PLC自動售貨機

1、1 緒論1.1 設計背景公元1 世紀,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。1925年美國研制出售香煙的自動售貨機，此后又出現(xiàn)了出售郵票、車票的各種現(xiàn)代自動售貨機?，F(xiàn)代自動售貨機的種類、結(jié)構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。一般的自動售貨機由錢幣裝置、指示裝置、貯藏售貨裝置等組成。錢幣裝置是售貨機的核心，其主要功能是確認投入錢幣的真?zhèn)?，分選錢幣的種類，計算金額。如果投入的金額達到購買物品的數(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

2、售貨機的錢幣裝置由投幣口、選別裝置、確認錢幣真?zhèn)蔚臋z查裝置、計算金額的計算裝置和找錢裝置組成。70年代以來，出現(xiàn)了采用微型計算機控制的各種新型自動售貨機和利用信用卡代替錢幣并與計算機連接的更大規(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)金自動支付機等1.2 應用前景現(xiàn)在，自動售貨機產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進一步實現(xiàn)合理化。例如實行聯(lián)機方式，通過電話線路將自動售貨機內(nèi)的庫存信息及時地傳送各營業(yè)點的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補充以及商品選定的順利進行。并且，為防止地球暖化，自動售貨機的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動售貨機成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費高峰時，這

3、種機型的自動售貨機即使在關掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動售貨機相比，它能夠節(jié)約1015的電力。進入21世紀時，自動售貨機也將進一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，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，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，無人自動售貨機作為一種必須的機器也就有了其相當可觀的前景。1.3 設計的目的和意義PLC的發(fā)展與計算機技術、半導體技術、控制技術、數(shù)字技術、通信網(wǎng)絡技術等高新技術的發(fā)展息息相關，這些高新技術的發(fā)展推動了

4、PLC的發(fā)展，而PLC得發(fā)展又對這些高新技術提出了更高更新的要求，促進了他們的發(fā)展。本次設計就在于結(jié)合PLC的種種優(yōu)點聯(lián)系實際情況來彌補原有系統(tǒng)的不足，利用PLC控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了自動售貨機能夠長期穩(wěn)定的運行。2 設計方案2.1實現(xiàn)方法分析與可行性討論2.1.1 單片機自動售貨控制系統(tǒng) 單片機也成為單片機微型計算機，是把微型計算機的各部件中央處理器、存儲器、輸入輸出接口電路、定時器/計數(shù)器等制作在一塊集成電路芯片上，構成一個完整微型計算機。 由于單片機在一塊小芯片上就集成了一臺計算機有具備的功能，所以其在工業(yè)控制中占據(jù)很重要的地位。它具有超小型化、結(jié)構緊湊、抗干擾能力強

5、等優(yōu)勢。特別適用于實時工業(yè)測量控制、智能化儀器儀表和家用電器控制等應用系統(tǒng)。 目前，市場上流行的單片機種類繁多，如MCS-51系列、凌陽公司的SPCE061A 16位單片機、美國TEXAS INSTRUMENTS公司的MSP430系列單片機、ARM嵌入式單片機等都是各優(yōu)點，在不同的領域中有著很好的應用。單片機控制系統(tǒng)用于自動售貨控制是完全可行的。2.1.2 工控機自動售貨控制系統(tǒng) 工控機即工業(yè)控制計算機，但現(xiàn)在更時髦的叫法是產(chǎn)業(yè)電腦或工業(yè)電腦，英文簡稱IPC。工程機通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場兒設計的計算機。而工業(yè)現(xiàn)場一般具有強烈的震動，灰塵特別多，另有很高的電磁力干擾等特點，且一般工廠均是連續(xù)

6、作業(yè)急一年中一般沒有休息。因此，工控機與普通計算機相比必須具有以下特點：1） 機箱采用鋼結(jié)構，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。2） 機箱內(nèi)有專用底板，底板上有PCI和ISA插槽。3） 機箱內(nèi)有專門電源，電源有較強的抗干擾能力。4） 要求具有長時間工作能力。對于工控機作為自動售貨控制系統(tǒng)，由于自動售貨控制系統(tǒng)的環(huán)境相對工業(yè)控制的環(huán)境要好得多，而且自動售貨控制控制系統(tǒng)隊連續(xù)長時間工作的能力要求不是很高。用工控機設計自動售貨控制系統(tǒng)實屬大材小用。而且工控機的價格較同層次的PC機要偏高，這樣就增加了系統(tǒng)的成本，降低了整體的性價比。2.1.3 PLC自動售貨控制系統(tǒng) 自二十世紀六十年代美國推出可編程邏

7、輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各國得到了廣泛應用。PLC是由模仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀七十年代的PLC只有開關量邏輯控制，首先應用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和運算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。一個PLC的控制器，可以接收幾千個I/O點。對于噴泉控制系統(tǒng)這樣，被控對象是設備連

