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1、自动售货机控制系统设计弓I言11 .自动售货机的组成21 .1自动售货机电机的选择22 .2自动售货机的送出结构22 .自动售货机硬件设计41.1 1plc概述41.2 西门子S7-200及其扩展模块61.3 自动售货机的接线图71.4 自动售货机I/O分配表83 .自动售货机软件设计91. 1自动售货机的基本工作原理103. 2工作流程图104. 3自动售货机控制要求115. 4温度控制126. 5温度控制PlD控制算法127. 6程序梯形图以部分程序简介:144 .组态监控界面设计及仿真174. 1组态王软件175. 2仿真界面设计186. 3仿真界面功能205 .总结246 考文献25引
2、言随着城市经济社会的不断进步与发展,城市居民收入不断提高,生活环境条件也越来越优美,城市居民对于消费模式及其心理正在缓慢地得到改变。快捷、自动化的生产方式就是当今时代人们追求快速生产中所需要的高品质生产方式。而且自动售货机系统作为一种常用商业和自动化的设备,不管它们是在国内还是国外很受到欢迎,且现代化的发展已经为我国自动售货机系统的发展提供了有利的环境。然而,我国的大型自动售货机行业的发展却远远落后于欧洲、美国和日本等发达国家,这一点既有可能是由于目前我国大型自动售货机行业的起步较晚，又有可能因为其在开发大型售货机产品时存在较大的技术瓶颈。自动售货机是一种高科技的室内集成程度高,技术复杂的高科
3、技装置，而现在的我国由于大多数企业公司都缺少技术创新，自己制造的不够充分，而且很多主要零配件都是国外进口的自动售货机,在当前我国的开始大力发展与自动售货机产业中，最重要的问题就是如何解决与其他自动售货机的开发相关的技术问题。在这个工业自动化的新时代,任何一种技术的发展与研究都旨在更好地服务于现代人们的工作与生活。由于选址的时间与地理位置等原因，商业中心和超级市场已经无法满足广大人民群众的采购需要。为了这种设备能够更好地满足我们现代社会生活中的大多数人们对于购物的需要，自动售货机逐步从市场上渗透到我们的日常生活和工作中的各个方方面面,各个角落,如今我们可以在学校的一些图书馆，餐厅，车站的等待室，
4、以及一些人员密集的小巷和大街一点也都能清楚地看得出这种设备。简单的买卖流程,多种支付方式和稳定的控制系统给用户带来良好的体验。1 .自动售货机的组成1.1 自动售货机电机的选择一台自动售货机上可以配备多台电动机,可以通过一个自动售货机控制和驱动的弹簧从一台自动售货机中送入饮料,每种类型的饮料在送入时均需经过一台自动售货机控制进行传递和驱动，因此必须考虑在这种情况下选择正确的电动机。然而,一般来说，自动售货机上使用的发动机额定功率相对较低，小型罐装自动售货机通常所采用的发动机引擎额定功率范围在12-24v之间，额定功率为3w0然而,应该考虑直流减速电机，以增加转矩并保证饮料从空气中弹出。虽然目前
5、我国市场上所生产和使用的大多数发动机都采用的是交流电动机,但由于目前我国自动售货机销售工作的时间相对较短，需要在简单的工作时间内进行起动，或者是在短暂的工作时间内就已经完成了制动,交流电机无法完全达到这些条件的制动要求,因此最好还是选用了直流电动机。12自动售货机的送出结构目前,应用在自动售货机上的商品输送机构的种类相对较多，下面介绍的是一些比较典型的输送机构(1)螺旋式输送设备的装置带动送出机构这种输送设备将饮料安全地放置在一个螺旋式导轨上，并在输送货道底部开设一个输送出口槽，由发电机将其带动螺旋式导轨转动，当饮料运转到一个开口槽时便从输送装置出入入口。这种类型的输送式传动机构目前在工业中应
