基于歐姆龍PLC和觸摸屏的自動售貨機控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試

【摘 要】自動售貨機控制系統(tǒng)是中高職可編程序控制器課程中一個典型項目，可承載SFC順序控制功能圖中的選擇序列、可編程序終端的設(shè)計，以及PLC與觸摸屏之間的通信等知識點。本文基于歐姆龍CP1H-XA40DT-D型PLC和歐姆龍NS5-SQ10/10B-EV2型觸摸屏，重點介紹了自動售貨機的選擇分支結(jié)構(gòu)流程圖設(shè)計、觸摸屏畫面設(shè)計以及PLC與觸摸屏的通信三方面內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】自動售貨機 歐姆龍CP1H-XA40DT-D型PLC

【中圖分類號】TH692.62 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）07-0030-02

歐姆龍NS5-SQ10/10B-EV2型觸摸屏在日常生活中，在機場、火車站、廣場、公園、辦公大廈、校園等公共場合，自動售貨機隨處可見，其功能也是五花八門，本文中所描述的自動售貨機主要完成以下動作：按下開始按鈕，交易指示燈點亮，此時可以投入0.1元、0.5元或1元的硬幣，當(dāng)投入的硬幣數(shù)額等于或超過1.2元時，汽水的按鈕指示燈亮；投入的硬幣數(shù)額超過1.5元時，咖啡的按鈕指示燈再亮；其它情況不售出，系統(tǒng)直接找零。在汽水或咖啡按鈕售出期間對應(yīng)指示燈閃爍，7秒后會自動停止。需要找零時，按下找零按鈕，取錢指示燈閃爍提示顧客取錢，當(dāng)自動售貨機感應(yīng)到錢取走后，本次交易結(jié)束，系統(tǒng)復(fù)位，等待下一次的交易。

根據(jù)以上動作要求，在授課中一般按照分析控制要求、繪制控制流程圖，編寫控制程序和聯(lián)機調(diào)試四個階段，其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于分析控制要求從而得到流程圖，有了流程圖PLC的編程就變得容易了，根據(jù)I/O分配表設(shè)計出觸摸屏畫面，最后聯(lián)機調(diào)試就可以了。在實際教學(xué)中的動手環(huán)節(jié)，學(xué)生遇到的問題集中在PLC與觸摸屏的通信設(shè)置方面。

一、分析控制要求，繪制工作流程圖。

根據(jù)上述控制要求，整個自動售貨機控制系統(tǒng)的工作流程應(yīng)該為：

1.在售貨機開啟時，按下開始按鈕，工作指示燈點亮，開始進(jìn)入累計貨幣準(zhǔn)備狀態(tài)。

2.人工投幣用三個按鈕代替分別代表0.1元，0.5元，1元，投幣完成后，按下確認(rèn)按鈕。

3.隨后，自動售貨機要根據(jù)投幣金額作出判斷，根據(jù)題目中的控制要求分為小于1.2元、大于等于1.2元和大于等于1.5元三種情況，三種不同情況分別進(jìn)入順序控制功能圖的三個分支。

4.若投幣小于1.2元，顯示投幣不足，并判斷投幣額是否為零，為零時結(jié)束，進(jìn)入下一次循環(huán)，不為零時進(jìn)入找零狀態(tài)。

5.若投幣大于等于1.2元，但是小于1.5元，汽水指示燈亮，按下汽水選擇按鈕，排汽水接觸器接通，售出汽水，7秒后判斷找零，計算找零數(shù)值后，進(jìn)入到找零狀態(tài)。

6.若投幣大于等于1.5元，則選擇汽水狀態(tài)和選擇咖啡指示燈同時點亮，用戶可以選擇汽水也可以選擇咖啡，若選擇咖啡，則排咖啡接觸器接通，7秒后計算找零數(shù)值，隨后進(jìn)入找零狀態(tài)。

7.若找零數(shù)值不為零，找零指示燈點亮，系統(tǒng)計算找零金額，自動售貨機吐出貨幣，找零接觸器接通，當(dāng)用戶取走貨幣，取錢傳感器檢測到，一次完整的售貨過程結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入初始狀態(tài)，清理內(nèi)存，等待下次交易。

