自动售货机的PLC控制.docx

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自动售货机的PLC控制

引言1

1.1.自动售货机的概况1

1.2.自动售货机的控制要求1

控制系统硬件设计2

2.1.PLC系统选型2

2.1.1S7-200系列PLC简介2

2.3.S7-200系列PLC编程4

2.4.CPU选型4

3.2.PLC外围接线图：

6

3.3.系统程序设计6

3.4.梯形图8

11

3.5.语句表11

3.6.控制系统的I/O点及地址分配15

3.7.供电电源15

参考文献17

引言

1.1.自动售货机的概况

自动售货机（vendingmachine），能根据投入的钱币自动付货的机器。

自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。

近几年，随着我国商品市场的不断繁荣和城市现代化程度的不断提高，自动售货机也已悄然步入了我国的大中城市。

在国家相关政府部门的大力支持下，我国的自动售货机产业以超常规的速度迅猛发展，并带动了一批新的服务业、物流运输配送业的快速发展，丰富了我国的商业产业结构，开创了一个全新的自动销售和自助服务时代。

我国自动售货机市场到2008年以后将进入发展期。

1.2.自动售货机的控制要求

⑴此自动售货机可投入1元、5元或10元硬币。

⑵当投入的硬币总值等于或超过12元时，汽水按钮指示灯亮；当投入的硬币总值超过15元时，汽水、咖啡按钮指示灯都亮。

⑶当汽水按钮指示灯亮时，按汽水按钮，则汽水排出7秒后自动停止。

汽水排出时相应指示灯闪烁。

⑷当咖啡按钮指示灯亮时，按咖啡按钮，则咖啡排出7秒后自动停止。

咖啡排出时相应指示灯闪烁。

⑸若投入的硬币总值超过所需钱数（汽水12元，咖啡15元）时，找钱指示灯亮。

控制系统硬件设计

2.1.PLC系统选型

2.1.1S7-200系列PLC简介

S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。

S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。

因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

S7-200系列出色表现在以下几个方面：

⑴极高的可靠性和极其丰富的指令集；

⑵易于掌握，便捷的操作；

⑶丰富的内置集成功能；

⑷实时特性；

⑸强劲的通讯能力，丰富的扩展模块。

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。

使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。

应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。

如：

冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。

S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU供使用。

2.2.CPU单元设计

（1）集成的24V负载电源：

可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU221，222具有180mA输出，CPU224，CPU224XP，CPU226分别输出280，400mA。

可用作负载电源。

（2）不同的设备类型

CPU221～226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。

（3）本机数字量输入/输出点

CPU221具有6个输入点和4个输出点，CPU222具有8个输入点和6个输出点，CPU224具有14个输入点和10个输出点，CPU224XP具有14个输入点和10个输出点，CPU226具有24个输入点和16个输出点。

（4）本机模拟量输入/输出点

CPU224XP具有2个输入点，1个输出点。

（5）中断输入

允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。

（6）高速计数器

CPU221/2224个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器；CPU224/224XP/226

（6）个高速计数器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。

CPU222/224/224XP/226可方便地用数字量和模拟量扩展模块进行扩展。

可使用仿真器（选件）对本机输入信号进行仿真，用于调试用户程序。

（7）模拟电位器

CPU221/2221个，CPU224/224XP/2262个，CPU221/222/224/224XP/226还具有脉冲输出，2路高频率脉冲输出（最大20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。

