基于PLC自动贩卖机.docx

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基于PLC自动贩卖机

课程设计

基于PLC的自动贩卖机设计

系部电气工程系

专业机电一体化

班级机电3134班

姓名周权

学号1302133205

指导教师曾劲松

2021～2021学年第一学期

任务

本次设计的题目是自动贩卖机，主要是应用西门子S7-200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的编程语言、PLC的硬件组成等。

根据设计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。

为了实现本系统的自动售货功能，其自动控制系统主要包括：

计币系统、比拟系统、选择系统、商品供给系统、退币系统以及报警及提示系统。

1.计币系统：

本系统识别一元硬币，故计币以一元为单位。

当有硬币投入后，将其放入一个已经清零的存放器vw0中，再次投币时用累加器进展累加。

2.比拟系统：

投币完成后，当投入的硬币总额≥2元时，2元区商品灯亮，可以选择其中的商品；当总额≥3元时，2元和3元区商品灯亮，可以选择其中的商品；当硬币总额≥4元时，2元、3元、4元区的商品灯都亮，顾客可以选择任意商品。

3.选择系统：

当按下相应商品区的按钮时，相应的指示灯亮。

当商品供给完毕，指示灯灭。

4.商品供给系统：

按下选择按钮，相对应的商品阀门翻开，商品2s供给。

同时，硬币的总额减去相应商品的费用。

5.退币系统：

当购置完成后，假设还有余额，那么退币指示灯亮，按下退币按钮，完成退币。

6.报警及提示系统：

遇到破坏机器时，机器可以实现自动报警机制。

当还有余额剩下，但是却买不起商品：

比方，还有2元剩余，而顾客却按下3元或4元的商品灯，此时会有提示灯亮，提示顾客余额缺乏。

第1章PLC的根本知识

1.1PLC产生和定义

1968年由美国通用汽车公司〔GE〕提出，1969年有美国数字设备公司〔DEC〕研制成功，有逻辑运算、定时、计算功能称为PLC〔programmablelogiccontroller〕。

80年代，由于计算机技术的开展，PLC采用通用微处理器为核心，功能扩展到各种算术运算，PLC运算过程控制并可与上位机通讯、实现远程控制。

被称为PC〔programmablecontroller〕即可编程控制器。

国际电工委员会〔IEC〕1987年公布的可编程逻辑控制器的定义如下：

“可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。

它能够存储和执行命令，进展逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原那么设计[3]。

〞

1.2PLC的根本组成

目前，可编程控制器的产品很多，不同的厂家生产的PLC以及同一家生产的不同型号的PLC其构造个不一样，但就其工作原理而言，是大致一样的。

它们都是以微处理器为核心的构造，其功能的实现不仅基于硬件的作用，而更靠软件的支持。

PLC的主机由微处理器〔CPU〕、存储器〔EPROM、ROM〕、输入/输出模块、外设I/O接口、通信接口及电源组成。

下面分别介绍PLC各组成局部及作用[4]。

编程器

输出电路

输

入

电

路

中央处理器〔CPU〕

系统程序存储器

用户程序存储器

电源

图1.1PLC硬件构造组成框图

1.3PLC的根本工作原理

PLC是一种存储程序的控制器。

用户根据某一对象的具体控制要求，编好程序后，

编程器将程序键入PLC的用户存储器中存储。

PLC的控制功能就是运用用户程序来实现的。

PLC运行程序的方式与微型机算计相比有较大的不同，微型计算机运行程序时，一旦执行到END指令，程序运行完毕。

而PLC从0000存储地址所存放的第一条拥护指令开场，在无中断或跳转的情况下，按存储地址好递增的方向顺序执行拥护程序，直到END指令完毕。

然后再从头开场，并周而复始的重复，直至到停机或运行〔RUN〕切换到停顿〔STOP〕工作状态。

我们把PLC这种执行程序的方式成为扫描工作方式。

每扫描完一次程序就构成一个扫描周期。

另外，PLC对输出，输出信号的处理与微型机算机不同。

微型机算机对输出、输出信号实时处理。

而PLC对输出、输出信号是集中批处理。

PLC扫描工作方式分为三个阶段：

输出采样、程序执行、输出刷新[5]。

1.4PLC的特点

PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的特点而设计制造和开展的,这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的优点。

1）可靠性高，抗干扰能力强

2〕通用性强，使用方便

3）采用模块化构造，使系统组合灵活方便

4）编程语言简单、易学，便于掌握

5）系统设计周期短

6）对生产工艺改变适应性强

7）安装简单、调试方便、维护工作量小

8〕体积小、重量轻、功耗低

1.5PLC的应用与前景

为了适应市场的各方面的需求,各生产厂家对PLC不断进展改良,推出功能更加强大、结果更加完美的新产品。

这些新产品总体来说，朝两个方向开展：

一个向超小型、专用化和低价格的方向开展，以进展单机控制；另一个是向大型化、高速化、多功能化和分布式全自动网络化方向开展，以适应现代化的大型工厂、企业自动化的需要[6]。

第2章硬件电路设计

2.1PLC类型选择

根据系统的设计方案，控制系统采用西门子S7-200系列的CPU224XP。

其数字量I/O为14/10，可以满足该系统的输入输出端口要求。

2.2PLCI/O口分配

根据系统的总体设计方案，这里有5个输入信号：

1个投币信号、3个购置信号以及1个退币信号；10个输出信号:

