基于PLC的自动售货机的设计.doc

一、绪论
自动售货机是可完成无人自动售货,集光、 机、电一体化商业自动化设备。自动售货机不受任何场地限制,方便快捷,可以每天24h售货,因此深受上班族欢迎。很多城市公共场所里面都放置有自动售货机。出售商品五花八门,从饮料、零食、香烟、糖果、牙刷、方便面、自动照相机。近年来,我国自动售货机行业突飞猛进:在汽车总站、商厦、医院、小区、学校等地区都能找到自动售货机踪迹。这种方便快捷购物方式越来越受到人们青睐,同时也是现代化城市配套设施需求。传统自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心,这样不仅会在输入输出接口上做大量工作,而且系统抗干扰性也比较差。可编程序控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来一种新型工业控制装置,它具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点,已在工业控制领域得到广泛地应用。因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务独立设施,要求它结构必须可靠、稳定和执行效率高。本论文就详细地介绍一种用PLC实现自动售货机控制系统硬件设计和软件设计。
（一）自动售货机应用及研究现状
自上世纪70年代以来,自动售货机在国际上迅速发展起来而成为一个新兴产业,特别是在服务和商业领域日益发展。随着自动售货机普及,也逐渐被应用于其他领域。
随着中国经济发展、行业运作变革和入世到来，自动售货机在中国普及和应用是必然趋势。纵观近年来国内自动售货机市场，从92年开始从日、韩等国引进旧机器摆放国内市场以来，到自行研制和生产国产化自动售货机，各厂家、商家蹒跚起步、艰难守业，已为国内零售业撑起一片蔚蓝晴空。据来自国内自动售货机市场行情分析报告表明：目前国内自动售货机市场走势已逐渐明晰，自动售货机逐步从沿海经济发达地区和各大中城市向内陆和次发达地区延伸，逐步从高级宾馆、地铁、机场等豪华高档场所向高中档社区普及，大有星火燎原之势。
自动售货机普及在某种程度上能反映一个国家科技发展水平，是一个国家文明程度象征。实践和直觉告诉我们，自助服务在中国横空出世，必将为国内电信、公用事业、食品、香烟、饮料等诸多行业发展带来新契机，中国现代文明又将自助服务设备应用和普及开启一个新里程碑！
（二）课题研究背景
从西欧、北美、日本和韩国等地区和国家情况来看,自动售货机在人们日常生活中扮演越来越重要角色。其产品特点是科技含量高，24小时服务,售货便利，无需专人盯守，省人工,省成本，售货范围广泛；此外还是一种新颖独特广告媒体。目前，随着移动商务发展，自动售货机作为一种方便、直观移动商务工具，开始在全球各地迅速普及和发展。
在中国,自动售货机将成为一个潜在巨大产业,继百货商店、超市之后掀起第三次零售业革命,其前景非常广阔。售卖商品可根据摆放场所需要量身定制,包括冷热饮料、零食、电话卡及国外进口特色商品等。并且,透过这种智能售货系统,存货、销售、物流信息可以准确、及时地反馈给客户和管理人员。此外,还支持多种交易支付模式,同时方便实现较大金额支付和交易结算。自动售货机除了更方便售卖货品之外,还被视为一种传播广泛广告媒介。
它一改往日客户及商家(或服务方)面对面交流或交易方式，让客户更多地参及交易或交流中来，增强了交互性和自主性。一方面它为客户带来了极大便利，延拓了服务空间和时间，使服务具有了无处不在、无时不在新特征；一方面它也为商家带来了经营方式变革，为他们商业经营节省了大量人力、物力和财力，并提高了操作准确性和全天候性，使商业运作信息化、电子化、网络化成为可能；另一方面，在公众社会服务方面，自助式信息查询，提高了社会公众服务质量和形象，有利于社会精神文明建设。
在自助服务中，自动售货机成为了必不可少主体设备。

二、总体方案设计
自动售货机设计中，从控制角度来说可采用继电器控制、单片机控制和可编程控制器控制。
（一）方案论证
1．方案一 继电器控制
它控制思想是以继电器为核心，采用硬接线方式把各种继电器、定时器、接触器及其触点按照一定逻辑关系连接起来组成控制系统，控制相关生产机械工作。例如要通过接触器实现两台电机设备同步运行,采用继电器控制,其控制系统简图如图1。