6、用最多，其主要特点是需要输送发动机的旋转扭力相对较大,造价费用相对较高。(2)输送装置采用了转盘式的输送装置在这种输送机构上面采用一个很大的喇叭形罐体作为物料的存储容器,下面则采用了一个周边各自设置有若干个小圆形槽的输送装置,通过一个带有旋钮的方式进行运动，以便将罐体掉到附近的小圆形槽内而被售出。此类输送装置也就需要带来更多旋转矩形对其进行带动并占用较多空间,而且还会发生卡死。(3)该滚机构主要是由一个圆形阶梯式主梁和一个滚筒组合而成,滚筒内部还设计可以用来盛放若干瓶装的酒类或者饮料,通过一个步进式的电机工作带动滚筒向主梁左右两方转动,利用阶梯梁的各个方向阶梯段和滚筒之间不同位置开口的移动距离
7、,来精确控制固定物体在一个货架上掉落的顺序。此类机构需要驱动电机具备较高的转动精度。(4)螺旋式弹簧驱动型的输送传递机构该类型的输送传递机构主要有螺旋式的输送传递机构是由一个连在输送传递机弹簧一端的螺旋式驱动发电机所组合而形成的，电机每个旋转一圈便会使用螺旋式输送传递机的弹簧进行旋转一圈,同时还将输送传递机推出一瓶食物。本文中我们需要设计的商品送出装置主要组成部分包括一个饮料槽轮、推拉杆、推拉销、直线小型步进电机及前后两边的饮料输送侧板箱等部分组成,其中一个槽轮上面还有一个槽轮的圆形弧宽度半径大约是一个饮料的大型输送快递装置的半径,货道上面还有一个槽轮的圆形弧宽度大约是一个饮料罐的小尺寸输送设
8、备装置。送出控制电机机构主要原理是通过带动控制电机的直线双向步进控制电机推杆带动控制推杆在槽内拉杆和槽内导向槽两个推拉销,促使控制槽轮上下围绕着控制电机横向转动的两个中心转轴进行双向往返摆动旋转.采用直线双向步进控制电机每小时反复运作一次,使控制槽轮上下各往返摆动一次.同时,在前后两边的控制电机推杆侧板上都分别设有一个导向槽,推拉槽的销随着控制电机推杆在槽内导向面和槽内的摆动方向角度来回旋转移动，导向槽的控制功能也就是直接限制了电机推杆和拉杆横向运动的旋转方向及控制槽轮上下各摆动的方向角度。在我们需要等待自动售货时,槽轮的两个沟通进出口通常是朝下,利用了两个圆轮的完整角度组合成两部分,它们通常
9、可以分别用于同时阻挡上面的各种食物和其他饮料.此时，当所有的自动售货机和信号都同时发送给我们送货过来时,直线式和步进式发电机的自动运转系统会同时带动一个受力推动的拉杆，这个受力推动的拉杆通常可以用于让两个轮槽同时做一次上下的横向摆动。在整个槽轮暂时旋转的前一半,槽口由转至向下一半改为转至向上,这样便可能会直接使得瓶装饮料暂时掉落或者转移至整个轮槽里面;在整个槽轮暂时旋转的后一半,槽口再由上一半改为转至下面，并且把所有的瓶装饮料都暂时转向了一个出货的槽口,同时整个槽轮的完整面和圆面又紧紧地夹着卡住后面的所有饮料，电机也暂时停止了转动工作,这样就几乎相当于已经安全完成了一瓶瓶装罐式饮料的生产销售。
10、2.5钱币识别器货币识别器有硬币标志性的识别设备与纸币标志性的识别设备。货币识别器属于电子商务系统中的一个重要组成部分,几乎每次购买时需要把这些信息存储到识别器上,并且在识别器能够工作正常前提下。硬币辨认器可以划分为三个组成部分,一个就是投币段,二个就是进入的币段,再一个就是后退币段。纸币识别器不存在退币段。2 .自动售货机硬件设计2. 1plc概述P1.C的硬件主要组成包括中央处理器(CPu)、内存、输出接口单元、输入端和控制接口单元、通讯网络接口、可靠和扩展性网络接口、电源等几个大部分。其中,cpu和plcpu分别是指的就是一个位于plc的两个控制核心;进出输入驱动控制设备单元/进入输出驱
11、动控制设备单元接口的也就是位于CPU机器与现场两个输入/驱动的进出输入控制设备之间的外部接口和控制电路；外部通讯装置接口指的是泛泛指可以用来直接联系数字编程器、上位机和计算机等外部通讯装置。P1.C工作系统原理很大一定程度上已经满足了企业计算机系统可以直接进行客户操作的基本原则,可以简单地直接定义其作为客户通过在系统的客户操作人员管理下,通过使用自动化的客户操作系统应用程序而直接实现的操作来直接完成其对客户的所有操作。P1.C通电之后，首先就需要对应用设备电路中的相关硬件和应用软件设备进行一些应用设备的软件初始化和安装操作,这些硬件设备和应用软件往往都需要同时分几个阶段地用来处理不同的工作任务
