自動(dòng)售貨機(jī)PLC課程設(shè)計(jì)

1、大連海洋大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院plc課程設(shè)計(jì) 名 稱 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 院 系 電氣工程系 班 級(jí) 船電09 姓 名 馮森 一 任務(wù)描述：自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無人自動(dòng)售貨的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，它不受任何場(chǎng)地限制，方便快捷，在我國也越來越普及。傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)采用單片機(jī)作為控制核心，但這樣在輸入輸出接口上消耗很大。plc不但可實(shí)現(xiàn)類似控制功能，還具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)、能耗低、調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的是售汽水和咖啡這兩種飲料的自動(dòng)飲料機(jī)，它的售貨過程是：首先由顧客按下商品選擇開關(guān)時(shí)，然后顧客投入的硬幣(投入硬幣的面值和剩余值由plc驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示)經(jīng)過光傳感器感應(yīng)，再由光傳感器驅(qū)動(dòng)硬幣識(shí)別

2、傳感器識(shí)別硬幣（由于能力有限，在識(shí)別硬幣上不做具體研究）。如果是無效幣則使繼電器打開閥門，將硬幣退出；如果是真幣則系統(tǒng)將硬幣自動(dòng)傳送到相應(yīng)的硬幣貯幣腔，并經(jīng)硬幣識(shí)別傳感器將信號(hào)送給plc。最后經(jīng)顧客選擇，同時(shí)plc控制，使plc的輸出口上有相應(yīng)的信號(hào)輸出。若貯幣腔內(nèi)無硬幣（紅外檢測(cè)器感應(yīng)）、飲料的量位小于設(shè)定值（紅外傳感器感應(yīng)）、售貨機(jī)遭損，系統(tǒng)就報(bào)警【7】。大體運(yùn)行如圖2-1：商品選擇開關(guān)硬幣感應(yīng)器plc各種指示燈退幣電動(dòng)機(jī)出貨電磁閥液位感應(yīng)器報(bào)警圖2-1自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)硬件組成示意圖圖2-2是自動(dòng)售貨機(jī)簡(jiǎn)單示意圖。在該機(jī)中有兩種已經(jīng)配制好的飲料儲(chǔ)液桶（未畫出來），一種為汽水，另一種為咖啡

3、。汽水出口和咖啡出口分別代表由兩個(gè)電磁閥控制放入杯中的飲料品種的飲料出口。退幣按鈕 汽水按鈕 咖啡按鈕退幣口 投幣口 退幣指示燈 汽水指示燈 咖啡指示燈投幣不足指示燈汽水出口 咖啡出口圖2-2自動(dòng)售貨機(jī)簡(jiǎn)單示意圖二 控制要求（1）自動(dòng)售飲料機(jī)可投入1角、5角、1元的硬幣。（2）所售飲料標(biāo)價(jià)：汽水2元，咖啡3元。（3）投幣總額或現(xiàn)在值顯示在7段數(shù)碼管上。（4）當(dāng)投入的硬幣總值超過所購飲料的標(biāo)價(jià)時(shí)，所有可購買飲料的指示燈均亮，作可購買提示。（如：當(dāng)投入的硬幣總值超過2元，汽水指示燈亮；當(dāng)投入的硬幣總值超過3元時(shí)，汽水、咖啡指示燈均亮）。（5）當(dāng)汽水指示燈亮?xí)r，按選擇汽水按鈕，則排出汽水，7s后自動(dòng)

4、停止。在這段時(shí)間內(nèi)，汽水指示燈閃爍。（6）當(dāng)咖啡指示燈亮?xí)r，按選擇咖啡按鈕，則排出咖啡，7s后自動(dòng)停止。在這段時(shí)間內(nèi)，咖啡指示燈閃爍。（7）系統(tǒng)根據(jù)顧客投入的硬幣，判斷硬幣是否足夠，若足夠則根據(jù)顧客的要求自動(dòng)售貨，投幣不足則給出提示。（8）購買飲料后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算剩余幣值，并根據(jù)剩余幣值提示可購買的飲料（指示燈亮）。（9）若投入的硬幣總值超過所需的錢數(shù)（汽水2元，咖啡3元），則找錢指示燈亮,當(dāng)按退幣控制按鈕時(shí)，退出找回的錢。（10）在報(bào)警系統(tǒng)中，plc只起到開關(guān)連接的作用。三 系統(tǒng)配置及輸入/輸出繼電器地址分配1 i/o口分配列出i/o口分配表，如表所示：輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱

