售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文

1、摘要摘要成無人自動(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，可以每天24h售貨，在我國(guó)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)。本款售貨機(jī)是基于汽水和咖啡的自動(dòng)售貨設(shè)計(jì)的。論文以三菱PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)要介紹PLC各硬件選型，軟件的設(shè)計(jì)，PLC梯形圖的編寫和系統(tǒng)的調(diào)試方法。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：自動(dòng)售貨機(jī)；PLC；調(diào)試AbstractVending machine is a self-service device that can automati

2、cally sell goods to customers. It is not restricted to specific sites, which is convenient and sells 24 hours a day. Vending machines also become increasingly popular in China. The traditional vending machines use Single Chip Microcomputer as the core of control, which costs greatly on its input/out

3、put interface. PLC not only fulfill a similar controlling function, but also has other advantages such as high reliability, easiness to program, strong function, low energy consumption, convenience to debug and so on. This vending machine is based on the design of self-service selling for soft drink

4、s and coffee .On the basis of Mitsubishi PLC, this paper gives a brief introduction to the various hardware selection, software design, the compilation of PLC Ladder Diagram and the debugging method of the system.Key words: Vending Machine；PLC；Debugging目目 錄錄摘要摘要 .I I目錄目錄 .IIII第第 1 1 章章 緒論緒論 .1 1第第 2

5、 2 章章 自動(dòng)售貨機(jī)的工藝流程自動(dòng)售貨機(jī)的工藝流程 .1 1第第 3 3 章章 自動(dòng)售貨機(jī)的硬件選型自動(dòng)售貨機(jī)的硬件選型 .3 33.1 紅外線傳感器.33.2 紅外檢測(cè)器.33.3 紅外傳感器.43.4 數(shù)碼管顯示.43.5 敲擊防盜報(bào)警器.53.6 硬幣識(shí)別原理.63.7 硬幣的貯存和退幣機(jī)構(gòu).7第第 4 4 章章 自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì) .7 74.1 控制要求.74.2 方案設(shè)計(jì).84.3 控制接線圖.94.4 I/O 口分配 .104.5 控制流程圖.104.6 程序設(shè)計(jì).114.6.1 計(jì)幣部分.124.6.2 比較部分.124.6.3 選擇和飲料供應(yīng)部分.13

6、4.6.4 余額計(jì)算部分.134.6.5 退幣部分.134.6.6 報(bào)警部分.15第第 5 5 章章 梯形圖程序調(diào)試梯形圖程序調(diào)試 .1515結(jié)束語結(jié)束語 .1616致謝致謝 .1717參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .1818附錄附錄 .1919第第 1 1 章章 緒論緒論自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無人自動(dòng)售貨，集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。自動(dòng)售貨機(jī)不受任何場(chǎng)地限制，方便快捷，可以每天 24h 售貨，因此深受上班族的歡迎，很多城市的公共場(chǎng)所里面都放置有自動(dòng)售貨機(jī)，出售的商品五花八門，從飲料、零食、香煙、糖果，到牙刷、方便面、自動(dòng)照相機(jī)。近年來，我國(guó)的自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)突飛猛進(jìn)：在汽車總站、商廈、醫(yī)院、小區(qū)、學(xué)

7、校等地區(qū)紛紛涌現(xiàn)出自動(dòng)售貨機(jī)的蹤跡。這種方便快捷的購(gòu)物方式越來越受到人們的青睞，同時(shí)也是現(xiàn)代化城市配套設(shè)施的需求。傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心，這樣不僅會(huì)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(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置，它不但可實(shí)現(xiàn)類似控制功能，還具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因?yàn)樽詣?dòng)售貨機(jī)作為社會(huì)上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施，要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高?？梢钥闯觯捎?PLC 對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制可以提高系

8、統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，這在現(xiàn)代化商業(yè)社會(huì)的今天尤為重要。本論文采用的 PLC 是 FX2n-48MR 型號(hào)，編程軟件是 SWOPC-FXGP/WIN-C，設(shè)計(jì)的是一款簡(jiǎn)單實(shí)用的自動(dòng)售貨機(jī)。該自動(dòng)售貨機(jī)最基本的功能是對(duì)投入的硬幣進(jìn)行感應(yīng)，并根據(jù)所投入的硬幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買某種飲料，并做出相應(yīng)的反映。因此，售貨機(jī)應(yīng)能夠辨識(shí)機(jī)內(nèi)包含的飲料，能夠?qū)λ度氲膸胖颠M(jìn)行累計(jì)，并提供所要購(gòu)買的飲料。當(dāng)按下選擇飲料的按鈕時(shí)，相應(yīng)的電磁閥起動(dòng)，飲料開始供應(yīng)，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(yīng)系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇和飲料供應(yīng)系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)等來實(shí)現(xiàn)完整的售貨功能。第第 2 2 章章

