PLC控制的自動售貨機

1、畢 業(yè) 設 計（論文）題目：PLC控制的自動售貨機系 部：電氣工程與自動化系 專 業(yè)：電氣自動化 班 級：電氣A1104班 姓 名：李雨濤 指導教師：朱娟娟 山西職業(yè)技術學院目錄摘 要2緒論3第1章 PLC的概述41.1 PLC的特點和應用41.2 PLC與其它工業(yè)控制裝置的比較51.3 PLC的應用場合6第2章 自動售貨機簡介72.1 自動售貨機的簡介72.2 采用PLC控制售貨機的原因72.3 自動售貨機的功能92.4 自動售貨機工作原理與設計思路10第3章 PLC自動售貨機的硬件設計113.1自動售貨機的設計目的與設計要求113.2 I/O分配表和PLC的選型123.3 外部接線圖133

2、.4 編程流程圖15第4章 PLC自動售貨機的軟件設計174.1系統(tǒng)涉及PLC指令簡介174.1.1 比較指令 CMP174.1.2 運算指令174.2 部分程序注釋184.2.1 投幣程序184.2.2 價格比較程序194.2.3 根據(jù)投入的錢數(shù)指示燈顯示程序194.2.4 選擇商品和送出部分204.2.5 找錢退幣程序204.3 梯形圖22結束語23附錄25參考文獻29摘 要隨著社會不斷的進步，機械化程度的迅速發(fā)展，自動化控制已在人們的生活中得到了廣泛的運用，給人們帶來了便利。本論文利用PLC自動控制具有功能完備、靈活性、通用性好，程序輸入方法簡化，操作簡單等優(yōu)點，設計出了PLC自動控制售

3、貨機，自動售貨機是一種高智能化的產(chǎn)品，操作簡便，可以充分補充人力資源的不足，這種自動售貨機外型結構體積小，安置區(qū)域廣，給人們的生活帶來了具大的方便。該論文設計介紹了自動售貨機的結構組成，包括投幣控制按鈕、選擇飲料按鈕、退幣按鈕、輸出飲料端口、找錢端口和一些對應的指示燈；根據(jù)設計需要和經(jīng)濟綜合因素的考慮，選用FX2N-32R型PLC的控制，這樣就能夠滿足輸入與輸出控制，在設計中給出了控制系統(tǒng)的軟硬件設計，并用GX7CH軟件進行對梯形圖的輸入、調(diào)試與仿真，能夠完全符合設計需求。關鍵詞：自動售貨機，可編程序控制器，梯形圖緒論自動售貨機是可完成無人自動售貨,集光、機、電一體化的商業(yè)自動化設備。自動售貨

4、機不受任何場地限制,方便快捷,很多城市的公共場所里面都放置有自動售貨機。從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構造向技術密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應運而生了?？删幊绦蚩刂破?PLC)是綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置,它具有可靠性高、編程簡單、維護方便等優(yōu)點,已在工業(yè)控制領域得到廣泛地應用。本課題基于PLC實現(xiàn)自動售

5、貨機控制系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。自動售貨機行業(yè)長期以來在美國、日本等國家得到迅猛發(fā)展，目前已在45個國家得到廣泛普及。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計，中國的自動售貨機擁有量僅有2萬臺，相對于13億的人口大國和零售業(yè)態(tài)發(fā)展的趨勢而言，中國自動售貨機行業(yè)的發(fā)展空間將更加廣闊。可編程序控制器( PLC)是綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置，它具有可靠性高、程序簡單、維護方便等優(yōu)點，已在工業(yè)控制領域得到廣泛地應用，因為自動售貨機作為社會上完成商品零售和綜合服務的獨立設施，要求它的結構必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。利用三菱FX-2N PLC控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證

6、自動售貨機能夠長期穩(wěn)定運行。本文就詳細地介紹一種用三菱FX-2N PLC 實現(xiàn)的自動售貨機控制系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計，并編寫了系統(tǒng)程序總框圖和一個具體的梯形圖，經(jīng)實踐驗證該控制系統(tǒng)是可行的。第1章 PLC的概述1.1 PLC的特點和應用PLC專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計，以用戶需要為主，又采用了先進的微型計算機技術，所以具有以下幾個顯著特點。(1)可靠性高PLC由于選用了大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數(shù)大大減少，并且在硬件和軟件的設計制造過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應惡劣的工作環(huán)境，所以具有很高的可靠性。PLC控制系統(tǒng)平均無故障時間可達2萬小時以上。高可靠性是PLC成為通

