課程設(shè)計(jì)（論文）PLC的自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄1、緒論- 1 -1.1、設(shè)計(jì)背景- 1 -1.2、應(yīng)用前景- 1 -1.3、設(shè)計(jì)的目的和意義- 2 -2、總體設(shè)計(jì)方案- 2 -2.1、總體設(shè)計(jì)思路- 2 -2.2、plc總體設(shè)計(jì)流程- 3 -3、硬件設(shè)計(jì)- 4 -3.1、i/o地址分配- 4 -3.2、中間繼電器分配- 4 -3.3、整體系統(tǒng)工作流程- 5 -3.4、硬件接線圖- 6 -3.5、實(shí)物接線圖- 7 -4、軟件設(shè)計(jì)- 7 -5、程序調(diào)試- 18 -6、結(jié)論- 19 -參考文獻(xiàn)- 19 -1、緒論1.1、設(shè)計(jì)背景公元1世紀(jì),希臘人希羅制造的自動出售圣水的裝置是世界上最早的自動售貨機(jī)。1925年美國研制出

2、售香煙的自動售貨機(jī)，此后又出現(xiàn)了出售郵票、車票的各種現(xiàn)代自動售貨機(jī)。現(xiàn)代自動售貨機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)和功能依出售的物品而異，主要有食品、飲料、香煙、郵票、車票、日用品等自動售貨機(jī)。一般的自動售貨機(jī)由錢幣裝置、指示裝置、貯藏售貨裝置等組成。錢幣裝置是售貨機(jī)的核心，其主要功能是確認(rèn)投入錢幣的真?zhèn)?，分選錢幣的種類，計(jì)算金額。如果投入的金額達(dá)到購買物品的數(shù)值即發(fā)出售貨信號，并找出余錢。指示裝置用以指示顧客所選商品的品種。貯藏售貨裝置保存商品，接收出售指示信號，把顧客選擇的商品送至付貨口。一般售貨機(jī)的錢幣裝置由投幣口、選別裝置、確認(rèn)錢幣真?zhèn)蔚臋z查裝置、計(jì)算金額的計(jì)算裝置和找錢裝置組成。70年代以來，出現(xiàn)了采用

3、微型計(jì)算機(jī)控制的各種新型自動售貨機(jī)和利用信用卡代替錢幣并與計(jì)算機(jī)連接的更大規(guī)模的無人售貨系統(tǒng)，如無人自選商場、車站的自動售票和檢票系統(tǒng)、銀行的現(xiàn)金自動支付機(jī)等1.2、應(yīng)用前景現(xiàn)在，自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過電話線路將自動售貨機(jī)內(nèi)的庫存信息及時(shí)地傳送各營業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約1015的電力。進(jìn)入21世紀(jì)

4、時(shí)，自動售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。從自動售貨機(jī)的發(fā)展趨勢來看，大量生產(chǎn)，大量消費(fèi)以及消費(fèi)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(fèi)用也不斷上升，在加上場地的局限性和購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器也就有了其相當(dāng)可觀的前景。1.3、設(shè)計(jì)的目的和意義plc的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了plc的發(fā)展，而plc得發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了他們的發(fā)展。本次設(shè)計(jì)就在于結(jié)合plc的種種優(yōu)點(diǎn)

5、聯(lián)系實(shí)際情況來彌補(bǔ)原有系統(tǒng)的不足，利用plc控制的自動售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了自動售貨機(jī)能夠長期穩(wěn)定的運(yùn)行。2、總體設(shè)計(jì)方案2.1、總體設(shè)計(jì)思路自動售貨機(jī)的基本功能就是對投入的錢幣數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)運(yùn)算結(jié)果做出相應(yīng)的判斷，看看哪種商品可以進(jìn)行購買，哪種商品不能購買，本次課程設(shè)計(jì)的要求是可識別三種錢幣，分別是1元、2元、5元，采用三個(gè)按鈕進(jìn)行模擬，自動售貨機(jī)共出售四種貨物，其價(jià)格分別定為1元、3元、4元、6元，當(dāng)投幣數(shù)大于等于貨物價(jià)格時(shí)且售貨機(jī)里有這種貨物時(shí)，指示燈亮，表示可以進(jìn)行購買，四種貨物分別用四個(gè)小燈代替進(jìn)行模擬。除此之外，本次設(shè)計(jì)還涉及了顯示、找零、送貨等功能的實(shí)現(xiàn)，其中顯示

6、部分采用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，顯示投幣總數(shù)和購買后的余額；當(dāng)按下找零按鈕后，數(shù)碼管顯示進(jìn)行清零，采用從高到低遞減的形式進(jìn)行清零，例如：當(dāng)余額為17元時(shí)，按下找零按鈕后，先找三個(gè)五元數(shù)碼管分別顯示12、7、2，然后再找2元，清零。送貨部分采用小車直線運(yùn)動進(jìn)行模擬，將四種貨物分別送到四個(gè)不同的地點(diǎn)，采用四個(gè)光電開關(guān)分別代表四個(gè)不同的送貨地點(diǎn)，當(dāng)按下不同的送貨按鈕后，小車會以其對應(yīng)的光電開關(guān)為終點(diǎn)做直線往返運(yùn)動，表示送貨過程由于售貨機(jī)的全部功能是在上位機(jī)上模擬的，所以售貨機(jī)的部分硬件是由計(jì)算機(jī)軟件來模擬替代的這些并不會影響實(shí)際程序的操作，完全能模擬現(xiàn)實(shí)售貨機(jī)的運(yùn)行。2.2、plc總體設(shè)計(jì)流程以下為plc的