SF1 KF

电 SF2 电
源 KF 源
母 KF QA1 母
线 线
KF QA2

图1 继电器控制系统简图
由图可知它三条支路是并行工作，当按下按钮SF1，中间继电器KF得电，KF两个触点闭合，接触器QA1、QA2同时得电并产生动作，所以其控制逻辑关系为由继电器、接触器硬接线（硬件）方式。
2．方案二 单片机控制
它控制系统是基于芯片级系统，设计开发一个单片机系统，需要先设计硬件系统，画硬件电路图，制作印刷电路板，购置各种所需电子元器件，焊接电路板，进行硬件调试，进行抗干扰设计和测试大量工作；需要使用专门开发装置和低级编程语言编制控制程序，进行系统联调。
3．方案三 可编程控制器控制
它控制思想是采用可编程存储器，用来在其内部存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式输入和输出，控制各种类型机械生产过程。PLC是一种工业控制计算机，故它工作原理是建立在计算机工作原理基础之上，即通过执行反映控制要求用户程序来实现，这种方案控制功能接线图如图2。

~
SF2
I0.0 I0.1 I0.0 M0.0 220VAC
SF1 I0.1 M0.0 QA1
Q0.0
~
M0.0 Q0.0
DC24V
M M0.0 Q0.1 220VAC
QA2
Q0.1

图2 用PLC实现控制功能接线示意图
由图可知CPU是以分时操作方式来处理各项任务，计算机在每一瞬间只能做一件事，所以程序执行是按顺序依次完成相应各电器动作，其控制逻辑关系为由内部存储逻辑（软件）方式。
（二）方案比较
1．PLC及继电器控制系统区别
继电器控制系统虽有较好抗干扰能力，但使用了大量机械触点，使设备连线复杂，且触点在开闭时易受电弧损害，寿命短，系统可靠性差。
PLC梯形图及传统电气原理图非常相似，主要原因是PLC梯形图大致上沿用了继电器控制电路元件符号和术语，同时，信号输入/输出形式及控制功能基本上也是相同；但PLC控制及继电器控制又有根本不同之处，主要表现在以下几个方面：
（1）控制逻辑
继电器控制逻辑采用硬件接线逻辑，利用继电器机械触点穿了或并联，及时间继电器等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想再改变或增加功能都很困难。另外，继电器触点数目有限，每个只有4 – 8对触点，因此灵活性和扩展性很差。而PLC采用存储器逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，故称做“软接线”，因此灵活性和扩展性都很好。
（2）工作方式
电源接通时，继电器控制线路中各继电器同时都处于受控状态，即该吸合都应吸合，不该吸合都因受某种条件限制不能吸合，它属于并行工作方式。而PLC控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描过程中，各种逻辑、数值输出结果都是按照在程序中前后顺序计算出，所以它属于串行工作方式。
（3）可靠性和可维护性
继电器控制逻辑使用了大量机械触点，连线也多。触点开闭时会受到电弧损坏，并有机械磨损，寿命短，因此可靠性和课维护性差。而PLC采用微电子技术，大量开关动作由无触点半导体电路来完成，体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配有自检和监督功能，能检查出自身故障，并随时显示给操作人员；还能动态地监视控制程序执行情况，为现场调试和维护提供了方便。
（4）控制速度
继电器控制逻辑依靠触点机械动作实现控制，工作频率低，触点开闭动作一般在几十毫秒数量级。另外，机械触点还会出现抖动问题；而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，一般一条用户指令执行时间在微妙数量级，且不会出现抖动。
（5）定时控制
继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说，时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度和温度变化影响，调整时间困难等问题。PLC使用半导体集成电路做定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，精度相当高，且定时时间不受环境影响，定时范围最小可为0.001S，最长几乎没有限制，用户可根据需要在程序中设置定时值，然后由软件来控制定时时间。
（6）设计和施工
使用继电器控制逻辑完成一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长，而且修改困难。工程越大，这一点就越突出。而用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工和控制逻辑设计可以同时进行，周期短，且调试和修改都很方便。
2．PLC及单片机控制系统区别
PLC控制系统和单片机控制系统在很多方面有较大区别，是两个完全不同概念。
（1）可靠性
单片机控制抗干扰能力较低，从理论所要求I/O总数来看，不论是MCS51系列还是MCS96系列单片机，都必须进行大规模扩展，这样系统电路更加复杂，进一步降低了系统可靠性。而PLC应用于工业理论控制，PLC可靠性得到了工控业界认可。
（2）开发成本
单片机本身售价虽不高，但要购入单片机开发装置（如仿真器、烧录器、电源）和还要模拟制板等，都要不少费用。加上开发周期中所投入人力物力，其价钱就远远地超过用PLC开发费用。另外，由于设备是专用特殊设备，其控制系统专用性强，通用性较差，为其投入过多开发费用不划算。而用PLC进行设备开发和控制费用都远远低于采用单片机费用，其系统可大可小，小到几点，大到数千点，甚至上万点，很好解决工业控制过程。
（3）开发周期
从电路设计、模拟制板、编程、仿真、调试等经历非常长周期，设计中往往要花大部分时间在硬件设计和编程调试处理上，而对最为重要工艺工程往往没有更多时间考虑。而用PLC进行设备控制，不会花太多精力在硬件处理上，采用积木式结构很快可以形成系统电路。大部分精力集中在工艺了解和程序编写上，有利于设备快速开发，程序编辑修改、调试都可随时进行，缩短了开发时间。
（4）修改和维护
利用单片机开发设备往往是专用特殊设备，在市场往往不能找到替代配件，所以不便于维护。而随微电子控制技术，PLC处理能力也越来越强，其通信能力，运算处理、容量（I/O容量和程序容量）等都有充足发展。
（三）方案选择
根据以上比较可知，PLC在性能上比继电器控制和单片机控制逻辑优异，特别是可靠性高、通用性强、设计施工周期短、调试修改方便，而且体积小、功耗低、使用维护方便等优点，我们决定选择方案三，以PLC为控制核心设计了自动售货机装置PLC控制系统。

