基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、基于plc的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)論文 喬永生 焦作大學(xué) 基于plc的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)論文專業(yè)名稱:電氣自動(dòng)化技術(shù)學(xué)生姓名: 導(dǎo)師姓名: 職 稱： 焦作大學(xué)二一二年 12 月 基于plc的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)姓 名 學(xué)制3年專 業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)研究方向自動(dòng)化技術(shù)導(dǎo) 師 職稱講 師論文提交日期2011.12.25論文答辯日期2012.01.04焦作大學(xué)摘要本論文設(shè)計(jì)的是基于西門子s7-200 系列plc構(gòu)成的自動(dòng)售貨機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，本文闡述了自動(dòng)售貨機(jī)的來(lái)源與發(fā)展，以及它在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的方案進(jìn)行了論證，介紹了plc的基本組成、特點(diǎn)以及工作原理，對(duì)基于西門子s7-200 系列plc構(gòu)成的

2、自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行較為細(xì)致的論述。文中詳盡地介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的各硬件組成，并完成了plc外部接線圖。在plc梯形圖的編寫時(shí)，文中采用的是西門子plc梯形圖專用編譯軟件step7來(lái)進(jìn)行編寫。介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的基本原理以及工作流程，然后以一次交易過(guò)程為例，把交易過(guò)程分為幾個(gè)程序塊，然后分別對(duì)程序塊進(jìn)行編程。具體說(shuō)明了可編程序控制器在自動(dòng)售貨機(jī)中的作用。程序涉及到了自動(dòng)售貨機(jī)工作的絕大部分過(guò)程。利用plc控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞: plc；順序功能圖；梯形圖；i/o點(diǎn)的分配目錄摘要i目錄ii1自動(dòng)售貨機(jī)的實(shí)際意義11.1自動(dòng)售貨機(jī)的理論背

3、景與實(shí)際意義11.2自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容21.3自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路22 硬件的選擇32.1 硬件電路組成框圖32.2 主要硬件選擇42.2.1硬幣識(shí)別器42.2.2紙幣識(shí)別器52.3電磁閥的選擇52.4 plc的選擇63 plc的概述73.1 plc的定義73.2 plc的簡(jiǎn)介73.3 plc的工作原理73.3.1 plc的循環(huán)掃描工作83.3.2 plc的硬件組成93.3.3 plc的編程語(yǔ)言103.3.4 plc的特點(diǎn)104 plc控制自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)124.1自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程124.2自動(dòng)售貨機(jī)i/o點(diǎn)的分配124.3自動(dòng)售貨機(jī)的i/o接口圖135 自動(dòng)售貨機(jī)的plc控制系統(tǒng)

4、設(shè)計(jì)155.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則155.2定時(shí)器155.3 自動(dòng)售貨機(jī)plc控制程序設(shè)計(jì)165.4 自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)說(shuō)明246 設(shè)計(jì)總結(jié)25致謝26參考文獻(xiàn)271自動(dòng)售貨機(jī)的實(shí)際意義1.1自動(dòng)售貨機(jī)的理論背景與實(shí)際意義自動(dòng)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(lái)。它又被稱為24小時(shí)營(yíng)業(yè)的微型超市。在日本，70的罐裝飲料是通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)售出的；全球著名飲料商可口可樂(lè)公司在全世界就布有50萬(wàn)臺(tái)飲料自動(dòng)售貨機(jī)。在中國(guó),自動(dòng)售貨機(jī)1999年開始進(jìn)人中國(guó)市場(chǎng)如今，在機(jī)場(chǎng)、地鐵、商場(chǎng)、公園等客流較大的場(chǎng)所，已不難發(fā)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的身影。從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由

5、于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)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(duì)的超市、百貨購(gòu)物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了它的售貨領(lǐng)域非常廣泛，是發(fā)達(dá)國(guó)家商品零售的一種主要方式。近幾年，自動(dòng)售貨機(jī)逐漸被越來(lái)越多的消費(fèi)者所接受。但由于售貨機(jī)分布零散、范圍廣闊的特點(diǎn)，自動(dòng)售貨機(jī)在為消費(fèi)者帶來(lái)方便的同時(shí)，也為經(jīng)營(yíng)者在監(jiān)控、管理、維護(hù)等方面帶來(lái)很大的不便。目前售貨機(jī)運(yùn)行的各種情況都需要由人工判斷，包括缺貨、缺零錢、幣箱已滿、售貨機(jī)機(jī)械故障等，

