飲料自動售貨機(jī)plc設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目：飲料自動售貨機(jī)plc設(shè)計(jì)專 業(yè)：機(jī)電一體化 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 摘要 本論文設(shè)計(jì)的是基于西門子s7-200 系列plc構(gòu)成的飲料自動售貨機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，本文闡述了自動售貨機(jī)的來源與發(fā)展，以及它在國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，對自動售貨機(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，對基于西門子s7-200 系列plc構(gòu)成的自動售貨機(jī)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)過程進(jìn)行較為細(xì)致的論述。論文闡述了自動售貨機(jī)各主要部件的選擇,具體說明了可編程序控制器在自動售貨機(jī)中的作用。本文程序涉及到了自動售貨機(jī)工作的絕大部分過程。利用西門子plc控制的自動售貨機(jī)提高了系統(tǒng)

2、的穩(wěn)定性,保證自動售貨機(jī)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行,可實(shí)現(xiàn)類似控制功能,還具有可靠性高、編程簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：自動售貨機(jī)； s7-200plc； plc設(shè)計(jì)； 目錄第一章 緒論11.1 自動售貨機(jī)的發(fā)展歷史11.2 自動售貨機(jī)的未來31.3 本次設(shè)計(jì)的主要目的及主要內(nèi)容4第二章 plc的概述52.1 plc的產(chǎn)生52.2 plc的定義62.3 plc的特點(diǎn)62.4 plc的編程語言62.5 plc的基本結(jié)構(gòu)和原理62.6 plc的選型原則92.7 plc的未來發(fā)展9第三章 自動售貨機(jī)功能分析103.1 自動售貨機(jī)的基本功能103.2 自動售貨機(jī)控制要求10第四章 自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的plc設(shè)

3、計(jì)114.1 整體系統(tǒng)工作流程114.2 i/o地址分配表124.3 什么是梯形圖124.4 plc控制程序設(shè)計(jì)134.5 設(shè)計(jì)總結(jié)19 致謝20參考文獻(xiàn)21第一張 緒論1.1自動售貨機(jī)的發(fā)展及歷史自動售貨機(jī)最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)五、六十年代的西歐,英國是較早實(shí)行自動售貨機(jī)售貨的國家之一。1942年,在食品銷售中首先推廣了自動售貨的銷售方式。1950年。英國食品雜貨行有500家采用自動售貨機(jī)售貨。1969年,采用自動售貨機(jī)售貨的商家增加到23000家,銷售的商品擴(kuò)展到文化用品、唱片、香煙、食品等多個(gè)方面。進(jìn)入70年代后,約有40多萬家香煙、飲料店采用自動售貨機(jī)。1980年英國有50余萬臺自動售貨機(jī)

4、,年銷售額達(dá)8.81億英鎊。70年代后,日本、美歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)自動售貨機(jī)迅猛發(fā)展,短短30年,發(fā)達(dá)國家自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)已發(fā)展到相當(dāng)大規(guī)模。自動售貨機(jī)被廣泛地布放于車站、油站、碼頭、機(jī)場、賓館、寫字樓、娛樂場所及大街小巷和公路旁,人們通過自動售貨機(jī)可以買到食品、香煙、飲料、報(bào)紙、票、卡甚至鮮花和小寵物等物品。自動售貨機(jī)實(shí)現(xiàn)了商品需求化、性能多樣化的發(fā)展, 又由原來只能出售有限商品品種, 轉(zhuǎn)變?yōu)槔^百貨公司、超級市場、便民店之后, 以消費(fèi)者與售貨機(jī)“一對一”自動售貨的無店鋪銷售業(yè)態(tài)。自動售貨, 給人們的生活帶來了極大的方便。 從自動售貨機(jī)的發(fā)展趨勢來看,它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集

5、型社會轉(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,而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生,人工費(fèi)用也不斷上升,再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約,無人自動售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。從廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械,從狹義來講就是自動銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看,自動售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足,適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化,24小時(shí)無人售貨的系統(tǒng)可以更省力,運(yùn)營時(shí)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(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。據(jù)說世界上最早的自動售貨機(jī)出現(xiàn)在

6、公元前3世紀(jì),那是埃及神殿里的投幣式圣水出售機(jī)。17世紀(jì),英國的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動售貨機(jī)。在自動售貨機(jī)歷史的長河中日本開發(fā)出實(shí)用型的自動售貨機(jī)，那是在進(jìn)入本世紀(jì)后的事。日本第一臺自動售貨機(jī)是1904年問世的“郵票明信片自動出售機(jī)”它是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機(jī)器。自動售貨機(jī)的真正普及是在第二次世界大戰(zhàn)以后。50年代，“噴水型果汁自動售貨機(jī)”大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。后來，由于美國的飲料大公司進(jìn)入日本市場，1962年，出現(xiàn)了以自動售貨機(jī)為主體的流通領(lǐng)域的革命。1967年，100日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進(jìn)了自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 日本是自動售貨機(jī)的天堂。除雞