三、可编程控制器简单介绍
（一）PLC基本结构
1．PLC系统结构
目前PLC种类繁多，功能和指令系统也都各不相同，但都是以微处理器为核心用做工业控制专用计算机，所以其结构和工作原理都大致相同，硬件结构及微机相似。主要包括中央处理单元CPU、存储器RAM和ROM,输人输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令传输.
如图3所示,PLC控制系统由输人量 — PLC — 输出量组成，外部各种开关信号、模拟信号、传感器检测各种信号均作为PLC输人量，它们经PLC外部输人端子输人到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其他各种运算，处理后送到输出端子，作为PLC输出量对外围设备进行各种控制。由此可见，PLC基本结构由控制部分、输人和输出部分组成。

图3 PLC硬件结构图
2．PLC各部分作用
（1）中央处理器(central processing unit, CPU)
CPU是由控制器和运算器组成。是整个PLC核心，起着总指挥作用，是PLC运算和控制中心。其主要功能：
① 诊断PLC电源、内部电路工作状态及编制程序中语法错误。
② 采集由现场输人装置送来状态或数据，并送入PLC寄存器中。
③ 按用户程序存储器中存放先后顺序逐条读取指令，进行编译解释后，按指令规定任务完成各种运算和操作。
④ 将存于寄存器中处理结果送至输出端。
⑤ 响应各种外部设备工作请求。
（2）存储器
PLC存储器分为两大部分:
一部分是系统程序存储器。另一部分是用户存储器，包括用户程序存储区及工作数据存储区。
（3）输入输出接口电路
PLC通过输人输出(I/O)接口电路实现及外围设备连接。
（4）电源
为PLC提供CPU、存储器、输人输出接口等内部电路工作需要电源。
（5）编程设备
编程设备是人及PLC联系和对话工具，是PLC重要外围设备。用户可以利用编程设备来输入、读出、检查、修改和调试用户程序，也可用它监视PLC工作状态、显示错误代码或修改系统寄存器设置参数等。
（6）输入输出I/O扩展接口
输入输出信号在PLC接线端子上地址分配是进行PLC控制系统设计基础。对软件来说，I/O地址分配以后才可进行编程；对控制柜及PLC外围接线来说，只有I/O地址确定以后。才可以绘制电气接线图、装配图，让装配人员根据线路图和安装图安装控制柜。
（二）PLC基本工作原理
PLC采用循环扫描工作方式。每一个循环称为一个扫描周期。扫描周期长短主要取决于以下几个因素:一是CPU执行指令速度；二是执行海条指令占用时间；三是程序中指令条数多少。
一个循环扫描周期主要可分为3个阶段。
（1）输入采样阶段
在输人采样阶段，CPU扫描全部输人端口，读取其状态并写人输人状态寄存器。完成输人端采样工作后，将关闭输人端口，转人程序执行阶段。
（2）程序执行阶段
在程序执行阶段，根据用户输人控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应逻辑运算结果存人对应内部辅助寄存器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后，即转人输出刷新阶段。
（3）输出刷新阶段
