基于PLC的自动售货机控制系统的设计1doc.docx

资源描述

基于PLC的自动售货机控制系统的设计1doc.docx

《基于PLC的自动售货机控制系统的设计1doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的自动售货机控制系统的设计1doc.docx（43页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

基于PLC的自动售货机控制系统的设计1doc.docx

基于PLC的自动售货机控制系统的设计1doc

精品文档

辽宁工程技术大学

电气控制技术与PLC课程设计

设计题目

基于PLC的自动售货机控制系统的设计

指导教师

陈伟华

院（系、部）

电气与控制工程学院

专业班级

学

号

姓

名

日

期

2014年6月23日

精品文档

课程设计成绩评定表

学期

2013/2014

学年第2学期

姓名

专业

班级

课程名称

电气控制技术与

PLC

设计题目

基于PLC的自动售货机控制系统的设计

成绩

优

良

中

及格

不及格

评分项目

1.设计态度

非常认真

认真

较认真

一般

不认真

设

2.设计纪律

严格遵守

遵守

基本遵守

少量违反

严重违反

计

3.独立工作能力

能独立设计

基本独立设

不能独立设

表

强

较强

完成

计完成

现

迟交一天以

4.上交设计时间

提早或按时

按时

迟交半天

迟交一天

上

设计思路较

设计思路基

设计思路不

设计思路清

本清晰，结

清晰，结构

晰，结构方

构方案基本

方案基本合

方案不合

案良好，设

案合理，设

合理，设计

理，设计参

理，关键设

计参数选择

参数选择基

5.设计内容

数选择基本

计参数选择

正确，条理

本正确，调

设

正确，调理

有错误，调

清楚，内容

理清楚，内

计

清楚，内容

理清楚，内

完整，结果

较完整，极

容基本完

说

基本完整，

容不完整，

正确

少量错误

整，有些错

明

有少量错误

有明显错误

误

书

较规范、整

基本规范、

不规范、不

规范、整洁、

6.设计书写、字

洁、有条理，

整洁、有条

整洁、无条

有条理，排

体、排版

个别排版有

理，个别排

理，排版有

版很好

问题

版有问题

问题较多

问题很大

7.封面、目录、

完整

较完整

基本完整

缺项较多

不完整

参考文献

图

8.绘图效果

很出色

较出色

一般

较差

很差

纸

9.布局

合理、美观

较合理

基本合理

有些混乱

布局混乱

10.绘图工程标

符合标准

较符合标准

基本符合标

个别不符合

完全不符合

准

标准

评定说明：

不及格标准：

设计内容一项否决制，即

5为不及格，整个设计不及格，其他

4项否决；

优、良、中、及格标准：

以设计内容为主体，其他项超过三分之一为评定标准，否则评定为

下一等级；如优秀评定，设计内容要符合5，其余九项要有4项符合才能评定为优，否则评定为良好，以此类推。

最终成绩：

评定教师签字：

精品文档

电气控制技术与PLC课程设计任务书

姓名朱秋明题目基于PLC的自动售货机控制系统的设计

设

计

要

求

（1）自动售货机可投入5角、1元的硬币。

（2）所售饮料标价：

纯净水——1元,汽水——2.5元，咖啡——3元。

（3）当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所对应的可购买饮料的指灯亮，作可购买提示。

（4）当物品对应的指示灯亮时，按下相应的按键，相应的物品排出，5s后自动

停止,同时指示灯闪烁。

（5）购买饮料后，系统自动计算剩余币值，并根据剩余币值提示可购买的饮料

（指示灯亮）。

（6）当顾客成功购买完一件物品后30秒无操作，自动售货机会自动将余款退还

顾客。

（7）如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，自动售货机会自动将余款退还顾客。

（8）如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时，自动售货机会自动将余款退还顾客。

（9）当物品不足时，对应的物品指示灯亮红灯，顾客按下相应的按键无反应（不出物品，不减余额）。

设

（1）拟定控制系统的设计的技术要求。

（2）深入了解和分析被控制对象的工艺条件及控制要求。

（3）选择适合的的PLC类型。

（4）分配I/O点。

计

（5）设计控制系统梯形图。

（6）输入并调试程序。

的

主

要

内

容

精品文档

摘要........................................................................

1系统概述...................................................................

2控制要求及设计思路.........................................................

2.1

控制要求.............................................................

2.2

方案设计.............................................................

2.3

控制流程图...........................................................

3.自动售货机的相关设备参数的选定............................................

3.1PLC的选择............................................................

3.2

硬币识别器...........................................................

3.3

开关电源.............................................................

3.4

电磁阀

...............................................................

3.5

液位开关.............................................................

4软件设计...................................................................

4.1I/O口分配............................................................

4.2

控制接线图...........................................................

4.3

程序设计............................................................

4.3.1

计币部分.......................................................

4.3.2

比较部分......................................................

4.3.3

选择和饮料供应部分............................................

4.3.4

余额计算部分..................................................

4.3.5

退币部分......................................................

4.3.6

报警部分......................................................