7、用自動控制設備的首選條件之一。(2)編成簡單、使用方便PLC的編程采用類似繼電控制系統(tǒng)電器原理的梯形圖，用串聯(lián)、并聯(lián)、定時、計數(shù)等人們所熟悉的概念，使計算機語言大眾化，只要是比較熟練的電工和熟悉工業(yè)和知識的人在幾天內(nèi)就能學會，只是PLC得到推廣的重要原因之一。(3)通用性好，具有在線修改能力PLC的硬件采用模塊化結構，可以靈活的組態(tài)以適應不同的控制對象、控制規(guī)模和控制功能的要求，給組成各種系統(tǒng)帶來極大的方便。同一臺PLC裝置用于不同受控對象時,只是輸入輸出組件、功能模塊和應用軟件不同。同時，PLC控制系統(tǒng)中的控制電路是由軟件編程完成的，只要對應用程序進行修改就可以滿足不同的控制要求，因此PLC

8、具有在線修改能力，功能易于擴展，給生產(chǎn)帶來了“柔性”，具有慣犯的工業(yè)通用性。(4) 短設計、施工、投產(chǎn)試制周期，維護容易目前PLC產(chǎn)品已實現(xiàn)了系列化、標準化，正朝著通用化方向發(fā)展，設計人員只需要根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，選用相應的模塊進行組件設計。同時，用軟件編程代替了機電控制的硬連線，大大的減輕了繁重的安裝和接線工作，這不僅提高了可靠性，還極大的縮短了施工周期。PLC還具有故障檢測及顯示的功能，使故障處理時間可縮短為10分鐘，對維護人員的技術水平要求也不太高。(5) 體積小由于采用了微型計算機技術，使PLC達到了小型和超小型化，很容易裝入機械設備內(nèi)部，便于實現(xiàn)機電一體化。由于上述特點，PLC作為通

9、用自動控制設備，可用于單一機電設備的控制也可用于工藝過程的控制，而且控制精度相當高，操作簡便，又具有很大的靈活性和可擴展性，使得PLC的應用越來越廣泛1.2 PLC與其它工業(yè)控制裝置的比較 (1) PLC與集散控制系統(tǒng)PLC是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期的功能是以數(shù)字量的順序控制為主。隨著微電子技術、計算機技術和通訊技術的發(fā)展，PLC在邏輯運算、璧還調(diào)節(jié)的功能，運算速度提高，輸入輸出規(guī)模擴大，并開始與小型計算機聯(lián)成網(wǎng)絡，構成以PLC為重要部件的初級分散控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期的功能以回路調(diào)節(jié)為主。隨著微處理器和單片機的出現(xiàn)，他把順序控制技術、數(shù)據(jù)采集、過程

10、控制的模擬量儀表和過程監(jiān)控裝置等有機的結合在一起，形成了新一代的集散型控制系統(tǒng)?？梢姡徽撌荘LC還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，始終是互相滲透，互相補充。新一代的PLC增強了模擬量控制功能，可配備各種智能模塊，具有了PID調(diào)節(jié)功能和構成網(wǎng)絡系統(tǒng)、組成分級控制的功能。集散系統(tǒng)既有單回路控制功能，也有多回路控制功能，同時也有順序控制功能。因此，當今的PLC與集散控制系統(tǒng)的發(fā)展越來越接近，很多生產(chǎn)過程的控制既可用PLC實現(xiàn)，也可用集散系統(tǒng)來實現(xiàn)。(2) PLC與工業(yè)控制計算機 工業(yè)控制計算機是指能夠提供各種數(shù)據(jù)采集和控制功能，能夠和工業(yè)對象的傳感器、執(zhí)行機構直接接口，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠運行的計算

11、機系統(tǒng)。工業(yè)控制機是由通用微機推廣應用發(fā)展而來，硬件結構方面總線標準化程度高，品種兼容性強，軟件資源豐富，特別是有實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速，實時性強，模型復雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但是，使用工業(yè)控制機的人員的技術水平要求較高，一般具有一定的計算機專業(yè)知識。工業(yè)控制機在整機結構上尚不能適應惡劣的工作環(huán)境，因而，不如PLC那樣容易推廣。PLC是專為工廠現(xiàn)場應用環(huán)境而設計的，結構上采用整體密封或插件組合型，并采用了一系列抗干擾措施，在工業(yè)現(xiàn)場使用有很高的可靠性；PLC是由電氣控制廠家研制出來的，采用梯形圖語言編程，使熟悉電器控制的人員易學易懂，易于推廣。但是，由于PLC的運行方式不同于工