（8）实时时钟

例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。

（9）EEPROM存储器模块（选件）

可作为修改与拷贝程序的快速工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作。

（10）电池模块

用于长时间数据后备。

用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。

选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。

电池模块插在存储器模块的卡槽中。

2.3.S7-200系列PLC编程

STEP7-Micro/WIN32V3.1编程软件可以对所有的CPU221/222/224/224XP/226功能进行编程。

同时也可以使用STEP7-Micro/WIN16V2.1软件包，但是它只支持对S7-21x同样具有的功能进行编程。

STEP7-Micro/DOS不能对CPU221/222/224/224XP/226编程。

如果使用PG/PC的串口编程，则需要使用PC/PPI电缆。

如果使用STEP7-Micro/WIN32V3.1编程软件，则也可以通过SIMATICCP5511或CP5611编程。

在这种情况下，通讯速率可高达187.5kbit/s。

可以利用PC/PPI电缆和自由口通讯功能把S7-200CPU连接到许多和RS-232标准兼容的设备。

有两种不同型号的PC/PPI电缆：

带有RS-232口的隔离型PC/PPI电缆，用5个DIP开关设置波特率和其它配置项。

带有RS-232口的非隔离型PC/PPI电缆，用4个DIP开关设置波特率。

当数据从RS-232传送到RS-485口时，PC/PPI电缆是发送模式。

当数据从RS-485传送到RS-232口时，PC/PPI电缆是接收模式。

当检测到RS-232的发送线有字符时，电缆立即从接收模式转换到发送模式。

当RS-232发送线处于闲置的时间超过电缆切换

时间时，电缆又切换到接收模式。

这个时间与电缆上的DIP开关设定的波特率选择有关。

2.4.CPU选型

通过对系统控制要求的分析可知，系统共有开关量输入点6个，开关量输出点5个，因此选用CPU222（8DI/6DO）。

3.2.PLC外围接线图：

3.3.系统程序设计

3.3.1系统流程图：

数据寄存器上电清零或复位清零

若1元投币，则数据寄存器内容加1

若5元投币，则数据寄存器内容加5

若10元投币，则数据寄存器内容加10

若数据寄存器内容≥15，则M0.0接通

若数据寄存器内容≥12，则M0.1接通

若M0.0接通，且按下I0.3，则置位M0.2

点亮（闪烁）Q0.2，延时7秒，接通Q0.07秒钟

7秒钟延时到后，复位M0.2，数据寄存器减15

若M0.0、M0.1接通，并且按下I0.4，则置位M0.3

点亮（闪烁）Q0.3，延时7秒，接通Q0.17秒钟

7秒钟延时到后，复位M0.3，数据寄存器减12

若数据寄存器内容＞0，则置位Q0.4，找钱

计数复位按钮按下后，复位Q0.4

END

3.4.梯形图

3.5.语句表

Network1

//数据寄存器上电清零或复位清零；

LDSM0.1

LDI0.5

EU

OLD

MOVW16#0000,VW0

Network2

//通用辅助继电器复位清零；

LDI0.5

RM0.0,4

Network3

//若1元投币，则数据寄存器内容加1；

LDI0.0

EU

+I+1,VW0

Network4

//若5元投币，则数据寄存器内容加5；

LDI0.1

EU

+I+5,VW0

Network5

//若10元投币，则数据寄存器内容加10；

LDI0.2

EU

+I+10,VW0

Network6

//若数据寄存器内容≥15，则M0.0接通；

LDW>=VW0,+15

OM0.0

ANI0.5

=M0.0

Network7

//若数据寄存器内容≥12，则M0.1接通；

LDW>=VW0,+12

OM0.1

ANI0.5

=M0.1

Network8

//若M0.0接通，且按下I0.3，则置位M0.2；

LDM0.0

AI0.3

SM0.2,1

Network9

//咖啡按钮指示灯点亮及闪烁电路；

LDM0.0

ANI0.3

LDSM0.5

AI0.3

OLD

ANT37

=Q0.2

Network10

//咖啡排出7秒；