8、鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在組態(tài)軟件設計方面要容易一些。且PLC通常都支持現(xiàn)場總線，會使得系統(tǒng)通信得到有利保障，更適合實現(xiàn)上位機的遠程監(jiān)控。目前適用于自動售貨控制的中小型PLC種類繁多，價格低廉。使設計者會有更多的選擇余地。系統(tǒng)整體造價會比工控機低，而且不會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以PLC實現(xiàn)自動售貨控制的設計是最佳設計，本文中采用，因為售貨機的全部功能是在上位機上模擬的，所以控制起來很方便。2.2 總體設計思路自動售貨機的基本功能就是對投入的錢幣數(shù)進行計算，然后根據(jù)運算結(jié)果做出相應的判斷，看看哪種商品可以進行購買，哪種商品不能購買，本次課程設計的要求是可識別三

9、種錢幣，分別是1元、2元、5元，采用三個按鈕進行模擬，自動售貨機共出售四種貨物，其價格分別定為1元、3元、4元、6元，當投幣數(shù)大于等于貨物價格時且售貨機里有這種貨物時，指示燈亮，表示可以進行購買，四種貨物分別用四個小燈代替進行模擬。除此之外，本次設計還涉及了顯示、找零、送貨等功能的實現(xiàn)，其中顯示部分采用數(shù)碼管進行顯示，顯示投幣總數(shù)和購買后的余額；當按下找零按鈕后，數(shù)碼管顯示進行清零，采用從高到低遞減的形式進行清零，例如：當余額為17元時，按下找零按鈕后，先找三個五元數(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動進行模擬，將四種貨物分別送到四個不同的地點，采用四個光電開

10、關分別代表四個不同的送貨地點，當按下不同的送貨按鈕后，小車會以其對應的光電開關為終點做直線往返運動，表示送貨過程由于售貨機的全部功能是在上位機上模擬的，所以售貨機的部分硬件是由計算機軟件來模擬替代的這些并不會影響實際程序的操作，完全能模擬現(xiàn)實售貨機的運行。3 硬件設計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種型號的擴展單元，其系統(tǒng)構成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。3.1 I/O地址分配輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。 PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些

11、數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進行控制的依據(jù)；同時PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對象，以實現(xiàn)控制目的。本次課程設計的主要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電機正轉(zhuǎn)Q2.6找零I0.0電機反轉(zhuǎn)Q2.5數(shù)碼個位顯示I0.0I0.3數(shù)碼十位顯示I0.4I0.7限位開關S1I1.0限位開關S2I1.1限位開關S3I1.2限位

12、開關S4I1.33.2 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電機反轉(zhuǎn)M0.1限位開關S1M1.3電機正轉(zhuǎn)M0.2限位開關S2M1.4電機正轉(zhuǎn)M0.3送B貨M1.5電機反轉(zhuǎn)M0.4送C貨M1.6電機正轉(zhuǎn)M0.5限位開關S3M2.0送貨延時M0.6送D貨M2.1送貨延時M0.7限位開關S4M2.2送貨延時M1.0電機反轉(zhuǎn)M20.0找零M1.1電機正轉(zhuǎn)3.3 硬件接線圖圖三 硬件接線圖3.4實物接線圖4 軟件設計梯形圖3.3電器元件的說明 本系統(tǒng)中主要用到的電器元件有光電開關、電磁閥、執(zhí)行機構、指示燈以及按鈕。光電開關是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的

13、。光電開關一般情況下由三部分構成，分別是：發(fā)送器接收器和檢測電路，目前使用最多的是紅外線光電開關。在設計中使用的光電開關是為了檢測投入的硬幣的數(shù)目，可選用普通的紅外線光電開關。電磁閥是利用電磁線圈通電后產(chǎn)生的磁場來實現(xiàn)動作的，因此電磁閥只有開、關兩個位置，即常閉（不通電時關閉狀態(tài)）、常開（不通電時打開狀態(tài)）。由于開啟時間少于關閉時間，所以選用常閉型電磁閥。選用交流型電磁閥，電壓規(guī)格用盡量優(yōu)先選用AC220V。第四章 總結(jié)4.1 個人總結(jié)本次課程設計我們的主要任務是用PLC實現(xiàn)自動售貨機的功能。一個平?？此坪唵问褂梅奖愕淖詣邮圬洐C，其實并不是那么容易就做成的。我們本次設計所做的只是PLC編程部分

14、，以此實現(xiàn)它的功能。在接到題目后，起初感覺無從下手，在思考過一段時間后，我和同組同學通過網(wǎng)絡以及去圖書館查閱資料，獲得了一些有關自動售貨機以及PLC編程方面的信息?；谖覀儽緦W期所學習的PLC課程，我們自己嘗試著編寫了程序。經(jīng)過多次修改以及調(diào)試，我們最終獲得成功，實現(xiàn)了預期的功能。在設計中我們用到了光電開關、電磁閥、執(zhí)行機構等我們沒怎么接觸過的電子器件，之前我對這些元器件不是很了解，由于在設計中用到了，我查閱了一些資料，對它們的原理以及應用有了深刻地認識。經(jīng)過兩個禮拜的學習、研究以及經(jīng)過張老師的指導.終于按時完成了課程設計.設計主要研究的是自動售貨機中有關于PLC的部分.自動售貨機是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構造向技術密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應消費環(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。所以說,自動售貨機是今后小商品和飲料銷售方式的一個很好的發(fā)展趨勢.它的出現(xiàn)將極大的方便人們購買所需要的小商品.通過本次課程設計，我的收獲很大，對PLC的編程有了更進一