12、業(yè)微機，微機的很多軟件還不能直接應用；且PLC的標準化程度較低，各廠家的產(chǎn)品不通用，因此在開發(fā)上不如工業(yè)控制機那樣有基礎。1.3 PLC的應用場合隨著電子技術的快速發(fā)展，PLC的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強。目前在先進工業(yè)國家中PLC已經(jīng)成為工業(yè)控制的標準設備，應用面幾乎覆蓋了所有的工業(yè)企業(yè)，諸如鋼鐵、冶金、采礦、水泥、石油、化工、輕工、電力、機械制造、汽車等等各行各業(yè)、特別是在輕工業(yè)中，因生產(chǎn)門類多，加工方式多變，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，所以PLC廣泛應用在組合機床自動線、專用機床、塑料機械、包裝機械、電梯等電器設備中。PLC已經(jīng)躍居現(xiàn)代工業(yè)自動化三大產(chǎn)柱（PLC、ROBOT、CAD/CAM

13、）的主導地位5。第2章 自動售貨機簡介2.1 自動售貨機的簡介在實際生活中，我們見到的售貨機可以銷售一些簡單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機的基本功能就是對投入的貨幣進行運算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并做出相應的反應，自動售貨機是可完成無人自動售貨,集光、 機、電一體化的商業(yè)自動化設備。自動售貨機不受任何場地限制,方便快捷,很多城市的公共場所里面都放置有自動售貨機。從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構造向技術密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。從廣義來講自動售貨機就是在投入錢幣后便可以銷售商品的機械，從狹義來講就是自動銷售商品的機械。從供給的條件

14、看，自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應消費環(huán)境和消費模式的變化，24小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人們購買的好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優(yōu)點。2.2 采用PLC控制售貨機的原因價格僅是選擇PLC品牌的一個因素，而可靠性是選擇時需要考慮的又一個因素。從設計、生產(chǎn)周期長短考慮，不論是老設備改造，還是設計新的生產(chǎn)機械設備，毫無疑問，生產(chǎn)、設計周期越短越好，甚至希望能夠邊設計、邊安裝、邊調(diào)試和生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動現(xiàn)有生產(chǎn)設備及其外部接線，就能馬上組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)約了勞動力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場。這無

15、疑給企業(yè)增加了活力，提高了經(jīng)濟效益。如果把這些要求得以實現(xiàn)，繼電器或半導體都不能滿足，而PLC則完全可以實現(xiàn)。這是因為若用PLC不必改動外部設備接線，只要在軟件上做文章就可以了。也就是說只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。這既經(jīng)濟又簡捷，可以達到事半功倍的目的。眾所周知，目前我國75%的生產(chǎn)機械設備，都是采用繼電器控制，除了可靠性差外，設計程序也很繁雜。從方案的確立到技術條件的設計以及施工的設計，圖面的工作量很大，這勢必造成設計周期長。而采用PLC控制可以大大縮短設計周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。設計人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來輸入，或修改程序使得梯形圖

16、能準確無誤地反映生產(chǎn)要求。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫程序并把它存儲在EEPROM模塊中去，需要加工哪個產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時調(diào)用，這既方便、簡單又可保密。開發(fā)這種軟件對優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，非常具有實際意義。僅此一點也深受生產(chǎn)及設計者的歡迎。在現(xiàn)在科技成果迅猛發(fā)展的今天，市場經(jīng)濟的競爭就是利用最小的投資獲取最大的利潤，為了使人們在生活購物中得到方便，就出現(xiàn)了自動售貨機。對于一臺自動售貨機，如果采用電力機械來進行控制，會造成售貨機有用價值空間少，浪費不必要的動力資源；如果采用液壓系統(tǒng)控制，由于液壓系統(tǒng)控制要求技術高，各種閥體和設備的組

