基于欧姆龙PLC和触摸屏的自动售货机控制系统的设计与调试

【摘 要】自动售货机控制系统是中高职可编程序控制器课程中一个典型项目，可承载SFC顺序控制功能图中的选择序列、可编程序终端的设计，以及PLC与触摸屏之间的通信等知识点。本文基于欧姆龙CP1H-XA40DT-D型PLC和欧姆龙NS5-SQ10/10B-EV2型触摸屏，重点介绍了自动售货机的选择分支结构流程图设计、触摸屏画面设计以及PLC与触摸屏的通信三方面内容。

【关键词】自动售货机 欧姆龙CP1H-XA40DT-D型PLC

【中图分类号】TH692.62 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）07-0030-02

欧姆龙NS5-SQ10/10B-EV2型触摸屏在日常生活中，在机场、火车站、广场、公园、办公大厦、校园等公共场合，自动售货机随处可见，其功能也是五花八门，本文中所描述的自动售货机主要完成以下动作：按下开始按钮，交易指示灯点亮，此时可以投入0.1元、0.5元或1元的硬币，当投入的硬币数额等于或超过1.2元时，汽水的按钮指示灯亮；投入的硬币数额超过1.5元时，咖啡的按钮指示灯再亮；其它情况不售出，系统直接找零。在汽水或咖啡按钮售出期间对应指示灯闪烁，7秒后会自动停止。需要找零时，按下找零按钮，取钱指示灯闪烁提示顾客取钱，当自动售货机感应到钱取走后，本次交易结束，系统复位，等待下一次的交易。

根据以上动作要求，在授课中一般按照分析控制要求、绘制控制流程图，编写控制程序和联机调试四个阶段，其中关键环节在于分析控制要求从而得到流程图，有了流程图PLC的编程就变得容易了，根据I/O分配表设计出触摸屏画面，最后联机调试就可以了。在实际教学中的动手环节，学生遇到的问题集中在PLC与触摸屏的通信设置方面。

一、分析控制要求，绘制工作流程图。

根据上述控制要求，整个自动售货机控制系统的工作流程应该为：

1.在售货机开启时，按下开始按钮，工作指示灯点亮，开始进入累计货币准备状态。

2.人工投币用三个按钮代替分别代表0.1元，0.5元，1元，投币完成后，按下确认按钮。

3.随后，自动售货机要根据投币金额作出判断，根据题目中的控制要求分为小于1.2元、大于等于1.2元和大于等于1.5元三种情况，三种不同情况分别进入顺序控制功能图的三个分支。

4.若投币小于1.2元，显示投币不足，并判断投币额是否为零，为零时结束，进入下一次循环，不为零时进入找零状态。

5.若投币大于等于1.2元，但是小于1.5元，汽水指示灯亮，按下汽水选择按钮，排汽水接触器接通，售出汽水，7秒后判断找零，计算找零数值后，进入到找零状态。

6.若投币大于等于1.5元，则选择汽水状态和选择咖啡指示灯同时点亮，用户可以选择汽水也可以选择咖啡，若选择咖啡，则排咖啡接触器接通，7秒后计算找零数值，随后进入找零状态。

7.若找零数值不为零，找零指示灯点亮，系统计算找零金额，自动售货机吐出货币，找零接触器接通，当用户取走货币，取钱传感器检测到，一次完整的售货过程结束，系统进入初始状态，清理内存，等待下次交易。

根据以上描述，为了方面学生理解，绘制出下面的流程图。

二、列出自动售货机输入输出地址分配表，设计触摸屏画面

根据对控制要求的分析，可以得到I/O分配表如下表：

根据以上输入输出地址，应用欧姆龙NS5-SQ10/10B-EV2型触摸屏，设计出触摸屏画面，设计步骤如下

1.绘制开始页画面。

① 首先创建标签对象，设置标签选项的字符串为“欢迎进入自动售货机控制系统”并设置相应选项。

② 创建命令按钮。在工作区放置CMD功能对象，双击对象，设置功能为切换屏幕。

③ 创建日期和时间。

④ 创建位图对象。点击位图功能，在画面合适位置放置，双击位图区，点击浏览添加显示文件。

2.绘制自动售货机界面。

① 在工作区内放置矩形背景，布局自动售货机功能区。

② 在工作区适当位置放置标签，将功能区命名。

③ 放置“数字显示与输入”功能对象，设置显示类型为16进制，地址设置分别为D0001和D0002。

④ 在工作区添加汽水和咖啡位图。

⑤ 添加ON/OFF功能对象，地址按照I/O分配表进行分配。

⑥ 添加位灯功能对象，地址按照I/O分配表进行分配。

三、程序仿真、下载与调试

1.程序仿真调试

（1）在CX-Programmer软件中，启动模拟—PLC-PT整体模拟，点击确定按钮，进入PLC-PT联合调试。

（2）模拟自动售货机的工作过程，进行逐步调试。

2.程序下載

在程序模拟调试.主电路和PLC接线完成后，将自动售货机PLC程序和触摸屏程序下载到PLC中。

（1）PLC程序下载过程如下：

① 通过USB电缆将计算机连接到PLC上。

② 打开自动售货机控制程序。使用快捷键“Ctrl+W”，点击“是”后，进入在线工作状态。

③ 单击“PLC”下拉菜单，单击“传送”，选择“到PLC”，点击选择“程序”，点击确定。

④进入程序下载进度对话框，程序下载完成后，点击“确定”，进入带载监视运行模式，即可进行联机调试了。

（2）触摸屏监控画面下载

① 将XM2S-09电缆一端接至触摸屏背面的“PORT A”端口，另一端接至PLC的“COM”通信端口；

② 使用USB电缆将计算机连接至触摸屏背面的USB端口；

③ 打开“自动售货机控制系统”监控画面程序；

④ 点击PT（P）下拉菜单，选择“传输”→ “快速传输”，单击“快速传输”。

3.程序调试

（1）当投入硬币金额不足1.2元时，调试工作过程。

（2）当投入硬币金额为1.2元时，调试工作过程。

（3）当投入硬币金额大于1.2元小于1.5元时，调试工作过程。

（4）当投入硬币金额大于等于1.5元时，调试工作过程。

调试中发现的问题可以返回到流程图查找程序中的问题。

四、结束语：

本文为调试PLC程序提供了一种直观可视的方法，既能提高学生的学习兴趣，又使PLC和触摸屏协同工作，为PLC教学提供一种新思路。

参考文献：

[1]林若波，廖兴展，方宋杰. 基于PLC控制的自动售货机系统设计. 齐齐哈尔大学学报（自然科学版）. 2011（01）

[2]赵红梅，张军. 自动售货机PLC控制系统的设计 . 科技资讯. 2009（03）

作者简介：

曹卓（1983-），女，辽宁省大连市，讲师，硕士，从事中等职业教育学校PLC课程教学研究；