自動(dòng)售貨機(jī)PLC課程設(shè)計(jì)

1、電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)說明書 名 稱 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 院 系 班 級 姓 名 學(xué) 號 系主任 教研室主任 指導(dǎo)教師 一 任務(wù)描述：自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無人自動(dòng)售貨的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，它不受任何場地限制，方便快捷，在我國也越來越普及。傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)采用單片機(jī)作為控制核心，但這樣在輸入輸出接口上消耗很大。PLC不但可實(shí)現(xiàn)類似控制功能，還具有可靠性高、編程簡單、功能強(qiáng)、能耗低、調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的是售汽水和咖啡這兩種飲料的自動(dòng)飲料機(jī)，它的售貨過程是：首先由顧客按下商品選擇開關(guān)時(shí)，然后顧客投入的硬幣(投入硬幣的面值和剩余值由PLC驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示)經(jīng)過光傳感器感應(yīng)，再由光傳感器

2、驅(qū)動(dòng)硬幣識別傳感器識別硬幣（由于能力有限，在識別硬幣上不做具體研究）。如果是無效幣則使繼電器打開閥門，將硬幣退出；如果是真幣則系統(tǒng)將硬幣自動(dòng)傳送到相應(yīng)的硬幣貯幣腔，并經(jīng)硬幣識別傳感器將信號送給PLC。最后經(jīng)顧客選擇，同時(shí)PLC控制，使PLC的輸出口上有相應(yīng)的信號輸出。若貯幣腔內(nèi)無硬幣（紅外檢測器感應(yīng)）、飲料的量位小于設(shè)定值（紅外傳感器感應(yīng)）、售貨機(jī)遭損，系統(tǒng)就報(bào)警【7】。大體運(yùn)行如圖2-1：商品選擇開關(guān)硬幣感應(yīng)器PLC各種指示燈退幣電動(dòng)機(jī)出貨電磁閥液位感應(yīng)器報(bào)警圖2-1自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)硬件組成示意圖圖2-2是自動(dòng)售貨機(jī)簡單示意圖。在該機(jī)中有兩種已經(jīng)配制好的飲料儲液桶（未畫出來），一種為汽水，

3、另一種為咖啡。汽水出口和咖啡出口分別代表由兩個(gè)電磁閥控制放入杯中的飲料品種的飲料出口。退幣按鈕 汽水按鈕 咖啡按鈕退幣口 投幣口 退幣指示燈 汽水指示燈 咖啡指示燈投幣不足指示燈汽水出口 咖啡出口圖2-2自動(dòng)售貨機(jī)簡單示意圖二 控制要求（1）自動(dòng)售飲料機(jī)可投入1角、5角、1元的硬幣。（2）所售飲料標(biāo)價(jià)：汽水2元，咖啡3元。（3）投幣總額或現(xiàn)在值顯示在7段數(shù)碼管上。（4）當(dāng)投入的硬幣總值超過所購飲料的標(biāo)價(jià)時(shí)，所有可購買飲料的指示燈均亮，作可購買提示。（如：當(dāng)投入的硬幣總值超過2元，汽水指示燈亮；當(dāng)投入的硬幣總值超過3元時(shí)，汽水、咖啡指示燈均亮）。（5）當(dāng)汽水指示燈亮?xí)r，按選擇汽水按鈕，則排出汽水

4、，7s后自動(dòng)停止。在這段時(shí)間內(nèi)，汽水指示燈閃爍。（6）當(dāng)咖啡指示燈亮?xí)r，按選擇咖啡按鈕，則排出咖啡，7s后自動(dòng)停止。在這段時(shí)間內(nèi)，咖啡指示燈閃爍。（7）系統(tǒng)根據(jù)顧客投入的硬幣，判斷硬幣是否足夠，若足夠則根據(jù)顧客的要求自動(dòng)售貨，投幣不足則給出提示。（8）購買飲料后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算剩余幣值，并根據(jù)剩余幣值提示可購買的飲料（指示燈亮）。（9）若投入的硬幣總值超過所需的錢數(shù)（汽水2元，咖啡3元），則找錢指示燈亮,當(dāng)按退幣控制按鈕時(shí)，退出找回的錢。（10）在報(bào)警系統(tǒng)中，PLC只起到開關(guān)連接的作用。三 系統(tǒng)配置及輸入/輸出繼電器地址分配1 I/O口分配列出I/O口分配表，如表所示：輸入信號輸出信號名稱代號輸

