《PLC自動售貨機設計與實現(xiàn)【論文】6700字》

、系統(tǒng)硬件平臺設計本章開始重點介紹各部分工作裝置，像硬件配置、電路結構、內部設施和連接方法。并在此基礎上進行創(chuàng)新，加強自動售貨機的穩(wěn)定性、安全性、環(huán)保性以及個性化的需要。3.1系統(tǒng)PLC的選用可編程控制器是專門為工業(yè)環(huán)境中的數(shù)字操作而設計的電子設備。盡管PLC的類型很多，但是它們的基本工作原理和主要組件是相同的。PLC的使用實質上是根據(jù)控制功能的要求來實現(xiàn)控制，并具有根據(jù)特定要求執(zhí)行I/O轉換并將其轉換為物理功能以實現(xiàn)其功能的程序，并在工業(yè)領域得到了廣泛的應用。PLC是專門為工廠工廠的現(xiàn)場應用而設計的，并采用固定式計算機系統(tǒng)的基本結構。它主要由CPU，電源，內存和經過特殊設計的I/O接口電路組成。圖3.1PLC的結構框圖PLC在運行過程中不會消耗太多功率，也不會產生大量熱量，該設計允許關閉電氣柜，并且無需經常保持灰塵。首先，從性能方面開始，機器需要具有良好的可伸縮性，并且此設計需要快速且穩(wěn)定的速度。同時，考慮到價格等方面，我們選擇三菱PLC來使用這種設計的I/O端口，所以我們選擇了三菱FX-2N-48MRPLC。圖3.2三菱FX2N-48MRPLC表3.1相關參數(shù)說明表主要內容電壓電流通過四通道電壓或電流對于模擬信號進行輸入模擬信號要求-10-10V-20～20mA數(shù)字信號要求-2048～+2047以16位二進制的補碼方式保存，12位轉變的結果分辨率5mV20μA模擬到數(shù)字的速度一般情況下：15ms/通道；速度較高的情況下；6ms/通道外界的輸入電源24（1±10﹪）V，55mA，5V，30mA模擬量用電源-10～10V-4～20mA或-20～20mA（1）中央處理器（CPU）與普通計算機CPU一樣，整個系統(tǒng)的中心是PLC中的CPU。它主要由一個算術單元，控制器，寄存器和三個互連的總線組成。PLC整體性能的決定因素反映在PLC的CPU中，例如整個系統(tǒng)受控制的CPU功率，運行速度和內存等。（2）I/O模塊I/O塊通常稱為I/O模塊。自動售貨機的外部功能，例如分配商品等，這些與外界的聯(lián)系必須通過界面進行。I/O塊通常是用于PLC與本地設備或I/O設備之間通信的端口，以及用于在PLC與外部設備之間傳遞信息的端口。（3）存儲器用于在系統(tǒng)中存儲數(shù)據(jù)和各種類型的軟件運行的內存通常稱為系統(tǒng)程序內存。PLC通常使用內部EPROM，RAM，EEPROM這些類型的存儲器。（4）電源模塊該電路是允許您連接和運行PLC和現(xiàn)場I/O設備的部分。它主要將輸入信號轉換為PLC可以接收和處理的信號，并將CPU發(fā)送的弱信號轉換為外部設備所需的強電信號。圖3.3實物接線圖圖3.4PLC工作過程示意圖3.2通信電路設計3.2.1RS-232串行通信電路通信模塊基于RS-232傳輸，通過串行端口直接進行數(shù)字傳輸。RS-232-C是由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）開發(fā)的串行物理接口標準。RS是推薦標準的英文縮寫，232是標識號，C是修訂號。異步通信功能：發(fā)送/接收時鐘的兩端都很嚴格并且不容易實現(xiàn)，但是波特率不是很高，通常用于50和19200位數(shù)據(jù)傳輸。該系統(tǒng)的串行通信接口選擇最常用的9針RS-232接口[8]。由于串行線較高，因此面包板接口IC容易損壞。為了實現(xiàn)電信通信接口兼容性，異步串行端口必須將5V邏輯連接到RS-232端口以實現(xiàn)TTL電路電平轉換。連接。如圖所示，有以下時序電路結構。圖3.5串口電路結構圖3.2.2CAN總線通訊該系統(tǒng)選擇CTM1050作為CAN收發(fā)器，并提供一個簡單而可靠的實時長距離數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。該程序可以點對點，多點或全局廣播模式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。CAN總線設備包括控制器和收發(fā)器，信息控制器，仲裁器等。收發(fā)器用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)?？偩€消息是一種短消息格式，每幀有8個有效字節(jié)。自動節(jié)點錯誤關閉可改善干擾保護。