基于PLC的飲料_自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）基于PLC自動售貨機(jī)設(shè)計學(xué)院河職業(yè)技術(shù)學(xué)院系部機(jī)電工程系專業(yè)機(jī)電一體化班級10機(jī)電四班學(xué)生姓名雷豪強(qiáng)學(xué)號29指導(dǎo)老師趙艷平完成日期2013/3/242013屆畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書一、課題名稱：基于 PLCPLC 自動售貨機(jī)設(shè)計二、指導(dǎo)教師：陳艷平三、設(shè)計內(nèi)容和要求1 1、課題概述：本課題采用三菱 FX2NFX2N 系列 PLCPLC 對飲料飲料自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計， 首先對飲料飲料自動售貨機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單介紹，然后根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求對飲料自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)進(jìn)行分析，給出飲料自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計思路，并通過 I/OI/O 列表、I/OI/O 接線圖、梯形圖、指令表

2、等對其控制系統(tǒng)進(jìn)行了程序設(shè)計，控制程序經(jīng)上機(jī)調(diào)試運行，其結(jié)果基本符合要求。2 2、設(shè)計內(nèi)容和要求：1 1）簡單介紹飲料自動售貨機(jī)結(jié)構(gòu)；2 2）分析飲料自動售貨機(jī)的控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)，確定其控制系統(tǒng)的總體設(shè)計思路；3 3）采用 FX2NFX2N 系列 PLCPLC 作為飲料自動售貨機(jī)控制 PLCPLC 正確選取 PLCSPLCS 號，設(shè)計出其控制程序。4 4）控制程序上機(jī)調(diào)試。5 5）所設(shè)計的飲料自動售貨機(jī)控制程序，應(yīng)符合飲料自動售貨機(jī)運行規(guī)則。如飲料自動售貨機(jī)收到識幣信號后，自動進(jìn)行累計、外部金額顯示、顧客按鍵后自動推出商品和發(fā)出退幣找零等信號的電控系統(tǒng)。6 6）設(shè)計說明書要有硬件原理連接圖，

3、I/OI/O 分配圖，程序梯形圖、指令表及相應(yīng)的說明。要求文字流暢，圖形活晰，便于閱讀。有條件的設(shè)計方案要求在實驗室驗證其正確性。目錄摘要6第1章任務(wù)和要求,81.1課題概述81.2設(shè)計內(nèi)容和要求81.3 FX2N-32MR產(chǎn)品說明8第2章引言102.1研究背景102.2論文研究目標(biāo)和意義12第3章方案論證和設(shè)計143.1總體設(shè)計分析143.2方案的選擇和設(shè)計143.2.1繼電控制.143.2.2單片機(jī)控制.153.2.3 PLC控制.153.3方案確定16第4章自動售貨機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計174.1硬件電路設(shè)計.174.1.1硬件系統(tǒng)組成174.1.2電氣設(shè)備的選擇174.2軟件設(shè)計.19

4、4.2.1自動售貨機(jī)控制要求.194.2.2控制流程圖204.2.3I/O分配表214.2.4硬件接線圖224.2.5程序設(shè)計23第5章系統(tǒng)調(diào)試275.1調(diào)試設(shè)備275.2調(diào)試步驟27第6章心得體會（致謝）29參考文獻(xiàn)30附表一：梯形圖31摘要在今天的工業(yè)生產(chǎn)中， 可編程邏輯控制器 （PLQPLQ 已經(jīng)成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的關(guān)鍵。本文簡要介紹了有關(guān)可編程邏輯控制器的一些基礎(chǔ)知識和簡單的使用，而且還介紹了PLCPLC 的技術(shù)特點，并重點在硬件、軟件和組態(tài)軟件方面進(jìn)行了介紹，對他們在工業(yè)自動化中的典型使用、最新的技術(shù)發(fā)展趨勢也做了介紹。自動售貨機(jī)在中國有著廣闊的發(fā)展前景， 文中介紹了自動售貨機(jī)的發(fā)展

5、歷史和現(xiàn)狀。在這次的畢業(yè)設(shè)計中，我查閱了大量的資料，以 PLCPLC 原理為基礎(chǔ)設(shè)計了自動售貨機(jī)系統(tǒng)。按照自動售貨機(jī)的工作方式，把一次交易過程分為：運行初期活零過程、投幣過程、價格比較過程、選擇商品過程、退幣過程。利用梯型圖編制各個過程的程序完成了設(shè)計的基本要求。關(guān)鍵詞：自動售貨機(jī)；可編程邏輯控制器。第1章任務(wù)和要求1.1課題概述本課題采用三菱 PLC-FX2N-32MRtPLC-FX2N-32MRt 飲料飲料自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計,首先對飲料飲料自動售貨機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單介紹，然后根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求對飲料自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)進(jìn)行分析，給出飲料自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計思路， 并通過