5系统调试..................................................................

6结论......................................................................

参考文献

....................................................................

精品文档

摘要

自动售货机是可完成无人自动售货的商业自动化设备，它不受任何场地限制，方便快捷，可以每天24h售货，在我国也越来越普及。

传统的自动售货机采

用单片机作为控制核心，但这样在输入输出接口上消耗很大。

PLC不但可以实现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、功能强、能耗低、调试方便等优点。

本售货机系统主要是针对纯净水、汽水和咖啡的自动销售。

自动售货机的普及在某种程度上能反映一个国家的科技发展水平，是一个国家的文明程度的象征，实践和直觉告诉我们，自动售货机在中国的横空出世，必将国内的食品、香烟、饮料等诸多行业的发展带来新的契机。

设计以三菱PLC设计自动售货机控制系统，简要介绍PLC各硬件选型，软件的设计，并具体的进行了PLC梯形图的编写和系统的调试，仿真证明该系统切实可行。

关键词:

自动售货机；PLC；调试

1系统概述

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。

精品文档

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。

随着科技发展和市场繁荣，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。

在人口集中的学校、

车站、医院等地方，瓶装的饮料造成大量资金与产品的浪费，本课题就研究用

PLC实现散装饮料的自动销售。

自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪

70年代自日本和欧美发展起来。

它又被称为24小时营业的微型超市。

在日本，

70％的罐装饮料是通过自动售货机售出的；全球著名饮料商可口可乐公司在全世

界就布有50万台饮料自动售货机。

从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。

大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道，而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升，再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。

它的售货领域非常广泛，是发达国家商品零售的一种主要方式。

近几年，自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。

但由于售货机分布零散、范围广阔的特点，自动售货机在为消费者带来方便的同时，也为经营者在监控、管理、维护

等方面带来很大的不便。

目前售货机运行的各种情况都需要由人工判断，包括缺货、缺零钱、币箱已满、售货机机械故障等，经营者普遍采用人工定时巡回视察

的管理办法，既费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告，给经营者

增加了管理成本和难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便[2]。

本系统的设计和实现可以使自动售货机的经营者根据网络统计的销售状况

进行商品销售状况分析，预测商品的销售走势，确定合理的采购和配送策略，以获得最高的投资回报率。

同时售货机的一些故障信息和警报信息可以实时的传送到相应的运营人员，从而可以在第一时间内发现并解决问题。

而且本次设计的题目是基于PLC的自动售货机控制系统的设计，主要是应用三菱FX-2N型PLC的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识，如：

PLC的定义、PLC的工作原理、PLC的硬件组成等。

根据设计内容和控制要求画出顺序功能图和梯形图，再

根据PLC的相关知识设计出它的外部接线图，结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程。

精品文档

2控制要求及设计思路

2.1控制要求

（1）自动售货机可投入5角、1元的硬币。

（2）所售饮料标价：

纯净水——1元,汽水——2.5元，咖啡——3元。

（3）当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所对应的可购买饮料的指

灯亮，作可购买提示。

（4）当物品对应的指示灯亮时，按下相应的按键，相应的物品排出，5s后

自动停止,同时指示灯闪烁。

（5）购买饮料后，系统自动计算剩余币值，并根据剩余币值提示可购买的饮料（指示灯亮）。

（6）当顾客成功购买完一件物品后30秒无操作，自动售货机会自动将余款退还顾客。

（7）如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，自动售货机会自动将余款退还顾客。

（8）如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时，自动售货机会自动将余款退还顾客。

（9）当物品不足时，对应的物品指示灯亮红灯，顾客按下相应的按键无反应（不出物品，不减余额）。

2.2方案设计

（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5角、1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纯净水排出或汽水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）PLC选用继电器输出型。

