基于plc投币饮料自动售货机设计毕业论文.docx
《基于plc投币饮料自动售货机设计毕业论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于plc投币饮料自动售货机设计毕业论文.docx（44页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于plc投币饮料自动售货机设计毕业论文
第一章前言……………………………………………………………………1
第二章PLC的简要介绍………………………………………………………1
第三章投币饮料自动售货机控制要求………………………………………8
第四章PLC控制系统的设计…………………………………………………9
第五章触摸屏的使用…………………………………………………………12
第六章结束语…………………………………………………………………14
附录PLC程序图………………………………………………………………14
基于PLC的投币饮料自动售货机设计
第一章前言
自动售货机是可完成无人自动售货,集光、机、电一体化的商业自动化设备。
自动售货机不受任何场地限制,方便快捷,可以每天24h售货,因此深受上班族的欢迎,很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机,出售的商品五花八门,从饮料、零食、香烟、糖果,到牙刷、方便面、自动照相机。
近年来,我国的自动售货机行业突飞猛进:
在汽车总站、商厦、医院、小区、学校等地区纷纷涌现出自动售货机的踪迹。
这种方便快捷的购物方式越来越受到人们的青睐,同时也是现代化城市配套设施的需求。
自动售货机的新奇、文明、高档、灵活方便等深受广大市民青睐。
自动售货机最基本的功能是对投入的货币进行运算,并根据所投入的货币数值判断是否能够购买某种商品,并做出相应的反映。
因此,自动售货机应能够辨识机内包含的商品,能够对所投入的币值进行累计,并提供所要购买的商品。
当按下选择商品的按钮时,售货机根据投入的币值,起动电机,提取商品到出货口,顾客取出商品,完成此次交易。
它还具有识币系统、货物和货币的传送系统来实现完整的售货功能。
第二章PLC的简要介绍
一、PLC的产生
20世纪20年代起，人们把各种继电器。
定时器。
接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统.由于它结构简单。
容易掌握。
价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，在工业控制领域中一直占主导地位.但是继电接触器控制系统有明显的缺点：
设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少，难与实现较复杂的控制，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象改变时，原有的接线和控制盘就要更换，所以通用性和灵活性较差.
20世纪60年代末期，美国的汽车制造业竞争激烈，各生产厂家的汽车型号不断更新，它必然要求生产线的控制系统亦随之改变，以及对整个开展系统重新配置.为抛弃传统的继电接触器控制系统的束缚，适应白热化的市场竞争要求，1968年美国通用汽车公司公开向社会招标，对汽车流水线控制系统提出具体要求，归纳起来是：
1.编程方便，可现场修改程序
2.维修方便，采用插件式结构
3.可靠性高于继电器控制装置
4.体积小于继电器控制盘
5.数据可直接送入管理计算机
6.成本可与继电器控制盘竞争
7.输入可以是交流150V以上
8.输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动接触器，电磁阀等
9.扩展时原系统改变最小
10.用户存储器至少能扩张到4KB（适应当时汽车装配过程的需要）
十项指标的核心要求是采用软布线（编程）方式代替继电控制的硬接线方式，实现大规模生产线的流程控制。
二、PLC的定义
美国国际电工委员会（IEC）在1987年对可编程序控制器做出如下定义：
可编程序控制器是一类专门为在工业环境下应用而设计的数字式电子系统，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部进行存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、记数和算术运算等功能的面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可遍程序控制器极其相关外部设备，都应按照易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
定义强调了PLC应直接应用与工业环境，它必须具有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。
这也是区别与一般微机控制系统的一个重要特征。
定义还强调了PLC是“数字运算操作的电子系统”，他也是一种计算机，它是“专为在工业环境下应用而设计的”工业计算机。