6、 I/OI/O 列表、I/OI/O 接線圖、 梯形圖、 指令表等對其控制系統(tǒng)進(jìn)行了程序設(shè)計，控制程序經(jīng)上機(jī)調(diào)試運行，其結(jié)果基本符合要求。1.2設(shè)計內(nèi)容和要求1 1）簡單介紹飲料自動售貨機(jī)結(jié)構(gòu)；2）分析飲料自動售貨機(jī)的控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)，確定其控制系統(tǒng)的總體設(shè)計思路；3）采用FX2N系列PLC作為飲料自動售貨機(jī)控制PLG正確選取PLC型號，設(shè)計出其控制程序。4）控制程序上機(jī)調(diào)試。5）所設(shè)計的飲料自動售貨機(jī)控制程序，應(yīng)符合飲料自動售貨機(jī)運行規(guī)則。如飲料自動售貨機(jī)收到識幣信號后，自動進(jìn)行累計、外部金額顯示、顧客按鍵后自動推出商品和發(fā)出退幣找零等信號的電控系統(tǒng)。6）設(shè)計說明書要有硬件原理連接圖，I/O

7、分配圖，程序梯形圖、指令表及相應(yīng)的說明。要求文字流暢，圖形清晰，便于閱讀。有條件的設(shè)計方案要求在實驗室驗證其正確性。1.3FX2N-32MR產(chǎn)品說明：FX系列PLC擁有無以匹及的速度，高級的功能邏輯選件以及定位控制等特點；FX2N是從16路到256路輸入/輸出的多種使用的選擇方案；FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16-25點的獨立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC.我本次設(shè)計所選用的是三菱PLC-FX2N-32MR32點，16輸入，16輸出的。第2章引

8、言2.1研究背景2.1.12.1.1PLCPLC 的組成PLC的組成有中央處理單元(CPU、存儲器、輸入/輸出(I/O)電路、電源、編程器等幾方面組成。編程器2.1.12.1.1PLCPLC 的特點1.使用方便，編程簡單2.功能強(qiáng)，性能價格比高硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)3.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)5.系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少6.維修工作量小，維修方便2.2論文研究目標(biāo)和意義2.2.12.2.1 自動售貨機(jī)自動售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式，20世紀(jì)70年代自日本和歐美發(fā)展起來。它又被稱為24小時營業(yè)的微型超市。從自動售貨機(jī)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(gòu)造向技術(shù)密

9、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，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(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運而生了。從廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來講就是自動銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)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。2.2.12.2.1 目的和意義輸入電路中央處理單元CPU輸出電路系統(tǒng)程序存儲器用戶程序存儲器本次

10、設(shè)計的主要目的能夠?qū)崿F(xiàn)自動售貨機(jī)的自動控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計，進(jìn)一步增強(qiáng)和完善自我的創(chuàng)新和動手能力。主要內(nèi)容是首先整個控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，從硬件到軟件的資料收集，對一些硬件以及自動售貨機(jī)內(nèi)部接線電路都逐一進(jìn)行了研究學(xué)習(xí)。第三章方案論證和設(shè)計3.1總體方案設(shè)計分析3.13.1控制系統(tǒng)設(shè)計原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象(生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程)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對象。(2)在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。(3)保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。(4)考慮到生

11、產(chǎn)的發(fā)展和工藝和改進(jìn)，在選擇PLC容量時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。3.2方案的選擇和設(shè)計3.2.13.2.1 繼電控制利用具有繼電特性的元件進(jìn)行控制的自動控制系統(tǒng)。所謂繼電特性是指在輸入信號作用下輸出僅為通、斷等幾個狀態(tài)的特性。繼電控制也稱通斷控制。例如，電爐溫度調(diào)節(jié)中根據(jù)爐溫是否超過規(guī)定值而斷開或接通電源。這種只有通、斷兩個狀態(tài)的控制又稱雙位式控制。對于繼電控制型伺服系統(tǒng)，繼電控制是指驅(qū)動電源的全部電壓按照控制偏差值符號的正負(fù)，正向或反向地加到執(zhí)行電動機(jī)上。繼電控制的缺點：繼電器已使用到家庭及工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。他們比以往的產(chǎn)品具有更高的可靠性。但是，這也是隨之帶來的一些問題。如絕大多數(shù)控制繼電器都

