大學(xué)課程設(shè)計自動售貨機PLC控制設(shè)計

1、福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計課程名稱： 可編程控制課設(shè) 題目： 自動售貨機PLC控制 專業(yè)班次： 08（三）電氣2 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 學(xué) 期： 2010-2011學(xué)年 第一學(xué)期 日 期： 2010.12 目 錄第一章 引言.11.1 自動售貨機介紹 .11.2 自動售貨機的發(fā)展 .21.3 自動售貨機的基本功能 .3第二章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計.42.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計編程要求 .42.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則.5第三章 自動售貨機PLC控制 .63.1 自動售貨機PLC控制設(shè)計任務(wù)書.63.2 自動售貨機PLC控制方案設(shè)計83.3 自動售貨機PLC控制電路設(shè)計9

2、3.4 自動售貨機PLC控制程序設(shè)計.9第四章 總結(jié). .10參考文獻. 11附錄. 11第一章 引言1.1 自動售貨機介紹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(shè)備。 自動售貨機不受任何場地限制,方便快捷,可以每天24h售貨,因此深受上班族的歡迎,很多城市的公共場所里面都放置有自動售貨機,出售的商品五花八門,從飲料、零食、香煙、糖果,到牙刷、方便面、自動照相機。 近年來,我國的自動售貨機行業(yè)突飛猛進:在汽車總站、商廈、醫(yī)院、小區(qū)、學(xué)校等地區(qū)紛紛涌現(xiàn)出自動售貨機的蹤跡。 這種方便快捷的購物方式越來越受到人們的青睞,同時也是現(xiàn)代化城市配套設(shè)施的需求 傳統(tǒng)的自動售貨機控制系

3、統(tǒng)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?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒rogrammable Logical Controller），簡稱PLC?？删幊绦蚩刂破魇蔷C合了計算機技術(shù)、自動控制技術(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(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。 因為自動售貨機作為社會上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨立設(shè)施,要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。PLC是以CPU為核心, 綜合了計算機技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置, 是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱(PLC、機器人和CAD/C

4、AM) 之一。PLC的工作原理與計算機的工作原理基本是一致的, 可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下, 通過運行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。但是PLC也有它自己的特點, PLC在確定了工作任務(wù), 裝入了專用程序后成為一種專用機, 它采用循環(huán)掃描工作方式, 系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。目前，可編程控制器在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保等各行各業(yè)。自動售貨機的新奇、文明、高檔、靈活方便等深受廣大市民青睞。自動售貨機最基本的功能是對投入的貨幣進行運算,并根據(jù)所投入的貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品, 并做出相應(yīng)的反映。因此,

5、售貨機應(yīng)能夠辨識機內(nèi)包含的商品, 能夠?qū)λ度氲膸胖颠M行累計, 并提供所要購買的商品。當(dāng)按下選擇商品的按鈕時,自動 售貨機根據(jù)投入的幣值, 起動電機, 提取商品到出貨口, 顧客取出商品, 完成此次交易。它還具有識幣系統(tǒng)、貨物和貨幣的傳送系統(tǒng)來實現(xiàn)完整的售貨功能。1.2 自動售貨機的發(fā)展自動售貨機是現(xiàn)代社會中的一種商務(wù)工具，2004年以后，中國的自動售貨機產(chǎn)業(yè)將實現(xiàn)快速增長，奧運會和世博會為自動售貨機市場帶來了巨大商機，2008年后已進入發(fā)展期。自動售貨即將在中國零售業(yè)掀起繼百貨商店、超市之后的第三次零售業(yè)革命。 中國自動售貨機市場將到2012年后進入成熟期。另外，北京的城市改造將使得很多小店小