当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中内容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC实际输出。
由此可见，输人采样、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，由此环往复，因此称为循环扫描工作方式。PLC扫描工作过程如图4所示。
图4 PLC扫描工作过程
采用循环扫描工作方式是PLC区别干微机和其他控制设备最大特点，在使用中应引起特别注意。
（三）PLC应用场合
随着微电子技术快速发展,PLC制造成本不断下降，而其功能却大大增强。目前在先进工业国家中PLC已成为工业控制标准设备，应用面几乎覆盖了所有工业企业，诸如钢铁、冶金、采矿、水泥、石油、化工、轻工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保、交通、建筑、食品、娱乐等各行各业。特别是在轻工行业中，因生产门类多，加工方式多变，产品更新换代快，所以PLC广泛应用在组合机床自动线、专用机床、塑料机械、包装机械、灌装机械、电镀自动线、电梯等电气设备中。PLC已跃居现代工业自动化三大支柱(PLC,ROBOT,CAD/CAM)主导地位可编程控制器所具有功能，使它既可用于开关量控制，又可用于模拟量控制既可用于单机控制，又可用于组成多级控制系统既可控制简单系统，又可控制复杂系统，甚至实现整个工厂生产自动化。
它应用可大致归纳为如下几类:
(1)逻辑控制
(2)运动控制
(3)过程控制
(4)数据处理
(5)多级控制
（四）可编程控制器发展趋势
目前PLC技术发展总趋势是系列化、通用化和高性能化，主要表现在:
(1)在系统构成规摸上向大、小两个方向发展
(2)功能不断增强，各种应用模块不断推出
(3)产品更加规范化、标准化
（五）PLC编程语言
PLC作为专为工业控制而开发自控装置，其主要使用者为工厂广大电气技术人员，考虑到他们传统习惯以利于使用推广普及，通常采用梯形图语言、指令助记符语言、控制系统流程图语言、布尔代数语言等。在这些语言中，尤以梯形图、指令助记符语言最为常用。
（1）梯形图语言
PLC梯形图在形式上沿袭了传统继电器一接触器控制图，是在原继电器-接触器控制系统继电器梯形图基础上演变而来一种图形语言。它将PLC内部各种编程元件(如继电器触点、线圈、定时器、计数器等)和各种具有特定功能命令用专用图形符号、标号定义，并按逻辑要求及连接规律组合和排列，从而构成了表示PLC输人、输出之间控制关系图形。由于它在继电接触器基础上加进了许多功能强大、使用灵活指令，并将计算机特点结合进去，使逻辑关系清晰直观、编程容易、可读性强，所实现功能大大超过传统继电接触控制电路，所以很受用户欢迎。它是目前用得最多PLC编程语言。
（2）指令助记符语言
助记符语言类似于计算机汇编语言，它用一些简洁易记文字符号表达PLC各种指令。对于同一厂家PLC产品，其助记符语言及梯形图语言是相互对应，可互相转换。助记符语言常用于手持编程器中，因其显示屏幕小不便输入和显示梯形图。特别是在生产现场编制、调试程序时，经常使用手持编程器。而梯形图语言则多用于计算机编程环境中。
（六）小结
通过本章对PLC基本概念、基本结构、工作原理、功能及特点分析，对 自动售货机采用PLC控制方案有了更明确认识和目标，同时确立了方案实施具体措施。

