自动售货机PLC控制系统课程设计文档格式.docx

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自动售货机；

PLC；

调试AbstractVendingmachineisaself-servicedevicethatcanautomaticallysellgoodstocustomers.Itisnotrestrictedtospecificsites,whichisconvenientandsells24hoursaday.VendingmachinesalsobecomeincreasinglypopularinChina.ThetraditionalvendingmachinesuseSingleChipMicrocomputerasthecoreofcontrol,whichcostsgreatlyonitsinput/outputinterface.PLCnotonlyfulfillasimilarcontrollingfunction,butalsohasotheradvantagessuchashighreliability,easinesstoprogram,strongfunction,lowenergyconsumption,conveniencetodebugandsoon.Thisvendingmachineisbasedonthedesignofself-servicesellingforsoftdrinks、cokeandcoffee.OnthebasisofMitsubishiPLC,thispapergivesabriefintroductiontothevarioushardwareselection,softwaredesign,thecompilationofPLCLadderDiagramandthedebuggingmethodofthesystem.Keywords:

VendingMachine；

Debugging一、设计题目设计题目：

自动售货机PLC控制系统设计课题内容：

自动售货机广泛用于娱乐场所。

本设计要求用PLC控制自动售货机的运行。

使其能在运算指令的控制下，巧妙地实现投币币值累加，从而自动完成汽水、可乐、咖啡的售货工作。

二、设计要求1、此自动售货机可投入1元、2元和5元硬币。

2、当投入的硬币总值等于或超过2元时，汽水按钮指示灯亮；

当投入的硬币总值等于或超过3元时，汽水、可乐按钮指示灯都亮；

当投入的硬币总值等于或超过5元时，汽水、可乐、咖啡按钮指示灯都亮。

3、当汽水按钮指示灯亮时，按下汽水按钮，则汽水排出10秒后自动停止。

4、当可乐按钮指示灯亮时，动作同上。

5、当咖啡按钮指示灯亮时，动作同上。

6、若投入的硬币总值超过所需的钱数时，找钱指示灯亮。

自动售货机的示意图如图1所示。

图1、自动售货机示意图三、设计作用与目的PLC的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术的发展推动了PLC的发展，而PLC的发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了他们的发展。

本次设计就在于结合PLC的种种优点联系实际情况来弥补原有系统的不足，利用PLC控制的自动售货机提高系统的稳定性，保证了自动售货机能够长期稳定的运行。

本课题主要的目的是为了通过课程设计，使学生了解PLC控制的应用背景，掌握PLC控制系统设计的基本步骤，程序设计的基本方法，理论联系实际。

培养学生分析问题和解决问题的能力。

四、所用的设备及软件三菱FX系列PLC、计算机一台五、系统设计5.1、系统总体设计5.1.1、系统设计总思路1、通过分析，取最有把握的思路，故采取一般梯形图进行程序设计。

2、注意一点，程序运行开始阶段要有上电复位，让机子清零。

3、本自动售货机可使用1元、2元、5元硬币，计币时用ADD指令进行累加从而得到一个投币总额；

比较币值时使用CMP指令来判断是否符合汽水排出、可乐排出或咖啡排出的条件；

余额计算时用SUB指令从投币总额中扣除顾客所消费的币值总额；

退币计算时用到触点型比较指令。

4、由于实验室三菱FX系列PLC对某些指令可能无法识别，所以需将所有用脉冲执行型的功能指令都使用PLS指令进行转化，即通过PLS指令驱动辅助继电器M，实现程序功能。

5、PLC选用继电器输出型。

6、要求实现顾客的循环购买，故需实现控制程序的跳转。

7、退币结束时，使用ZRST指令进行购买完成的复位，以准备下一个顾客购买饮料，防止出现错误。

5.1.2、程序设计的步骤1、对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。

2、设计梯形图。

这程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。

3、根据梯形图编制程序清单。

4、用编程器将程序输入到PLC的用户存储器中，并检查输入的程序是否正确。

5、对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。

6、待控制台及现场施工完成后，就可以进行联机调试。

若未满足要求，再从新修改程序或检查接线，直到满足为止。

7、编写技术文件。

8、交付使用。

自动售货机工作流程图如图2所示。

图2、自动售货机工作流程图5.1.3、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3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3PLC硬件结构图5.2、各子模块设计5.2.1、记币系统当有顾客购买时，每投入一次钱币都得经过感应器进行真假监辨后，再给PLC进行计币的指令。