LDM0.2

ANT37

=Q0.0

TONT37,+70

Network11

//7秒钟延时到后，复位M0.2，数据寄存器减15；若数据寄存器内容＞0，则置位Q0.4，找钱；

LDT37

RM0.2,1

-I+15,VW0

AENO

AW>VW0,+0

SQ0.4,1

Network12

//若M0.0、M0.1接通，并且按下I0.4，则置位M0.3；

LDM0.1

OM0.0

AI0.4

SM0.3,1

Network13

//汽水按钮指示灯点亮及闪烁电路；

LDM0.0

OM0.1

ANI0.4

LDSM0.5

AI0.4

OLD

ANT38

=Q0.3

Network14

//汽水排出7秒；

LDM0.3

ANT38

=Q0.1

TONT38,+70

Network15

//7秒钟延时到后，复位M0.3，数据寄存器减12；若数据寄存器内容＞0，则置位Q0.4，找钱；

LDT38

RM0.3,1

-I+12,VW0

AENO

AW>VW0,+0

SQ0.4,1

Network16

//计数复位按钮按下后，复位Q0.4；

LDI0.5

RQ0.4,1

3.6.控制系统的I/O点及地址分配

名称

代码

地址编号

输入信号

1元投币口

SA1

I0.0

5元投币口

SA2

I0.1

10元投币口

SA3

I0.2

咖啡按钮

SA4

I0.3

汽水按钮

SA5

I0.4

计数手动复位

SA6

I0.5

输出信号

咖啡出口

HL1（YV1）

Q0.0

汽水出口

HL2（YV2）

Q0.1

咖啡按钮指示灯

HL3

Q0.2

汽水按钮指示灯

HL4

Q0.3

找钱指示灯

HL5

Q0.4

3.7.供电电源

可编程控制器一般使用市电（220V，50Hz）。

电网的冲击、频率的波动将直接影响到可编程控制器系统实时控制的精度和可靠性；有时电网的冲击，可给系统带来毁灭性的破坏；电网的瞬间变化也是经常不断发生的，由此产生的干扰也会传播到可编程控制器系统中。

为了提高系统的可靠性和抗干扰性能，在对可编程控制器的供电系统中一般采用隔离变压器，这样可以隔离掉供电电源中的各种干扰信号，从而提高了系统的抗干扰性能。

如果使用开关电源为可编程控制器提供24V直流电源，一般情况下，对开关电源供电的交流电源也应采用隔离变压器与电源隔离。

另外，在一些实时控制系统中，系统的突然断电会造成严重的后果，此时可以在供电系统中增加UPS不间断电源。

当市电突然断电后，自动切换到UPS电源供电，并且按照工艺要求进行一定的处理，使生产设备处于安全状态。

S7-200CPU内部直流电源

每个S7-200CPU模块均提供一个24V直流传感器电源和一个5V直流电源。

24V直流传感器电源可以作为CPU本机和数字量扩展模块的输入、扩展模块（如模拟量模块）的供电电源以及外部传感器电源使用。

如果容量不能满足所有需求，则必须增加外部24V直流电源，此时外部电源不能与模块的传感器电源并联使用，以防止两个电源电位的不平衡造成对电源的破坏，但为了加强电子噪音保护，这两个电源的公共端（M）应连接在一起。

当S7-200CPU与扩展模块连接时，CPU模块为扩展模块提供5V直流电源。

如果扩展模块的5V直流电源需求超出CPU模块5V直流电源的容量，则必须减少扩展模块的数量。

9.系统的接地

在可编程控制器系统中，接地是抑制干扰使系统可靠工作的主要方法。

在设计与施工中，如果把接地与屏蔽正确结合起来，可以解决大部分的干扰问题。

接地有两个目的，一是消除各电流流经公共地线阻抗时所产生的噪声电压；二是避免磁场与电位差的影响。

正确的接地是一个重要而复杂的问题，理想的情况是一个系统的所有接地点与大地之间的阻抗为零，但这是很难做到的。

在一般的接地过程中要求如下：

⑴接地电阻应小于4Ω；⑵具有足够的机械强度；⑶具有耐腐蚀及防腐处理；⑷可编程控制器系统单独接地。

10.PLC输出端保护

当可编程控制器的输出负载为电感性负载时，为了防止负载关断产生的高压对可编程控制器输出点的损害，应对输出点加以保护电路，保护电路的主要作用是抑制高电压的产生。

当负载为交流感性负载时，可在负载两端并联压敏电阻，或者并联阻容吸收电路。

参考文献

[1]王永华．现代电气控制及PLC应用技术．北京航空航天大学出版社．

[2]廖常初．PLC编程及应用．机械工业出版社．

[3]温照方．SIMATICS7-200可编程逻辑控制器．北京理工大学出版社．

[4]徐国林．PLC应用技术．机械工业出版社．