圖3.6CAN原理圖許多CNC系統(tǒng)可以通過系統(tǒng)中的CAN總線連接到PC，以形成局域網(wǎng)。CRC用于檢測數(shù)據(jù)并提供適當?shù)腻e誤處理，以確?？煽康臄?shù)據(jù)傳輸。在該系統(tǒng)中，PLC使用CAN模塊執(zhí)行信息過濾，過載通知和恢復控制，如圖所示。圖3.7CAN模塊結構圖3.3操作顯示電路設計3.3.1LCD顯示模塊的電路設計液晶顯示器使用LCD12864，即使不使用計算機時，操作系統(tǒng)也可以正常工作并且可以直觀查看。與CRT顯示器相比，LCD顯示器具有更少的平板顯示技術，更少的臺式計算機和更低的功耗，但是CRT技術更加穩(wěn)定和先進。在顯示模塊中，我們使用液晶顯示器。以下是LCD屏幕的簡要介紹。圖3.8PLC中LCD的電路圖圖3.9LCD系統(tǒng)總線圖VD（23：0）引腳端口可實現(xiàn)更平滑的數(shù)據(jù)傳輸。LCD控制器包括REGBANK。圖3.10LCD液晶接口電路所選的LCD屏幕可以運行。LCD接口線均采用74LVCH162245進行緩沖，使顯示器更加穩(wěn)定可靠。3.3.2鍵盤電路的設計關鍵是定義鍵盤。按鍵控制電路使用八個翹板開關，并連接到PLC端口。八個鍵盤控制步進電動機的操作，其中P0.0控制電動機的啟動和停止，而P0.2控制電動機的旋轉。P0.4電機控制加速。每按一次，速度將增加到最大水平。P0.6控制電機的減速度。如果速度處于最低級別，則速度保持不變，否則每次按下按鈕時速度將降低一級。使用PLC并行端口P1連接4x4矩陣鍵盤，使用P1.0-P1.3作為輸入線，使用P1.4-P1.7作為輸出線；LCD顯示每個按鈕“0-F”的序列號。圖3.11鍵盤硬件電路圖3.4其它信號接口電路接口電路是數(shù)控鉆床控制系統(tǒng)與外界進行信息交換的通道。它是系統(tǒng)控制步進電機運動并接收傳感器信號的橋梁。通過數(shù)控接口電路的設計，完成了鉆機的實時控制和伺服輸出功能。3.4.1編碼器接口電路本文中使用的交流伺服電機中的光電編碼器是一種專用于國產刨床型號HXB-8EG05E1000B14M的增量式光電編碼器，如圖3-12所示。編碼器性能參數(shù)為：起動轉矩0.0015N；徑向，軸向最大載荷20N，10N；最大轉速不超過6000轉/分；最大消耗電流不超過60mA；電壓范圍10?30V；信號高功率FlattoVcc*70％。圖3.12編碼信號接口電路3.4.2緊急停止信號電路為了及時停止所有軸的移動，MCX314具有相應的EMGN信息來及時停止_L。相關的EMGM信息通常很高。變低后，所有軸的電機立即被鎖定。此時，每個軸的RR2寄存器的D5EMG位為1，并且相應的EMGN信息無法選擇邏輯狀態(tài)。圖3.13緊急停止信號自動售貨機控制系統(tǒng)軟件設計4.1PLC程序編輯語言選擇GXDeveloper編寫控制程序。GXDeveloper是三菱PLC編程軟件?？删幊炭刂破魇窃谡{試時連接的，而不是在順控程序中連接的，該程序是使用子菜單參數(shù)編寫的，許多編程人員和PLC系統(tǒng)維護人員都使用該子菜單參數(shù)。在創(chuàng)建并編寫程序之后，有必要建立與PLC硬件設備的通信?？梢允褂镁幊屉娎|進行連接，這使生產過程非常方便。數(shù)控系統(tǒng)的操作接收用于實現(xiàn)數(shù)控加工控制系統(tǒng)的指令。在數(shù)控鉆床中，接通電源后進入工作狀態(tài)，PLC由按鈕開關信號控制，并按設定程序開始工作。根據(jù)處理的適用性，將開發(fā)的程序寫入PLC后，系統(tǒng)將根據(jù)梯形圖中每個觸點的狀態(tài)和邏輯關系，根據(jù)所選的處理技術繼續(xù)運行。PLC主要使用可編程控制器來處理內部存儲器的執(zhí)行邏輯，順序操作和同步，計數(shù)等，并通過數(shù)字和可切換邏輯輸出，而輸入控制則是工業(yè)領域的核心。當前的PLC不再局限于邏輯控制，它在運動和過程控制中也起著非常重要的作用。同時，他喚醒了人們對數(shù)字時代快速發(fā)展的熱情，并渴望通過科學技術的發(fā)展來改善生活。4.2功能模塊設計該系統(tǒng)主要包括貨幣系統(tǒng)，選擇系統(tǒng)，選擇系統(tǒng)，飲料服務系統(tǒng)和貨幣返回系統(tǒng)。該設計主要基于PLC和觸摸屏的結合，實現(xiàn)對自動售貨機系統(tǒng)的控制，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并確保自動售貨機的長期穩(wěn)定運行。實際模型實踐證明該控制系統(tǒng)是可行的。