6、鋪消失，同時隨著金融支付手段的增多，IC卡、手機移動支付等技術(shù)才可以使自動售貨機提供便利服務(wù)成為可能，這些自動售賣平臺的創(chuàng)新模式，無疑為國內(nèi)的自動售貨業(yè)迅速成長創(chuàng)造了條件。1.3 自動售貨機的基本功能在進行上、下位機程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動售貨機本身所具備的功能及在進行某種操作后所具有的狀態(tài)。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，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。舉一個簡單的例子來說明，例如：售貨機中有8中商品，其中01號商品（代表第一種商品）價格為2.60元

7、，02商品為3.50元，其余類推。現(xiàn)投入1個1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過01商品的價格時，01商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購買，其他商品同比。當(dāng)按下選擇01商品的價格時，售貨機進行減法運算，從投入的貨幣總值中減去01商品的價格同時啟動相應(yīng)的電機，提取01號商品到出貨口。此時售貨機繼續(xù)進行等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時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(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。由此看來，售貨機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。第二章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)

8、計2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計編程要求任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：1. 最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計過程中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計之前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，充分收集控制現(xiàn)場的資料，同時收集相關(guān)國內(nèi)、國外相關(guān)的資料。同時還要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員等緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。2. 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC

9、控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程等方面要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC 控制程序不僅能在正常條件下運行，而且要在非正常情況下，也能正常工作。3. 力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護也將導(dǎo)致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低

10、，不宜盲目追求自動化和高指標。4. 適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O 點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則1. 所編的程序要合乎所使用的PLC的有關(guān)的規(guī)定主要是對指令要準確地理解，正確地使用。各種PLC指令多有類似之處，但還有些差異。對于有PLC使用經(jīng)驗的人，當(dāng)選用另一種不太熟悉的型號進行編程設(shè)計時，一定要對新型號PLC的指令重新理解一遍，否則容易出錯。2. 要使所編的程序盡可能簡潔簡短的程序可以節(jié)省內(nèi)

11、存，簡化調(diào)試，而且還可節(jié)省執(zhí)行指令的時間，提高對輸入的響應(yīng)速度。要使所編的程序簡短，就要注意編程方法，用好指令，用巧指令，還要能優(yōu)化結(jié)構(gòu)。要實現(xiàn)某種功能，一般而言，在達到的目的相同時，用功能強的指令比用功能單一的指令，程序步數(shù)可能會少些。3. 要使所編的程序盡可能清晰這樣既便于程序的調(diào)試、修改或補充，也便于別人了解和讀懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的層次，講究模塊化、標準化。特別是在編制復(fù)雜的程序時，更要注意程序的層次，可積累自己的與吸收別人的經(jīng)驗，整理出一些標準的具有典型功能的程序，并盡可能使程序單元化，像計算機中的常用的一些子程序一樣，移來移去都能用，這樣，設(shè)計起來簡單，別人也易了解

12、。4. 要使所編的程序合乎PLC的性能指標及工作要求所編程序的指令條數(shù)一定少于所選用的PLC內(nèi)存的容量，即程序在PLC中能放得下，所用的輸入、輸出點數(shù)要在所選用PLC的I/O點數(shù)范圍之內(nèi)，PLC的掃描時間要少于所選用PLC的程序運行監(jiān)測時間。PLC的掃描時間不僅包括運行用戶程序所需的時間，而且還包括運行系統(tǒng)程序，（如I/O處理、自監(jiān)測）所需的時間。5. 所編程序能夠循環(huán)運作PLC的工作特點是循環(huán)反復(fù)、不間斷地運行同一程序。它的運行從初始化后的狀態(tài)開始，待控制對象完成了工作循環(huán)（完整程序執(zhí)行一次），則又返回初始化狀態(tài)繼續(xù)運行。因為只有這樣才能使控制對象在新的工作周期中也得到相同的控制。第三章 自

