1、昆明理工大学 设计（论文）专用纸基于 PLC 和组态王的自动售货机控制系统的设计专 业：测控技术与仪器学生姓名：*学 号：*指导教师：*昆明理工大学 设计（论文）专用纸II摘要随着科技的发展及购物理念的不断更新，自动售货机的出现给我们提供了很多的方便，取代了一些传统的营销，让营销方式变得多样化，同时也适应了社会发展的需求。为人们提供便利的同时，又能让人们体验新的购物方式。本文主要介绍了简易自动售货机的基本控制原理及工作流程，采用三菱 PLC编程软件对售货机的售货过程进行了程序编写，并在组态王 6.55 上进行模拟交易的仿真。设计中主要实现了普通售货机的基本功能，其包括投币累加、钱币不足提示、退
2、币提示、选择购买商品以及自动结算等功能。设计系统中，一次只能购买一种商品，为了不发生程序错误，在其中设计了较多了互锁。其整个功能的实现均可在组态王上进行模拟交易。关键字：自动售货机；控制系统；监控系统；调试；仿真昆明理工大学 设计（论文）专用纸IIIAbstractConstantly updated with the development of science and technology and the concept of shopping, vending machine provides us with a lot of convenience, replacing the tra
3、ditional marketing, let marketing become diversified way, but also to adapt to the needs of social development. To facilitate the people, but also allows people to experience a new way of shopping.Are introduced in this paper simple vending machines basic control principle and working process, uses
4、the Mitsubishi PLC programming software of the vending machine sales process of programming, and simulated trading simulation on Kingview 6.55. The design mainly realizes the basic function of ordinary vending machine, which comprises a coin accumulation, coin shortage prompted, coin tips, choose to
5、 buy goods and automatic billing and other functions. In the design system, only one kind of commodity can be purchased, in order not to have the procedure mistake, in which the design has been more interlocking. The whole function can simulate the transaction in kingview.Keywords: vending machine ;
6、control system;monitoring system;debugging; simulation昆明理工大学 设计（论文）专用纸IV目 录摘要 .Abstract.第 1 章 绪论 .11.1 课题的研究目的和意义 .11.2 自动售货机控制系统的研究现状 .21.3 论文的结构 .2第 2 章 自动售货机的控制方案论证及选择 .42.1 自动售货机简介 .42.2 自动售货机的控制要求 .52.3 自动售货机的控制方案论证及选择 .62.3.1 控制方案论证及比较 .62.3.2 方案选择 .82.4 本章小结 .9第 3 章 控制系统的硬件设计及选型 .103.1 自动售货机控
7、制系统的硬件构成 .103.2 PLC 的选型 .103.3 工控机的选型 .123.4 本章小结 .13第 4 章 自动售货机 PLC 控制系统设计与实现 .14昆明理工大学 设计（论文）专用纸IV4.1 PLC 的基本工作原理 .144.2 PLC I/O 地址分配 .144.3 自动售货机 PLC 控制程序的设计 .154.3.1 整体程序设计 .164.3.2 投币累加部分 .194.3.3 比较币值部分 .204.3.4 选择及饮料供应部分 .214.3.5 退币及复位部分 .224.4 自动售货机 PLC 控制程序的仿真调试 .234.5 本章小结 .27第 5 章 自动售货机上位
8、监控系统的设计及联机调试 .285.1 上位监控组态画面 .285.1.1 组态王软件介绍 .285.1.2 自动售货机静态画面的设计 .295.2 定义 I/O 设备 .315.3 自动售货机主画面动态设计 .335.4 自动售货机上下位联机调试 .405.4.1 程序的下装 .405.4.2 三菱 FX2N PLC 与组态王 6.55 的通信 .425.4.3 上下位联机调试 .425.4.4 联机调试结果 .475.5 本章小结 .48结论 .49总结与体会 .50致谢 .51参考文献 .52昆明理工大学 设计（论文）专用纸V第 1 章 绪论自动售货机作为一种先进的商业零售方式，已在全世