12、。然而,plc也必须要求它具备其自己的一个基本特点,它在系统中确定一个新的工作和管理任务并将其重新上载或者是重新放置后来到一个特定的管理系统中，它本身实际上就是一种一个能够同时通过使用定期数据调查的各种方法来进行日常工作的专门管理机器,它主要是采用了一个系统的循环自动扫描的这种工作管理模式，系统中对整个工作管理任务的日常管理和整个应用程序的日常执行都必须特别是使用到了循环自动扫描的这种操作方式才能够顺利地进行操作。图2-1S7-200P1.C20世纪60年代,在当时我国的汽车制造工业技术应用各个领域还是仍然依旧使用着各种继电器控制系统作为其技术核心的各种控制设备，由于对汽车的每一次升级换代、修
13、复其外形及零配件等的需求,所以将当时的各种继电器控制系统都进行了重新的设计与连接及安装。随着我们的新能源汽车制造工业技术水平的不断进步和发展,汽车的升级替代频率也越来越高,这样一来对于继电器的自动化管理控制和保养管理系统也就会需要频繁的进行比较大幅度的修复和变化,既要重新进行设计又加上重新进行的安装和连接，十分的不方便，而且所需要的时间就是花费了很多的人力和物力十分巨大，非常不起码的经济,甚至此刻也有机会直接拖缓慢汽车的更新步伐。所以在技术市场上非常迫切地需要彻底改变这一技术市场的实际情况,美国通用汽车公司于1969年公开进行招投标,要求用一种新的可编程控制器驱动装置代替继电器可编程控制装置,
14、并向公司提交十项投标报价指标,即：（1）程序编程方便，现场随时可修改程序。（2）便于修理，使用模块化模式。（3）相比于继电器来说可靠性大大增强。（4）相比于继电器来说体积大幅度减小。（5）可直接与计算机相连，方便数据传输。（6）性价比较于继电器来说并无劣势。（7）可以输入交流150V以上。（8）输出频率为115v的交流电,容量必须严格控制在2a以上，可以直接与各种电磁阀、接触器互相连接，方便控制。（9）扩展十分方便，不需要大幅度改动系统。(IO)用户存储器设备容量可以扩展至4kb以及以上(以便满足当时车辆在装配工艺流程中的需求。2.2西门子S7-200及其扩展模块能够分别为用户配置4种基础设备
15、单元和6种类型的扩展延伸模块。它的整个系统组成主要由基本单元、扩展模块、编程器、内存卡、读数量库、写入机等组成。s7-200系列的基础部件单元结构如下表2-1所示。表2-1S7-200系列P1.C中CPU22X的基本单元结构型号输入点输出点可带扩展模块数S7-200CPU221640S7-200CPU222862个扩展模块S7-200CPU22416107个扩展模块S7-200CPU224XP24167个扩展模块S7-200CPU22624167个扩展模块此篇论文采用的是CUP226o其分别拥有24输入/16输出总共40个进制字符串最大数量4个i/o连接点。可以同时最大地总线连接7个极具扩充性
16、的模拟接口管理模块,并且用户能够将其最大扩展定义为最大248路多个最大模拟量多组i/o连接点或35路最大模拟量多个i/o连接点026k节每个单位字节表示磁盘存储进程和其他字节数据库磁盘进程所使用需要的数据存储器和磁盘空间。6个独立的30khz高速控制电流驱动计数器,2路独立的20khz高速驱动电流计数脉冲进入输出，具有P和Pid两个控制器。2个基于srs485通讯/视频传播编程语言的可编程的通讯接口，具备一个ppi音频通讯传播协议、mpi视频通讯传播协议和自由化的通讯协议方式。i/。端子焊接排列器可以轻易的对其进行焊接安装。广泛应用于各种大型工业过程控制软件管理系统技术水平较高和有要求的各种现
