自动售货机控制系统的设计PLC课程设计.docx
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自动售货机控制系统的设计PLC课程设计
电气控制技术课程设计任务书
系：
年级：
专业：
指导教师姓名
学生姓名
课题名称
内
容
及
任
务
一、设计任务和要求
二、设计内容
三、技术指标
进
度
安
排
起止日期
设计内容
主要参考资料
答辩成绩
指导教师评阅意见
课程设计说明书
名称自动售货机控制系统的设计
院 系
班级
姓名
学号
系 主 任
教研室主任
指导教师
一任务描述：
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，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。
本文设计的是售汽水和咖啡这两种饮料的自动饮料机，它的售货过程是：
首先由顾客按下商品选择开关时，然后顾客投入的硬币（投入硬币的面值和剩余值由PLC驱动数码管显示）经过光传感器感应，再由光传感器驱动硬币识别传感器识别硬币（由于能力有限，在识别硬币上不做具体研究）。
如果是无效币则使继电器打开阀门，将硬币退出；如果是真币则系统将硬币自动传送到相应的硬币贮币腔，并经硬币识别传感器将信号送给PLC。
最后经顾客选择，同时PLC控制，使PLC的输出口上有相应的信号输出。
若贮币腔内无硬币（红外检测器感应）、饮料的量位小于设定值（红外传感器感应）、售货机遭损，系统就报警【7】。
大体运行如图2-1：
图2-1自动售货机控制系统硬件组成示意图
图2-2是自动售货机简单示意图。
在该机中有两种已经配制好的饮料储液桶（未画出来），一种为汽水，另一种为咖啡。
汽水出口和咖啡出口分别代表由两个电磁阀控制放入杯中的饮料品种的饮料出口。
退币按钮汽水按钮咖啡按钮
退币口投币口
退币指示灯汽水指示灯咖啡指示灯投币不足指示灯
汽水出口咖啡出口
图2-2自动售货机简单示意图
二控制要求
（1）自动售饮料机可投入1角、5角、1元的硬币。
（2）所售饮料标价：
汽水——2元，咖啡——3元。
（3）投币总额或现在值显示在7段数码管上。
（4）当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所有可购买饮料的指示灯均亮，作可购买提示。
（如：
当投入的硬币总值超过2元，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过3元时，汽水、咖啡指示灯均亮）。
（5）当汽水指示灯亮时，按选择汽水按钮，则排出汽水，7s后自动停止。
在这段时间内，汽水指示灯闪烁。
（6）当咖啡指示灯亮时，按选择咖啡按钮，则排出咖啡，7s后自动停止。
在这段时间内，咖啡指示灯闪烁。
（7）系统根据顾客投入的硬币，判断硬币是否足够，若足够则根据顾客的要求自动售货，投币不足则给出提示。
（8）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）。
（9）若投入的硬币总值超过所需的钱数（汽水2元，咖啡3元），则找钱指示灯亮,当按退币控制按钮时，退出找回的钱。
（10）在报警系统中，PLC只起到开关连接的作用。
三系统配置及输入/输出继电器地址分配
1I/O口分配
列出I/O口分配表，如表所示：
输入信号
输出信号
名称
代号
输入点编号
名称
代号
输出点编号
1角投币感应器
ST1
X0
显示指示灯
HL1
Y0～Y7
5角投币感应器
ST2
X1
汽水指示灯
HL2
Y10
1元投币感应器
ST3
X2
咖啡指示灯
HL3
Y11
汽水按钮
SB1
X3
汽水电磁阀
YV1
Y12
咖啡按钮
SB2
X4
咖啡电磁阀
YV2
Y13
1角退币感应器
ST4
X5
无币报警控制
YV3
Y14
5角退币感应器
ST5
X6
没有汽水报警
YV4
Y15
1元退币感应器
ST6
X7
没有咖啡报警
YV5
Y16
退币控制按钮
SB3
X10
售货机遭破坏报警
YV6
Y17
1角剩余钱币感应器
ST7
X11
1角传动电机控制
YV7
Y20
5角剩余钱币感应器
ST8
X12
5角传动电机控制