9、 自動(dòng)售貨機(jī)的工藝流程自動(dòng)售貨機(jī)的工藝流程本文設(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

10、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。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)單示意圖第第 3 3 章章 自動(dòng)售貨機(jī)的硬件自動(dòng)售貨機(jī)的硬件選型選型3.13.1 紅外線傳感器紅外線傳感器在本設(shè)計(jì)中

11、，當(dāng)硬幣投入開始由紅外線傳感器感應(yīng)，然后由紅外線傳感器驅(qū)動(dòng)硬幣識(shí)別傳感器，硬幣經(jīng)識(shí)別后進(jìn)入貯存腔時(shí)，由硬幣識(shí)別傳感器送給 PLC 一個(gè)信號(hào)，進(jìn)行硬幣的疊加運(yùn)算；當(dāng)退幣時(shí)，退出的硬幣經(jīng)紅外線傳感器感應(yīng)，給 PLC 一個(gè)信號(hào)，進(jìn)行退幣的相加運(yùn)算。本設(shè)計(jì)是運(yùn)用紅外線傳感器的原理對(duì)投幣進(jìn)行檢測(cè)的。圖 3-1 所示是由紅外線傳感器構(gòu)成的紅外線探測(cè)開關(guān)電路圖。它是以單運(yùn)放為主構(gòu)成，PLC 與之聯(lián)系。探測(cè)頭采用一體化紅外線傳感器發(fā)射接收組件。當(dāng)發(fā)射管與接收管之間無硬幣時(shí)，接收管集電極與發(fā)射極間的電阻值變小，因此會(huì)使IC1 反相信號(hào)輸入端 3 腳電壓下降，IC1 的同相輸入端 2 腳上的基準(zhǔn)電壓是由 R3 和

12、 R4*分壓后得到的，由此使其 7 腳輸出變?yōu)楦唠娖?，KA 繼電器不工作，所以 PLC 得不到相應(yīng)的信號(hào)。 當(dāng)發(fā)射管與接收管之間有硬幣時(shí)時(shí)，硬幣遮擋紅外線，接收管集電極和發(fā)射極之間的電阻變大，IC1 的 3 腳電壓大于 2 腳電壓，其 7 腳輸出為低電平使 VD7 導(dǎo)通發(fā)光，KA 繼電器工作，使 PLC 得到相應(yīng)的信號(hào)【9】。TLP947不不不不不不R12kR3240kR2240kR4*62kIC1VD7R51.2kVD6KA2CW20VD5C2220u1234VD1VD4220VC10.47uR61M234175816v400V圖 3-1 紅外線探測(cè)開關(guān)電路圖3.3.2 2 紅外檢測(cè)器紅外檢

13、測(cè)器 對(duì)貯存腔沒有硬幣的報(bào)警，在本設(shè)計(jì)中采用紅外檢測(cè)器給 PLC 的輸入端一個(gè)信號(hào),然后由 PLC 的輸出端驅(qū)動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。在貯存腔底部安裝了紅外遙控發(fā)射裝置。當(dāng)沒有投幣時(shí)，系統(tǒng)正常運(yùn)行，給出了運(yùn)行指示；當(dāng)沒有投幣時(shí)而按了汽水、咖啡按鈕或者退幣按鈕，這時(shí)光線沒有被硬幣遮擋，有信號(hào)輸出，產(chǎn)生無幣報(bào)警。3.33.3 紅外傳感器紅外傳感器在本設(shè)計(jì)中，當(dāng)飲料的量位小于設(shè)定值時(shí)，由紅外傳感器感應(yīng)，光敏二極管接收到LED 發(fā)射出的光，給 PLC 一個(gè)報(bào)警信號(hào)，然后 PLC 驅(qū)動(dòng)報(bào)警器【10】。紅外傳感器應(yīng)用電路發(fā)光和受光方式如圖 3-2。 圖（圖 3-2 紅外傳感器應(yīng)用電路圖3.43.4 數(shù)碼管顯示數(shù)碼管顯