17、裝較高，反應速度相對較慢，用于控制售貨機的經(jīng)濟價值消費高，從利潤價值觀來考慮不適宜用于控制售貨機。采用單片機作為控制核心，這樣不僅會在輸入輸出接口上做大量的工作，而且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差。但是PLC（即可編程序控制器）是綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置，它不但可實現(xiàn)類似控制功能，還具有可靠性高、編程簡單、維護方便等優(yōu)點，已在工業(yè)控制領域得到廣泛地應用。因為自動售貨機作為社會上完成商品零售和綜合服務的獨立設施，要求它的結構必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高?？梢钥闯?，采用PLC對自動售貨機控制系統(tǒng)進行控制可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，這在現(xiàn)代化商業(yè)社會的今天尤

18、為重要。2.3 自動售貨機的功能自動售貨機應能夠辨識機內(nèi)包含的飲料，能夠?qū)λ度氲膸胖颠M行累計，并提供該自動售貨機最基本的功能即對投入的硬幣進行感應，并根據(jù)所投入的硬幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種飲料，做出相應的反映。當按下選擇飲料的按鈕時，相應的電磁閥起動，飲料開始供應，提取飲料到出貨口，顧客取出飲料，完成此次交易。它具有投幣感應系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇和飲料供應系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等來實現(xiàn)完整的售貨功能。自動售貨機的各種動作功能和控制要求，給出了完整的自動售貨機操作規(guī)程，售貨機的基本功能就是對投入的貨幣進行運算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并做出相應的反應。售貨機中有3種商品，可樂

19、3元，綠茶3.5元，奶茶4.5元?，F(xiàn)投入錢幣，當投入的貨幣超過可樂的價格時，可樂指示燈亮，提示可以購買，當投入的貨幣超過綠茶的價格時，綠茶指示燈亮，當投入的貨幣超過奶茶的價格時，奶茶指示燈亮，提示可以購買。當按下可樂按鈕時，售貨機進行減法運算，從投入的貨幣總值中減去可樂的價格同時啟動相應的電機，提取可樂到出貨口。買綠茶和奶茶操作同理。操作完成后不再購買而按下退幣按鈕，售貨機則要進行退幣操作，退回相應的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。由此看來，自動售貨機進行一次交易要涉及加法運算、減法運算以及在退幣時的除法運算，這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識別系統(tǒng)和貨幣的傳動來實現(xiàn)完整的售貨、退幣功能?？赏?/p>

20、過操作屬性把把自動售貨機分為四個過程：(1) 投幣過程 (2) 價格比較過程 (3) 選擇商品過程 (4) 退幣過程可把自動售貨機工作過程分為4個狀態(tài)： (1) 初始狀態(tài)(2) 投幣狀態(tài)(3) 購買狀態(tài)(4) 退幣狀態(tài)初始狀態(tài)，自動售貨機內(nèi)部各元件都處于復位狀態(tài)，內(nèi)部電機停止運轉(zhuǎn)，等待投幣操作。投幣狀態(tài)。按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣顯示屏顯示投入、消費、余額數(shù)值，當所投幣超過商品價格時，相應價格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購買。購買狀態(tài)。按下可以購買的選擇按鈕，所選的商品出現(xiàn)在出貨框中，同時顯示屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費情況相應變化。取走商品后出貨框消失。退幣按鈕。按下退幣按鈕，顯示退幣框，

21、同時顯示出應退幣值及數(shù)量。按下確認鈕，則恢復初始狀態(tài)。到此為止，自動售貨機的一個完整工作過程結束。2.4 自動售貨機工作原理與設計思路本文設計的是售可樂、綠茶和奶茶三種飲料的自動飲料機，它的售貨過程原理是：(1) 從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)、識別器判別人民幣的面值。(2) 識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。(3) 通信模塊與售貨機的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動售貨機的面板鍵，顯示出哪個通道有貨，哪個通道已售完，并等待顧客按鍵選擇商品。 (4) 顧客選擇商品后，根據(jù)售出的商品包裝類型的不同，采用不同的驅(qū)動技術把商品送出。(5) 顯示余額，如果金額足夠多，顧客可以選擇退幣或繼續(xù)買

22、商品；如果款額不足，售貨機經(jīng)過延時予以退幣。 退幣時是采取由大額面值到小額面值輸出錢幣的順序。(6) 系統(tǒng)復零，完成售貨。本次設計的題目是自動售貨機，主要是應用三菱FX-2N型PLC的梯形圖來設計控制程序，并簡單介紹相關的知識，如：PLC的編程語言、自動售貨機的硬件組成等。根據(jù)設計內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù)PLC的相關知識設計出它的外部接線圖，結合梯形圖和外部接線圖分析說明該設計的控制原理過程。本次設計的重要部分是自動售貨機梯形圖的設計。首先就得根據(jù)設計內(nèi)容和控制要求準確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準確設計出它的梯形圖，并反復調(diào)試做到程序無誤。具體的設計控制要