四、自动售货机控制系统控制原理
在本控制系统中,自动售货机只售2种商品，即可乐和汽水。自动售货机可识别1元、5角、1角硬币；自动售货机可退币1角硬币。其控制原理是：首先由顾客投入钱币,然后顾客按下商品选择开关,经钱币识别器后将信号送给 PLC。由用户编写 PLC程序运行可以识别出钱币真伪以及币值,并显示投入钱币数值,同时及商品价格比较。当投入钱币满足某商品购买价格后,则可以购买该商品指示灯亮。PLC通过计算还可以显示出余额数值,商品驱动机构收到控制信号后即出货电磁阀动作,送出商品,若有余额,则退币电动机动作,可以退出余额数值相应币值,同时完成内部清零过程。这样就完成一次商品提货过程。该自动售货机还具有售货囗故障处理和商品低液位报警等功能。整个过程由1台PLC控制。自动售货机控制原理示意图见图5。

商品选择开关

钱币识别器

PLC
各种指示灯
退币电动机
出货电磁阀
响铃报警

图5 自动售货机控制原理示意图

五、系统设计部分
（一）系统硬件设计
1．操作面板设计
如图6所示：

1 2

6
3 4 5

8 9 10

7
11 12

211
汗

图6 控制面板图
图中：1 —— 数码管显示 2 —— 响铃（报警铃）
3 —— 汽水指示灯 4 —— 可乐指示灯
5 —— 补余款灯 6 —— 投币口
7 —— 补余款出口 8 —— 汽水选择按钮
9 —— 可乐选择按钮 10 —— 复位及消铃按钮
11 —— 汽水出口 12 —— 可乐出口
2．机型选择
本系统是一个小型集中控制系统 , PLC选型主要取决于控制系统输入、输出开关信号数量、用户程序长短及相关功能。根据此控制系统要求,I/O点数在34个,输入点为14点,输出点为20点。并且考虑到为以后I/O扩展,我们选择了性能价格比较高西门子点数之和为24点主机CPU224 ,其中输入点为14点,输出点为10点；可以有7个扩展模块，有内置时钟，有更强模拟量和高速计数处理功能。
I/O扩展模块选择两个输出扩展模块EM222。
各模块在I/O链中位置排列方式如图7所示：

主 机

CPU224

模 块1
EM222
DO8
DC24V

模 块2
EM222
DO8
DC24V

图7 模块连接方式
各模块编址情况如图8所示：

主机I/O
模块1I/O
模块2I/O
I0.0 Q0.0
I0.1 Q0.1
I0.2 Q0.2
I0.3 Q0.3
I0.4 Q0.4
I0.5 Q0.5
I0.6 Q0.6
I0.7 Q0.7
I1.0 Q1.0
I1.1 Q1.1
I1.2
I1.3
I1.4
I1.5

Q2.0
Q2.1
Q2.2
Q2.3
Q2.4
Q2.5
Q2.6
Q2.7
Q3.0
Q3.1
Q3.2
Q3.3
Q3.4
Q3.5
Q3.6
Q3.7
图8 各模块编址
3．I/O点配置
在选择好PLC机型后,就可以进行该控制系统硬件接口设计,考虑到编程简单、检查方便和接线容易等因素,我们编制了控制系统输入输出I/O地址分配表,如表1所示：

表1 输入输出地址分配
输入信号
输出信号
名称 代码 地址编号
名称 代码 地址编号
人工复位 SF1 I0.0
选汽水按钮 SF2 I0.1
选可乐按钮 SF3 I0.2
汽水低位 BS1 I0.3
可乐低位 BS2 I0.4
汽水口故障 KF1 I0.5
可乐口故障 KF2 I0.6
消铃按钮 SF I0.7
投0.1元 KF3 I1.0
投0.5元 KF4 I1.1
投1元 KF5 I1.2
结帐按钮 SF4 I1.3
投假币 KF6 I1.4
总价显清按钮 SF6 I1.5
响铃 PB Q0.0
汽水灯 PG1 Q0.1
可乐灯 PG2 Q0.2
补余款灯 PG3 Q0.3
汽水出口 QA1 Q0.4
可乐出口 QA2 Q0.5
找钱口 QA3 Q0.6
找钱器 QA4 Q0.7
小数点 PG3 Q1.0
a A Q2.0
b B Q2.1
c C Q2.2
d D Q2.3
e E Q2.4
f F Q2.5
g G Q2.6
数码管个位 PG4 Q3.0
数码管十位 PG5 Q3.1
数码管百位 PG6 Q3.2
数码管千位 PG7 Q3.3