6、經(jīng)營(yíng)者普遍采用人工定時(shí)巡回視察的管理辦法，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確獲取自動(dòng)售貨機(jī)狀態(tài)報(bào)告，給經(jīng)營(yíng)者增加了管理成本和難度，也有可能給消費(fèi)者的正常消費(fèi)造成不便。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可以使自動(dòng)售貨機(jī)的經(jīng)營(yíng)者可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)的銷售狀況進(jìn)行商品銷售狀況分析，預(yù)測(cè)商品的銷售走勢(shì)，確定合理的采購(gòu)和配送策略，以期獲得最高的投資回報(bào)率。同時(shí)售貨機(jī)的一些故障信息和警報(bào)信息可以實(shí)時(shí)的傳送到相應(yīng)運(yùn)營(yíng)人員，從而可以在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。1.2自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.此自動(dòng)售貨機(jī)可以投入五角、一元的硬幣；2.如果顧客投入硬幣在限定的時(shí)間內(nèi)（2分鐘）不按任何按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)將退還所投硬幣；3.當(dāng)投入硬幣的總值等

7、于或才超過(guò)物品價(jià)值時(shí)，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮綠燈；4.當(dāng)物品對(duì)應(yīng)的指示燈亮綠燈時(shí)，按下按下相應(yīng)的按鍵，相應(yīng)的物品排出，同時(shí)指示燈綠燈閃爍；5.如果顧客投入硬幣總值超過(guò)所選物品的價(jià)值時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；6.當(dāng)顧客成功購(gòu)買完一件物品后20秒無(wú)操作，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；7.如果顧客投入硬幣后又不想買物品，按下退款按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；8.找零時(shí)顧客可選擇退一元的還是五角的；9.當(dāng)物品不足時(shí)，對(duì)應(yīng)的物品指示燈亮紅燈，顧客按下相應(yīng)的按鍵無(wú)反應(yīng)（不出物品，不減余額），并向總部發(fā)送所缺物品。1.3自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路本次設(shè)計(jì)的題目是自動(dòng)售貨機(jī)，主要是應(yīng)用西門子s7

8、-200型plc的梯形圖來(lái)設(shè)計(jì)控制程序，并簡(jiǎn)單介紹相關(guān)的知識(shí)，如：plc的定義、plc的編程語(yǔ)言、plc的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù)plc的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)出它的外部接線圖，結(jié)合梯形圖和外部接線圖分析說(shuō)明該設(shè)計(jì)的控制原理過(guò)程。本次設(shè)計(jì)的重要部分是第三章的設(shè)計(jì)部分，即自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)。首先就得根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求準(zhǔn)確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的梯形圖，這樣才能真正理解本次智能搶答器的控制原理。2 硬件的選擇2.1 硬件電路組成框圖 圖2-1 當(dāng)售貨機(jī)有錢幣投入時(shí)，會(huì)經(jīng)過(guò)硬幣識(shí)別器和紙幣識(shí)別器，在真幣的情況下將信號(hào)送到plc的

9、輸入端，此時(shí)，可以按下各選擇按鈕，選擇按鈕的信號(hào)送到plc后相應(yīng)的輸出端子得電，使輸出繼電器得電輸出飲料。同時(shí)七段數(shù)碼管也會(huì)顯示出實(shí)時(shí)的金額提醒顧客。當(dāng)購(gòu)買完畢按下退幣按鈕退幣。若有顧客忘記退幣，售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)報(bào)警提醒顧客退幣。 2.2 主要硬件選擇2.2.1硬幣識(shí)別器 1、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(guò)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