5、入點(diǎn)編號名稱代號輸出點(diǎn)編號1角投幣感應(yīng)器ST1X0顯示指示燈HL1Y0Y75角投幣感應(yīng)器ST2X1汽水指示燈HL2Y101元投幣感應(yīng)器ST3X2咖啡指示燈HL3Y11汽水按鈕SB1X3汽水電磁閥YV1Y12咖啡按鈕SB2X4咖啡電磁閥YV2Y131角退幣感應(yīng)器ST4X5無幣報(bào)警控制YV3Y145角退幣感應(yīng)器ST5X6沒有汽水報(bào)警YV4Y151元退幣感應(yīng)器ST6X7沒有咖啡報(bào)警YV5Y16退幣控制按鈕SB3X10售貨機(jī)遭破壞報(bào)警YV6Y171角剩余錢幣感應(yīng)器ST7X111角傳動(dòng)電機(jī)控制YV7Y205角剩余錢幣感應(yīng)器ST8X125角傳動(dòng)電機(jī)控制YV8Y211元剩余錢幣感應(yīng)器ST9X131元傳動(dòng)電機(jī)

6、控制YV9Y22汽水液位感應(yīng)器ST10X14退幣指示燈HL4Y23咖啡液位感應(yīng)器ST11X15投幣不足指示燈HL5Y24售貨機(jī)遭破壞感應(yīng)器ST12X16I/O口分配表2控制接線圖本系統(tǒng)是一個(gè)小型集中控制系統(tǒng)，PLC選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開關(guān)信號的數(shù)量、用戶程序的長短及相關(guān)的功能。根據(jù)控制要求，I/O點(diǎn)數(shù)在48個(gè)左右，選擇性能價(jià)格比較高的三菱FX2n-48MR，其中其輸入點(diǎn)為24點(diǎn)，輸出點(diǎn)為24點(diǎn)，該P(yáng)LC為繼電器輸出型。了解各個(gè)控制對象的驅(qū)動(dòng)要求，分析對象的控制要求，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。本設(shè)計(jì)中，退幣按鈕、各種飲料按鈕和飲料出口（驅(qū)動(dòng)電磁閥）等均為開關(guān)量。根據(jù)上述要求，因條件所限

7、輸出均用指示燈代替，由此繪制出PLC控制電路接線圖，如圖所示：控制接線圖3 系統(tǒng)的流程圖投幣計(jì)數(shù)比 較幣價(jià)累加幣價(jià)選 擇飲 料汽水選擇咖啡選擇減去咖啡用幣是否退幣退幣計(jì)數(shù)錢幣倒入退幣箱結(jié)束飲料不足報(bào)警減去汽水用幣硬幣不足售貨機(jī)遭破壞錢幣不足NY四 程序設(shè)計(jì)根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的流程可以知道自動(dòng)售貨機(jī)的主要系統(tǒng)包括：計(jì)幣部分、比較部分、選擇和飲料供應(yīng)部分、余額計(jì)算部分、退幣部分、報(bào)警部分。1 計(jì)幣部分當(dāng)有顧客購買飲料時(shí)，投入硬幣時(shí)經(jīng)過光傳感器感應(yīng)，然后由光傳感器驅(qū)動(dòng)硬幣識別器識別硬幣,如果是假幣則系統(tǒng)自動(dòng)退出硬幣,如果是真幣則系統(tǒng)將硬幣自動(dòng)傳送到相應(yīng)的硬幣貯存腔,并經(jīng)光傳感器感應(yīng)，然后在PLC

8、內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，否則認(rèn)為是假幣并退出系統(tǒng)，梯形圖如圖4-3：2 比較部分投幣完成后，系統(tǒng)會將D1內(nèi)錢幣數(shù)據(jù)和可以購買的飲料價(jià)格進(jìn)行區(qū)間比較：若投幣2元，則指示燈Y24亮，顯示投幣不足，此時(shí)可以繼續(xù)投幣或退幣；若2元投幣3元，則汽水選擇指示燈長亮，此時(shí)可以選擇汽水或退幣；若投幣3元,則汽水和咖啡指示燈長亮,此時(shí)可以選擇汽水、咖啡或退幣。梯形圖如圖：3 選擇和飲料供應(yīng)部分比較完成后，按下指示燈長亮的選擇按鈕，相應(yīng)的電磁閥（Y12或Y13）起動(dòng)，并且相應(yīng)的選擇指示燈由長亮轉(zhuǎn)為以1s為周期的閃爍直至飲料供應(yīng)完畢后閃爍停止。當(dāng)飲料輸出達(dá)到7s時(shí)，電磁閥關(guān)斷。梯形圖如圖：4 余額計(jì)算部分飲料輸出的同時(shí)減去