23、求流程、軟硬件組成圖、梯形圖將會在后面進行詳細介紹。 第3章 PLC自動售貨機的硬件設計3.1自動售貨機的設計目的與設計要求通過對自動售貨機PLC控制系統(tǒng)的工作原理的分析、系統(tǒng)設計、編程、及上機調(diào)試工作的實踐，了解電器控制系統(tǒng)的一般設計思路，熟悉和掌握外圍電路系統(tǒng)和軟件設計的方法。自動售貨機是機電一體化的自動化裝置，在接受到貨幣已輸入的前提下，靠觸摸控制按鈕輸入信號使控制器啟動相關位置的機械裝置完成規(guī)定動作，將貨物輸出，自動售貨機的實際要求如下：(1) 自動售貨機可投入五角、一元和五元的錢幣。(2) 所售飲料的價格為：可樂3元，綠茶3.5元，奶茶4.5元。(3) 當投入的錢幣總值超過所購飲料的

24、標價時，所有可購買飲料的指示燈均亮，作為購買提示（當投入的錢幣總值超過3元，可樂指示燈亮；當投入的錢幣總值超過3.5元時，綠茶和可樂指示燈亮；當投入的錢幣總值超過4.5元時奶茶、綠茶和可樂的指示燈都會亮）。(4) 當可樂指示燈亮時，按選擇可樂按鈕，則排出可樂，8s后自動停止。(5) 當綠茶指示燈亮時，按選擇綠茶按鈕，則排出綠茶，8s后自動停止。(6) 當奶茶指示燈亮時，按選擇奶茶按鈕，則拍出奶茶，8s后自動停止。(7) 系統(tǒng)根據(jù)顧客投入的錢幣，判斷錢幣是否足夠，若足夠則根據(jù)顧客的要求自動售貨，投幣不足則給出提示。(8) 購買飲料后，系統(tǒng)自動計算剩余錢幣，若投入的錢幣總值超過所需的錢數(shù)，則找錢指

25、示燈亮自動售貨機自動退出多余的錢。動作停止后按退幣按鈕，可以退回余額，退回余額如果大于5元，則先退5元，再比較余額如果大于1元，再退1元，如果小于1元則直接退0.5元的。(9) 當退幣或報警時則不能再投入錢幣3.2 I/O分配表和PLC的選型PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應考慮留有適當?shù)挠嗔?，以作備用。通常，一條邏輯指令占存儲器一個字。計時、計數(shù)、移位以及算術運算、數(shù)據(jù)傳送等指令需占存儲器的空間。在選擇存儲器容量時，一般按實際需要的10%至25%考慮裕量。I/O點數(shù)按實際需要的10%至15%考慮備用。用戶存儲容量是指PLC用于存儲用戶程序的存儲器容量。需要的用戶存儲容量的大小由用戶程序的

26、長短決定。I/O點數(shù)即PLC面板上連接輸入、輸出信號用的端子的個數(shù)，常稱為點數(shù),用輸入的點數(shù)和輸出的點數(shù)的和來表示。I/O點數(shù)越多，外部可接入的器件和輸出的器件就越多，控制規(guī)模就越大。因此，I/O點數(shù)是衡量衡量PLC性能的重要指標之一。國際上流行將PLC的點數(shù)作為PLC規(guī)模分類的標準，I/O點數(shù)在256點以下的為小型PLC，64點及64點以下的為微型PLC，總點數(shù)在2048點以上的為大型機。PLC容量包括兩個方面：一是I/O的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。PLC物理結構的選擇:本設計采用的是微型PLC，其中外部輸入端有五角、一元、五元投入端口，可樂、綠茶、奶茶選擇按鈕，開始按鈕，退幣按鈕