10、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，就成為使用中識(shí)別該種硬幣的依據(jù)。 厚度是沒(méi)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(lái)識(shí)別直徑，排列組合得當(dāng)?shù)脑?，識(shí)別精度也不低（可答0.5mm）。新一點(diǎn)的都用偏心或異形線圈來(lái)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(lái)頻率變化的不同 2、產(chǎn)品型號(hào)適用硬幣：直徑18mm-32mm；厚度1.2mm-3.2mm。適用于人民幣。工作電壓：dc+12v 。功耗：靜能0.5mw ；動(dòng)能0.5w 工作溫度：-20+50 2.2.2紙幣識(shí)

11、別器1、紙幣識(shí)別原理 圖2-2把正常的鈔票在各傳感器接收到的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)取樣、識(shí)別，并寄存起來(lái)，作為檢測(cè)的依據(jù)。當(dāng)識(shí)別紙幣時(shí)，把在各通道接口接收到的信號(hào)參數(shù)與原寄存起來(lái)的信號(hào)參數(shù)進(jìn)行比較、判斷，若有明顯差異時(shí)就立即送出報(bào)警信號(hào)并截停電機(jī)，同時(shí)送出對(duì)應(yīng)的信號(hào)提示。 2、型號(hào)電壓：dc +12v +-5% 電流：待機(jī)0.12a 工作2a工作溫度： 0c 55c保存溫度： -20c 60c 濕度：30% 85% rh ( no condensation ) 重量：0.8kg 插入方向：任意方向 圖2-3 識(shí)別時(shí)間：2.5秒2.3電磁閥的選擇 國(guó)內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類(即：直動(dòng)式、分步直動(dòng)式、

12、先導(dǎo)式)，而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料上的不同與原理上的區(qū)別又分為六個(gè)分支小類(直動(dòng)膜片結(jié)構(gòu)、分步膜片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)式膜片結(jié)構(gòu)、直動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)、分步活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)) 。 本設(shè)計(jì)主要采用的是直動(dòng)勢(shì)電磁閥。 直動(dòng)式電磁閥 原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧力把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但一般通徑不超過(guò)25mm。2.4 plc的選擇 目前，自動(dòng)售貨機(jī)的核心是單片機(jī)，可是一但輸出電壓不穩(wěn)定，單片機(jī)就容易發(fā)熱造成爆裂，可靠性低等缺點(diǎn)，而plc不但可以實(shí)現(xiàn)類似的控制功能，還具有性能可靠、電壓使用范圍廣、靈活通用、易于編程

13、、使用方便等特點(diǎn)，并且提高了自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能夠保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；因此近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應(yīng)用。所以，本文選擇plc來(lái)控制自動(dòng)售貨機(jī)。此次，我選擇的是西門子s7-200的plc。3 plc的概述3.1 plc的定義plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)

14、。3.2 plc的簡(jiǎn)介plc是以cpu為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（plc、機(jī)器人和cad/cam）之一。目前，世界上生產(chǎn)plc的主要廠家有65個(gè)，其中最有名氣的廠家在日本、美國(guó)和德國(guó)。日本的幾個(gè)廠家為三菱、富士。日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國(guó)的幾個(gè)廠家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等。還有德國(guó)的西門子，荷蘭的飛利浦，香港的鷹達(dá)等公司也是很有名氣的。日本三菱電機(jī)公司（mitsubishi）于1971年開始研制plc，目前主要有f1,f2,fx,k,a等十幾個(gè)系列幾十種產(chǎn)品，在我國(guó)（主要是華

15、東和華南地區(qū)）的工業(yè)控制領(lǐng)域具有一定的市場(chǎng)占有率。3.3 plc的工作原理plc的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的，可以簡(jiǎn)單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過(guò)運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。plc通電后，首先對(duì)硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)（見圖2-1）。但是plc也有它自己的特點(diǎn)，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(jī)，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。讀取輸入執(zhí)行用戶程序處理通信要求自診斷檢查改寫輸出run狀體讀取輸入處理通信要求自診斷檢查改寫輸出stop狀體圖3-1 各階段處理任務(wù)3.3.1

16、 plc的循環(huán)掃描工作對(duì)每個(gè)程序，cpu從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。plc的掃描全過(guò)程如圖2-2所示。（1） 輸入刷新階段在輸入刷新階段，cpu掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。（2） 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。（3） 輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸

