自動售貨機PLC課程設計

1、電氣控制技術課程設計任務書課程設計說明書 名 稱 自動售貨機控制系統(tǒng)的設計 院 系 班 級 姓 名 學 號 系主任 教研室主任 指導教師 一 任務描述：自動售貨機是可完成無人自動售貨的商業(yè)自動化設備，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)的自動售貨機采用單片機作為控制核心，但這樣在輸入輸出接口上消耗很大。PLC不但可實現(xiàn)類似控制功能，還具有可靠性高、編程簡單、功能強、能耗低、調試方便等優(yōu)點。本文設計的是售汽水和咖啡這兩種飲料的自動飲料機，它的售貨過程是：首先由顧客按下商品選擇開關時，然后顧客投入的硬幣(投入硬幣的面值和剩余值由PLC驅動數(shù)碼管顯示)經過光傳感器感應，再由光傳感器

2、驅動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)將硬幣自動傳送到相應的硬幣貯幣腔，并經硬幣識別傳感器將信號送給PLC。最后經顧客選擇，同時PLC控制，使PLC的輸出口上有相應的信號輸出。若貯幣腔內無硬幣（紅外檢測器感應）、飲料的量位小于設定值（紅外傳感器感應）、售貨機遭損，系統(tǒng)就報警【7】。大體運行如圖2-1：商品選擇開關硬幣感應器PLC各種指示燈退幣電動機出貨電磁閥液位感應器報警圖2-1自動售貨機控制系統(tǒng)硬件組成示意圖圖2-2是自動售貨機簡單示意圖。在該機中有兩種已經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自動售貨機簡單示意圖二 控制要求（1）自動售飲料機可投入1角、5角、1元的硬幣。（2）所售飲料標價：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）當投入的硬幣總值超過所購飲料的標價時，所有可購買飲料的指示燈均亮，作可購買提示。（如：當投入的硬幣總值超過2元，汽水指示燈亮；當投入的硬幣總值超過3元時，汽水、咖啡指示燈均亮）。（5）當汽水指示燈亮時，按選擇汽水按鈕，則排出汽水

4、，7s后自動停止。在這段時間內，汽水指示燈閃爍。（6）當咖啡指示燈亮時，按選擇咖啡按鈕，則排出咖啡，7s后自動停止。在這段時間內，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)顧客的要求自動售貨，投幣不足則給出提示。（8）購買飲料后，系統(tǒng)自動計算剩余幣值，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,當按退幣控制按鈕時，退出找回的錢。（10）在報警系統(tǒng)中，PLC只起到開關連接的作用。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、入點編號名稱代號輸出點編號1角投幣感應器ST1X0顯示指示燈HL1Y0Y75角投幣感應器ST2X1汽水指示燈HL2Y101元投幣感應器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角退幣感應器ST4X5無幣報警控制YV3Y145角退幣感應器ST5X6沒有汽水報警YV4Y151元退幣感應器ST6X7沒有咖啡報警YV5Y16退幣控制按鈕SB3X10售貨機遭破壞報警YV6Y171角剩余錢幣感應器ST7X111角傳動電機控制YV7Y205角剩余錢幣感應器ST8X125角傳動電機控制YV8Y211元剩余錢幣感應器ST9X131元傳動電機

6、控制YV9Y22汽水液位感應器ST10X14退幣指示燈HL4Y23咖啡液位感應器ST11X15投幣不足指示燈HL5Y24售貨機遭破壞感應器ST12X16I/O口分配表2控制接線圖本系統(tǒng)是一個小型集中控制系統(tǒng)，PLC選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開關信號的數(shù)量、用戶程序的長短及相關的功能。根據(jù)控制要求，I/O點數(shù)在48個左右，選擇性能價格比較高的三菱FX2n-48MR，其中其輸入點為24點，輸出點為24點，該PLC為繼電器輸出型。了解各個控制對象的驅動要求，分析對象的控制要求，完成PLC硬件結構配置。本設計中，退幣按鈕、各種飲料按鈕和飲料出口（驅動電磁閥）等均為開關量。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)的流程圖投幣計數(shù)比 較幣價累加幣價選 擇飲 料汽水選擇咖啡選擇減去咖啡用幣是否退幣退幣計數(shù)錢幣倒入退幣箱結束飲料不足報警減去汽水用幣硬幣不足售貨機遭破壞錢幣不足NY四 程序設計根據(jù)自動售貨機控制系統(tǒng)的流程可以知道自動售貨機的主要系統(tǒng)包括：計幣部分、比較部分、選擇和飲料供應部分、余額計算部分、退幣部分、報警部分。1 計幣部分當有顧客購買飲料時，投入硬幣時經過光傳感器感應，然后由光傳感器驅動硬幣識別器識別硬幣,如果是假幣則系統(tǒng)自動退出硬幣,如果是真幣則系統(tǒng)將硬幣自動傳送到相應的硬幣貯存腔,并經光傳感器感應，然后在PLC