YV8
Y21
1元剩余钱币感应器
ST9
X13
1元传动电机控制
YV9
Y22
汽水液位感应器
ST10
X14
退币指示灯
HL4
Y23
咖啡液位感应器
ST11
X15
投币不足指示灯
HL5
Y24
售货机遭破坏感应器
ST12
X16
I/O口分配表
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48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，输出点为24点，该PLC为继电器输出型。
了解各个控制对象的驱动要求，分析对象的控制要求，完成PLC硬件结构配置。
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，因条件所限输出均用指示灯代替，由此绘制出PLC控制电路接线图，如图所示：
控制接线图
3系统的流程图
四程序设计
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。
1计币部分
当有顾客购买饮料时，投入硬币时经过光传感器感应，然后由光传感器驱动硬币识别器识别硬币,如果是假币则系统自动退出硬币,如果是真币则系统将硬币自动传送到相应的硬币贮存腔,并经光传感器感应，然后在PLC内进行数据运算，否则认为是假币并退出系统，梯形图如图4-3：
2比较部分
投币完成后，系统会将D1内钱币数据和可以购买的饮料价格进行区间比较：
若投币<2元，则指示灯Y24亮，显示投币不足，此时可以继续投币或退币；若2元≤投币<3元，则汽水选择指示灯长亮，此时可以选择汽水或退币；若投币≥3元,则汽水和咖啡指示灯长亮,此时可以选择汽水、咖啡或退币。
梯形图如图：
3选择和饮料供应部分
比较完成后，按下指示灯长亮的选择按钮，相应的电磁阀（Y12或Y13）起动，并且相应的选择指示灯由长亮转为以1s为周期的闪烁直至饮料供应完毕后闪烁停止。
当饮料输出达到7s时，电磁阀关断。
梯形图如图：
4余额计算部分
饮料输出的同时减去相应的购买币数。
梯形图如图：
5退币部分
顾客可在购完饮料后，由退币指示灯Y23可知是否可以退币，指示灯亮，则可以退币，当按下退币控制按钮后，数据寄数器D1内的币数除以10，商的整数部分是需要退回1元的个数并储存在D2中；D3的数据除以5，商的整数部分是需要退回的5角钱的个数，并储存在D4中，依次类推选择退币的同时起动3个退币电动机。
3个感应器开始计数，当感应器记币的个数等于数据寄存器退回的币数时，退币电动机停止运转。
PLC编程梯形图如图：
6报警部分
PLC在报警系统中，只起到开关连接的作用，具体梯形图如图：
整体运行梯形图
梯形图程序调试
由于实验室没有相应的实物控制模型（自动售货机），因此，在调试系统控制程序时，所有的输入信号均用开关信号和复位按钮来代替，所有的输出均用指示灯来表示。
调试时，首先按控制系统PLC接线图完成硬件接线，并仔细检查接线是否有误，特别要注意接线时不能出现短路、断路及反接等情况，否则会造成硬件损坏及人身意外。
开始程序调试：
首先将PLC控制程序写入到PLC机器中，再选择监控状态，使PLC处于“RUN”状态，然后逐一按投币感应器（即硬币识别机构用复位按钮信号来表示硬币的输入），观察有没有进行累加币值；或按选择按钮，观察输出指示灯是否按预计效果闪灭（即显示饮料选择提示、饮料送出、送出时间和退币提示），并通过监控状态观察程序的运行过程及输入输出信号、内部描述实际出现的问题及解决方案。
对报警部分进行调试，只需给相应的输入端口信号，然后相应的指示灯变亮即可。
要对照设计控制要求，逐一检验设计功能是否能有效的实现，并对程序进行改进和完善。
例如，调试过程中，发现重复线圈问题，需将程序进行合并，避免重复线圈等等。
总而言之，对程序必须要反复调试，不断改进，以获得既完全实现功能，而又简单、严谨性高的PLC控制程序。
参考文献
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机械工业出版社.2005.1～127.
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