这种工业计算机采用“面向用户的指令”，因此编程方便。
它能完成逻辑运算、顺序运算、定时、记数和算术运算等操作，它还具有“数字量和模拟量输入和输出”的能力，并且非常容易与“工业控制系统联成一体”，易于“扩充”。
三、PLC的特点
1．抗干扰能力强，可靠性好
PLC在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期积累的生产控制经验，主要模块均采用大规模与超大规模集成电路。
I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。
具体措施主要有以下几个方面：
（1）隔离：
这是抗干扰的主要措施之一。
PLC的输入、输出接口电路一般采用光电耦合器来传递信号。
这种光电隔离措施，使外部电路与内部电路之间避免了电的联系，可有效的抑制外部干扰源对于PLC的影响，同时防止外部高电压串入，从而减少故障和误操作。
（2）滤波：
这是抗干扰的另一个主要措施。
在PLC的电源电路和输入/输出电路中设置了多种滤波电路，用以对高频干扰信号进行有效的抑制。
（3）对内部电源还采用了屏蔽、稳压、保护等措施，以减少外界干扰，保护供电质量。
另外使输入输出接口电路电源彼此独立，以避免电源之间的干扰。
（4）内部设置了连锁、环境检测与诊断、watchdog（“看门狗”）等电路，一旦发现故障或程序循环执行时间超过了警戒时钟（WDT）规定时间（预示程序进入了死循环），立即报警，以保证CPU可靠运行。
（5）利用系统软件定期进行系统状态、用户程序、工作环境和故障检测，并采用信息保护和恢复措施。
（6）对用户程序及动态工作数据进行电池备份，以保障停电后有关状态或信息不丢失。
（7）采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构，以适应工作现场的恶劣环境。
（8）以集成电路为基本元件，内部处理过程不依赖于机械触点，以保障高可靠性。
而采用循环扫描的工作循环方式，也提高了抗干扰能力。
2.控制系统结构简单，通用性强
PLC及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。
3．编程方便，易于使用
PLC是面向用户的设备，PLC的设计者充分考虑到现场工程技术人员的技能和习惯，PLC程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。
梯形图与继电器原理图相类似，这种编程语言现象直观，容易掌握，不需要专门的计算机知识和语言，只要具有一定的电工和工艺的知识的人员都可在短时间内学会。
4．功能完善
PLC的输出/输入功能完善，性能可靠，能够适应与任何形式和性质的开关量和模拟量的输入/输出。
在PLC内部具有许多控制功能，诸如时序、计算机、主控继电器以及移位寄存器、中间寄存器等。
由于采用了微处理器，它能够很方便地实现延时、锁存、比较、跳转、和强制I/O等诸多功能，不仅具有逻辑功能、算术运算、数制转换、以及顺序控制功能，而且还具备模拟运算、显示、监控、打印、及报表生成等功能。
5.设计、施工、调试、的周期短
用继电接触器控制完成一项控制工程，必须首先按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器屏的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来十分不便。
而采用PLC控制，由于其硬软件齐全，为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、容量等选用组装，而大量具体的程序编制工作也可在PLC到货前进行，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。
6.体积小，维护操作方便
PLC体积小，质量轻，便于安装。
PLC的输入/输出系统能够直观的反映现场总线信号的变化状态，还能通过各种方式直观的反映控制系统的运行状态。
7.易于实现网络化
PLC可连成功能很强的网络系统。
8.可实现三电一体化
PLC将电控（逻辑控制）、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体，可以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。
四、PLC的主要功能
1.条件控制功能
条件控制（或称逻辑控制或顺序控制）功能是指用PLC的与、或、非指令取代继电器接触的串联、并联极其他各种逻辑连接，进行开关控制。
2.定时/记数控制功能
定时/记数控制功能指用PLC提供的定时器、记数器指令实现对某种操作的定时或记数控制，以取代时间继电器和记数继电器。
3.数据处理功能
数据处理功能是指PLC能进行数据传送、比较、移位、数制转换、算术运算、逻辑运算以及编码和译码等操作。
4.步进控制功能
步进控制功能是指用步进指令来实现在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能进行下一道工序操作的控制，以取代由硬件构成的步进控制器。
5.A/D与D/A转换功能