17、出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過(guò)一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成plc的實(shí)際輸出。 圖3-2 plc的掃描全過(guò)程 3.3.2 plc的硬件組成plc的硬件主要由中央處理器（cpu）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等幾部分組成。其中，cpu是plc的核心；輸入單元/輸出單元是cpu與現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備，其硬件構(gòu)成圖如圖2-3。圖3-3 plc硬件結(jié)構(gòu)圖3.3.3 plc的編程語(yǔ)言plc為用戶提供了完善的編程語(yǔ)言來(lái)滿足編制用戶程序要求。它提供的編程語(yǔ)言通常有以下5種：梯形圖（la

18、d）、語(yǔ)句表（stl）、順序功能圖（sfc）、功能塊圖（fbd）和結(jié)構(gòu)文本（st）。3.3.4 plc的特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好i/o系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)plc及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。（3）編程方便，易于使用plc程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。（4）功能完善在plc內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。（5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短plc采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)，故僅需按性能、容

19、量等選用組裝，因而縮短了設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。（6）體積小，維護(hù)操作方便plc體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。（7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化plc可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。（8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化plc將電控（邏輯控制）、電儀（過(guò)程控制）和電結(jié)（運(yùn)動(dòng)控制）這三電集于一體。4 plc控制自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)4.1自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程自動(dòng)售貨機(jī)是機(jī)電一體化的自動(dòng)化裝置，在接收到貨幣已輸入的前提下，靠觸摸控制按扭輸入信號(hào)使控制器啟動(dòng)相關(guān)位置的機(jī)械裝置來(lái)完成規(guī)定動(dòng)作，將貨物輸出。 （1）用戶將貨幣投入投幣口，貨幣識(shí)別器對(duì)所投貨幣進(jìn)行識(shí)別； （2）控制器根據(jù)金額將商品可售賣信息通過(guò)選貨按鍵指示燈提供給用戶，由用戶自

20、主選擇欲購(gòu)買的商品； （3）按下用戶選擇商品所對(duì)應(yīng)的按鍵，控制器接收到按鍵所傳遞過(guò)來(lái)的信息，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)部件，售出用戶選擇的商品到達(dá)出貨口； （4）如果還有足夠的余額，則可繼續(xù)購(gòu)買。在20秒之內(nèi)，自動(dòng)售貨機(jī)將自動(dòng)找出零幣或用戶旋轉(zhuǎn)退幣旋鈕，退出零幣； （5）從退幣口取出零幣完成此次交易。4.2自動(dòng)售貨機(jī)i/o點(diǎn)的分配輸出單元通常也稱i/o單元或i/o模塊，是plc與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。plc通過(guò)輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為plc對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)plc又通過(guò)輸出接口將處理結(jié)果送給被控對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。本次自動(dòng)售貨機(jī)i/o點(diǎn)的分配表如表4-1所示。表4-

21、1自動(dòng)售貨機(jī)plc控制i/o地址分配表輸入信號(hào)plc地址輸出信號(hào)plc地址找零按鈕i0.0五角食品紅燈（售完）q0.0五角食品按鈕i0.1一元食品紅燈（售完）q0.1一元食品按鈕i0.2一元飲料紅燈（售完）q0.2一元飲料按鈕i0.3二元飲料紅燈（售完）q0.3二元飲料按鈕i0.4二元日用紅燈（售完）q0.4二元日用按鈕i0.5三元日用紅燈（售完）q0.5三元日用按鈕i0.6找零q0.6五角投幣按鈕i0.7五角食品出口q0.7一元投幣按鈕i1.0一元食品出口q1.0五角找零按鈕i1.1一元飲料出口q1.1一元找零按鈕i1.2二元飲料出口q1.2五角食品行程開關(guān)i1.3二元日用出口q1.3一元食