（5）要求实现顾客的循环购买，故需实现控制程序的跳转。

（6）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。

精品文档

2.3控制流程图

自动售货机PLC的控制流程图，如图2.1所示。

开始

投币计数

钱币比较

不足币价

纯净水选择

减去纯净水用币

是否

退币

退币计数

钱币倒入退币箱

结束

咖啡选择

汽水选择

减去汽水用币减去咖啡用币

图2.1控制流程图

精品文档

3.自动售货机的相关设备参数的选定

3.1PLC的选择

目前的PLC品牌很多，比较有名的有美国AB，ABB，松下，西门子，三菱，

欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷等。

而不同的PLC其产品价格差价也是很

大，在质量和I/O点数几乎相同的情况下可以相差较多[10]。

三菱FX2N系列是作为一种小型机，其功能较为完善，性能价格比高，较为

适合自动售货机。

另外在本设计中PLC需要接11个输入点和12个输出点，以

及为了以后的扩展需要，由以上三点因素，选择了三菱PLC，FX2N-48MR型。

三菱PLC，FX2N-48MR是具有高级处理功能的型号，其输入和输出点数之和为

48点，还可以扩展到256点，结构紧凑，速度高。

三菱PLCFX2N-48MR性能规格：

（1）运转控制方式：

通过储存的程序周期运转。

（2）运转处理时间：

基本指令：

0.8μs/指令，应用指令：

1.52至几百μs/指

令。

（3）编程语言：

逻辑梯形图和指令清单。

（4）程式容量：

8000步内置。

（5）指令数目：

基本顺序指令27，步进梯形指令2，应用指令128。

（6）I/O配置：

最大硬件I/O配置点256。

（7）辅助继电器（M线圈）：

一般：

500点，锁定：

2572点，特殊：

256点。

（8）状态继电器（S线圈）：

一般：

490点，锁定：

400点，初始：

10点，

信号报警器：

100点。

（9）定时器（T）：

100毫秒，范围0至3276.7秒（200点）；10毫秒，范围0至

327.67秒（46点）；1毫秒保持型，范围0至32.767秒（4点）。

（10）计数器（C）:

一般16位，范围0至32767数（200点），锁定16位，范围100点，一般32位，范围15点,锁定32位，范围15点。

3.2硬币识别器

硬币识别器主要识别现在国家发行的一元、五角、一角的硬币。

我国目前发

行的一元，五角和一角硬币的金属原材料是为制造硬币而专门使用的特殊合金，

因此在它通过投币入口进入由电感和电容组成的特定传感器，金属材质和体积的

差异对电容量和电感量的影响大小也出现微弱差异。

电容量、电感量的变化引起

电压的变化，再通过检测电路将信号放大，与设定值进行比较，确定某种硬币种

类并对PLC的输入单元发出信号，PLC根据接收到的信号,对硬币值进行累加计

数。

根据对硬币识别器的了解及选择，确定使用侧投类CPU硬币识别器。

精品文档

3.3开关电源

在自动售货机中指示灯、警铃、等电源为DC24V，因此需要配备直流24V开关电源，本文选择了WP10-S-24。

关电源的性能规格如下：

（1）交流电压输入范围：

170～264VAC。

（2）直流调整范围：

额定输出电压±10％。

（3）输出过载保护：

110％?

150％。

（4）工作温度：

-10～+50℃。

3.4电磁阀

电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器；并不限于液压，气动。

用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到它的工作原理，里面有密闭的腔，在不同的位置开有通孔，每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油孔，而进油孔是常开的，

液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞，活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。

这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运

动。

追朔的发展史，到目前为止，国内外的从原理上分为三大类（即：

直动式、分布直动式、先导式），而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类（直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分

步直动活塞结构、先导活塞结构），本次设计采用直动式电磁阀。

通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，关闭。

3.5液位开关

液位开关，也称水位开关，液位传感器，顾名思义，就是用来控制液位的开关。

从形式上主要分为接触式和非接触式。

常用的非接触式开关有电容式液位开关,接触式的浮球式液位开关应用最广泛。

电极式液位开关，电子式液位开关，电容式液位开关也可以采用接触式方法实现。

本次设计电子式液位开关，电子式液位开关通过内置电子探头对水位进行检测，再由芯片对检测到的信号进行处理，当判断到有水时，芯片输出高电平

24V或5V等（PNP型或NPN型均可），当判断到无水时，芯片输出0V。

高低电平的信号通过PLC或其它控制电路来读取，并驱动水泵等用电器工作。

精品文档

4软件设计

4.1I/O口分配

列出I/O口分配表，如表4.1所示。

表4.1I/O口分配表

输入

输出

输入点

功能

输出点

功能

五角投币器

纯净水电磁阀

一元投币器

汽水电磁阀

纯净水按钮

咖啡电磁阀

汽水按钮

纯净水指示灯

咖啡按钮

汽水指示灯

找钱按钮

咖啡指示灯

急停按钮

余钱指示灯

启动按钮

Y10

无纯净水报警灯

X10

纯净水液位开关

Y11

无汽水报警灯

X11

汽水液位开关

Y12

无咖啡报警灯

X12

咖啡液位开关

Y13

一元退币马达

Y14

五角退币马达

4.2控制接线图

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、输出开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能。

根据控制要求，I/O点数在24个左右，选择性能价格比较高的三菱FX2N-48MR，其中其输入点为24点，输出

精品文档

点为24点，该PLC为继电器输出型。

本设计中，退币按钮、各种饮料按钮和饮料出口（驱动电磁阀）等均为开关量。

根据上述要求，绘制出PLC控制电路接线图，如图4.2所示。

图4.2控制接线图

4.3程序设计

由于本设计为毕业设计,因此要求上要有现实中的自动售货机的多种功能。

根据自动售货机控制系统的流程可以知道自动售货机的主要系统包括：

计币部

分、比较部分、选择和饮料供应部分、余额计算部分、退币部分、报警部分。

4.3.1计币部分

当有顾客购买饮料时，投入硬币时由硬币识别器识别硬币,如果是真币则系统将硬币自动传送到相应的硬币贮存部分,然后在PLC内进行数据运算，如果是假币则系统自动退出硬币,梯形图如图4.3所示。

精品文档

图4.3计币部分

4.3.2比较部分

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

展开阅读全文