14、示在本設(shè)計(jì)中，顯示部分，以帶鎖存的 7 段顯示指令 SEGL 來實(shí)現(xiàn)，對(duì)于指令 SEGL，用12 個(gè)掃描周期顯示一組 4 位數(shù)據(jù)，占用 8 個(gè)輸出點(diǎn)。源操作數(shù)可以選所有的數(shù)據(jù)類型，目標(biāo)操作數(shù)為 Y，只有 16 位運(yùn)算，n=07，該指令用 12 個(gè)掃描周期顯示一組或兩組 4 位數(shù)據(jù)，占用 8 個(gè)或 12 個(gè)輸出點(diǎn)，該指令可以是使用兩次。SEGL 指令用 12 個(gè)掃描周期顯示一組或兩組 4 位數(shù)據(jù)，PLC 的掃描周期應(yīng)大于 10ms，若小于 10ms，應(yīng)使用恒定掃描方式。該指令的執(zhí)行條件一旦接通，指令反復(fù)執(zhí)行，若執(zhí)行條件變?yōu)?OFF，停止執(zhí)行。圖3-3 中使用一組輸出（n=03） ，D1 中的數(shù)據(jù)

15、依次送到 Y0Y3。選通信號(hào)由 Y4Y7 提供【1】。LED驅(qū)動(dòng)電路放大器LED光敏晶體管施密特觸發(fā)器輸出圖 3-3 帶鎖存的 7 段顯示接線圖對(duì)于晶體管輸出電路有漏輸出（即集電極輸出）和源輸出（即發(fā)射極輸出）兩種（見圖 3-4） ，前者為負(fù)邏輯，梯形圖中的輸出繼電器為 ON 時(shí)輸出低電平；后者為正邏輯，梯形圖中的輸出繼電器為 ON 時(shí)輸出高電平。圖 3-4 正負(fù)邏輯圖7 段顯示器的數(shù)據(jù)輸入（由 Y0Y3 和 Y10Y13 提供）和選通信號(hào)（由 Y4Y7 提供）也有正邏輯和負(fù)邏輯之分。若數(shù)據(jù)輸入以高電平為“1” ，則為正邏輯；反之為負(fù)邏輯。選通信號(hào)若在高電平時(shí)鎖存數(shù)據(jù)，則為正邏輯；反之為負(fù)邏輯

16、。參數(shù) n 的值由顯示器的組數(shù)、PLC 與 7 段顯示器是否相同來確定（見表 3-1） 。組數(shù)12PLC 與數(shù)據(jù)輸入類型相同不同相同不同PLC 與選通脈沖類型相同不同相同不同相同不同相同不同n01234567表 3-1 參數(shù) n 的確定在本設(shè)計(jì)中，因需顯示一組 4 位數(shù)據(jù)，PLC 與數(shù)據(jù)輸入類型相同，PLC 與選通脈沖類型相同，所以 n=0。3.53.5 敲擊防盜報(bào)警器敲擊防盜報(bào)警器在本設(shè)計(jì)中，采用 BS-02 壓電式傳感器作為檢測(cè)售貨機(jī)遭破壞的一種傳感器，它利用壓電元件對(duì)振動(dòng)敏感的特性來感知售貨機(jī)受破壞時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)波，傳感器把振動(dòng)波轉(zhuǎn)換成電壓輸出，輸出電壓經(jīng)放大、濾波、比較等處理后提供給 P

17、LC，然后由 PLC 輸出控制報(bào)警系統(tǒng)。BS-02 壓電式玻璃破碎傳感器的外形及內(nèi)部電路如圖 3-5 所示。傳感器的最小輸出電壓為 100mV，是大輸出電壓為 100V，內(nèi)阻阻抗為 1520K，工作溫度為-1060。圖 3-5BS-02 傳感器外形及內(nèi)部電路圖使用時(shí)傳感器用膠貼在售貨機(jī)上，通過電纜和 PLC 相連，然后再通過 PLC 與報(bào)警電路相連。為了提高報(bào)警器的靈敏度，信號(hào)經(jīng)放大后，需經(jīng)帶通濾波器進(jìn)行濾波，要求它對(duì)選定的頻譜通帶的衰耗要小，而帶外衰耗要盡量大。由于售貨機(jī)振動(dòng)的波長(zhǎng)在音頻和超聲波的范圍內(nèi)，這就使濾波器成為電路中的關(guān)鍵。為了提高報(bào)警的可靠性，電路中設(shè)置有比較器，只有在傳感器信號(hào)

