《 電氣控制與PLC》綜合訓練課程設計說明書自動售貨機的控制

1、 電氣控制與plc綜合訓練說 明 書專業(yè)名稱：電氣自動化技術班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 日期：年月日 電氣控制與plc綜合訓練課程設計評閱書題目自動售貨機的控制學生姓名學號指導教師評語及成績指導教師簽名： 年 月 日答辯評語及成績答辯教師簽名： 年 月 日教研室意見總成績： 室主任簽名： 年 月 日摘 要本實驗設計基于西門子s7-200系列plc進行自動售貨機控制系統(tǒng)的設計，闡述了自動售貨機系列設計的基本原理及工作流程，按后以一次交易過程為例，把交易分成了幾個程序模塊，分別用plc進行編寫。文中的梯形圖使用西門子pc梯形圖編譯軟件step7來進行編寫，并完成了plc外部接線圖。利

2、用plc控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定運行。關鍵詞： 售貨機；plc；控制系統(tǒng) 目 錄1課題描述12設計過程2 2.1自動售貨機的設計要求2 2.2控制系統(tǒng)的i/o點及地址分配2 2.3 plc系統(tǒng)選型2 2.4 plc外圍接線圖5 2.5系統(tǒng)程序設計63總結94參考文獻101 課題描述自動售貨機的概況自動售貨機（vending machine），能根據(jù)投入的錢幣自動付貨的機器。自動售貨機是商業(yè)自動化的常用設備，它不受時間、地點的限制，能節(jié)省人力、方便交易。近幾年，隨著我國商品市場的不斷繁榮和城市現(xiàn)代化程度的不斷提高，自動售貨機也已悄然步入了我國的大中城市。在國

3、家相關政府部門的大力支持下，我國的自動售貨機產業(yè)以超常規(guī)的速度迅猛發(fā)展，并帶動了一批新的服務業(yè)、物流運輸配送業(yè)的快速發(fā)展，豐富了我國的商業(yè)產業(yè)結構，開創(chuàng)了一個全新的自動銷售和自助服務時代。我國自動售貨機市場到2008年以后將進入發(fā)展期。本文介紹一種能自動銷售汽水和咖啡的售貨機的plc控制系統(tǒng)。主要從控制要求、控制系統(tǒng)的i/o點及地址分配、plc系統(tǒng)選型、電氣控制系統(tǒng)原理圖、系統(tǒng)程序設計、plc的安裝、電源設計、系統(tǒng)的接地、plc 輸出端保護等方面來展開說明與論述。2 設計過程運用plc的相關知識，結合plc的應用技術，查找有關資料，選擇電器元件，設計程序梯形圖，借助計算機軟件設計，用plc模擬

4、程序運行，整理設計資料。2.1 自動售貨機的控制要求(1)此自動售貨機可投入1元、5元或10元硬幣。(2)當投入的硬幣總值等于或超過12元時，汽水按鈕指示燈亮；當投入的硬幣總值超過15元時，汽水、咖啡按鈕指示燈都亮。(3)當汽水按鈕指示燈亮時，按汽水按鈕，則汽水排出7秒后自動停止。汽水排出時相應指示燈閃爍。(4)當咖啡按鈕指示燈亮時，按咖啡按鈕，則咖啡排出7秒后自動停止。咖啡排出時相應指示燈閃爍。(5)若投入的硬幣總值超過所需錢數(shù)（汽水12元，咖啡15元）時，找錢指示燈亮。2.2、 控制系統(tǒng)的i/o點及地址分配 表2-1 i/o分配表名稱代碼地址編號輸入信號1元投幣口sa1i0.05元投幣口s

5、a2i0.110元投幣口sa3i0.2咖啡按鈕sa4i0.3汽水按鈕sa5i0.4計數(shù)手動復位sa6i0.7輸出信號咖啡出口hl1（yv1）q0.0汽水出口hl2（yv2）q0.1咖啡按鈕指示燈hl3q0.2汽水按鈕指示燈hl4q0.3找錢指示燈hl5q0.72.3、 plc系統(tǒng)選型2.3.1 s7-200系列plc簡介s7-200系列plc適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。s7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現(xiàn)復雜控制功能。因此s7-200系列具有極高的性能/價格比。s7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面： (1) 極高的可靠性和極其豐富的指