17、代化大型工业过程控制系统管理软件系统,具备了能够使用更多硬件输入/驱动输出的控制节点，更强的控制系统软件模块化和软件扩充控制功能，更快的软件系统集成工作和软件运行管理速度和更强的内部软件集成特殊控制功能。表2-2P1.C扩展模块扩展模块EMEM221数字量输入EM221数字量输入8点24VDC16点24VDCEM222数字量输出EM222数字量输出EM223数字量输入/输出模块EM223数字量输入/输出模块EM223数字量输入输出模块EM223数字量输入/输出模块EM223数字量输入/输出模块EM223数字量输入/输出模块EM223数字量输入/输出模块EM223数字量输入/输出模块8点、24V
18、DC8点继电器4入24VDC/4出24VDC4入/4出继电器输出8入24VDC/8出24VDC8入/8出继电器输出16入24VDC/16出24VDC16入/16出继电器输出32入24VDC/32出24VDC32入/32出继电器输出根据此次设计的功能要求，选择EM223即可。图2-2自动售货机连接图2. 3自动售货机的接线图自动售货机的接线图如下图所示，SB2“SB7为物品选择按钮，当投入货币比物品所设定价格大时都自动会有绿灯亮(Q2.PQ2.6),按下SB2B7其中一个，对应的KM线圈得电，电动机转动出相应的物品(Q0.Q0.6),当所有物品销售完，其行程开关断开，物品红灯亮并向系统发出物品销
19、售的信息；当购买买物品总值低于投入总值时,可按找零按钮SBI进行找零,KMl得电电机转动找零(Q0.0)。找零按钮SBl-IZ10.0Q0.0找零I_I矿泉水2元按钮SB2H10.1Q0.1山矿泉水可乐3元按钮SB3匕10.2Q0.211出可乐雪碧4元按钮SM10.3Q0.3出雪匏牛奶4元按钮工10.4Q0.4出牛奶果汁4元按钮S胞工10.5Q0.5出果汁咖啡5元按钮SB710.6Q0.6-D出咖啡投I元硬巾一谶工12.1Ql.0-0-硬币剩余红灯（不可找等）投5元纸币SB9工12.2P1.CQl.10-硬币剩余绿灯（可找事）投10元纸币SBlo1.12.3CPU226Ql.2-0-纸币剩余红
20、灯（不可找零）退币SBl112.4Ql.3-0-纸币剩余绿灯（可找零）温控启动SB12H11.1温控停止SB12工11.1Q2.1-0-矿泉水绿灯（可购买）Q2.2-0-UJ乐绿灯（可购买）Q2.3-0雪型绿灯（可购买）矿泉水行程开关SB1613.1Q2.4-0-牛奶球灯（可购买）可乐行程开关SB17K13.2Q2.5-0-果汁绿灯（可购买）工科行程开关SBl8K13.3Q2.60-咖喑绿灯（可购买）牛奶行程开关SBl19K13.4果汁行程开关SB20K13.5咖曙行程开关SB2113.60-Q3.1旷泉水红灯（不可购买）24VEM223Q3.2Q3.3-0-8)-可乐红灯不可购买）当邺红灯（
21、不可购买）Q3.40-牛奶红灯（不可购买）Q3.5-0-果汁红灯（不可购买）Q3.6-0-咖啡红灯（不可购买）%忌开关1220V图2-3外部接线图2.4自动售货机I/O分配表i/O分配量表是plc系统重要组成部分。输入/输出单位是plc与其他工业领域相互之间的一个接口。现场控制信号经由i/。单元进行连接。P1.C控制器通过端口I从系统中接收传感器信号，并通过端口O将各种命令发送到驱动器。根据系统的功能和要求s7-200plcc所设计的自动分配售货计算机i/o中的分配程序列表显示如下参见表2-3自动售货机I/O分配序号定义点符号功能序号定义点功能110.0SBl找零按钮22Q3.1矿泉水红灯（物
22、品售完）210.1SB2矿泉水2元按钮23Q3.2可乐红灯（物品售完）310.2SB3可乐3元按钮24Q3.3雪碧红灯（物品售完）410.3SB4雪碧3元按钮25Q3.4牛奶红灯（物品售完）510.4SB5牛奶4元按钮26Q3.5果汁红灯（物品售完）610.5SB6果汁4元按钮27Q3.6咖啡红灯（物品售完）710.6SB7咖啡5元按钮28Q0.0找零812.1SB8投1元硬币29Q0.1出矿泉水912.2SB9投5元纸币30Q0.2出可乐1012.3SBlO投10元纸币31Q0.3出雪碧1112.4SBll退币32Q0.4出牛奶1213.1SB12矿泉水行程按钮33Q0.5出果汁1313.2