12、是長期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞。3.2.23.2.2 單片機(jī)控制目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個領(lǐng)域,幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,飛機(jī)上各種儀表的控制，計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊?，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)和使用將造就一批計算機(jī)使用和智能化控制的科學(xué)家、工程師。3.2.3PLC3.2.3PLC 控制在工業(yè)自動化領(lǐng)域，可編程控制器(PLC)作為自動控制以成為大多數(shù)自動化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)，同時也給工業(yè)控制帶來了前所未有的非凡變化。使用PLC的工業(yè)控制系統(tǒng)和傳統(tǒng)的用繼電器的工業(yè)

13、控制系統(tǒng)相比，在操作、控制、效率和精度等各個方面都具有無法比擬的優(yōu)點。雖然在工業(yè)控制系統(tǒng)中所使用的繼電器控制設(shè)備不會被完全淘汰，但是由于PLC的出現(xiàn)已經(jīng)改變了工業(yè)控制設(shè)計者的設(shè)計思想?？删幊绦蚩刂破鞯膬?yōu)勢、特點及功能：可編程控制器以體積小功能強(qiáng)大所著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運動控制、定時控制、計數(shù)控制、數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立和各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動控制。特別是現(xiàn)在，由于信息、網(wǎng)絡(luò)時代的到來，擴(kuò)展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地使用于眾多行業(yè)。1、順序控制2、閉環(huán)過程控制3、運動位置控制4、生產(chǎn)

14、過程的監(jiān)控和管理5、網(wǎng)絡(luò)特性3.3方案確定PLC控制比繼電控制在邏輯上更改方便、控制速度更高、更靈活且便于維護(hù)。PLC是建立在單片機(jī)上的產(chǎn)品。單片機(jī)是一種集成電路，不具可比性。單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的使用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機(jī)使用系統(tǒng)的一個特例。從工程角度上說：對于單項或重復(fù)極少的項目，采用PLC是更明智、快捷的途徑。功率高，可靠性好！通過對各種控制的優(yōu)缺：點分析，各適用于不同控制要求的場合。西門子PLC多用于大型、超大型的場合。所以我選用了三菱FX2N-32M叫plc來進(jìn)行自動售貨機(jī)的控制。第4章自動售貨機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計4.1硬件電路設(shè)計4.1.14.1.1

15、 硬件系統(tǒng)組成1）主控制板2）溫控模版溫度采集加熱制冷等3）貨幣識別模塊在投入貨幣之后，系統(tǒng)會用紅外線識別器識別貨幣的面額。4）銷售模塊在顧客選擇商品時，用電機(jī)驅(qū)動相關(guān)的硬件設(shè)施送出相應(yīng)的商品。在退幣時驅(qū)動電機(jī)完成退幣動作。完成銷售過程。4.1.24.1.2 電氣設(shè)備的選擇在整個硬件控制中包括各種電氣設(shè)備：斷路器、接觸器、繼電器、隔離開關(guān)、熱繼電器、和電動機(jī)。繼電器的選用原則：（1）按使用類別選用：中小型工廠的生產(chǎn)實際，90kW及以下的籠型電動機(jī)占全廠電機(jī)總數(shù)的90%以上，基本屬于按AC-3使用類別選用。（2）確定容量等級：接觸器的容量即主觸頭在額定電壓等技術(shù)條件下，其額定電流的確定，應(yīng)注意如

16、下幾點：工作制及工作頻率的影響：環(huán)境條件的影響：電動機(jī)的選用原則：1）電動機(jī)的機(jī)械特性、啟動、制動、調(diào)速及其它控制性能應(yīng)滿足機(jī)械特性和生產(chǎn)工藝過程的要求，電動機(jī)工作過程中對電源供電質(zhì)量的影響（如電壓波動、謝波干擾等），應(yīng)在容許的范圍內(nèi)；2）按預(yù)定的工作制、冷卻方法基輔在情況所確定的電動機(jī)功率，電動機(jī)的溫升應(yīng)在限定的范圍內(nèi)；3）根據(jù)環(huán)境條件、運行條件、安裝方式、傳動方式，選定電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、安裝、防護(hù)形式，保證電動機(jī)可靠工作；4）綜合考慮一次投資幾運行費用，整個驅(qū)動系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、合理、可靠和安全。4.2軟件設(shè)計4.2.1白動售貨機(jī)控制要求1.投幣類型分為1元、5元、10元、20元、50元2.各種

