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1、 目 录 第一章 摘要2 第二章 引言 2 第三章 自动售货机PLC及组态王监控主画面设计2 3.1 简易自动售货机设计要求2 3.2 简易售货机设计思路 3 3.3 下位PLC程序设计3 3.31 PLC的I/O点定义3 3.32 PLC梯形图程序设计3 3.4 上位机组态监控画面5 3.41 组态王软件5 3.42 售货机主画面5 3.43 定义I/O口设备6 3.44 数据词典6 3.45 应用程序命令语言7 第四章 四层电梯的PLC控制9 4.1 设计要求9 4.2 PLC的I/O点定义10 4.3 PLC梯形图程序设计10 第五章 变频器简介16 5.1 变频器16 5.2 变频器工
2、作原理16 5.3 变频器的基本结构16 心得体会17 参考文献18 第一章 摘要随着社会的发展，越来越多便利人们的东西出现在了这个世界上，自动售货机就是其中之一。自动售货机的新奇、高档、文明、灵活方便等深受广大人们青睐。为此，本文设计了一个基于组态王6.51作为上位机监控画面，PLC作为下位机控制简易自动售货机的控制系统。简易自动售货机能出售12元/瓶的果汁和15元/瓶的啤酒两种饮料；机器有一个投币孔，能识别1 元、5元、10元三种硬币；当投入的钱足够购买饮料后，顾客才可以选择要购买的饮料，售货机也才会自动售出饮料等等。简言之，简易自动售货机能计算投币总额并显示出来，自动判断是否超过、正好或
3、者少于饮料的价格，并发出可购买饮料、找零等信号。组态王画面能实时监控售货机的购买与投币情况，画面与实际控制同步，美观形象，画面间易于切换。第二章 引言从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。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库存信息及时地传送各营业
4、点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，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。第三章 自动售货机PLC及组态王监控主画面设计3.1 简易自动售货机设计要求（1）此自动售货机可以投入1元、5元和10元硬币。（2）自动售货机可售两种饮料，果汁每瓶12元，啤酒每瓶15元。（3）当投入的硬币总值等于或超过12元时，果汁指示灯亮；当投入的硬币总值等 于或超过15元时，果汁和啤酒指示灯都亮。（4）当果汁指示灯亮时，按下按下果汁按钮，则售货机输出果汁（5）当果汁指示灯亮时，按下按下啤酒按钮，则售货机输出啤酒（6）若投入的硬币总值超过所选饮料的价值时，售货机计
5、算出余额，并且以币值为一元的硬币按照余额退还给买者。 3.2 简易售货机设计思路 上位机组态王监控画面和下位机PLC程序不必一口气完成，可以分步进行设计。PLC程序设计思路如下：（1）编写硬币识别程序，识别投入硬币面值并保存，（2）编写指示灯程序，自动判断投入钱数点亮相应指示灯，（3）编写售货程序，当投入钱数足够购买货物时，可选择购物，（4）编写退币程序，当购买饮料完毕时有剩余金钱可进行找钱操作。各步程序的编写都是基于上一步完成的程序上，最后修善可得完整的控制程序。组态王监控画面设计思路如下：建立监控主画面，设置相应变量及动画效果，编写应用程序进行控制主画面的动态显示。3.3 下位PLC程序设
6、计 3.31 PLC的I/O点定义PLC的I/O点分配表如表（1）所示：表（1）I/O点分配表输入 X0投币1元按钮 输出Y0果汁指示灯X1投币5元按钮Y1啤酒指示灯X2投币10元按钮Y2果汁电磁阀X3选择果汁按钮Y3啤酒电磁阀X4选择啤酒按钮Y4退币电磁阀X6退币按钮3.32 PLC梯形图程序设计 梯形图是用的最多的PLC图形编程语言。梯形图语言是在传统电器控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。它与电器控制线路图相似。继承了传统电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，具有形象、直观、实用的特点。因此，这种编程语言为广大电气技术人员所熟知，是应用最广
7、泛的PLC的编程语言，是PLC的第一编程语言。PLC梯形图程序如下所示： 3.4 上位机组态监控画面3.41 组态王软件组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它基于Microsoft Windows XP/NT/2000 操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网
8、络结构分布式大型集中监控管 理系统的开发。 组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。3.42 售货机主画面 新建工程，工程名称为“简易售货机”。新建画面，画面名称“自动售货机售货机主画面”。 售货机主画面如图（1）所示，售货机表面由按钮、指示灯、文字、多边形图形等组成。图（1)售货机主画面3.43 定义I/O口设备组态王提供一个仿真 PLC 设备，用来模拟实际设备向程序提供数据，供用户调试。本说明书选用仿真PLC（串口类设备）作为组态画面连接I/O设备。3.44 数据词典在数据词典下建立相关变量如图（2）所示：图（2）数据词典3.45 应用程序命令语言打开“工程浏览器简易售