当发现伪币时，感应器不给PLC累计投币值的指令，同时自行退出伪币。

而当PLC接收到感应器传来的记币的指令时，PLC自动把接收来的货币对应的数据累加到寄存器D0中。

PLC编程梯形图如图4。

图4、PLC进行记币过程的梯形图由图可以知道我是把投进的不同货币，进行不同的记录，并把总数目都寄存到寄存器D0中。

为了避免小数点的影响，我是把货币的数据化成整数进行处理的，这样可以减少自己在编程时会出现的差错。

X002X004为设置为高电平的输入，这样中间继电器M1M3侧为一周期内都会保证了X002X004的输入有效。

一方面避免了扫描漏了有投币的有效反应；

另一方面也可以避免了不良输入对记数的不良影响。

5.2.2、价格比较系统价格的比较要贯穿实验过程的始终，只要余额大于某种商品价格时，就需要输出一个信号，提示可以购买。

投币完成后，系统会将D0内钱币数据和可以购买的饮料价格进行比较：

当投币2元，则没有可购买的商品指示灯亮，表示所投钱币不能购买任何东西，此时可以继续投币或退币；

只有投币在2元或以上时会见到汽水选择的指示灯长亮，此时可以选择购买汽水或退币；

同样，大于3元的就有汽水和可乐的选择显示，5元就出现汽水、可乐和咖啡的选择显示，此时都是可以选择购买或退币。

PLC编程梯形图如图5。

图5、PLC进行价格比较过程的梯形图在梯形图5中，为了实现数据的实时比较，用了一个特殊内部继电器M8000,在程序执行过程中，M800始终保持闭合，FNC10CMP是16位数据比较指令，用它来比较余额和商品的价格。

当余额大于等于某种商品价格时，程序使相应的指示灯亮起来表示可以购买该种商品。

5.2.3、选购商品系统当投入的币值可以购买某种商品时，即商品下相应的指示灯亮了，按下相应的“选择”按纽即可在出货框中出现该种商品，同时消费显示栏中显示出扣除已经消费掉的金额的余额币值，接着余额继续与价格相比较，判断是否能继续购买。

若余额还能符合上面比较过程的条件时，相应商品的指示灯还会亮的，不然灯不亮了。

PLC编程梯形图如图6。

图6PLC进行选购商品过程的梯形图在梯形图6中，一是要使商品出现在出货框中，二是要实现内部货币的运算。

以第一步为例，按下选择汽水相应键，X005施加一个脉冲的信号（只能接受一次的脉冲信号），X006，X007的常闭可以保证了汽水的选购时就不能同时执行其他商品的选购运作。

当X005接收到一个脉冲信号时，在这个工作周期内，系统就会只对汽水进行出货的操作，同时也会对余额进行扣除汽水价格的处理。

这样就完成了一次购买的执行。

这时，系统又跑回了比较的过程中去了。

5.2.4、.退币系统系统可在顾客购买完饮料后退回余币。

按下退币按钮后，数据寄数器D0内的币数除以10，商的整数部分就是需要退回1元硬币的个数并储存在D1上，余数就自动的默认在D2上；

在把D2的数据除以5，商的整数部分就是需要退回1元的个数，并储存在D3中（这里由所可投的货币限制来看，1元个数就只有两种情况，0或1，故在选PLC时可以只给这里的留一个端口就行了。

）选择退币的同时起动2个退币电动机。

2个感应器开始记数，当感应器记币的个数等于数据寄存器的退币数时，退币电动机停止运转。

PLC编程梯形图如图7。

图7、PLC进行退币过程的梯形图5.3、I/O分配表此控制系统可采用自动工作方式，输入信号为汽水、可乐、咖啡选择，1元、2元、5元硬币投入识别口记数手动复位按钮；