4.PLC及扩展模块外围接线图

图9 自动售货机系统PLC及扩展模块接线图
（二）程序设计
1．软件结构
根据控制系统工作原理及硬件设计,该系统软件采用模块化设计方法,其主要由初始化、投币过程、价格比较过程、商品选择、显示、退币和报警等模块组成,其中一些主要模块功能如下:
（1）初始化模块
① 硬件初始化。对系统中各硬件资源设定明确初始化状态,包括对可编程器件初始化,各I/O口初始状态设定等。
② 软件初始化。包括堆栈初始化、状态变量初始化、各软件标志初始化、各变量存储单元初始化、系统参数初始化。
（2）投币模块
在投币过程中,每投下一枚硬币,经钱币识别器把信号传递给PLC，该模块将完成辨别硬币真伪和判定具体币值,可以进行钱币累加,并显示出相应币值,余额也增加同样币值。
（3）价格比较模块
投币完成后,系统会将在总额中钱币数据和可以购买商品价格进行区间比较：若大于或等于商品1价格,则可以购买商品1，指示灯1亮；若大于或等于商品2价格,则指示灯2亮,以此类推。
（4）商品选择系统
此模块可以实现用户对商品选择购买。
（5）退币模块
系统可在顾客购买完商品后退回余币。在退币过程中 ,最主要是要完成退币运算过程,运算结果放在数据寄存器,根据结果起动退币电动机工作,输出相应钱币,退币结束时还要给程序中使用到某些寄存器重新赋零。
（6）报警模块
当货物低位或投入硬币是伪币时,系统就报警。
（7）显示模块
可以实现币值显示、余额显示和累计金额显示等。
2．程序总框图
根据系统控制要求,编写了控制系统程序总框图,如图10所示：

上 电
初 始 化
投 币
假币处理
计算显示投币总值
是否是真币？
币值可购货品指示灯亮
人工复位
1
选汽水
选可乐
汽水指示灯闪烁
可乐指示灯闪烁
售出口有故障？
故障处理
售出口有故障？
故障处理
开汽水售出口
开可乐售出口
2
3
N
N
Y
N
Y
Y

2
3
8S时间？
8S时间？
计算余款
计算余款
有余款？
有余款？
补余款处理
补余款处理
售出汽水计数
售出可乐计数
显示售出货总价吗？
计算并显示售出货总款
汽水低液位？
可乐低液位？
液体低位处理
液体低位处理
返 回
1
N
Y
Y
N
N
N
Y
Y
Y
N
Y
Y
N
N

图10 程序总流程图
3．主程序设计
根据西门子公司提供STEP7—Micro/WIN V4.0编程软件,在一台PC机上编写了上述模块程序。这个主程序主要完成系统复位、币值识别、币值累加、累加值比较、商品选择、售货口故障判断、余款计算以及低液位判断等功能。利用上面系统程序总流程图编写出主程序梯形图（见附录：程序清单）。
4．子程序设计
该程序一共有四个子程序，分别是显示程序、售货口故障处理程序、余款处理程序、液体低位处理程序（所有程序见附录：程序清单），下面对各子程序做一简单介绍：
（1）显示程序：用于显示投入总币值、退币数量和每天售出总金额。
（2）售货口故障处理程序：若某种液体对应售货口出现故障时，此时就会报警响铃并且对应液体指示灯亮，最后消铃。
（3）余款处理程序：当购买完成后若有余款，则找钱灯闪烁，余款额显示在数码管上同时补余款口打开。补余款后，灯灭，数码管显示0.0 。
（4）液体低位处理程序：当某种液体出现低位时，就会报警即响铃，对应液体指示灯就会闪烁，数码管显示7 7。由工作人员加入液体后，消铃及灯灭。
（三） 程序编译修改
利用STEP 7— Micro/WIN V4.0软件编写程序完成以后，进行了程序编译。根据编译结果，对程序中错误进行了改正。其修改内容是：
（1）个别功能指令数据类型表达不正确；如：主程序中网络1中第三行第六列传送指令，在编写程序时我用是“MOV-R”；在进行编译是出现错误：指令操作数数据长度或类型无效。我把它修改成“MOV-W”之后就正确了。像这样类似错误，还有几个。进过修改都正确了。
（2）网络复杂问题；如果出现两条或两条以上指令在同一个网络中，在编译时就会出现“网络太大，无法编译”错误。当把它分开成几个网络后，就能编译正确了。
经过修改，程序编译获得成功。