9、界近 50 个经济较为发达的国家得到了迅速的发展，实现了商品需求化、性能多样化的发展，又原来只能有限商品品种，转变为继百货公司、超级市场、便民店之后，以消费者与售货机“一对一”自动售货的无店铺销售业态。据有关资料介绍，在美国，自动售货机的商业零售额每年高达 293 亿美元，而且每年都以较大的幅度在增长。在日本和欧洲，自动售货机的发展势头同样非常迅猛，其获得的业绩同样零人瞩目。但自动售货机在 我国 的 起 步 比 较 晚 ， 直 至 1993 年才在广东、上海开始出现，机器分别从日本、韩国进口。现在，自动售货机的在我国的发展已达 1000 多台，主要分布在北京、上海、广州及沿海商品经济较为发达的
10、地区。由于自动售货机的便捷灵活和昼夜服务，受到当地人民的欢迎。但起初的自动售货机，在国内的发展有一定的局限性，因为国内大部分人群都使用纸币，而当时的自动售货机只能识别金属硬币，而不能辨别纸币的真伪，特别是小额度的纸币。鉴于自动售货机的发展前景，很多专家开始攻克这一难题，最终实现了自动售货机只能识别金属硬币的缺陷，同时也在国内得到了很好的发展。目前的自动售货机功能更加强大，售货过程也各有不同。现今自动售货机集声、光、机电为一体，能更高效、快捷、准确、安全的为消费者服务。自动售货机的新奇、文明、高档、昼夜服务、占地小、灵活方便越来越受到各地区市民的喜爱，对于中国这个人口大国，这一种无需店铺和人员看
11、管的销售模式，无非是一个创造高昆明理工大学 设计（论文）专用纸2利润最直接的通道。本文就详细地介绍一种用三菱 FX2N 系列的 PLC 和组态王 6.55 实现的自动售货机控制系统的软件设计和仿真界面的设计 1-2。1.1 课题的研究目的和意义对于当前这样一个快速发展与进步的社会，人们追求的不再是陈旧老套的销售模式，而对新事物的产生与发展反而更具有好奇心与接受能力，在这种情况下，人们习惯了能更加快捷的去购买到自己需要的商品，同时也在享受那样一个购物的方式。就在人们需求的改变和科技不断更新发展的情况下，诞生出了一种新的科技产物，来满足人们对购物的一种体验，这就是自动售货机从诞生到至今都一直很受到
12、消费者欢迎的重要原因。它给人们提供了一种快捷，方便且 24 小时无间断的营业方式，适应各类人群对商品的购买需求。它的小巧、方便既能作为城市的一道风景装饰又能为消费者人群解决对商品的需求。久而久之，这样一个销售方式得到人们的认同，在许多热闹的街道，办公楼下，甚至住宅小区都可随处可见。1.2 自动售货机控制系统的研究现状在中国，自动售货机具有广泛的发展前途。随着中国经济的发展、行业运作的变革和入世的到来，自动售货机在中国的普及和应用是必然趋势。纵观近年来国内自动售货机市场，从 92 年开始从日、韩等国引进旧机器摆放国内市场以来，到自行研制和生产国产化自动售货机，各厂家、商家蹒跚起步、艰难守业，已为
13、国内零售业撑起一片蔚蓝的晴空。由于我国目前的经济与美国、日本和欧洲发达国家相比还有很大距离，我国现有城市人口约 4 亿多人，如果按平均 500 人拥有一台自动售货机的话，那么，中国的自动售货机潜在市场需要量就要 80 万台。据有关资料介绍，在天津，一台自动售货机每天销售额平均为 200 元，在大连平均为 280 元。如以每台自动售货机每天销售额为 200 元计，全年通过自动售货机的销售额就可达到 600亿元。自动售货机的高（高技术） 、新（新销售方式） 、大（市场潜力巨大） 、真（商品货真价实）等优点，决定了其具有广阔的发展前景。根据有关专家测算，在中国，昆明理工大学 设计（论文）专用纸3自动
14、售货机的市场容量最保守的估计也可达 47 万台之巨。所以自动售货机，在中国会越来越受到广大消费者的热捧，在这么如此巨大的一个数字面前，我们如果加大对自动售货机的研究，并通过自己的技术，制造和维护自动售货机，这将是一项很可观的利润获取。也能体现我国的经济能力和快速发展的科学技术 3。1.3 论文的结构本文主要分章节对自动售货机进行介绍及设计，第 1 章主要介绍了自动售货机的研究现状及研究意义；第 2 章则是对自动售货机的方案选择的及所选方案的论证；第 3 章就是控制系统的硬件设计及选择，通过分小节介绍硬件的构成、选择、上位机的选择与设计以及对 PLC 的选型；第 4 章是说明下位控制系统的的实现
15、，其中包括 I/O 地址的分配、PLC 控制程序的设计、PLC 控制程序的仿真调试；最后一章，也就是第五章的自动售货机上位监控系统的设计与实现，在组态王 6.55 上设计仿真界面，将上下位系统联机调试，实现预期设计所能达到的实验目的。昆明理工大学 设计（论文）专用纸4第 2 章 自动售货机的控制方案论证及选择2.1 自动售货机简介昆明理工大学 设计（论文）专用纸5初 始 状 态投 币 状 态购 买 状 态是 否 满 足 购 买 要 求 ？是 否 有 剩 余 钱 币 ？退 币选 择 投 币是 ， 选 择 购 买否 ， 继 续 投 币否是是不 购 买 ， 则 可 选 择 直 接 退 币图 2.1 自动售货机的售货流程本设计采用三菱 PLC 编程软件编写了自动售货机的售货过程的控制程序，实现逻辑的运算及选择可行性，不涉及自动售货机硬件的选型和连接。然后再通过与组态王 6.55 进行上下位联机仿真，实现整个仿真过程中模拟交易的动态显示。自动售货机的售货过程如图 2.1 所示。1.启动和停止的程序编写是通过主控指令（MC/MCR）来实现启/停控制的；2.通过选择钱币的按钮，通过加法运算上升沿有效指令(ADDP)来实现钱币累加；3.钱币存放在寄存器 D2 中，通过比较指令（CMP）进行投币数与商品价格的对比；