27、；外部輸出端有可樂、綠茶、奶茶指示燈，退幣指示燈，可樂、綠茶、奶茶輸出端口，退幣端口，本設計采用一個小型電機控制電磁閥產(chǎn)生對飲料和錢幣的輸出，在選擇飲料的同時會有相應的指示燈亮，其指示采用的電是經(jīng)過變壓器調(diào)制成的24V電壓，安全可靠。由此可知，系統(tǒng)所需的輸入點數(shù)為8點，輸出點數(shù)為11點。根據(jù)以上分析，可選用32點（16I/16O）的PLC，現(xiàn)選用三菱公司的FX2N-32MR型PLC，這種類型的PLC能夠滿足功能的設計需要，又在經(jīng)濟上得到了節(jié)省，完全符合設計需求。其PLC的I/O分配表如表3-1所示:輸入輸出設備輸入設備輸出開始按鈕SB0X000可樂指示燈HL2Y0100.5元SB1X001綠茶

28、指示燈HL3Y0111元SB2X002奶茶指示燈HL4Y0125元SB3X003找錢指示燈HL5Y016可樂按鈕SB4X004可樂輸出YV1Y013綠茶按鈕SB5X005綠茶輸出YV2Y014奶茶按鈕SB6X006奶茶輸出YV3Y015退幣按鈕SB7X0070.5元退幣口YV4Y0201元退幣口YV5Y0215元退幣口YV6Y022表3-1 PLC的I/O接線表3.3 外部接線圖本系統(tǒng)是一個小型集中控制系統(tǒng)，PLC選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開關信號的數(shù)量、用戶程序的長短及相關的功能。根據(jù)控制要求，I/O點數(shù)在32個左右，選擇性能價格比較適宜的三菱FX2n-32MR，其中其輸入點為16點，

29、輸出點為16點，該PLC為繼電器輸出型。了解各個控制對象的驅(qū)動要求，分析對象的控制要求，完成PLC硬件結構配置。本設計中輸入有開始按鈕、錢幣的投入按鈕、選擇飲料按鈕、退幣按鈕；輸出有指示燈顯示輸出、飲料輸出、退幣輸出。這些功能都能夠通過PLC進行得到很好的控制；電機提供動力進行對飲料的輸出。根據(jù)上述要求，因條件所限輸出均用指示燈代替，由此繪制出PLC控制電路接線圖，如圖3-2所示：圖3-2 PLC外部I/O接線圖該PLC自動售貨機I/O接線圖中， PLC元件X004，X005，X006，X007是選擇控制按鈕，選擇可樂，綠茶，奶茶。線圈Y010，Y011，Y012，Y016，是作為指示燈的輸出

30、線圈。當你投幣，選擇可樂、綠茶，或奶茶時的指示引導購物作用。按鈕和指示燈，直接明了，方便簡單，易于操作。3.4 編程流程圖繪制出自動售貨機PLC控制流程圖，表達各控制對象的動作順序，相互間的制約關系。本文的流程圖如圖3-3所示：圖3-3 編程流程圖第4章 PLC自動售貨機的軟件設計4.1系統(tǒng)涉及PLC指令簡介4.1.1 比較指令 CMP比較指令在PLC控制系統(tǒng)中是一條十分重要的功能指令，它將S1、S2中的數(shù)據(jù)進行比較，比較結果送到目的操作數(shù)D中，如下圖4-1所示，當X000為OFF時，不執(zhí)行CMP指令，M10，M11，M12保持不變；當X000為ON時，執(zhí)行CMP指令，S1、S2中的數(shù)據(jù)進行比

31、較，即C10計數(shù)器值與K10（數(shù)值K10）比較。如果C10當前值小于10，則M10=1；如果C10當前值大于10，則M12=1；如果C10當前值等于10，則M11=1。圖4-1 CMP 指令使用說明4.1.2 運算指令運算指令有加法運算和減法運算，運用運算指令是用來計算錢幣的總值和剩余的錢幣。加法運算：加法運算指令是把指定的源元件中的二進制數(shù)相加，結果送到指定的目標元件中，如圖4-2所示。當X000為1時，（D0）+（D5）=（D6），運算是代數(shù)運算。圖4-2 加法運算使用說明圖 減法運算：減法運算指令是把指定的源元件中的二進制數(shù)相加，結果送到指定的目標元件中，如圖4-3所示。當X000為1時

32、，（D10）+（D12）=（D14），運算為代數(shù)運算。圖4-3 減法運算使用說明圖4.2 部分程序注釋4.2.1 投幣程序 X001、X002、X003為投幣識別，每識別一次，即X001、X002或X003接通一次，往寄存器D10中累加按鍵代表的相應金額，但是在報警和退幣的時候不可投幣，此時繼電器M206和M208會分別斷開，此時投幣無效，只有在退幣過程結束4s后，再投幣才有效，若在4s內(nèi)投幣則直接退幣。M204在系統(tǒng)上電按下啟動鍵X000后接通后，M205接通時方可開始下一次操作。其具體梯形圖如圖4-4所示：圖4-4 投幣梯形圖4.2.2 價格比較程序寄存在D10中的貨幣金額和商品的單價相比

