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图5 自动售货机程序流程图
5. 系统仿真及其结果
编辑和修改控制程序是利用STEP7-Micro/WIN V4.0编程软件，此编程软件操作简单，编程灵活，可以支持多种编程语言，本软件有很强的编辑功能，其基本功能是协作用户完成开发应用软件的任务。它包括几大模块：程序块、数据块、系统块其、符号表、状态图和交叉引用表等。这些模块可以让编程更加方便，速度快且不容易出现错误，在仿真的过程可以利用这些功能进行程序监控[12]。本文仅给出自动售货机控制系统的程序编译窗口如图6所示。
图6 编译窗口图
由于实验室没有相应的实物控制模型(自动售货机)，因此，在调试系统控制程序时，所有的输入信号均用开关信号和复位按钮来代替，所有的输出均用指示灯来表示。调试开始时，首先按自动售货机设计控制系统PLC接线图完成硬件接线，并仔细检查接线是否有误，特别要注意接线时不能出现短路、断路及反接等情况[13]。
学习PLC最有效的手段就是动手编程和上机调试。由于在学习的过程中苦于没有PLC，缺乏实践的条件，编写好的程序无法检验是否正确，编程能力很难提高，PLC的仿真软件很好解决这一问题的理想工具[14]。而西门子的S7-200有非常好的仿真软件。
本次设计自动售货机选用的是西门子S7-200仿真软件，该软件可以很逼真的模拟自动售货机的整个工作过程，而且使用方便，操作简单。进行自动售货机的仿真时，首选配置CPU的型号，根据设计的要求，为了使仿真效果更好，本次仿真选用的CPU型号为CPU214如图7所示。
图7 仿真选用CPU型号
仿真软件不能直接接受S7-200的程序代码，必须用“导出”功能将S7-200的用户程序转换为ASCII文本文件，然后在下载到仿真PLC中。把编译成功的梯形图通过菜单命令“文件”→“导出”，让程序转换成ASII文本文件的文件名，文件扩展名“awl”。然后打开仿真软件，把生产的ASII文本文件下载到仿真软件中后，接着就可以进行仿真[15]。
当开始仿真时，有“STOP”转换到“RUN”状态，按下投币五角按钮（I0.4），计币系统就会与预定设置商品的价格值进行比较来判断可以购买哪种商品，如果可以购买的商品对应的指示灯亮，此时输出（Q0.4）灯亮（绿色）。仿真图如图8所示。
图8 仿真结果图
投下五角硬币后，不选择购买五角的商品，而继续投硬币，如果按下一元硬币按钮（I0.5），计币系统会对投下的硬币进行累计，当投币结束后，从新进行与预定设置商品的价格值进行比较来判断可以购买哪种商品。从下图9可以看到投两个下一元硬币后，输出（Q0.4-Q0.6）指示灯亮（绿色），表示可以购买三种商品中的任何一种。仿真图如图9所示。
图9 仿真结果图
如果选择购买一元的商品，按下一元商品选择按钮时，在出货的过程中会看到输出一元商品的指示灯在不断闪烁这表示正在出货，当购物结束后如果还有余额，可以选择退币还可以选择继续购物从图10可以看出输出（Q0.4）的指示灯亮绿色表示可以继续购买该商品，仿真图如图10所示。
图10 仿真结果图
选择退币，按下找零按钮（I0.0）找零输出（Q0.0）指示灯会亮，仿真图如图11所示。
图11 仿真结果图
在找零的过程中可以选择找零五角的硬币和一元的硬币，由于此次交易所剩下的余额为五角只能选择找零五角，按下找零五角按钮（I0.6）会看到输出(Q0.0)和(Q0.4)指示灯灭，表示找零结束仿真图如图12所示。
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