23、SB13可乐行程按钮34Q0.6出咖啡1413.3SB14雪碧行程按钮35Q2.1矿泉水绿灯（可以购买）1513.4SB15牛奶行程按钮36Q2.2可乐绿灯（可以购买）1613.5SB16果汁行程按钮37Q2.3雪碧绿灯（可以购买）1713.6SB17咖啡行程按钮38Q2.4牛奶绿灯（可以购买）1811.0SB18温控启动39Q2.5果汁绿灯（可以购买）1911.1SB19温控停止4041Q2.6Q1.O咖啡绿灯（可以购买）硬币剩余红灯（不能找零硬币）42Q1.1硬币剩余绿灯（可以找零硬币）4344Ql.2Q1.3纸币剩余红灯（不能找零纸币）纸币剩余绿灯（可以找零纸币）45Ql.4制冷器3.自
24、动售货机软件设计3.1 自动售货机的基本工作原理整个自动化控制系统以plc为设计核心的模块化软件用于直接实现各类自动售货机的各项控制功能,用户随时都可以通过投币货币识别系统将控制信号直接转换成自己所需要的控制指令,按下各类商品购买的按钮和各类退币按钮再重新添加到相应的plc信号,然后plc根据其他的具体情况再去进行控制各类商品的指示灯的通用常数或者说就是常熄灭及各类接触器启动与开断和控制设备如发电机。对所需要投入货币数量进行计算,并依照货币的数值来判断自己是否可以购买一定的商品。一次性的售货机交易除了需要考虑到加减运算外,还需要通过识别货币与电机之间的传动,这样才可以实现全部售货,退币。3.
25、2工作流程图用户通过累计投入加币，来获得对应商品的购买力，自动售货机通过比较投入的金额与其对应商品价格,若金额大于或等于上一级商品的价格，即可开始进行卖家的出货,在卖家买了后可以通过退币方式进行卖家的交易或者是返回上一级商品继续卖家的交易，直到卖家决定下一级的交易为止。饮料专用自动售卖机工作流程图如图所示：图37工作流程图1 .3自动售货机控制要求自动售货机的plc控制要求如下：1.自动售货机接受1元硬币和5元、10元的纸币。2 .售货共售出六种商品。3所售饮料的标价：2元-5元不等。4 .当投放的纸币金额或总值大于其所购商品的目标价格时，所有能够买到商品的指示灯都会点亮。5 .在成功地购买一
26、件商品后，系统自动进行了计算其剩余的币值，并根据当前剩余的购物币值来查看需要继续购买的商品（购物指示灯亮）。6 .若投入钱币有余额,则找钱的指示灯点亮,并按下退币的方式进行控制,退出所有找回来的纸币。3.4温度控制本次设计温度控制主要为天气炎热时的制冷功能：温度稳定于20度，上下偏差不超过3度。高于23度时开始制冷，低于17度时停止制冷。采用S7-200P1.C自带的PID模块完成控制功能，要求PlD参数可以自整定完成；系统由组态软件和S7-200P1.C构成一个上下位机系统，实时监测功能。3.5温度控制PlD控制算法r(t)FlD控制环节_虱止Tl被控对到.怩馈环节I带PlD控制器的闭环控制
27、系统框图图3-2系统框图如图所示,Pid的微控制器系统可以自动正确调节各个控制回路的信号输入和控制出口，使整个系统电路能够始终处于稳定运行状态。偏差函数e和C是输入量e与八输出量r和C的一个相位函数关系：e(t)=r(f)-CQ)(4-1)控制器的输出为：(4-2)W)=Kpe(t)+e(t)dt+Td等u(t)Pn)回路输出KP比例系数P积分系数ITd微分系数DPIl)调节的传输函数为D(三)=U(三)E(三)=K川+/+W(4-3)数字编程计算机如果要认真想正确处理这一周期函数的偏差关系式,必须把连续周期函数偏差进行多次离散化,对带有偏差值的周期函数进行多次采样后，计算机就可能会自动给出一