6、令集；(2) 易于掌握，便捷的操作；(3)豐富的內置集成功能；(4) 實時特性；(5)強勁的通訊能力，豐富的擴展模塊。s7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自動化控制。應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關的工業(yè)及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環(huán)境保護設備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調，電梯控制，運動系統(tǒng)。s7-200系列plc可提供4個不同的基本型號的8種cpu供使用。 (1) cpu單元設計 集成的24v負載電源：可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），cpu 221，

7、222具有180ma輸出，cpu 224，cpu 224xp，cpu 226分別輸出280，400ma。可用作負載電源。 (2)不同的設備類型 cpu 221226各有2種類型cpu，具有不同的電源電壓和控制電壓。 (3)本機數(shù)字量輸入/輸出點 cpu 221具有6個輸入點和4個輸出點，cpu 222具有8個輸入點和6個輸出點，cpu 224具有14個輸入點和10個輸出點，cpu 224xp具有14個輸入點和10個輸出點，cpu 226具有24個輸入點和16個輸出點。 (4)本機模擬量輸入/輸出點 cpu 224xp具有2個輸入點，1個輸出點。 (5)中斷輸入 允許以極快的速度對過程信號的上升

8、沿作出響應。 (6)高速計數(shù)器 cpu 221/222 4個高速計數(shù)器（30khz），可編程并具有復位輸入，2個獨立的輸入端可同時作加、減計數(shù)，可連接兩個相位差為90的a/b相增量編碼器；cpu224/224xp/226 6個高速計數(shù)器（30khz），具有cpu221/222相同的功能。cpu 222/224/224xp/226可方便地用數(shù)字量和模擬量擴展模塊進行擴展?？墒褂梅抡嫫鳎ㄟx件）對本機輸入信號進行仿真，用于調試用戶程序。 (7)模擬電位器 cpu221/222 1個，cpu224/224xp/226 2個，cpu221/222/224/224xp/226還具有脈沖輸出，2路高頻率脈沖

9、輸出（最大20khz），用于控制步進電機或伺服電機實現(xiàn)定位任務。 (8)實時時鐘 例如為信息加注時間標記，記錄機器運行時間或對過程進行時間控制。 (9)eeprom存儲器模塊（選件） 可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進行輔助軟件歸檔工作。 (10)電池模塊用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。 2.3.2 s7-200系列plc編程step 7-micro/win32 v3.1編程軟件可以對所有的cpu 221/222/224/2

10、24xp/226功能進行編程。同時也可以使用step 7-micro/win16 v2.1軟件包，但是它只支持對s7-21x同樣具有的功能進行編程。step 7-micro/dos不能對cpu 221/222/224/224xp/226編程。如果使用pg/pc的串口編程，則需要使用pc/ppi電纜。 如果使用step 7-micro/win32 v3.1編程軟件，則也可以通過simatic cp 5511或cp 5611編程。在這種情況下，通訊速率可高達187.5kbit/s?？梢岳胮c/ppi 電纜和自由口通訊功能把 s7-200 cpu 連接到許多和rs-232標準兼容的設備。 有兩種不

11、同型號的 pc/ppi 電纜：帶有rs-232口的隔離型 pc/ppi 電纜，用5個dip開關設置波特率和其它配置項。帶有rs-232口的非隔離型 pc/ppi 電纜，用4個dip開關設置波特率。當數(shù)據(jù)從rs-232傳送到rs-485口時，pc/ppi 電纜是發(fā)送模式。當數(shù)據(jù)從rs-485傳送到rs-232口時，pc/ppi電纜是接收模式。當檢測到rs-232的發(fā)送線有字符時，電纜立即從接收模式轉換到發(fā)送模式。當rs-232發(fā)送線處于閑置的時間超過電纜切換時間時，電纜又切換到接收模式。這個時間與電纜上的dip開關設定的波特率選擇有關。2.3.3 s7-200系列plc的特點(1)cpu 221