18、高于設(shè)定的閾值時(shí)，它才會(huì)輸出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng) PLC，再由 PLC 驅(qū)動(dòng)報(bào)警執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。報(bào)警器電路框圖如圖3-6 所示。帶通濾 波PLC比較放大執(zhí)行機(jī) 構(gòu)自動(dòng)售貨機(jī)傳感器圖3-6報(bào)警器電路框圖3.63.6 硬幣識(shí)別原理硬幣識(shí)別原理主要識(shí)別指標(biāo)：材質(zhì)、厚度、直徑。材質(zhì)是用電磁的方式測(cè)的，使用空心線圈或磁芯線圈，線圈組數(shù)少的只有一組，多的常見的是六組。工作狀態(tài)下，線圈及其外圍電路會(huì)以一個(gè)特殊的頻率振蕩（多個(gè)線圈的話頻率各不相同），當(dāng)硬幣以垂直或平行于線圈平面的方式穿過時(shí)（不同產(chǎn)品方式不同），會(huì)引起振蕩頻率的變化。材質(zhì)不同所引起的頻率變化幅度和方向（增加、減少）也不同，對(duì)某種硬幣的變化特征進(jìn)行記錄后

19、，就成為使用中識(shí)別該種硬幣的依據(jù)。厚度是沒有東西專門測(cè)的，實(shí)際上這個(gè)指標(biāo)是和材質(zhì)一起測(cè)。因?yàn)榧词瓜嗤馁|(zhì)的硬幣，如果厚薄不同，導(dǎo)致的頻率變化差異也較大。直徑老式的識(shí)別裝置用光電管隊(duì)列來識(shí)別直徑，排列組合得當(dāng)?shù)脑?，識(shí)別精度也不低。新一點(diǎn)的都用偏心或異形線圈來測(cè)量，依據(jù)是直徑小的硬幣與線圈的重合部分也少，由此也帶來頻率變化的不同。我國(guó)目前發(fā)行的1元、5角和1角硬幣的金屬原材料是為造幣而專門使用的特殊合金，因此在它通過投幣入口進(jìn)入由電感和電容組成的特定高頻振蕩線路所產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)。金屬材質(zhì)和體積的差異對(duì)電感量的影響大小也出現(xiàn)微弱差異，電感量的變化引起振蕩頻率的變化；再通過檢測(cè)頻率的變化，與設(shè)定值進(jìn)行比

20、較，確定某種硬幣種類后，經(jīng)窄帶選頻電路將頻率信號(hào)變成電壓信號(hào)輸出，完成對(duì)金屬硬幣的識(shí)別。3.73.7 硬幣的貯存和退幣機(jī)構(gòu)硬幣的貯存和退幣機(jī)構(gòu)金屬硬幣識(shí)別器種類繁多，但貯幣退幣機(jī)構(gòu)基本上分為兩類：一類是平面式貯幣，電磁閥退幣；另一類是圓筒式貯幣，步進(jìn)電機(jī)退幣。在本設(shè)計(jì)中，采用的是圓筒式貯幣，步進(jìn)電機(jī)退幣。當(dāng)硬幣投入后經(jīng)過識(shí)別識(shí)出電信號(hào)后，偽幣和異物被排出，真幣按面值由幾組分布電磁閥分配到不同貯幣腔內(nèi)備用。當(dāng)收到退幣找零電信號(hào)后，通過退幣電機(jī)拉桿，將貯幣腔內(nèi)下部硬幣依電信號(hào)程序退出，完成自動(dòng)售貨機(jī)的退幣找零功能。第第 4 4 章章 自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的重要部分是第

21、4 章的設(shè)計(jì)部分,即自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的程序設(shè)計(jì)。根據(jù)控制要求和工作流程圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的梯形圖，這樣才能真正理解本次自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的控制原理。4.14.1 控制要求控制要求（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(gòu)飲料的標(biāo)價(jià)時(shí)，所有可購(gòu)買飲料的指示燈均亮，作可購(gòu)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)停止。在這段時(shí)間內(nèi)，

22、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(gòu)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(gòu)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。4.24.2 方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)（1）通過分析，取最有把握的思路，故采取一般梯形圖進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。（2）注意一點(diǎn)，程序運(yùn)行開始階段要