7、一般工作過程流程圖。 圖一 plc工作過程流程圖3、硬件設(shè)計(jì)我們本次采用的是西門子公司的s7200系列plc，它可以提供4種不同的基本單元和6種型號的擴(kuò)展單元，其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。3.1、i/o地址分配本次課程設(shè)計(jì)的主要i/o分配如下：表一 i/o地址分配輸入單元plc地址輸出單元plc地址投幣1元i0.1a貨物顯示q1.0投幣2元i0.2b貨物顯示q1.1投幣5元i0.3c貨物顯示q2.0送貨（a貨物）i0.4d貨物顯示q2.1送貨（b貨物）i0.5找零出口q2.2送貨（c貨物）i0.6出貨口q2.3送貨（d貨物）i0.7電機(jī)正轉(zhuǎn)q2.6找

8、零i0.0電機(jī)反轉(zhuǎn)q2.5數(shù)碼個(gè)位顯示i0.0i0.3數(shù)碼十位顯示i0.4i0.7限位開關(guān)s1i1.0限位開關(guān)s2i1.1限位開關(guān)s3i1.2限位開關(guān)s4i1.33.2、中間繼電器分配 表二 中間繼電器分配中間繼電器功 能中間繼電器功 能m0.0送a貨m1.2電機(jī)反轉(zhuǎn)m0.1限位開關(guān)s1m1.3電機(jī)正轉(zhuǎn)m0.2限位開關(guān)s2m1.4電機(jī)正轉(zhuǎn)m0.3送b貨m1.5電機(jī)反轉(zhuǎn)m0.4送c貨m1.6電機(jī)正轉(zhuǎn)m0.5限位開關(guān)s3m2.0送貨延時(shí)m0.6送d貨m2.1送貨延時(shí)m0.7限位開關(guān)s4m2.2送貨延時(shí)m1.0電機(jī)反轉(zhuǎn)m20.0找零m1.1電機(jī)正轉(zhuǎn)3.3、整體系統(tǒng)工作流程整個(gè)系統(tǒng)的整體工作流程如圖二

9、所示圖二 整體工作流程圖3.4、硬件接線圖 圖三 硬件接線圖3.5、實(shí)物接線圖圖四 實(shí)物接線圖4、軟件設(shè)計(jì)5、程序調(diào)試在整個(gè)程序的調(diào)試過程中，我遇到了一些問題，最初的設(shè)計(jì)比較簡單，只是將投幣，購買的過程考慮進(jìn)去，而沒有將購買之后送貨的過程加進(jìn)設(shè)計(jì)的方案中，后來在老師的提醒之下，我又將送貨的過程采用了小車直線運(yùn)動進(jìn)行模擬，將四個(gè)光電開關(guān)模擬成四種貨物的送貨地點(diǎn)，分別在按下四個(gè)送貨按鈕之后，將貨物送到四種地點(diǎn)，使得整個(gè)系統(tǒng)更加完善，功能更加強(qiáng)大。在數(shù)碼顯示的過程中也遇到了一些問題，數(shù)碼顯示時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸所用到的中間繼電器和后來送貨時(shí)的中間繼電器發(fā)生了沖突，使得程序運(yùn)行過程發(fā)生了紊亂，后來在同學(xué)的幫助

10、下，我明白了問題的關(guān)鍵，將其解決，使數(shù)碼顯示功能順利實(shí)現(xiàn)。在最后的送貨過程中，由于有四個(gè)地點(diǎn)，所以要對電機(jī)的正反轉(zhuǎn)分別進(jìn)行控制，最初我是將所有的正轉(zhuǎn)輸入都采用了q2.6進(jìn)行驅(qū)動，所有的反轉(zhuǎn)輸入都采用了q2.5進(jìn)行驅(qū)動，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)得不到預(yù)期的現(xiàn)象，經(jīng)檢查程序沒有問題，后來經(jīng)過考慮和同學(xué)的提醒，采用中間繼電器進(jìn)行驅(qū)動，現(xiàn)象就出現(xiàn)了，實(shí)現(xiàn)了最初預(yù)想的送貨過程。在找零階段，最初只是按下找零按鈕后直接將數(shù)碼顯示清零，后來經(jīng)過思考和老師的提醒，將找零部分又逐步進(jìn)行了完善，將找零的過程在數(shù)碼管上顯示了出來先找大面額的錢幣，后找小面額的錢幣，其內(nèi)部進(jìn)行減法運(yùn)算，使得整個(gè)找零的過程清晰可見。在購買貨物的

11、過程中最初忽略了如果貨物售完該怎么辦，后來經(jīng)過完善將貨物的數(shù)量進(jìn)行了設(shè)定，只有當(dāng)投幣金額大于等于所要購買的貨物時(shí)，且貨物數(shù)量大于零時(shí)才能進(jìn)行購買，這使得整個(gè)過程更加完善。6、結(jié)論通過本次plc課程設(shè)計(jì)使得我對plc的操作更加的熟練，同時(shí)掌握了自動售貨機(jī)的基本工作原理，對自動售貨機(jī)的發(fā)展也有了一定的了解更加充分的體會到了plc在實(shí)際生活中的重要應(yīng)用與在當(dāng)今控制領(lǐng)域的重要地位。與此同時(shí)，我也對s7200系列的plc有了更進(jìn)一步的了解，同時(shí)對plc的高效性和實(shí)用性有了更進(jìn)一步的認(rèn)識，在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程中，在遇到問題的時(shí)候，我學(xué)會了如何借助外界的幫助和自身的努力來解決實(shí)際問題，懂得如何進(jìn)行獨(dú)立思考，如何冷靜的面對要解決的問題，這些都是今后學(xué)習(xí)生活的寶貴經(jīng)驗(yàn)，在以后的各個(gè)方面都有著至關(guān)重要的作用。參考文獻(xiàn)1趙相賓.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2002，7