重庆 课程设计PLC自动售货机.docx

1、重庆 课程设计PLC自动售货机题目：自动售货机设计游权、姚平、欧飞龙（重庆理工大学电子信息与自动化学院 重庆 400054）摘要：本文概括介绍了自动售货机的市场发展现状和同发达国家的差距，并简述了自动售货机在未来的发展前景。详细说明了以PLC为基础的自动售货机的基本原理以及工作流程，把具体交易过程分为几个程序块，然后分别对程序块进行编程。程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。关键词： 售货机；自动；PLC；梯形图第一章 绪论1.1 前言自动售货机在一些发达国家应用非常普遍，在我国的安放和使用，也已经有10多年的时

2、间，但一直没有全面普及。但是目前市场上仅置放了区区4万余台自动售货机。作为一种前卫的零售方式，顾客只要投入5元、10元的纸币或硬币，就可以方便地买到诸如饮料、口香糖等小商品。自动售货机受到了喜欢追逐时尚的年轻人的欢迎。按现在中国城市人口3.9亿人计算，平均每10000城市人口中才有一台自动售货机，而在日本，平均每25人就拥有一台自动售货机，美国是平均每40人一台，欧洲则是每50到120人一台。这足以说明我国自动售货机离发达国家还有不小的差距。国外的成功案例，使自动售货机制造商和运营商信心大增。目前这个市场已经吸引了国内开发生产商10家，市场运营商40多家。此外，国外巨头也开始在中国市场排兵布阵

3、。在日本本土自动售货机市场已趋于饱和的情况下，日本自动售货机行业老大日本富士电气集团、世界最大的自动售货机运营商日本饮料公司都看好中国的自动售货机市场。与此同时，美国De Amertek集团、恒新集团等行业巨头也开始在中国开疆拓土。未来，自动售货机将成为一个潜在的巨大产业，继百货商店、超市之后掀起第三次零售业革命，其前景非常广阔 。第二章 课程设计内容2.1 自动售货机简介自动售货机（Vending Machine，VEM）是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。是一种全新的商业零售形式，又被称为24小时营业的微型超市。

4、能分为三种：饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机。 2.2 PLC自动售货机的具体要求本次实习的具体要求为：（1）自动出售多种货物，按键操作及错误提示有指示灯。（2）按键选择货物，利用按键模拟5元和10元纸币输入。（3）系统工作符合一般自动售货机的要求。（4）具有声音提示和退钱功能。2.3课程设计的具体内容具体流程：总时间 12月16日12月27日。 12月27日完成答辩和设计报告。2.4 任务描述：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：首先由顾客投入货币，货币的面值和剩余值由PLC驱动数码管显示)，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

5、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。最后经顾客按下商品选择开关（X3/X4）选择，同时PLC控制，使PLC的输出口上有相应的信号输出，若购买完成后货币仍有剩余，则顾客可以通过退币按钮（X10）退币。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。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说明：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。2.5 控制要求（1）自动售饮料机可投入5元、10元

6、的货币。（2）所售饮料标价：汽水3元，咖啡7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3元，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过7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(Y24点亮)。（8）购买饮料后

7、，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），并可实现继续购买。（9）若投入的硬币总值超过所需的钱数（汽水3元，咖啡7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。第三章 程序设计3.1 系统配置及输入/输出I/O口地址分配列出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元投币感应器ST1X0显示指示灯HL1Y0Y710元投币感应器ST2X1汽水指示灯HL2Y10汽水按钮SB1X3咖啡指示灯HL3Y11咖啡按钮SB2X4汽水电磁阀YV1Y121元退币感应器ST4X5咖啡电磁阀Y

8、V2Y13退币控制按钮SB3X10无币报警控制YV3Y141角剩余钱币感应器ST7X11没有汽水报警YV4Y15汽水液位感应器ST10X14没有咖啡报警YV5Y16咖啡液位感应器ST11X15售货机遭破坏报警YV6Y17售货机遭破坏感应器ST12X161角传动电机控制YV7Y20投币不足指示灯HL5Y21退币指示灯HL4Y23假币报警Y24图3.1 I/O口分配表3.2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