28、个偏差值。其中就是离散变量化的基本原理及其微分方程式定义如表3-1所示：表3-1模拟与离散形式模拟形式离散化形式e(O=r(r)-c(Z)e(n)=r(n)-c(n)血dTe(ri)-en-Y)Tte(t)dt0NewT=TSe(J)I=O/=O所以Pn)输出经过离散化后，它的输出方程为:TTd()=Ke(n)+-e(i)+e(n)-e(n-i)Ti,=OT(4-4)=UP()+ui()+为5)+式中，UPS)=KPe称为比例项ui(n)=KP1.Zea)称为积分项Til=o%()=Kp，e()-e(-D称为微分项上式中,积分误差项目的值是一个包含从第一个周期采样误差周期结束开始至当前一个采样
29、误差周期的全部采样误差值的累加值。在一个采样计算中，没有必要在一个采样计算器中同时保留所有的一个采样处理周期中的误差项，只是我们通常都需要在一个采样计算器中同时保留一个误差积分项的前值,计算机需要对这个数据进行相应的处理也就是必须遵守这种采样计算设计过程中的原则。故我们通常就是可以直接地运用位置式函数plc算法中的一个pid控制指令函数来直接进行这种位置式函数Pid控制算法的数值测量。36程序梯形图以部分程序简介：投币计数部分：投入一枚钱币，一元的值相当于一个所对应的数字1,五元的值相当于一个所对应的数字5,通过一个加法器将钱币的值累积得到vd4上，储以矿泉水产品为案例,介绍了购买的过程,灯光
30、的控制和运算的方法。例如，当用户的金额超过或等于2元时,矿泉水的指示灯就会点亮,此时若用户再次按下矿泉水的指示灯按键,余额将缩小2,系统会向用户送出一次矿泉水,8s后自动停止。当商品中没有矿泉水的时候,只要按下相应的按键,则商品就不会减少。程序的目的就是通过一个比较器的计算方式对剩余问题进行判断,通过一个图3-4计算程序矿泉水闪烁控制网络5T55INTON10-PT1ms网络6T55T561I11NTON1。PTIixIm$MO.6l-C)图3-5闪烁控制图例如，当金额的余额超过了大于或者是等于2元的金额,如果没有按下对应的矿泉水关闭键，则其对应的绿灯常亮，当没有对应的矿泉水时，对应的绿灯不亮
31、.图3-6绿灯控制图当无矿泉水时，对应红灯亮网络813.1Q3.1IIC)图3-7红灯控制图无操作时程序设计2min无操作计时网络34I羌HEi+时VD410.1102IQ310.4105IQ6TD1/11/11,I1/11/11，卜0T44!NTON1000PT100m无人操作计时35WI图3-82min无人计时图图3-9无人操作计时图无操作找零灯亮网络36I无操作找零灯一T43VD4QOOIII-I:I()10.0IHj图3-10找零灯亮图找零程序设计本次设计找零有纸币和硬币两种，以五元纸币为例介绍下面梯形图。通过比较器的方式来判断剩余金额中是否超出了五元,如果剩余金额中的钱数大于五元且钱
32、数小于10时,就要执行后面的减法进行运算,找出5元纸币,找零后若还有钱数则将其储存在vd4上而，再通过以后的一元纸币找零程序进行找零。图371找零程序4.组态监控界面设计及仿真4.1 组态王软件组态王在实现web数据信息自动发布监控技术创新方面已经不断取得了新的技术突破,全新技术版本下的web数据信息自动发布监控系统不仅可以轻松支持实现报表视频声音图像的自动发布,数据管理信息的自动发布和通过OCX服务控件的自动发布，同时也完全保留了组态王web的所有功能特点：ie网页浏览器的客户端也同样可以轻松保持获得一个与您在组态王的企业运行数据管理监控系统相同的报表视频声音图像实时监控数据信息发布画面，i
33、e浏览客户端和您在web网络服务器之间同样可以轻松保持高效的数据信息管理数据实时同步,通过一个互联通的网络你它们同样可以在任何一个网络地方都同样能够轻松获得与您在Web网络服务器上相同的视频图像监控画面和视频数据信息显示、报表视频图像数据显示、报警视频图像数据显示等，同时还让您可以更加方便快捷的向每个企业现场用户发布数据控制管理命令,实现对其数据进行实时数据管理和远程控制。它分别具有其对环境变化适应力强、开放度高、容易用地拓宽、经济效益高、开发周期短等六大特征。通常我们就认为可以将这样一个管理系统分别合理划分出成为业务控制管理层、监督层和管理控制层、运营商三个管理主体不同层次的管理结构。其中现