输出信号为汽水、可乐、咖啡出货电机控制、出币选择灯及相应指示灯，共18个输入点，16个输出点，均为开关量。

I/O地址定义如表1所示。

输入点地址功能输出点地址功能X0启动Y0汽水选择灯X1暂停Y1汽水出货电机控制X21元输入Y2可乐选择灯X32元输入Y3可乐出货电机控制X45元输入Y4咖啡选择灯X5汽水选择Y5咖啡出货电机控制X6可乐选择Y61元传动电机控制X7咖啡选择Y72元传动电机控制X101元退币感应器Y10出币选择灯X112元退币感应器Y11制冷控制X12出币选择Y12照明控制X13温度传感器Y131元缺币报警X14光度传感器Y142元缺币报警X151元硬币传感器Y15缺货报警X161元硬币传感器Y16X17缺货传感器Y17表1、I/O分配表5.4、PLC外部接线图图8、PLC外部接线图六、实验调试结果应用我们所学过的MCGS组态软件模拟了自动售货机的运行过程，如图9所示。

图9、自动售货机当投入的硬币总值等于2元时，汽水按钮指示灯亮，按下汽水按钮，出货口就出来了汽水。

其运行效果图如图10所示。

图10、选择汽水的运行效果图当投入的硬币总值等于3元时，汽水、可乐按钮指示灯都亮，按下可乐按钮，出货口就出来了可乐。

其运行效果图如图11所示。

图11、选择可乐的运行效果图当投入的硬币总值等于5元时，汽水、可乐、咖啡按钮指示灯都亮，按下咖啡按钮，出货口就出来了咖啡。

其运行效果图如图12所示。

图12、选择咖啡的运行效果图图13、自动售货机的实时数据库七、设计中的问题及解决方法1、程序设计流程图的设计思路要清晰，我一开始没有做程序设计流程图对于接下来的步骤显得很模糊，不知道该如何动手。

程序设计流程图概括了全篇的内容，起到一个指导作用！

2、梯形图的设计绝不能模糊不清，得先把思路构思好，一步步来，从易到难。

一旦思路不清晰，程序就很容易出错。

例如我在制作过程中把汽水按钮、可乐按钮、咖啡按钮这三个和汽水按钮指示灯、可乐按钮指示灯、咖啡按钮指示灯混合起来了，结果在运行过程中总是出错。

这就是一个典型的思路混乱，没有理清思路的后果。

后来我是对照I/O分配表一个个对照起来才把它做好的。

3、运用MCGS组态软件时，一定要把实时数据库整理好，数据库里的各种开关型、数值型、字符型分清，才能保证它运行。

还有循环程序里的脚本程序编写必须得把“清晰第一”把在第一位，多写一点没关系，关键在于程序的可靠性。

八、设计心得经过三周的时间，我的课程设计终于完成了。

在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次设计过程，我发现学习过程中不容得半点马虎和随意。

通过这次比较完整的自动售货机控制系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力也都得到了不同程度的提升。

这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。

虽然课程设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。

我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。

提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力和更强理解力。

九、参考文献1.李长久PLC原理及应用M北京：

机械工业出版社，2006年2.周美兰.PLC电气控制与组态设计M.北京：

科学出版社，2003年3.吴中俊.可编程序控制器原理及应用M.北京：

机械工业出版社，2003年4.张万忠.电器与PLC控制技术M.北京：

化学工业出版社,2003年5.王兆义.可编程序控制器教程M.北京：

机械工业出版社，2004年6.廖常初FX系列PLC编程及应用M北京：

机械工业出版社，2005年十、梯形图程序图9、自动售货机梯形图致谢课程设计就是我们所学知识的见证，完成它有一种收获感，代表了我在上一阶段的学习努力的历程。

当它终于完工的时候，我不禁想起了很多人，很多事，尤其是辛勤培养我的老师们，谢谢你们！

在这里，首先我要特别感谢我的导师xx老师对我的谆谆教导。

正是在她的不厌其烦地指导下，我顺利地完成了我的课程设计。

其次感谢我的同学和朋友，他们给予了我无私的帮助和鼓励。

在我遇到知识上的的难点时，他们总是能给我及时的援助。

感谢我同宿舍的其他同学，谢谢他们给我的帮助和关心。

再次深深感谢我的父母，他们在我的物质及精神上给予很大的支持。

是他们教会了我人生的真谛，让我茁壮成长。

父母的教诲是我一生最宝贵的财富，再一次感谢他们对我的培养。

最后，衷心地感谢在百忙之中评阅课程设计的老师！

衷心地祝愿老师身体健康、工作顺利。