基于PLC的自动售货机控制系统教学设计

2016-05-30张巧梁晶王彦志

科技风 2016年5期

张巧　梁晶　王彦志

摘要：为了让学生更好的学习PLC，使抽象的程序控制得以实物实现，满足教学需要，根据自动售货机的控制要求，利用西门子S7-200 smart可编程控制器实现自动售货机的模拟控制系统，通过实践，实现了自动售货机的控制功能，达到实践教学的目的。

关键词：自动售货机；PLC；控制；程序

目前，我们在小区、生活广场、车站等地方经常看到零售矿泉水、盒装方便面……的自动售货机，通过售货机面板提示，顾客可以自行完成购物，且不受时间限制。自动售货机给人们带来了极大的方便，同时也在很大程度上提升了人们购买商品的体验。若自动售货机控制系统以PLC作为控制核心，和以往的单片机控制核心相比较，不但可提高系统的可靠性，还使编程简单，系统后期维护方便。

自动售货机具有显示投币金额、投币计数、找零等功能，所以常被作为PLC数值运算教学中的典型实例，为了让学生更好的学习PLC，使抽象的程序控制得以实物实现，方便教师教学，本文介绍了一种使用西门子PLC实现的自动售货机的模拟控制系统，包括售货机的功能、模拟挂箱的构成、控制原理等，并通过实验验证了系统的可行性。

1.自动售货机的控制要求

（1）自动售货机可投入1元、5元、10元三种货币（用3个按钮模拟），投币后在8段数码管上显示投币金额；

（2）能够销售1元/瓶的水和3元/瓶的可乐；

（3）当投入的钱币总值等于或大于1元时，水按钮指示灯亮；当投入的纸币总值等于或大于3元时水和可乐按钮指示灯均亮；

（4）按下水或可乐按钮后，分别在水或可乐出口处推出相应物品（用2个指示灯模拟），等待购买者拿走；

（5）购买者成功购买后，货币指示处显示余额，这时还可继续购买，如果货币不足，可再次投币，投币总值=余额+第二次投币+ … …；若按下找零按钮后，可退出多余的钱。

2.自动售货机的控制原理

以一次交易过程为例，自动售货机控制原理为：假设投币5元，投入后货币指示处的八段数码管显示数字“5”表示投币5元，水和可乐指示灯均亮，说明这两种物品都可以购买，按下“可乐”按钮后，在可乐出口处售出一瓶可乐。售出可乐后系统进行计算（投入货币5元-一瓶可乐的钱数3元），计算结果“2”显示在八段数码管上，表示剩余2元，这时如果按下“找零”按钮，则在找零处退出2元（用指示灯表示），且货币指示处显示“0”；若不进行找零操作，而按下“水”按钮，会在水的出口处售出一瓶矿泉水，用指示灯模拟，售出水后系统再次进行计算（剩余的2元-一瓶水的钱数1元），计算的结果“1”显示在八段数码管上，按下找零按钮，退出1元，用指示灯模拟，且货币指示处显示“0”。

3.PLC简介

可编程控制器（PLC）是以微处理器为基础，结合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用工业自动控制装置。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程[1]。具有可靠性高、操作方便、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点[1]，在自动控制的各个领域得到广泛应用。本系统中PLC采用西门子S7-200 SMART型号实现。

4.自动售货机PLC程序设计

4.1 PLC的I/O口定义

根据PLC的型号对该控制系统的I/O口进行定义，定义的原则为编程、接线、检查方便。输入端口为投币1元、5元、10元的模拟按钮，水按钮、可乐按钮和找零按钮；输出端口为货币显示、水的指示灯、可乐的指示灯、水出口、可乐出口和找零出口，共6个输入点，6个输出点。

4.2 程序设计

系统程序设计包括投币计算总金额、判断金额是否满足购买水或可乐、找零等程序，系统控制流程如图1所示。

（1）投币计数。每投一次货币，通过按钮把信号传递到PLC，并把投入的货币金额进行求和计算，计算结果保存到变量存储区VW0中。

（2）钱数比较。如果VW0中的数值大于或等于商品价钱时，对应的商品指示灯亮，表示可以购买该商品。

（3）购买水和可乐过程。按下亮灯所对应的水或可乐按钮，水或可乐出口处指示灯亮，表示系统售出购买的商品。

（4）找零。找零操作有两种情况。一种情况是买完水或可乐之后，系统将计算出多余的钱，按下找零按钮后找零指示灯亮，表示退出多余的钱。另一种情况是投币后不想买了，按下找零按钮，找零指示灯亮，系统退出投入的钱币。

4.3 安装、调试

（1）根据系统的I/O口定义完成接线，并检查，确认接线正确；

（2）根据自动售货机的控制要求编写梯形图程序，并将程序下载到PLC，监控程序运行状态。