34、场监控管理层主要是一个对下的实时连接现场控制管理层，是一个对上的实时连接现场管理控制层,它不仅能够实现了对现场的实时自动监控与远程管理,且在一个全局性的自动化现场控制管理系统中它还起到了数据上传系统下达、组态系统开发的重要支撑作用。特别要的是我们要重点考虑三个主要方面的解决问题:一是画面、资料、动漫。通过对本次监测所达到的整个系统功能需求及所要怎么做的如何实现系统功能需求进行统计分析,采用系统组态王对本次监测所达到的整个系统需求进行了分析设计。组态监控软件还为专业试验操作人员用户提供了一个完全可视自动化的组态监控操作画面,有利于用户实现了对试验操作人员的实时组态监测。而且,它们还不仅能够很好地
35、结合充分利用基于windows的各种图形自动编辑显示功能,方便地直观设计构成一个自动监控报表画面,并以一种类似动画的显示方式自动显示和输出所有自动控制监测装置的实际运行工作状态,具有实时的自动报警窗口、实时的发展趋势预测曲线等,可以更加便利快捷地直观设计生成各类监控报表。它还提供包括丰富的硬件装置驱动程序和灵活多变的组态软件操作系统方式,数据连接功能。组态王软件作为一个开放型的通用工业监控软件,支持与国内外常见的P1.C.智能模块、智能仪表、变频器、数据采集板卡等（如:西门子P1.C.莫迪康P1.C.欧姆龙P1.C三菱P1.C、研华模块等等）通过常规通讯接口（如串口方式、USB接方式、以太网、
36、总线、GPRS等）进行数据通讯。4.2仿真界面设计本次设计采用的是组态王7.5版本,首先解决了设备之间连接的问题,建立了一个新的设备,根据Plc型号西门子（s7-200）的主要参数结构图如表4-1所示。表47西门子（S7-200）参数表生产厂家西门子设备名称S7-200系列逻辑名称CPU226连接的串口COMl通信方式PPI设备地址2如所示图4-1建立系统设备系列选择如图s7-200系列设备选择ppi。点击下一步之后就会给新设备建立的一个设备串口加上自己的用户名称,然后在这个设备所在的需要进行连接时得到的两个串口中与德国西门子所在串口中的相同串口位置分别选择coml,设备的用户地址编码是2。最
37、终我们完成了一个如如下图4-2所示的设备硬件创造。图4-1创建设备页面图劫响售戛一你所要安装的设备信息：设备信息新设爸为西门子生产的S7-200系列设爸逻辑名：毕业设计设备地址2通讯方式：FPIP自动座变星上一步一）k二完，二二1取消I图4-2完成设备创建图在工程管理器中，根据提示新建一个工程，如图43所示。图4-3建立工程文件参考真实的一个自动售货机的实物,从工具盒中找到相应的工具,新建一个与自动售货机的人类交互接口界面,布局画面。把它们与相应的控制按键、指示灯及相应的数据字典等功能进行了关联,所构建的仿真界面结构如图4-4所示。三三林XHSj图4-4仿真界面4 .3仿真界面功能首先是主界面
38、，设计的商品共有六种，每种商品的金额显示在按键上，上方是剩余金额显示，下方为取物口。右上方为投币处右下方为退币按钮，自动售货机后方为温度显示，可由开关控制是否制冷。当投入钱币是，在投币口下方显示屏显示投入金额，然后显示到上方金额显示屏，剩余金额大于商品时商品指示绿灯亮。图4-5投币金额显示点击商品购买按钮后，剩余金额减去商品价格，商品从下方取物口吊出，商品剩余量减一，若要继续购买则可点击商品按钮，若不继续购买则可点击退币按钮。当剩余金额小于商品按钮时，商品指示灯熄灭。图4-6商品购买如图4-7,当剩余金额为3元时，上方金额大于3元的商品指示灯熄灭。而下方金额小于三元的商品指示灯亮。图4-7商品
39、指示灯显示点击退币按钮后，剩余金额清零。图4-8退币当商品右上角数字为零时，即表示商品已售完，指示红灯亮，此时即使剩余金额大于商品金额，也无法购买此类商品。商品售罄后，可以通过设置以增加商品O图4-9商品售罄显示界面后方设置了温度显示屏，以监测温度变化。设置外界室温为33度，当降温开关关闭时，温度保持在33度；当打开开关时，制冷器开始制冷，温度开始下降，当温度下降到17度时，制冷器停止工作，当温度上升到23度后，制冷剂又开始工作。若中途关闭开关，则温度会缓慢回到室温33度。图470系统温度控制5 .总结本次毕业设计的课题主要是基于s7-200plc自动售货机管理控制系统的设计。一个平常的来说一