17、紙幣各一個投錢處3.分為五種飲料汽水、可樂、牛奶、咖啡、紅茶。價格分別為3元、4元、5元、6元、7元4.當(dāng)錢數(shù)大于3時汽水燈亮5.當(dāng)錢數(shù)大于4時汽水、可樂燈亮6.當(dāng)錢數(shù)大于5時汽水、可樂、牛奶燈亮等等7.按下飲料的按鈕，電動機(jī)得電指示燈亮，相應(yīng)飲料的燈閃。錢數(shù)減去飲料錢數(shù)，等閃爍3秒，出貨結(jié)束。8.按下退幣錢退出1元硬幣4.2.2三菱FX2N-32型PLC白動售貨機(jī)流程圖4.2.3I/O分配累加幣價4.2.5程序設(shè)計輸入4.2.4地址符號SB2SB3SB4SB5SB6SB7-SB8SB9SB10SB11X10T20元、一X0X2X3TX47-價格夠輸出HL1HL2HL3H、4切HL5rYV2；

18、V咖啡按鈕紅茶按鈕退幣按鈕硬件接線圖X1X1X12Y4YV5YV6Wo功能般閥汽水顯示可樂顯示牛奶顯示咖啡顯示紅茶顯示汽水電磁可樂電磁奶電磁咖啡電磁紅茶電磁退幣電磁閥地址Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11Y12B1符號結(jié)束L0兀T-TT可樂拾示燈牛奶指示燈程序設(shè)計可分為6個部分。分別為：1啟動清零部分、2投幣部分、3表示可購買顯示部分、4選擇飲料部分、5貨幣相減部分和6退幣部分。1 1）啟動活零M8002為初始脈沖。當(dāng)PLC從STOF到RU時接通瞬間。自動初始清零。2E股幣部分0 0|PLS上升沿觸發(fā)投幣。用上升沿觸發(fā)投幣。用ADD指令作加法運算。指令作加法運算。t tAUVXHIX

19、002X002nX003X0034 4）饅W選擇音為（購史出詬奸M20M20MOVMOVKODIKODIPLSPLSMlMlPLSPLSM2M2M40M40口聲:可曾汽水KX5:.擇強(qiáng)Y5:輸出汽水。當(dāng)按下購買的按鈕之后，相應(yīng)卻叮商品指示燈閃爍，同時排出商品。3秒后，貨物排出完畢、相應(yīng)指示燈停止閃爍。M33TO。X005TOX005X005TOK30M8013131CIIIIIK40K40243115 5）貨魂相H部分用了SUB減法運算用于計算投幣額和商品價格之差。TOOTOO。Y005153H5H56,網(wǎng)D1K3皿1按下退幣按鈕X12（機(jī)械自鎖按鈕）后，當(dāng)D1大于1時，M61得電。D1等于1

20、時，M62得電。執(zhí)行DECP旨令（減1）、并輸出。退幣線圈Y12得電。退幣完成后，把X12按鈕復(fù)位，完成售貨。m2213一|CNPCNPDIKIDIKIM61M61H61H61顧12第5章系統(tǒng)調(diào)試221DECPDECPDLDL正測周試系統(tǒng)才能使各模塊電路正心 J 現(xiàn)高穩(wěn)定性的顯示。此段程序首先采用M8斕動清零J用用PLS上升沿觥發(fā)實現(xiàn)上上升沿觥發(fā)實現(xiàn)上一融魏據(jù)儲存人D1數(shù)據(jù)存儲器中。用D1K3姑令來表 U 可買的物品。還使用了T計時器用于計時。用減法指令進(jìn)行貨幣的相減以及退幣程序。完成整個自動售貨的程序。正確的編寫程序是調(diào)試成功的關(guān)鍵。下面就要說說調(diào)試所用到的設(shè)備和過程。5.1調(diào)試的設(shè)備二菱F

21、X2N-32型PLC一臺接觸器5臺指示燈10個電機(jī)5臺熱繼電器一個5.2調(diào)試步驟一：硬件調(diào)試1）電按照相關(guān)的要求連接繼電器、和熱繼電器以及相關(guān)的飲料輸出電機(jī)。2）檢查繼電器的觸點是否有問題。沒有問題正確接線。3）檢查電機(jī)是否能夠正常運轉(zhuǎn)。把熱繼器連入電路中。二：軟件調(diào)試1運行PLC,D1自動清零。2按下1元投幣開關(guān)X0和5元投幣開關(guān)X1后，表示投了6塊錢。然后汽水顯示燈（Y0）、可樂顯示燈（Y1）、牛奶顯示燈（Y2）、咖啡顯示燈（Y3）亮。表示可以購買。3按下可樂購買開關(guān)（X6），后可樂顯示燈（Y2）閃爍，同時可樂輸出線圈（Y6）亮。三秒后完成。說明可樂排出！按下找零按鈕（X12）后，退幣線圈（Y12）得電（亮），表示退出1元硬幣。4結(jié)束。經(jīng)過程序的多次改動和最后的調(diào)試，所有功能都實現(xiàn)了。達(dá)到了這次設(shè)計的目的！第7章心得體會（致謝）在