5、代號(hào)輸出點(diǎn)編號(hào)1角投幣感應(yīng)器st1x0顯示指示燈hl1y0y75角投幣感應(yīng)器st2x1汽水指示燈hl2y101元投幣感應(yīng)器st3x2咖啡指示燈hl3y11汽水按鈕sb1x3汽水電磁閥yv1y12咖啡按鈕sb2x4咖啡電磁閥yv2y131角退幣感應(yīng)器st4x5無幣報(bào)警控制yv3y145角退幣感應(yīng)器st5x6沒有汽水報(bào)警yv4y151元退幣感應(yīng)器st6x7沒有咖啡報(bào)警yv5y16退幣控制按鈕sb3x10售貨機(jī)遭破壞報(bào)警yv6y171角剩余錢幣感應(yīng)器st7x111角傳動(dòng)電機(jī)控制yv7y205角剩余錢幣感應(yīng)器st8x125角傳動(dòng)電機(jī)控制yv8y211元剩余錢幣感應(yīng)器st9x131元傳動(dòng)電機(jī)控制yv9y

6、22汽水液位感應(yīng)器st10x14退幣指示燈hl4y23咖啡液位感應(yīng)器st11x15投幣不足指示燈hl5y24售貨機(jī)遭破壞感應(yīng)器st12x16i/o口分配表2控制接線圖本系統(tǒng)是一個(gè)小型集中控制系統(tǒng)，plc選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開關(guān)信號(hào)的數(shù)量、用戶程序的長(zhǎng)短及相關(guān)的功能。根據(jù)控制要求，i/o點(diǎn)數(shù)在48個(gè)左右，選擇性能價(jià)格比較高的三菱fx2n-48mr，其中其輸入點(diǎn)為24點(diǎn)，輸出點(diǎn)為24點(diǎn)，該plc為繼電器輸出型。了解各個(gè)控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求，分析對(duì)象的控制要求，完成plc硬件結(jié)構(gòu)配置。本設(shè)計(jì)中，退幣按鈕、各種飲料按鈕和飲料出口（驅(qū)動(dòng)電磁閥）等均為開關(guān)量。根據(jù)上述要求，因條件所限輸出均用指示

7、燈代替，由此繪制出plc控制電路接線圖，如圖所示：控制接線圖3 系統(tǒng)的流程圖投幣計(jì)數(shù)比 較幣價(jià)累加幣價(jià)選 擇飲 料汽水選擇咖啡選擇減去咖啡用幣是否退幣退幣計(jì)數(shù)錢幣倒入退幣箱結(jié)束飲料不足報(bào)警減去汽水用幣硬幣不足售貨機(jī)遭破壞錢幣不足ny四 程序設(shè)計(jì)根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的流程可以知道自動(dòng)售貨機(jī)的主要系統(tǒng)包括：計(jì)幣部分、比較部分、選擇和飲料供應(yīng)部分、余額計(jì)算部分、退幣部分、報(bào)警部分。1 計(jì)幣部分當(dāng)有顧客購買飲料時(shí)，投入硬幣時(shí)經(jīng)過光傳感器感應(yīng)，然后由光傳感器驅(qū)動(dòng)硬幣識(shí)別器識(shí)別硬幣,如果是假幣則系統(tǒng)自動(dòng)退出硬幣,如果是真幣則系統(tǒng)將硬幣自動(dòng)傳送到相應(yīng)的硬幣貯存腔,并經(jīng)光傳感器感應(yīng)，然后在plc內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)

8、算，否則認(rèn)為是假幣并退出系統(tǒng)，梯形圖如圖4-3：2 比較部分投幣完成后，系統(tǒng)會(huì)將d1內(nèi)錢幣數(shù)據(jù)和可以購買的飲料價(jià)格進(jìn)行區(qū)間比較：若投幣2元，則指示燈y24亮，顯示投幣不足，此時(shí)可以繼續(xù)投幣或退幣；若2元投幣3元，則汽水選擇指示燈長(zhǎng)亮，此時(shí)可以選擇汽水或退幣；若投幣3元,則汽水和咖啡指示燈長(zhǎng)亮,此時(shí)可以選擇汽水、咖啡或退幣。梯形圖如圖：3 選擇和飲料供應(yīng)部分比較完成后，按下指示燈長(zhǎng)亮的選擇按鈕，相應(yīng)的電磁閥（y12或y13）起動(dòng)，并且相應(yīng)的選擇指示燈由長(zhǎng)亮轉(zhuǎn)為以1s為周期的閃爍直至飲料供應(yīng)完畢后閃爍停止。當(dāng)飲料輸出達(dá)到7s時(shí)，電磁閥關(guān)斷。梯形圖如圖：4 余額計(jì)算部分飲料輸出的同時(shí)減去相應(yīng)的購買幣