40、个看似简单而又完全可以让人们使用方便的平板电脑和一个自动化的售货机,其实也并非不是这样轻易就可以简单做成的。我本次在开始进行这个系统的设计时需要做的只是对于一台自动售货机台的控制系统这一部分进行了设计,并且采用了组态王来进行了仿真。在第一次接到这道题目后，起初就觉得不是无从下手,在认真思考了一段时间之后,我通过移动互联网以及自己去图书馆等其他的地方来收集和查阅一些有关的资料，了解和获得一些关于自动售货机，Plc及其他组态王的资讯。基于我们学习的Plc课程,我自己也尝试着开发并编写这个程序。经过多次修改以及调试,最终都取得成功,达到预期的效果。在软件的设计中我们使用了step7进行编程,学习到了
41、很多新知识,巩固了之前在学校所学的知识。由于我在从事设计工作过程中用心学到了，我通过不断查阅一些设计相关技术资料,对它们的设计工作基本原理以及实际中的应用情况有了深刻地具体理解和基本认识。经过几个多月的不断持续和深入研究.最终在我校商雨青老师教授的耐心帮助下.终于按时顺利完成了这次毕业设计的主要内容我们研究生设计出来的系统就是在自动售货机中控制系统的组成部分.这种新型自动售货机的概念正是由于目前我国从一个劳动密集型的产业结构向一个科学和技术密集型社会的结构发展而来。并在编程完成之后,通过自我学习以及和老师的商讨,初步学会了组态王软件的使用，并使用组态王软件成功完成了了此次设计的仿真。通过本次课
42、程设计,我的实践学习获益颇多,对于Plc的编程也进行了更为深入的理解与把握,增强了我在实际工作中的实践操作能力以及自己动手掌握的能力。另外,我还在这里掌握了step7和组态王软件,此次毕业设计的实践经历让我养成了良好的学习习惯,对我之后的毕业设计学习和实践工作都有了积极的推动。参考文献赵茹，万肖.基于移动支付的自动售货机实时监控系统设计J.自动化与仪器仪表,2022,(01):95-99.2刘湘.自动售货机智能控制系统研究与设计J.中国新技术新产品,2021,(15):63-65.3邵华梅,汪志成,徐丽琴,沈博韬.基于STM32的散装食品自动售货机设计J.机械制造与自动化,2021,50S3)
43、:220-223.张安莉，谢檬，郭月.基于1.abVlEW的自动售货机系统设计J.电子设计工程,2021,29(11):1-6.5沈靖宇.M便利店杭州公司自动售货机业务竞争战略研究D.大连理工大学,2021.6王超.顾客感知价值对自动售货机持续使用意愿的影响研究D.北京邮电大学,2021.吴鹃.人脸识别技术下烟草自动售货机在线支付系统设计J.自动化与仪器仪表,2021,(01):119-123.8李红科,王庆春,贾晓菲.基于VerilogHD1.的自动售货机设计与仿真J.电子技术与软件工程,2021,(01):54-56.查明皓，翟娟，张婷婷，罗辉辉.一种基于单片机的自动售货机设计J.软件，2
44、020,41(11):42-44.10陈金宝.基于P1.C的水果自动售货机设计J.电子世界,2020,(20):114115+120.11姚莹.自动售货机触摸屏设计原理J.电子技术与软件工程,2020,(16):75-76.12陶佳鑫.蔬菜自动售货机的控制系统设计J.科技经济市场,2020,(04):11-13.13王涛.面向用户体验的现磨咖啡自动售货机产品设计研究D.上海工程技术大学，2020.14肖鹏飞,陈公兴,岑智中，岑伟华,管涛.一种基于互联网+的新型自动售货机的设计与实现U1.科技与创新,2019,(23):103+106.15成翔.基于P1.C的自动售货机控制系统设计J.花炮科技与市场,2019,(04):216-217.