9、相應(yīng)的購買幣數(shù)。梯形圖如圖：5 退幣部分 顧客可在購?fù)觑嬃虾螅赏藥胖甘緹鬥23可知是否可以退幣，指示燈亮，則可以退幣，當(dāng)按下退幣控制按鈕后，數(shù)據(jù)寄數(shù)器D1內(nèi)的幣數(shù)除以10，商的整數(shù)部分是需要退回1元的個(gè)數(shù)并儲存在D2中；D3的數(shù)據(jù)除以5，商的整數(shù)部分是需要退回的5角錢的個(gè)數(shù)，并儲存在D4中，依次類推選擇退幣的同時(shí)起動(dòng)3個(gè)退幣電動(dòng)機(jī)。3個(gè)感應(yīng)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)感應(yīng)器記幣的個(gè)數(shù)等于數(shù)據(jù)寄存器退回的幣數(shù)時(shí)，退幣電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。PLC編程梯形圖如圖：6報(bào)警部分PLC在報(bào)警系統(tǒng)中，只起到開關(guān)連接的作用，具體梯形圖如圖：整體運(yùn)行梯形圖 梯形圖程序調(diào)試由于實(shí)驗(yàn)室沒有相應(yīng)的實(shí)物控制模型(自動(dòng)售貨機(jī))，因此，在調(diào)

10、試系統(tǒng)控制程序時(shí)，所有的輸入信號均用開關(guān)信號和復(fù)位按鈕來代替，所有的輸出均用指示燈來表示。調(diào)試時(shí)，首先按控制系統(tǒng)PLC接線圖完成硬件接線，并仔細(xì)檢查接線是否有誤，特別要注意接線時(shí)不能出現(xiàn)短路、斷路及反接等情況，否則會造成硬件損壞及人身意外。開始程序調(diào)試：首先將PLC控制程序?qū)懭氲絇LC機(jī)器中，再選擇監(jiān)控狀態(tài)，使PLC處于“RUN”狀態(tài)，然后逐一按投幣感應(yīng)器（即硬幣識別機(jī)構(gòu)用復(fù)位按鈕信號來表示硬幣的輸入），觀察有沒有進(jìn)行累加幣值；或按選擇按鈕，觀察輸出指示燈是否按預(yù)計(jì)效果閃滅（即顯示飲料選擇提示、飲料送出、送出時(shí)間和退幣提示），并通過監(jiān)控狀態(tài)觀察程序的運(yùn)行過程及輸入輸出信號、內(nèi)部描述實(shí)際出現(xiàn)的問

11、題及解決方案。對報(bào)警部分進(jìn)行調(diào)試，只需給相應(yīng)的輸入端口信號，然后相應(yīng)的指示燈變亮即可。要對照設(shè)計(jì)控制要求，逐一檢驗(yàn)設(shè)計(jì)功能是否能有效的實(shí)現(xiàn)，并對程序進(jìn)行改進(jìn)和完善。例如，調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)重復(fù)線圈問題，需將程序進(jìn)行合并，避免重復(fù)線圈等等?？偠灾?，對程序必須要反復(fù)調(diào)試，不斷改進(jìn)，以獲得既完全實(shí)現(xiàn)功能，而又簡單、嚴(yán)謹(jǐn)性高的PLC控制程序。參考文獻(xiàn)1廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2005.1127.2羅宇航.流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)(西門子S7-200系列)M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社.2006.246252.3高勤.可編程控制器原理及應(yīng)用（三菱機(jī)型）M.北京:電子工業(yè)出版社.2006.4146.4錢銳.PLC應(yīng)用技術(shù)M.北京:科學(xué)出版社.2006.112113.5黃繼昌等.傳感器工作原理及應(yīng)用實(shí)例M.北京:人民郵電出版社.1998.6朱軍