业设计，它对我来说是对大学三年的学习成果的总结和考核，通过对本次课题的设计，使自己学会调研和查阅文献资料，达
41、到对所学知识的综合运用。提高了分析问题的能力，解决问题和独立工作的能力，为将来的工作打下良好的基础。我认真的拟写了毕业设计，针对老师提出的问题进行了调整和补充，完成了自动售货机的系统设计。致谢首先感谢学院为本人提供了学习机会和条件，以及对本人的悉心教育。本文的工作是在导师刘书凯的悉心指导下完成的。从设计的选题，及研究工作的深入，最后到论文的拟写和修改都凝聚着老师的心血。每当我遇到不懂、不会的地方，刘老师都会给我讲解。他严谨的教学作风、渊博的知识、诲人不倦的精神，让我们深深敬佩，也正是在老师的帮助下，我的毕业设计才得以顺利完成。在此，我对刘老师和所有帮助过我的老师和同学们表示衷心的感谢。三年的大
42、学生活转瞬即逝。在这三年的学习期间常州工程学院的老师们无私耕耘、孜孜教诲，让我们学到了很多书里和书外的知识。为我们即将进入社会打下了良好的基础。在这里我向所有老师们表示深深的谢意和崇高的敬意。你们辛苦了！最后，衷心地感谢在百忙之中评阅和参加答辩的各位老师、教授！衷心地祝愿各位身体健康、工作顺利。参考文献1陈金艳，可编程控制器技术及应用（三菱）.北京：机械工业出版社，2010.12金彦平，可编程控制器及应用（三菱）.北京：机械工业出版社，2010.23高勤，可编程控制器原理及其应用（三菱机型）. 北京：电子工业出版社，2006.84张万忠，可编程控制器应用技术 第二版.北京：化学工业出版社，2005.55廖常初，PLC 编程及应用.北京：机械工业出版社 .20096厉王鸣，化工仪表及自动化.北京：化学工业出版社，20107胡学林，可编程控制器应用技术.北京：高等教育出版社，20058张文明，刘志军，组态软件控制技术.北京：清华大学出版社；北京交通大学出版社，2006,8