六、系统调试
（一）PLC硬件调试
一台西门子公司生产S7-200LC实验台，CPU是S7-200系列中CPU224。还有一台安装有STEP 7— Micro/WIN V4.0编程软件计算机，编程电缆线一根。
（二）PLC程序调试
程序编写完毕后，借助STEP 7— Micro/WIN V4.0版本自带虚拟运行功能，在PC机中运行该程序，观察各输入输出继电器、状态继电器、辅助继电器状态，分析在程序运行下各继电器应该出现状态，再和观察到状态相比较，
若一致则程序基本无误，可以将程序下载到PLC中。
（三）联机调试
首先在PLC试验台上连接好本试验中要用到输入/输出接口，然后连接计算机及PLC 设备之间通讯线，连接好之后各自都接通电源。接着在计算机中打开STEP 7— Micro/WIN V4.0编程软件，输入该自动售货机相关梯形图，然后进行保存、综合、编译、调试、修改等过程确定无误后，下载至PLC中，最后进行硬件调试，在PLC操作台上进行，一边调试一边观察试验台，看是否可以按我们事先预计效果运行。
此次自动售货机联机调试中，出现了三个主要问题是：
（1） 投币逻辑失控问题：调试中发现，正在进行假币处理时，如再投入真币将会出现计算显示投币值现象，造成投币逻辑失控。
（2） 对应液指示灯控制时候，指示灯闪烁时间不好控制。
（3） 数码管显示不亮问题。
在调试中对以上出现问题解决如下：
（1） 投币逻辑失控问题解决：在各币值处理网络中分别串联一个假币取反信号进行封锁，则投币逻辑正常。
（2） 针对对应液体指示灯闪烁时间不好控制，我在程序中加了特殊继电器SM0.5，通过SM0.5产生周期性脉冲信号来控制，从而达到所要求闪烁控制时间。
（3） 对于数码管显示不亮，主要原因是因为实验台上LED数码管为共阴极接法，显示时要求公共端应接低电位。将各位译码公共端输出线圈控制信号由逻辑取指令改为取反指令后，数码管则按要求显示。

七、结论及展望
目前,可编程序控制器、机器人、CAD/CAM已经成为工业生产自动化三大支柱。在以PLC为核心自动售货机控制系统中,当需要增加可选择商品数量时,该控制系统硬件只需要增加相应输入信号,其硬件原有接线不需要改变,软件则可以根据不同控制要求进行修改,具有较强适应性,因此在自动售货机行业中得到广泛应用。
根据日本、美国等国家经验,自动售货机将在全球范围内得到更大普及,其未来发展趋势主要有如下3点:
（1）自动售货机机体内部结构已经相当完善,影响其普及关键因素:在现有各种通信网络平台上如何让自动售货机形成一种销售连锁网,为其提供更方便营销方式和管理机制,能最大限度地降低生产、运营成本。目前,无论是基于Internet还是基于移动通信网或其他网络平台,其运作机制都不太成熟,不过这并不影响自动售货机发展潜力。因此,自动售货机未来发展趋势是将其纳入到一个更广阔、更便利移动商务网络平台。
（2）社会将会更加需要能够合理利用能源工业产品,因此自动售货机发展也会向着这个方向发展,节能、环保型自动售货机将是未来社会所需要主流产品。
（3）自动售货机发展目标是为社会和生活带来最大便利,这就要求不但要具备实现其本身固有功能,更重要是要求不会给社会和日常生活带来各种各样负面影响。
在此次毕业设计完成过程中，本人对货币币值及真伪识别也进行了认真研究，决定采用“图纹重合比较法”来进行。但由于一些必要条件不具备，故而未能具体实施。今后待条件具备后继续完成。

八、致谢
首先要衷心感谢我导师，感谢他两年多来对我悉心教导和帮助。在大学期间，夏老师传授给我学习方法和研究思路都让我终身