A/D与D/A转换功能是指通过A/D、D/A模块完成模拟量和数字量之间的转换。
6.运动控制功能
运动控制功能是指通过高速记数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴运动控制。
7.过程控制功能
过程控制功能是指通过PLC的PID控制指令或模块实现对温度、压力、速度、流量等物理参数的闭环控制。
8.扩展功能
扩展功能是指通过连接输入输出扩展单元（即I/O扩展单元）模块来增加输入输出点数，也可通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高PLC的控制功能。
9.远程I/O功能
远程I/O功能是指通过I/O单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与PLC主机相连接，进行远程控制，接收输入信号、传出输出信号。
10.通信联网功能
通信联网功能是指通过PLC之间的联网、PLC与上位机的链接等，实现远程I/O控制或数据交换，以完成较大规模系统的复杂控制。
11.监控功能
监控功能是指PLC能监视系统各部分的进行状态和进程，对系统中出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动终止运行；也可在线调整、修改控制程序中的定时器、记数器等设定值或强制I/O状态。
五、PLC的基本结构及原理
1.PLC的系统结构
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的专用计算机，所以其结构和工作原理都大致相同，硬件结构与微机相似。
主要包括中央处理单元CPU、存储器RAM和ROM、输入输出接口电路、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的传输。
如图1所示，PLC控制系统由输入量—PLC—输出量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入量，它们经PLC外部输入端子，作为PLC的输出量对外围设备进行各种控制。
由此可见，PLC的基本结构有控制部分输入和输出组成。
图1PLC硬件结构图
2.PLC各部分的作用
（1）中央处理器
CPU是由控制器和运算器组成的。
运算器也称为算术逻辑单元，它的功能就是进行算术运算和逻辑运算。
控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊地工作，它的基本功能是从内存中取指令和执行指令。
他的重要功能如下：
①诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。
②采集由现场输入装置送来的状态或数据，并送入PLC的寄存器中。
③按用户程序存储器中存放的先后顺序逐条读取指令，进行编译解释后，按指令规定的任务完成各种运算和操作。
④将存于寄存器中的处理结果送至输出端。
⑤应各种外部设备的工作请求。
（2）存储器
PLC的存储器分为两大部分：
一大部分是系统存储器，用来存放系统管理程序、监控程序及其系统内部数据。
二大部分是用户存储器，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通过输入输出（I/O）接口电路实现与外围设备的连接。
输入接口通过PLC的输入端子接受现场输入设备的控制信号，并将这些信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。
（4）电源
PLC的电源是指将外部输入的交流电经过整流、滤波、稳压等处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输入输出接口等内部电路工作所需要的直流电源电路或电源模块。
（5）输入输出I/O扩展接口
若主机单元的I/O点数不能满足输入输出点数需要时，可通过此接口用扁平电缆线将I/O扩展单元与主机单元相连接。
（6）PLC的基本工作原理
PLC采用的是循环扫描工作方式。
对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。
①输入刷新阶段
在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。
完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。
②程序执行阶段
在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。
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的内容，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的实际输出。
第三章投币饮料自动售货机控制要求
一、控制要求
某投币饮料自动售货机，设该机只能接受一元和一角的硬币。
当投入硬币与所选饮料价格一致，自动向客户提供饮料。
该机只提供两种饮料，可乐和雪碧。
可乐3元，雪碧4元。