根據(jù)以上描述，為了方面學(xué)生理解，繪制出下面的流程圖。

二、列出自動售貨機輸入輸出地址分配表，設(shè)計觸摸屏畫面

根據(jù)對控制要求的分析，可以得到I/O分配表如下表：

根據(jù)以上輸入輸出地址，應(yīng)用歐姆龍NS5-SQ10/10B-EV2型觸摸屏，設(shè)計出觸摸屏畫面，設(shè)計步驟如下

1.繪制開始頁畫面。

① 首先創(chuàng)建標(biāo)簽對象，設(shè)置標(biāo)簽選項的字符串為“歡迎進(jìn)入自動售貨機控制系統(tǒng)”并設(shè)置相應(yīng)選項。

② 創(chuàng)建命令按鈕。在工作區(qū)放置CMD功能對象，雙擊對象，設(shè)置功能為切換屏幕。

③ 創(chuàng)建日期和時間。

④ 創(chuàng)建位圖對象。點擊位圖功能，在畫面合適位置放置，雙擊位圖區(qū)，點擊瀏覽添加顯示文件。

2.繪制自動售貨機界面。

① 在工作區(qū)內(nèi)放置矩形背景，布局自動售貨機功能區(qū)。

② 在工作區(qū)適當(dāng)位置放置標(biāo)簽，將功能區(qū)命名。

③ 放置“數(shù)字顯示與輸入”功能對象，設(shè)置顯示類型為16進(jìn)制，地址設(shè)置分別為D0001和D0002。

④ 在工作區(qū)添加汽水和咖啡位圖。

⑤ 添加ON/OFF功能對象，地址按照I/O分配表進(jìn)行分配。

⑥ 添加位燈功能對象，地址按照I/O分配表進(jìn)行分配。

三、程序仿真、下載與調(diào)試

1.程序仿真調(diào)試

（1）在CX-Programmer軟件中，啟動模擬—PLC-PT整體模擬，點擊確定按鈕，進(jìn)入PLC-PT聯(lián)合調(diào)試。

（2）模擬自動售貨機的工作過程，進(jìn)行逐步調(diào)試。

2.程序下載

在程序模擬調(diào)試.主電路和PLC接線完成后，將自動售貨機PLC程序和觸摸屏程序下載到PLC中。

（1）PLC程序下載過程如下：

① 通過USB電纜將計算機連接到PLC上。

② 打開自動售貨機控制程序。使用快捷鍵“Ctrl+W”，點擊“是”后，進(jìn)入在線工作狀態(tài)。

③ 單擊“PLC”下拉菜單，單擊“傳送”，選擇“到PLC”，點擊選擇“程序”，點擊確定。

④進(jìn)入程序下載進(jìn)度對話框，程序下載完成后，點擊“確定”，進(jìn)入帶載監(jiān)視運行模式，即可進(jìn)行聯(lián)機調(diào)試了。

（2）觸摸屏監(jiān)控畫面下載

① 將XM2S-09電纜一端接至觸摸屏背面的“PORT A”端口，另一端接至PLC的“COM”通信端口；

② 使用USB電纜將計算機連接至觸摸屏背面的USB端口；

③ 打開“自動售貨機控制系統(tǒng)”監(jiān)控畫面程序；

④ 點擊PT（P）下拉菜單，選擇“傳輸”→ “快速傳輸”，單擊“快速傳輸”。

3.程序調(diào)試

（1）當(dāng)投入硬幣金額不足1.2元時，調(diào)試工作過程。

（2）當(dāng)投入硬幣金額為1.2元時，調(diào)試工作過程。

（3）當(dāng)投入硬幣金額大于1.2元小于1.5元時，調(diào)試工作過程。

（4）當(dāng)投入硬幣金額大于等于1.5元時，調(diào)試工作過程。

調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題可以返回到流程圖查找程序中的問題。

四、結(jié)束語：

本文為調(diào)試PLC程序提供了一種直觀可視的方法，既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又使PLC和觸摸屏協(xié)同工作，為PLC教學(xué)提供一種新思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]林若波，廖興展，方宋杰. 基于PLC控制的自動售貨機系統(tǒng)設(shè)計. 齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）. 2011（01）

[2]趙紅梅，張軍. 自動售貨機PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計 . 科技資訊. 2009（03）

作者簡介：

曹卓（1983-），女，遼寧省大連市，講師，碩士，從事中等職業(yè)教育學(xué)校PLC課程教學(xué)研究；