23、有上電復(fù)位，讓機(jī)子清零。（3）本自動(dòng)售貨機(jī)可使用1角、5角、1元硬幣，計(jì)幣時(shí)用ADD指令進(jìn)行累加從而得到一個(gè)投幣總額；比較幣值時(shí)使用CMP指令來判斷是否符合汽水排出或咖啡排出的條件；余額計(jì)算時(shí)用SUB指令從投幣總額中扣除顧客所消費(fèi)的幣值總額；退幣計(jì)算時(shí)用到觸點(diǎn)型比較指令。（4）由于實(shí)驗(yàn)室PLC型號(hào)三菱FX2n-48MR對(duì)某些指令可能無法識(shí)別，所以需將所有用脈沖執(zhí)行型的功能指令都使用PLS指令進(jìn)行轉(zhuǎn)化，即通過PLS指令驅(qū)動(dòng)輔助繼電器M，實(shí)現(xiàn)程序功能。（5）PLC選用繼電器輸出型。（6）要求實(shí)現(xiàn)顧客的循環(huán)購(gòu)買，故需實(shí)現(xiàn)控制程序的跳轉(zhuǎn)。（7）退幣結(jié)束時(shí)，使用ZRST指令進(jìn)行購(gòu)買完成的復(fù)位，以準(zhǔn)備下一

24、個(gè)顧客購(gòu)買飲料，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤。4.34.3 控制接線圖控制接線圖本系統(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燈代替，由此繪制出 PLC 控制電路接線圖，如圖 4-1 所示：X16X15

25、X12X14X11X13X10不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不1不不不不不不不不5不不不不不不不不COM1不不不不不不不不不不不不不不1不不不不不不5不不不不不不1不不不不不不不不不不不不不不1不不不不不5不不不不不1不不不不不X0X1X2X3X4X5X6X7Y24Y23Y12Y13Y14Y15Y16Y17Y20Y21Y22Y10Y11Y0-Y7COM4COM3COM2COM1Port220V不不不不不不不不不不不不Port不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不不1不不不不不不不5不不不不不不不1不不不不不不不不不不不不不不不不不不不圖 4-1 控

26、制接線圖4.4I/O4.4I/O 口分配口分配列出 I/O 口分配表，如表 4-1：輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱代號(hào)輸入點(diǎn)編號(hào)名稱代號(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

27、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YV9Y22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ST12X16表4-1I/O口分配表4.54.5 控制流程圖控制流程圖繪出自動(dòng)售貨機(jī) PLC 控制流程圖，表達(dá)出各控制對(duì)象的動(dòng)作順序，相互間的制約關(guān)系。自動(dòng)售貨機(jī) PLC 控制流程圖，如圖 4-2 所示。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

28、硬幣不足售貨機(jī)遭破壞錢幣不足NY圖 4-2 控制流程圖4.64.6 程序程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)由于本設(shè)計(jì)為畢業(yè)設(shè)計(jì), 因此要求上要有現(xiàn)實(shí)中的自動(dòng)售貨機(jī)的多種功能。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。4.6.14.6.1 計(jì)幣計(jì)幣部分部分當(dāng)有顧客購(gòu)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)算，否則認(rèn)為是假幣并退出系統(tǒng)，梯形圖如圖4-3：圖4-3計(jì)幣部分4

29、.6.24.6.2 比較比較部分部分投幣完成后，系統(tǒng)會(huì)將D1內(nèi)錢幣數(shù)據(jù)和可以購(gòu)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4-4:圖4-4比較部分4.6.34.6.3 選擇選擇和飲料供應(yīng)部分和飲料供應(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4-5：圖4-

30、5選擇和飲料供應(yīng)部分4.6.44.6.4 余額計(jì)算部分余額計(jì)算部分飲料輸出的同時(shí)減去相應(yīng)的購(gòu)買幣數(shù)。梯形圖如圖4-6：圖4-6余額計(jì)算部分4.6.54.6.5 退幣退幣部分部分 顧客可在購(gòu)?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4-7：圖4-7退幣部

31、分4.6.64.6.6 報(bào)警報(bào)警部分部分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4-8：圖4-8報(bào)警部分第第 5 5 章章 梯形圖程序調(diào)試梯形圖程序調(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?PLC 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（

32、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。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。結(jié)束語結(jié)束語畢業(yè)論文是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比較完整的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)