8、內進行數(shù)據(jù)運算，否則認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內錢幣數(shù)據(jù)和可以購買的飲料價格進行區(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,此時可以選擇汽水、咖啡或退幣。梯形圖如圖：3 選擇和飲料供應部分比較完成后，按下指示燈長亮的選擇按鈕，相應的電磁閥（Y12或Y13）起動，并且相應的選擇指示燈由長亮轉為以1s為周期的閃爍直至飲料供應完畢后閃爍停止。當飲料輸出達到7s時，電磁閥關斷。梯形圖如圖：4 余額計算部分飲料輸出的同時減去

9、相應的購買幣數(shù)。梯形圖如圖：5 退幣部分 顧客可在購完飲料后，由退幣指示燈Y23可知是否可以退幣，指示燈亮，則可以退幣，當按下退幣控制按鈕后，數(shù)據(jù)寄數(shù)器D1內的幣數(shù)除以10，商的整數(shù)部分是需要退回1元的個數(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角錢的個數(shù)，并儲存在D4中，依次類推選擇退幣的同時起動3個退幣電動機。3個感應器開始計數(shù)，當感應器記幣的個數(shù)等于數(shù)據(jù)寄存器退回的幣數(shù)時，退幣電動機停止運轉。PLC編程梯形圖如圖：6報警部分PLC在報警系統(tǒng)中，只起到開關連接的作用，具體梯形圖如圖：整體運行梯形圖 梯形圖程序調試由于實驗室沒有相應的實物控制模型(自動售貨機)，因此，在調

10、試系統(tǒng)控制程序時，所有的輸入信號均用開關信號和復位按鈕來代替，所有的輸出均用指示燈來表示。調試時，首先按控制系統(tǒng)PLC接線圖完成硬件接線，并仔細檢查接線是否有誤，特別要注意接線時不能出現(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。開始程序調試：首先將PLC控制程序寫入到PLC機器中，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器（即硬幣識別機構用復位按鈕信號來表示硬幣的輸入），觀察有沒有進行累加幣值；或按選擇按鈕，觀察輸出指示燈是否按預計效果閃滅（即顯示飲料選擇提示、飲料送出、送出時間和退幣提示），并通過監(jiān)控狀態(tài)觀察程序的運行過程及輸入輸出信號、內部描述實際出現(xiàn)的問

11、題及解決方案。對報警部分進行調試，只需給相應的輸入端口信號，然后相應的指示燈變亮即可。要對照設計控制要求，逐一檢驗設計功能是否能有效的實現(xiàn)，并對程序進行改進和完善。例如，調試過程中，發(fā)現(xiàn)重復線圈問題，需將程序進行合并，避免重復線圈等等?？偠灾瑢Τ绦虮仨氁磸驼{試，不斷改進，以獲得既完全實現(xiàn)功能，而又簡單、嚴謹性高的PLC控制程序。參考文獻1廖常初.FX系列PLC編程及應用M.北京:機械工業(yè)出版社.2005.1127.2羅宇航.流行PLC實用程序及設計(西門子S7-200系列)M.西安:西安電子科技大學出版社.2006.246252.3高勤.可編程控制器原理及應用（三菱機型）M.北京:電子工業(yè)出版社.2006.4146.4錢銳.PLC應用技術M.北京:科學出版社.2006.112113.5黃繼昌等.傳感器工作原理及應用實例M.北京:人民郵電出版社.1998.6朱軍