9、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。 3.3 系统的流程图图3.2 系统流程图 第四章 程序设计4.1程序内容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。4.2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,如果是假币则系统会自动识别（X2为假币识别传感器），并退出纸币,如

10、果是真币则系统将硬币自动传送到相应的硬币贮存腔,则在PLC内进行数据运算，并将结果储存在D1中，梯形图如图4.11所示：图4.1 计币部分说明：首先运用ZRST指令进行计数器区间复位，然后是假币验证，若是假币则X2常开开关闭合，驱动M24，进而驱动Y20将假币退出；同时X2常闭开关闭合关闭M1/M2，计数器不得电。若是真币，则X2常闭开关闭合，上升沿驱动M1/M2，进行累加并存放在D1中。其中：X0为5元投币，X2为10元投币。PLS为上升沿触发。4.3 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3元，则指示灯Y21亮，显示投币不足，此时可以继续投币或退

11、币；若3元投币售价，则相应的指示灯点亮；若D10，则驱动退币电机Y20，进行退币，具体为：在T3/T4交替控制下，DECP指令控制D1自减1，以每0.5s的速度进行退币，直至D1=0，同时用SEGL指令将D1的时刻值输出至数码管。最后当D1=0后将计数器复位。4.7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4.6所示：图4.6 报警部分说明：Y15：无汽水报警 Y16：无咖啡报警 Y17：售货机遭破坏报警第五章 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。

12、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。首先对程序进行全盘熟悉，特别是对相应功能的时序图进行熟悉和对相应功能的熟悉。逐一按下投币感应器，观察有没有进行对应累加币值，当出现假币时能否正确反映并实现退币和假币提示功能，观察退币输出指示灯（Y20）是否按预计效果闪烁。投币完成后，按选择按钮， 观察饮料释放输出端口是否得电7S，与此同时对应饮料指示灯应该闪烁。购买完成后若钱有余额，则数码管上应该对

13、应显示，按下退币开关后，剩余货币以一元硬币以每0.5秒一个的速度进行退币，直至所以货币退完。本自动售货机还设置了报警功能，但仍是用发光二极管模拟功能，报警包括饮料液位不足设定值报警，售货机遭破坏报警，投币不足报警，无币报警。本程序是在三菱PLC开发软件GX-Developer中进行开发，软件仿真时在GX-Simulator6-c中进行。通过控制输入信号，观察输出信号来模拟各状态量变化。程序的调试过程中出现了许多的问题，程序本身也有不足之处，如对假币识别功能的加入，报警功能的加入，投币不足和无币功能的区分。通过对程序的不断改进将这些问题逐一解决。最后对照设计控制要求，逐一检验设计功能是否能有效的

14、实现，并进一步对程序进行改进和完善。总的来说，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，同时留有一定裕量，保证PLC可以进行功能的增加。自动售货机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。自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。所以说,自动售货机是今后小商品和饮料销售方式的一个很好的发展趋势.它的出现将极大的方便人们购买所需要的小商品。本次课程设计主要研究的是自动售货机中

15、有关于PLC的部分，通过设计详细了解了零售行业的发展概况，更重要的是掌握了PLC的编程、调试、仿真等完善的开发方法。为以后的学习工作积累了牢固的知识和可贵的经验。第六章 整体运行梯形图第七章 参考文献1范永胜、王珉.电气控制与PLC应用（第二版）.北京：中国电力出版社，2007.22廖常初.FX系列PLC编程及应用M.北京:机械工业出版社.2005.1127.3罗宇航.流行PLC实用程序及设计(西门子S7-200系列)M.西安:西安电子科技大学出版社.2006.246252.4高勤.可编程控制器原理及应用（三菱机型）M.北京:电子工业出版社.2006.4146.5钱锐.PLC应用技术M.北京:科学出版社.2006.112113.6黄继昌等.传感器工作原理及应用实例M.北京:人民邮电出版社.1998.7朱军等.自动售货机中的纸钞及硬币识别原理J.8董淑冷等.PLC在自动售货机控制系统中的应用J.上海师范大学学报.2007,36(2):4751.9赵红梅等.自动售货机PLC控制系统的设计J.10孙余凯等.传感器应用电路300例M.北京:电子工业出版社.2008.157158.