9、數(shù)。梯形圖如圖：5 退幣部分 顧客可在購?fù)觑嬃虾?，由退幣指示燈y23可知是否可以退幣，指示燈亮，則可以退幣，當(dāng)按下退幣控制按鈕后，數(shù)據(jù)寄數(shù)器d1內(nèi)的幣數(shù)除以10，商的整數(shù)部分是需要退回1元的個(gè)數(shù)并儲(chǔ)存在d2中；d3的數(shù)據(jù)除以5，商的整數(shù)部分是需要退回的5角錢的個(gè)數(shù)，并儲(chǔ)存在d4中，依次類推選擇退幣的同時(shí)起動(dòng)3個(gè)退幣電動(dòng)機(jī)。3個(gè)感應(yīng)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)感應(yīng)器記幣的個(gè)數(shù)等于數(shù)據(jù)寄存器退回的幣數(shù)時(shí)，退幣電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。plc編程梯形圖如圖：6報(bào)警部分plc在報(bào)警系統(tǒng)中，只起到開關(guān)連接的作用，具體梯形圖如圖：整體運(yùn)行梯形圖 梯形圖程序調(diào)試由于實(shí)驗(yàn)室沒有相應(yīng)的實(shí)物控制模型(自動(dòng)售貨機(jī))，因此，在調(diào)試系統(tǒng)控制程

10、序時(shí)，所有的輸入信號(hào)均用開關(guān)信號(hào)和復(fù)位按鈕來代替，所有的輸出均用指示燈來表示。調(diào)試時(shí)，首先按控制系統(tǒng)plc接線圖完成硬件接線，并仔細(xì)檢查接線是否有誤，特別要注意接線時(shí)不能出現(xiàn)短路、斷路及反接等情況，否則會(huì)造成硬件損壞及人身意外。開始程序調(diào)試：首先將plc控制程序?qū)懭氲絧lc機(jī)器中，再選擇監(jiān)控狀態(tài)，使plc處于“run”狀態(tài)，然后逐一按投幣感應(yīng)器（即硬幣識(shí)別機(jī)構(gòu)用復(fù)位按鈕信號(hào)來表示硬幣的輸入），觀察有沒有進(jìn)行累加幣值；或按選擇按鈕，觀察輸出指示燈是否按預(yù)計(jì)效果閃滅（即顯示飲料選擇提示、飲料送出、送出時(shí)間和退幣提示），并通過監(jiān)控狀態(tài)觀察程序的運(yùn)行過程及輸入輸出信號(hào)、內(nèi)部描述實(shí)際出現(xiàn)的問題及解決方案

11、。對(duì)報(bào)警部分進(jìn)行調(diào)試，只需給相應(yīng)的輸入端口信號(hào)，然后相應(yīng)的指示燈變亮即可。要對(duì)照設(shè)計(jì)控制要求，逐一檢驗(yàn)設(shè)計(jì)功能是否能有效的實(shí)現(xiàn)，并對(duì)程序進(jìn)行改進(jìn)和完善。例如，調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)重復(fù)線圈問題，需將程序進(jìn)行合并，避免重復(fù)線圈等等?？偠灾?，對(duì)程序必須要反復(fù)調(diào)試，不斷改進(jìn)，以獲得既完全實(shí)現(xiàn)功能，而又簡(jiǎn)單、嚴(yán)謹(jǐn)性高的plc控制程序。參考文獻(xiàn)1廖常初.fx系列plc編程及應(yīng)用m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2005.1127.2羅宇航.流行plc實(shí)用程序及設(shè)計(jì)(西門子s7-200系列)m.西安:西安電子科技大學(xué)出版社.2006.246252.3高勤.可編程控制器原理及應(yīng)用（三菱機(jī)型）m.北京:電子工業(yè)出版社.2006.4146.4錢銳.plc應(yīng)用技術(shù)m.北京:科學(xué)出版社.2006.112113.5黃繼昌等.傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例m.北京:人民郵電出版社.1998.6朱軍