顾客首先选择饮料品种，并按下相应按钮，相应饮料指示灯亮。
然后投币，当投入硬币与所选择饮料价格一致，对应饮料罐电磁阀打开，液体流动7秒后自动关断。
二、I/O分配表
输入
输出
器件代号
器件功能
输入点
器件代号
器件功能
输出点
SB1
1元识别检测传感器
X0
HL1
可乐指示灯
Y0
SB2
1角识别检测传感器
X1
YV1
可乐电磁阀
Y1
SB3
可乐饮料按钮
X2
HL2
雪碧指示灯
Y2
SB4
雪碧饮料按钮
X4
YV2
雪碧电磁阀
Y3
SB5
手动清零
X4
YV3
1角退币传感
Y5
SB6
结束交易
X5
YV4
1元退币传感器
Y6
三、输入点在触摸屏中的分配
因本文涉及到触摸屏的使用，PLC的各个输入点序号在程序中会由中间继电器各序号代替，代替表如下
PLC输入点
X0
X1
X2
X3
X4
X5
系统中间价电器序号
R101
R100
R102
R103
R105
R109
第四章PLC控制系统的设计
售货机的自动控制系统主要包括:
计币系统、比较系统、选择系统、计时系统、退币系统、数据清零系统和统计系统。
一、计币系统
当有顾客购买饮料，投入的钱币经过传感器，传感器会给PLC发送信号，PLC会记录1元和1角钱的个数，系统程序如下
计币系统
顾客投入一元硬币系统会将数据送入DT100中，并将DT100中数据经过乘法运算将元单位转换成角单位，并将数据送入DT102中，顾客投入一角硬币系统会将数据送入DT101中。
同时系统将DT101和DT102中数据相加送入DT103中。
二、选择系统和比较系统
当顾客购买饮料，首先选择购买的饮料品种，按下相应按钮，相应的饮料指示灯亮，程序如下
选择和比较系统
顾客选择对应的饮料品种后对应的输出指示灯亮，两种饮料的选择之间会有互锁，让两种饮料的电磁阀不会同时打开，每次购买只能选择其一。
当投入钱币后，系统将会把顾客投入的数额和饮料价格进行比较，一旦大于等于选择的饮料价格时，对应的电磁阀打开，液体就会流出。
三、计时系统
当顾客选择饮料并且投入足够的钱币时，计时器开始7秒计时，7秒时间结束后，电磁阀就会关闭，停止饮料供应。
计时系统
四、退币系统
当购买结束后，如果还有余额，系统会自动给予退币动作
退币系统
饮料电磁阀关闭后，系统会开始计算余额，将DT103中的数据减去饮料的价格，数据送入DT104中，DT104进行除十运算，将整数送入DT105，余数送入DT90015中，再将DT90015数据送入DT106中，同时开始进行减一运算并和数据0进行比较，当DT105和DT106中的数据减为0时，退币口关闭结束退币。
系统中的R106和R107是在触摸屏中的退币模拟，实际是退币口的传感器常开触点。
五、统计系统
自动售货机每天的销售额会用一个统计，以便于营业状况的统计。
统计系统
每次饮料电磁阀关闭时，系统便会进行加一运算，将数据送入DT107或DT109中，同时将DT107和DT109中的数据乘以相应的饮料价格并送入DT108和DT110中，最后将DT108和DT110数据相加送入DT111中，DT111中的数据即为自动售货机中的销售额。
六、清零系统
每次交易结束时，系统会将本次的交易数据清零，同时每次自动售货机重新启动时，系统的全部数据清零。
清零系统
R9013为自动售货机每次启动是的数据清零，R109为每次交易结束的数据清零，而R105是营业情况统计完成后的手动统计数据清零。
第五章触摸屏的使用
一、触摸屏简介
随着多媒体信息查询的与日俱增，人们越来越多地谈到触摸屏，因为触摸屏不仅适用于中国多媒体信息查询的国情，而且触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。
利用这种技术，我们用户只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术大大方便了那些不懂电脑操作的用户。
触摸屏作为一种最新的电脑输入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。
它赋予了多媒体以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。
触摸屏在我国的应用范围非常广阔，主要是公共信息的查询；如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询；城市街头的信息查询；此外应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。
将来，触摸屏还要走入家庭。
随着使用电脑作为信息来源的与日俱增，触摸屏以其易于使用、坚固耐用、反应速度快、节省空间等优点，使得系统设计师们越来越多的感到使用触摸屏的确具有相当大的优越性。
触摸屏出现在中国市场上至今只有短短的几年时间，这个新的多媒体设备还没有为许多人接触和了解，包括一些正打算使用触摸屏的系统设计师，还都把触摸屏当作可有可无的设备，从发达国家触摸屏的普及历程和我国多媒体信息业正处在的阶段来看，这种观念还具有一定的普遍性。
事实上，触摸屏是一个使多媒体信息或控制改头换面的设备，它赋予多媒体系统以崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。