12、本機集成6輸入/4輸出共10個數(shù)字量i/o點。無i/o擴展能力。6k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30khz高速計數(shù)器，2路獨立的20khz高速脈沖輸出。1個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。(2)cpu 222本機集成8輸入/6輸出共14個數(shù)字量i/o點。可連接2個擴展模塊。6k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。4個獨立的30khz高速計數(shù)器，2路獨立的20khz高速脈沖輸出。1個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。非常適合于小點數(shù)控制的微型控制器。(3)cpu 224本機集成1

13、4輸入/10輸出共24個數(shù)字量i/o點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至168路數(shù)字量i/o點或35路模擬量i/o點。13k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30khz高速計數(shù)器，2路獨立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。1個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i/o端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。(4)cpu 224xp本機集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量i/o點，2輸入/1輸出共3個模擬量i/o點，可連接7個擴展模塊，最大擴展值至168路數(shù)字量i/o點或38路模擬量i/o點。20k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間，6個獨立的

14、高速計數(shù)器（100khz），2個100khz的高速脈沖輸出，2個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機還新增多種功能，如內置模擬量i/o,位控特性，自整定pid功能，線性斜坡脈沖指令，診斷l(xiāng)ed，數(shù)據(jù)記錄及配方功能等。是具有模擬量i/o和強大控制能力的新型cpu。(5)cpu 226本機集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量i/o 點。可連接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量i/o 點或35路模擬量i/o點。13k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30khz高速計數(shù)器，2路獨立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。2個rs485通訊/編程口，

15、具有ppi通訊協(xié)議、mpi通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i/o端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能?？赏耆m應于一些復雜的中小型控制系統(tǒng)。2.3.4 系統(tǒng)選型通過對系統(tǒng)控制要求的分析可知，系統(tǒng)共有開關量輸入點6個，開關量輸出點5個，此次選用cpu224。2.4、plc外圍接線圖圖2-1 plc外圍接線圖.2.5、 系統(tǒng)程序設計2.5.1系統(tǒng)流程圖圖2-2 系統(tǒng)流程圖數(shù)據(jù)寄存器上電清零或復位清零若1元投幣，則數(shù)據(jù)寄存器內容加1若5元投幣，則數(shù)據(jù)寄存器內容加5若10元投幣，則數(shù)據(jù)寄存器內容加10大于1

16、2大于15若m0.0接通，且按下i0.3，則置位m0.2點亮（閃爍）q0.2，延時7秒，接通q0.0 7秒鐘7秒鐘延時到后，復位m0.3，數(shù)據(jù)寄存器減127秒鐘延時到后，復位m0.2，數(shù)據(jù)寄存器減15若m0.0、m0.1接通，并且按下i0.4，則置位m0.3點亮（閃爍）q0.3，延時7秒，接通q0.1 7秒鐘若數(shù)據(jù)寄存器內容0，則置位q0.4，找錢計數(shù)復位按鈕按下后，復位q0.4end2.5.2 梯形圖圖2-2梯形圖 總 結課程設計的過程是艱辛的，但是收獲卻是很大的。這次課程設計我主要是應用以前學習的plc應用技術以及現(xiàn)實的理解，綜合起來才完成了這次課程設計，雖然項目很小，但是付出卻是艱辛的。首先，綜合課程設計讓我把以前學習到的知識得到鞏固和進一步的提高認識，對已有知識有了更進一步的理解和認識，再次，我在課程設計中碰到了很多的問題，我通過查閱相關書籍，資料，通過自己鉆研，特別是得到了姚娜老師的諄諄教導，姚老師給予了我很大的幫助，不僅給了我思路上的開闊，還讓我認識到了自己對以前所學知識的不足方面。隨著社會發(fā)展，plc應用技術涉及的領域十分廣泛，人