13、動售貨機PLC控制3.1 自動售貨機PLC控制設(shè)計任務(wù)書1.簡易自動售貨機的控制設(shè)計2.控制要求1) 自動售貨機有3個投幣孔，分別為1元、5元、10元的紙幣識別裝置2) 售貨機共有3種飲料供選擇，分別為汽水、花茶和咖啡3) 如投幣總額超過銷售價格，將可由退幣按鈕找回余額4) 投幣值等于或大于2元時，汽水指示燈亮，表示只可選擇汽水5) 投幣值等于或大于4元時，汽水和花茶指示燈亮，表示可選擇汽水或花茶6) 投幣值等于或大于6元時，汽水、花茶和咖啡指示燈亮，表示3種均可選擇7) 投幣總額或當(dāng)前值顯示在7段數(shù)碼管上8) 按下要飲用的飲料按鈕，則相對應(yīng)的指示燈開始閃爍，4S后自動停止，表示飲料已經(jīng)掉出9

14、) 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元再退1元的，如果小于5元直接退1元的3.2 自動售貨機PLC控制方案設(shè)計 10 RMB 顯示屏 5 RMB 1 RMB 汽水 花茶 咖啡 汽水指示燈及按鈕 花茶指示燈及按鈕 咖啡指示燈及按鈕 電磁閥 退幣按鈕 杯子 出口圖3.1 飲料自動售貨機工作框圖圖3.2 自動售貨機PLC控制流程圖 3.3 自動售貨機PLC控制電路設(shè)計 表3.3 I/0分配表輸入（I）X01元投幣關(guān)電開關(guān)輸出（O）Y0-Y77段數(shù)碼管X15元投幣關(guān)電開關(guān)Y10汽水指示燈X210元投幣關(guān)電開關(guān)Y11花茶指示燈X3汽水按鈕Y12咖啡指示燈X4花茶按鈕Y3

15、0汽水電磁閥X5咖啡按鈕Y31花茶電磁閥X6退幣按鈕Y32咖啡電磁閥Y16退幣機構(gòu) 圖3.4 I/O接線圖3.4 自動售貨機PLC控制控制程序設(shè)計 圖3.5 自動售貨機PLC控制梯形圖第五章 總結(jié)經(jīng)過兩周的奮戰(zhàn)，我的課程設(shè)計終于完成了。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次設(shè)計過程，我發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中不容得半點馬虎和隨意。首先，程序設(shè)計過程中，要按主電路、控制電路、輔助電路、聯(lián)鎖與保護、總體檢查反復(fù)修改與完善的先后順序進行。PLC控制程序既要滿足生產(chǎn)機械和工藝的各種控制，又要滿足電氣控制裝置本身的制造、使用和維修的需要。原理設(shè)計決定著生產(chǎn)機械設(shè)備的合理性與

16、先進性，考慮其是否具有生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟性、美觀、使用維修方便等特點PLC控制系統(tǒng)設(shè)計要全面考慮兩方面的內(nèi)容；其次，應(yīng)注重與同學(xué)間的協(xié)作，每一個人的思維不同，對程序的理解、功能的實現(xiàn)方式也會有所不同，因而往往會對程序的編制產(chǎn)生影響不到的效果。這種同學(xué)間的相互協(xié)作，可以使程序日益完善、精簡，實現(xiàn)模塊化編程（這也是公司中運行模式，可以提前感受社會生產(chǎn)活動），進而培養(yǎng)自己的團隊意識；再者，在熟練掌握典型環(huán)節(jié)控制電路、具有對一般電氣控制電路分析能力之后，應(yīng)該能舉一反三。我認為做到已上幾點，就達到課程設(shè)計的目的，即在實踐之中靈活運用書本中的知識，進一步直觀的理解課堂中所學(xué)的知識；學(xué)會在實踐之中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題；培養(yǎng)自己的團隊意識，為將來進入工廠，踏入社會做一次預(yù)演。參考文獻1張鶴鳴，劉耀元主編.可編程控制器原理及應(yīng)用教程 M.北京大學(xué)出版社,出版時間:2007.22馬小軍主編.可編程控制器及應(yīng)用.南京：東南大學(xué)出版社，2007.43瞿大中主編.可編程控制器應(yīng)用