发达国家的系统设计师们和我国率先使用触摸屏的系统设计师们已经清楚的知道，触摸屏对于各种应用领域的电脑已经不再是可有可无的东西，而是必不可少的设备。
它极大的简化了计算机的使用，即使是对计算机一无所知的人，也照样能够信手拈来，使计算机展现出更大的魅力。
解决了公共信息市场上计算机所无法解决的问题。
二、触摸屏的设计
1.设计目的
用触摸屏实现模拟购物，来测自动售货机PLC程序的准确性、可靠性和实用性。
2.设计内容
本文使用的是松下GT32系列的触摸屏，用松下GTWIN软件进行触摸屏页面设计，设计图如下图a、图b、图c。
图a图b
图a：
初始界面设计的是可乐选择按钮和雪碧选择按钮，同时附上各自的指示灯，按下按钮即为选择该种饮料，指示灯亮则饮料选择成功开始投币。
点击确认按钮进入下一界面
图b：
第一界面设计的是投币的模拟按钮，点击相应的按钮，即为投入了相应的钱数，点击数据统计就会进入下一界面。
图c：
第二界面设计的是两个退币传感器的模拟按钮，和手动数据清零按钮，“-**”是统计数据的显示结果。
点击一元或一角退币，则会对应的模拟出退出相应的钱数。
点击数据清零将会清楚统计的营业数据。
点击交易结束将会清除本次交易的数据，点击确定就会返回初始界面即图a。
图c
第六章结束语
经过两个月的PLC的学习，让我基本掌握了松下PLC和触摸屏的使用。
关于本次自动售货机的设计基本完成了各个功能的应用，但实际自动售货机还有很多功能，比如纸币购买，续费购买物品等。
更多的功能还有待我们去进一步的研究、去实现。
附录PLC程序图
附件
专业
本科毕业论文管理制度与相关文件汇编
大学教育科学学院
系
二零一三年七月
专业本科毕业论文写作规范
为了加强对我院专业本科毕业论文工作的规范化管理，现将毕业论文写作过程中需遵循的格式规范做如下要求。
一、毕业论文的选题与设计要求
专业本科毕业论文的内容选题必须是心理学领域或与心理学相关的交叉领域课题，符合专业培养目标要求，具有一定的学术性。
在研究设计与方法上必须采用实证研究范式，即相关设计或因果实验设计，具体收集数据方法可用实验法、测验法、问卷法、访谈法、观察法。
二、毕业论文的组成部分及写作要求
（一）封面
封面模板由学校统一制定，但封面的颜色由本学院规定。
作者应将封面上的相关内容（毕业论文题目、学生姓名、学生学号、学院名称、专业名称、指导教师等）用计算机填写完成（注意适当对齐）后再套印输出，填写时注意修改封面模板上的届数及年月。
印刷输出前请向学院办公室询问封面颜色和年月时间。
（二）目录
目录需通过WORD定义三级大纲形式自动生成目录。
目录内容包含：
中文题目与摘要页、英文题目与摘要页、正文各部分、参考文献、附录、致谢（或后记）、学位论文独创性声明。
目录的二级标题与一级标题、三级标题与二级标题在格式上应自动向内缩进2个字符；页码右对齐。
字体采用宋体5号字，数字采用5号TimesNewRoman字体编排。
中英文摘要页单独编排页码，页码居中采用罗马数字排序。
（三）题目、摘要、关键词
题目：
说明该研究做了哪些方面的探讨以及研究中的变量有哪些。
如果是相关研究，应指出是哪两个或几个变量之间的相关；如果是因果研究，要尽量讲清实验中的自变量和因变量是什么。
应让读者根据题目就能判断该研究属于哪种类型。
注意将所要研究的问题界定清楚，题目不要过大或含糊不清。
此外，在题目中应尽量明确界定所要研究的被试群体，这一点尤其体现在发展研究上。
应注意使题目简洁明了：
题目一般在25个字以内，言简意赅，尽量不使用副标题。
为了便于检索，应在题目中拼写出所有的术语的全称，尽量避免使用缩略词。
英文题目表达可以不与中文题目完全一致，但要求与中文题目内容要对应。
摘要：
是对全文内容的概括，方便论文检索，限500字以内。
主要内容包括：
目的（说明研究问题与对象）、方法（说明研究方法）、结果（概括主要结果）、结论（简要结论）。
写作要求高度概括，独立成文；一般在500字以内；不包含任何论文中没有的内容；摘要中应该写出术语的全部名称，不要用缩略词；摘要不能出现文献引用。
英文摘要（Abstracts），主要内容包括：
Objective;Method;Results;Conclusions。
其表达可以不与中文摘要完全一致，但要求与中文摘要内容要对应。
关键词：
是论文的文献检索标志，是表达文献主题概念的自然语言词汇。
关键词是从论文的题名、层次标题和正文中选出来的能反映论文主题概念的词或词组。
一般来说，每篇论文应选取3～5个词作为关键词，中英文一一对应。
避免选用一些外延较广的词作为关键词，应从《汉语主题词表》和专业主题词表中选用。
英文关键词（KeyWords），要求中文关键词内容要对应。
以上内容写作时，中英文各占一页，中文在前，英文在后。
（四）引言
引言是用一段简短的文字提出本研究的问题。
指出本研究问题的重要性及其应用价值，即作者对这一问题进行研究的原因。
说明本研究问题与所属领域的以往研究有什么样的关系，在本研究中主要解决的问题是什么（研究目的）。
注意引言不要与摘要雷同。
（五）正文
正文是论文的核心部分，占主要篇幅。
正文
升级会员 