33、較，如第一句中如果（D10）45，則M6=1；（D10）=45，則M7=1；（D10）45，則M8=1。以此類推，其價格比較梯形圖如下圖4-5所示：圖4-5 價格比較梯形圖4.2.3 根據(jù)投入的錢數(shù)指示燈顯示程序根據(jù)選擇的飲料價格不同，投入的錢幣多少，則飲料的指示燈亮的情況也不一樣，指示燈分別有Y010，Y011和Y012分別表示三種飲料的指示燈，具體表現(xiàn)將會在后面具體實例中體現(xiàn)，指示燈的編程梯形圖如下圖4-6所示：圖4-6 指示燈顯示梯形圖4.2.4 選擇商品和送出部分選擇商品的輸出，當投入的錢幣達到規(guī)定的價格時，相對應商品的指示燈就會亮，當按下所對應的按鈕，則對應的商品就會輸出。例如當錢幣

34、足夠時，選擇可樂按鈕即X004，其中X005和X006的常閉觸點起到互鎖的作用，這樣的目的就是保證不能同時選擇兩種飲料，其具體的部分梯形圖如下圖4-7所示：圖4-7 選擇商品輸出程序圖4.2.5 找錢退幣程序自動售貨機的退幣鍵為X007，當接通自動售貨機X007按鈕后，線路構成閉合，退幣指示燈Y016亮，以表示系統(tǒng)退幣正在進行中，這種顯示結果能夠表明系統(tǒng)執(zhí)行的完善性。其中常開開關M34作為自鎖作用，目的是在退幣按鈕選擇以后，能夠使時間繼電器繼續(xù)執(zhí)行其要求的功能，即亮的時間由T6設置，這里設置T6=40，就是亮4s。其找錢程序如圖4-8所示：圖4-8 找錢程序梯形圖自動售貨機退幣時，其系統(tǒng)根據(jù)用

35、戶所剩余額進行比較，當余額大于或者等于5元時，先退幣面值為5元的貨幣，然后再根據(jù)大于或者等于1元的余額退1元的貨幣，最后再退回0.5元的用戶余額退回給用戶。其控制的過程就是先進行錢幣的比較，如果剩余錢幣滿足大于五元，Y022就會有結果，并且在總的剩余幣值里面減去5元；如果剩余錢幣不夠5元，而大于一元，其結果就是Y021會顯示動作，并且從總的錢幣值中減去所統(tǒng)計的一元的面值；有5角的，其Y020就會顯示動作，并減去5角的面值。在梯形圖中，常開開關Y020、Y021、Y022所起的作用是自鎖作用，這樣能夠較為準確的控制錢幣的輸出。其退幣程序如圖4-9所示：圖4-9 退幣程序梯形圖4.3 梯形圖本設計

36、的總梯形圖見附結束語本次畢業(yè)設計我們的主要任務是用PLC實現(xiàn)自動售貨機的功能。一個平?？此坪唵问褂梅奖愕淖詣邮圬洐C，其實并不是那么容易就做成的。我們本次設計所做的只是PLC編程部分，以此實現(xiàn)它的功能。在接到題目后，起初感覺無從下手，在思考過一段時間后，我和同組同學通過網(wǎng)絡以及去圖書館查閱資料，獲得了一些有關自動售貨機以及PLC編程方面的信息?；谖覀儽緦W期所學習的PLC課程，我們自己嘗試著編寫了程序。經(jīng)過多次修改以及調(diào)試，我們最終獲得成功，實現(xiàn)了預期的功能。在設計中我們用到了光電開關、電磁閥、執(zhí)行機構等我們沒怎么接觸過的電子器件，之前我對這些元器件不是很了解，由于在設計中用到了，我查閱了一些資料，對它們的原理以及應用有了深刻地認識。經(jīng)過不斷的學習、研究以及經(jīng)過老師的指導.終于按時完成了課程設計.設計主要研究的是自動售貨機中有關于PLC的部分.自動售貨機是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構造向技術密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應消費環(huán)境和消費模式的變化，24小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人