圖4.1系統(tǒng)方案設計圖（1）設計控制程序許多互鎖方案是使用PLC軟件設計的，過電流檢測電路是使用PLC內部的時間繼電器設計的。與繼電器控制系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)相比，PLC的電氣控制系統(tǒng)具有設計簡單，編程實用，短路測試，可靠性高，抗噪聲能力強，故障率低，工作環(huán)境要求低的優(yōu)點。因此，PLC自動售貨機將實施PLC控制技術，從而提高勞動生產率。這確保了控制系統(tǒng)可以快速而準確地運行。（2）初始化模塊初始化，為系統(tǒng)中的每個硬件資源創(chuàng)建一個清晰的初始化模式，如可編程片初始化，每個I/O端口的原始狀態(tài)設置。軟件初始化。這包括初始化堆棧，初始化狀態(tài)變量，初始化每個軟件符號，初始化每個變量的存儲單元以及初始化系統(tǒng)參數(shù)。（3）投幣模塊在拋硬幣期間，每個硬幣都會通過硬幣識別器發(fā)送到PLC。硬幣完成后，系統(tǒng)將硬幣的總價值與可以購買的商品價格進行比較。該模塊確定硬幣是否為真硬幣，收集硬幣，確定顯示等價貨幣值的特定貨幣值，并將余額增加相同貨幣值。如果產品的價格為1或更高，則可以購買1個產品和1個指示器。單價152，指示燈2等。（4）選擇商品系統(tǒng)用戶能夠對商品進行選擇和購買。系統(tǒng)可以在顧客完成購買貨物后返還剩余貨幣。根據(jù)結果啟動硬幣馬達，硬幣的相應輸出，硬幣結束時的一些寄存器，但也是用于重新分配零的過程。（6）報警模塊當硬幣是假冒商品或低投入時，系統(tǒng)會報警?？梢詫崿F(xiàn)貨幣顯示，余額顯示和累計金額顯示。

4.3自動售貨機控制程序設計分析自動售貨機控制程序梯形圖如圖4.1所示。圖4.2自動售貨機控制程序梯形圖工作臺設備需要在一個正常狀態(tài)的場景下才成功運行。4.4PLC控制程序指令通過采用FXGPWIN軟件圖表創(chuàng)建后，轉換后獲得以下控制程序。在屏幕之后，如圖4.8所示，在轉換過程中不顯示錯誤消息。圖4.8控制程序指令截圖5、總結本設計主要研究對自動售貨機控制系統(tǒng)的分析，自動售貨機以PLC為核心，通過已編程的程序進行控制，并在此基礎上增強了自動售貨機的邏輯控制，以確保穩(wěn)定，安全的運行。由于該自動售貨機易于操作，使用廣泛，維護方便，因此可以與太陽能或風能結合使用，以實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的綠色主題。您還可以在視覺上添加一些藝術技巧，以反映建筑物的整體美感。您也可以根據(jù)個人需求設計更舒適，方便，簡單且貼近生活的自動售貨機。重新調試后，運動控制系統(tǒng)在PLC硬件的基礎上運行良好，任務劃分更加合理，操作更加穩(wěn)定可靠，符合預期要求。在今后，我們會不斷的去探索和開發(fā)出功能更加強大，性能更加優(yōu)秀，更加完善的系統(tǒng)。只有硬件和軟件的完美結合才能造就完美的產品，未來將會和軟件開發(fā)相互配合，提升系統(tǒng)性能、改善用戶體驗。參考文獻[1]“可編程控制技術”，胡學林主編，高等教育出版社，2001[2]“PLC原理與應用技術”，唐子春主編，高等教育出版社，2006[3]“PLC應用技術”編廖常初，重慶大學出版社，2004[4]“PLC應用與維護”張萬忠主編，化學工業(yè)出版社，2006[5]“PLC應用開發(fā)技術與工程實踐”，關于科技編輯，電訊出版社，2005[6]“PLC分析與設計應用”，高洪斌主編，電子工業(yè)出版社，2004[7]“設計”原理與系統(tǒng)編程控制器。丁等人，清華大學出版社，2004[8]“可用于工業(yè)控制中的可編程控制器，丁偉，化學工業(yè)版社編，2004年版[9]馬占輝.基于PLC和變頻器的龍門刨床控制系統(tǒng)的設計[J].煤礦機械.2014(03)[10]"HarmonicEliminationControlforInductionPulse-WidthModulationMotorDrives"Yen-ShinTechniquesofRealTimeInverterLai，Chun-MingLi，Chang-HuanLin1999，IEEE[11]ConstantineH.Houpis，Digital&controlSystems:Theory，hardware，software.America:ElectronicTechnicalPublishingServices，2015.[12]SoonYongJeongYunJongChoi，PooGyeonPark.ParametricinterpolationuppingsampledComputer-Ai