3个商品指示灯信号、3个执行信号、1个退币信号、1个退币执行退币信号、1个报警信号以及1个提示信号。

表3.1I/O口分配表

根据所选PLC类型及其I/O口的分配情况，连接好实物PLC。

第3章系统软件设计

3.1系统流程图

该自动贩卖机控制系统工作过程主要包括：

投币并且进展累加，再将硬币总额与商品价格进展比拟，从而显示出可购置商品。

接着进展选择购置商品，然后供给商品，之后在计算硬币余额，退币或继续购置。

根据上述过程，画出系统流程图如下所示：

图4.1系统流程图

3.2各系统梯形图

根据系统的总体设计方案以及其流程图，画出其各个局部的梯形图。

系统各局部如下列图所示：

投币系统：

首先对存放器vw0清零，然后按下I0.0进展投币，用累加器累加并放入vw0里。

如图4.2和4.3。

图4.2存放器清零

图4.3累加计数

2元区系统：

首先进展判断，当投币总额?

2时，辅助继电器M0.0通电，继而Q0.0通电，2元区商品灯亮，顾客可以选择其中的商品。

按下I0.1，贩卖机在两秒后出商品。

之后控制系统将会减去买商品的费用，用减法指令执行，将余额重新放在存放器vw0里。

如图4.4--4.7。

图4.4判断总额是否?

2

图4.52元商品灯

图4.62s后放出2元区商品

图4.7余额

3元区系统：

首先进展判断，当总额?

3时，辅助继电器M0.1通电，继而Q0.1通电，3元区商品灯亮，顾客可以选择其中的商品。

按下I0.2，贩卖机在两秒后出商品。

之后控制系统将会减去买商品的费用，用减法指令执行，将余额重新放在存放器vw0里。

如图4.8--4.11。

图4.8判断总额是否?

3

图4.93元商品灯亮

图4.102s后放出3元区商品

图4.11余额

3元区系统：

首先进展判断，当总额?

4时，辅助继电器M0.2通电，继而Q0.2通电，4元区商品灯亮，顾客可以选择其中的商品。

按下I0.3，贩卖机在两秒后出商品。

之后控制系统将会减去买商品的费用，用减法指令执行，将余额重新放在存放器vw0里。

如图4.12--4.15。

图4.12判断总额是否?

4

图4.134元商品灯亮

图4.142s后放出4元区商品

图4.15余额

退币系统：

当购置商品后，且余额?

0，这时Q0.6通电，余额灯亮，显示有余额，可以选择退币。

按下I0.4,进展退币。

如图4.16和图4，17。

图4.16判断余额

图4.17退币

提示系统：

当购置商品后，有余额剩余，且缺乏以购置其它商品时，系统进展提示。

提示指示灯Q1.0亮。

如图4.18。

图4.18提示

第4章调试与分析

首先将系统梯形图输入西门子S7-200PLC编程软件STEP7-Micro/WINV4.0中，编译，显示没有错误，然后保存。

之后再导出，生成awl格式的文件。

然后翻开西门子仿真软件S7-200，选择CPU型号，然后装载程序，运行。

如图5.1.

图5.1仿真调试

首先动作I0.03次，表示投了3次1元硬币，此时Q0.0和Q0.1亮，表示2元和3元区商品可选。

按下I0.1，购置2元区商品。

2s后Q0.0灭，此时Q0.6和Q1.1亮，表示此时有余额且不再足以购置商品，并且提示顾客。

按下I0.4，进展退币，所有灯都熄灭。

第5章总结

在过去的三年多大学时光中，我们大多数接触的是专业根底课。

我们在课堂上掌握的仅仅是专业根底课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？

如何把我们所学到的专业根底理论知识用到实践中去呢？

我想课程设计就为我们提供了良好的实践平台。

我的课题是自动贩卖机控制系统。

教师下发任务书后，我首先确定了总体的设计方向，并且设计出大概的系统设计方案。

然后根据教师课堂上讲的知识，画出流程图，再设计出梯形图。

通过这次设计，我意识到了PLC编程技术在现实中的广泛应用，并了解到自己学习中的缺乏之处，看到了理论与实践的差距。

通过将近两周的PLC设计实践，我掌握了PLC的根本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。

在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。

能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。

 通过合作，我们的合作意识得到加强。

合作能力得到提高。

上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的局部，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。

在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。

能过比拟选出最好的方案。

在这过程也提高了我们的表过能力。

通过此次课设，让我了解了PLC梯形图、指令表有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。

有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。

在设计的过程中我们还得到曾劲松教师的帮助与意见。

在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向教师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。

做事要学思结合。

参考文献

[1] 星平.PLC原理及工程应用[M]. ：

 中国电力 

[2] 廖常初.PLC编程及应用[M].：

机械工业 

[3] 万太福.可编程序控制器及其应用[M]. ：

大学 

[4] 工厂常用电气设备手册[M].：

水利电力   

[5] .电力拖动与控制[M].：

 中国矿业大学 

[6] 星平.可编程控制器实验指导书.   工程学院