9、货机”“命令语言”，双击“应用程序命令语言”，则弹出“应用程序命令语言”对话框，将右上角“每3000毫秒”改为“每55毫秒”，在“运行时”输入框中输入下面命令语言：if(启动系统=1)if(投币1元=1)实时钱数2=实时钱数2+1;投币1元=0;if(投币5元=1)实时钱数2=实时钱数2+5;投币5元=0;if(投币10元=1)实时钱数2=实时钱数2+10;投币10元=0;if(实时钱数2=12)果汁指示灯=1;if(选择果汁=1)实时钱数2=实时钱数2-12;选择果汁=0;else 果汁指示灯=0;if(实时钱数2=15)啤酒指示灯=1;if(选择啤酒=1)实时钱数2=实时钱数2-15;选择
10、啤酒=0;else啤酒指示灯=0;if(复位=1 & 实时钱数20)找钱指示灯=1;实时钱数2=实时钱数2-1;if (实时钱数2=0 )复位=0;找钱指示灯=0;第四章 四层电梯的PLC控制4.1 设计要求如电梯模拟实验台结构所示，其动作要求如下：电梯上行：当电梯停于1楼(1F)或2F、3F时，4楼呼叫则上行到4楼碰行程开关后停止。电梯停于1F或2F，3F呼叫、则上行，到3F行程开关控制停止。电梯停于1F，2F呼叫，则上行，到2F行程开关控制停止。电梯停于lF，2F、3F同时呼叫，则电梯上行到2F后，停5秒种，继续上行到3F停止。电梯停于1F，3F、4F同时呼叫，电梯上行到3F，停5秒，继续
11、上行到4F停止。电梯停于1F，2F、4P同时呼叫，电梯上行到2F，停5秒，继续上行到4F停止电梯停于1F，2F、3F、4F同时呼叫，电梯上行到2F，停5秒，继续上行到3F，停5秒，继续上行到4F停止。电梯停于2F、3F，4F同时呼叫，电梯上行到3F停5秒，继续上行到4F停止。电梯下行：电梯停于4F或3F或2F，1F呼叫，电梯下行到1F停止。电梯停于4F或3F，2F呼叫，电梯下行到2F停止。 电梯停于4F，3F呼叫，电梯下行到3F停止。电梯停于4F，3F、2F同时呼叫，电梯下行到3F，停5秒，继续下行到2F停止电锑停于4F，3F、1F同时呼叫，电梯下行到3F，停5秒，继续下行到1F停止电梯停于4
12、F，2F、1F同时呼叫，电梯下行到2F，停5秒，继续下行到1F停止。电梯停于4F，3F、2F、1F同时呼叫，电梯下行到3F，停5秒，继续下行到2F停5秒，继续下行到lF停止。各楼层运行时间应在15秒以内，否则认为有故障。电梯停于某一层，数码管应显示该层的楼层数。设计电梯停于2F,3F时，电梯运行状态。（上下同时呼叫时，采取先上后下的原则）4.2 PLC的I/O点定义 PLC的I/O点分配表如表（2）所示：文字符号说明文字符号说明X0一层电梯限位Y0电梯向上移动 X1 二层电梯限位Y1电梯向下移动X2三层电梯限位Y2一层指示灯X3四层电梯限位Y3二层指示灯X4一层电梯下呼Y4三层指示灯X5二层电
13、梯下呼Y5四层指示灯X6二层电梯下呼Y6-Y7数码管显示X7三层电梯上呼Y10-Y14数码管显示x10三层电梯上呼X11四层电梯上呼X12复位开关4.3 PLC梯形图程序设计PLC梯形图程序如下所示：第五章 变频器简介5.1 变频器 变频器的英文译名是VFD（Variable-frequency Drive），这可能是现代科技由中文反向译为英文的为数不多实例之一。（但VFD也可解释为Vacuum fluorescent display，真空荧光管，故这种译法并不常用）。变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力传动元件。变频器在中、韩等亚洲地区受日本厂
14、商影响而曾被称作VVVF（Variable Voltage Variable Frequency Inverter）。5.2 变频器工作原理主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。5.3 变频器的基本结构变频器可以分为四个主要部分：1：整流器。它与单相或三相交流电源相连，产生脉动
15、的直流电压。整流器有两种基本类型 可控的和不可控的。2：中间电路。它可以分为以下三种类型：将整流电压变换成直流电流。使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。将整流后固定的直流电压变换成可变的直流电压。3：逆变器。它产生电动机电压的频率。另外，一些逆变器还可以将固定的直流电压变换成可变的交流电压。4：控制电路。他将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。具体被控制的部分取决于各个变频器的设计。 变频器都是由控制电路利用信号来开关逆变器的半导体器件，这是所有变频器的共同点。 变频器可以依据控制输出电压的开关模式来分类。心得体会 通过整个设计过程，让我感触最深的就是组态王软件功能的强大性与掌握编程各种函数和语句的重要性。当然首先要了解所要编程运行的对象的原理。在课程设计的过程中，我深深的感受到我们所学的东西太少了，需要学习的东西太多了，真的是学无止境。学习的过程是艰辛的，但是同时也是快乐的，让我们大家朝着自己各自的目标努力奋斗，努力学习吧，快乐生活，快乐学习，终将一天我们会成功的。参考资料1 漆汉宏（主编） PLC电气控制技术 机械工业出版社 2010.32 马志溪（主编） 电气工程设计 机械工业出版社 20023 李道霖（主编） 电气控制与PLC原理及应用 2004