22、品行程開關(guān)i1.4三元日用出口q1.4一元飲料行程開關(guān)i1.5五角食品綠燈（可購(gòu)買）q1.5二元飲料行程開關(guān)i1.6一元食品綠燈（可購(gòu)買）q1.6二元日用行程開關(guān)i1.7一元飲料綠燈（可購(gòu)買）q1.7三元日用行程開關(guān)i2.0二元飲料綠燈（可購(gòu)買）q2.0二元日用綠燈（可購(gòu)買）q2.1三元日用綠燈（可購(gòu)買）q2.24.3自動(dòng)售貨機(jī)的i/o接口圖此次自動(dòng)售貨機(jī)的i/o接口圖如圖4-1所示，sb2-sb7是物品選擇按鈕，當(dāng)投入貨幣物品綠燈亮（q1.5-q2.2）。按下sb2-sb7其中一個(gè)，對(duì)應(yīng)的km線圈得電，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)出相應(yīng)的物品（q0.7-q1.4）；當(dāng)有物品售完，其行程開關(guān)斷開，物品紅燈亮并同時(shí)

23、向總部發(fā)送物品銷售完的信息；當(dāng)購(gòu)買物品總值低于投入總值時(shí)，可按找零按鈕sb1選擇找一元還是五角（sb10、sb11）后km1得電，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)找零（q0.6）。圖4-1自動(dòng)售貨機(jī) plc控制i/o接口圖5 自動(dòng)售貨機(jī)的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的控制要求和工藝需要，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，在設(shè)計(jì)plc應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：（1）充分發(fā)揮plc功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求；（2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便；（3）保證控制系統(tǒng)安全可靠；（4）應(yīng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的

24、改進(jìn)，在選擇plc的型號(hào)、i/o點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量等內(nèi)容時(shí)，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，以利于系統(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充。5.2定時(shí)器定時(shí)器是plc中重要的編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件。定時(shí)器的工作過(guò)程與繼電器控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器基本相同，但它沒(méi)有瞬動(dòng)觸電，失電時(shí)，常閉觸點(diǎn)閉合，常開觸電打開;定時(shí)器得電時(shí)，常閉觸點(diǎn)打開，常開觸點(diǎn)閉合，定時(shí)器的當(dāng)前值、設(shè)定值均為10位有符號(hào)整數(shù)（int），允許最大值為32767。定時(shí)器指令表見表5-1。表5-1 定時(shí)器指令梯形圖功能、注釋ton 接通延時(shí)定時(shí)器tof斷開延時(shí)定時(shí)器tonr 保持型接通延時(shí)定時(shí)器bitim起動(dòng)間隔定時(shí)器citim計(jì)算間隔定時(shí)器5.3 自動(dòng)售貨機(jī)pl

25、c控制程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)主要銷售食品、飲料、日用三大類，而食品有五角和一元，飲料有一元和二元，日用有二元和三元共六種。本次自動(dòng)售貨機(jī)plc控制梯形圖，如圖5-1示：5.4 自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)說(shuō)明上面梯形圖中add_di是雙整數(shù)加法，5角時(shí)加5，投入1元時(shí)加10；sub_di是雙整數(shù)減法，當(dāng)成功購(gòu)買物品時(shí)就減去物品對(duì)應(yīng)的數(shù)；t37-t56表示通電延時(shí)定時(shí)器，按下物品按鈕時(shí)t37-t42延時(shí)8秒，無(wú)操作時(shí)t43啟動(dòng)計(jì)時(shí)20秒，t44與t43配合組成投幣2分鐘無(wú)操作找零，t46-t56兩兩配合形成閃爍電路。圖5-2 自動(dòng)售貨機(jī)模擬操作面板本設(shè)計(jì)統(tǒng)一采用按鈕開關(guān)模擬物品選擇，按鈕內(nèi)有綠燈和紅燈分別表示可購(gòu)買物品和物品銷售完；指示燈模擬物品輸出及找零如圖4-1所示6 設(shè)計(jì)總結(jié)論文在講述了自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展過(guò)程，以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了方案論證，介紹了plc的基本組成、特點(diǎn)、工作原理以及plc的選型，并對(duì)基于plc的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行了詳盡的論述。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的設(shè)計(jì)要求，以s7-200型plc為主控制器，采用順序控制的程序設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)控制