7、蛋、米飯之外，報(bào)紙、雜志、一次性相機(jī)、干電池、磁帶、刮胡刀、襪子、花及寵物食品等各種商品都通過自動售貨機(jī)進(jìn)行銷售。連熟知自動售貨機(jī)的美國游客在日本看到10臺自動售貨機(jī)排成一列的景象后，也是連聲稱奇。在日本，70,的罐裝飲料是通過自動售貨機(jī)售出的。全球著名飲料商可口可樂公司在全世界就布有50萬臺飲料自動售貨機(jī)。在日本全國各地，共設(shè)有550萬臺自動售貨機(jī),據(jù)1998年的統(tǒng)計(jì)，銷售額達(dá)6兆8969億4887萬日元，為世界第一。在售貨機(jī)的顯示屏幕上進(jìn)行操作，輸入商品號碼和購買數(shù)量，并投入錢幣后，商品就會從取貨口出來，甚至從食品自動售貨機(jī)上還能買到熱呼呼的面條和米飯團(tuán)?？煽诳蓸犯呒増?zhí)行副總裁望月建樹介紹

8、，作為世界上最大的自動售貨市場，日本擁有423萬臺自動售貨機(jī)，通過自動售貨機(jī)出售的商品多達(dá)6000余種，包括飲料、香煙、雜志、藥品甚至牛仔褲等大件商品去年，僅飲料的銷售額相當(dāng)于1593億元人民幣。韓國大約有78萬臺自動售貨機(jī)，是除了日本、美國、英國之外自動售貨機(jī)使用數(shù)量最多的國家。從不同的種類來看，咖啡茶的自動售貨機(jī)約占全部售貨機(jī)的40%以上另外，還有冰飲料自動售貨機(jī)、聽裝飲料自動售貨機(jī)、辦公咖啡自動售貨機(jī)和照片膠粘標(biāo)簽自動售貨機(jī)、票類自動售貨機(jī)、手機(jī)充電自動售貨機(jī)、成人用品自動售貨機(jī)、生活用品自動售貨機(jī)、煙、方便面自動售貨機(jī)等多種。主要的設(shè)置場所包括學(xué)校、樓房、公共機(jī)關(guān)、地鐵等，公共汽車站、

9、公園、體育場、展示場、工廠等。運(yùn)營自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的公司在全國大約有800余個(gè)，而銷售自動售貨機(jī)原料、商品流通、機(jī)械銷售的公司大約達(dá)到了1150個(gè)。 中國國內(nèi)在1993年時(shí),從日本、韓國等引進(jìn)自動售貨機(jī)并投放到中國市場。1995年第一臺國產(chǎn)自動售貨機(jī)在北京誕生,1999年時(shí)國產(chǎn)自動售貨機(jī)形成規(guī)模生產(chǎn)并批量投入市場。相對于日本和美國等發(fā)達(dá)國家,中國目前市場上運(yùn)行的自動售貨機(jī)的數(shù)量還是很少的。自動售貨機(jī)在西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)相對成熟的零售業(yè)態(tài),但是中國還是處于導(dǎo)入期。至2000 年初,中國自動售貨機(jī)研發(fā)、制造和運(yùn)營的企業(yè)有10 多家,以天津南開戈德集團(tuán)規(guī)模最大,約占中國自動售貨市場份額的80

10、 %。在自動售貨機(jī)運(yùn)營商方面,主要是由制造企業(yè)的關(guān)聯(lián)或下屬企業(yè)運(yùn)營,如戈德集團(tuán)的戈德移動商務(wù)公司、澳珂瑪集團(tuán)的澳鴻自動商務(wù)公司等,中國目前還沒有產(chǎn)生獨(dú)立的運(yùn)營商。據(jù)來自中國自動售貨機(jī)市場行情分析報(bào)告表明:目前中國自動售貨機(jī)市場走勢已逐漸明晰,自動售貨機(jī)逐步從沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和各大中城市向內(nèi)陸和次發(fā)達(dá)地區(qū)延伸,逐步從高級賓館、地鐵、機(jī)場等豪華高檔場所向高中檔社區(qū)普及。有關(guān)報(bào)道顯示,戈德移動商務(wù)公司已經(jīng)在上海地鐵一號線、南京東路、人民廣場、輕軌沿線、大中學(xué)校等地布放了約2000 臺,在上海地鐵二號線布放了30 臺,并準(zhǔn)備于2002 年在商業(yè)街、旅游景點(diǎn)、車站碼頭、高檔寫字樓布放500 臺。2000

11、 年僅廣州市區(qū)就擺放各種品牌的自動售貨機(jī)1500 臺,而這個(gè)數(shù)量還不足以滿足地鐵和公交車站的擺放。自動售貨機(jī)這種全新的零售方式已逐漸被國人所接受和信賴。其實(shí),自動售貨機(jī)的技術(shù)壁壘并不高。在中國一般的紙幣器只能接收5元、10元或者20元人民幣不能接收更高面額的紙幣。但這只是一個(gè)應(yīng)用的問題,因?yàn)槟壳爸袊袌錾系淖詣邮圬洐C(jī)主要賣一些飲料、小食品。 1.2自動售貨機(jī)的未來現(xiàn)在,自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式,通過電話線路將自動售貨機(jī)內(nèi)的庫存信息及時(shí)地傳送各營業(yè)點(diǎn)的電腦中,從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且,為防止地球暖化,自動售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源

12、的節(jié)省,節(jié)能型清涼飲料自動售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在居季電力消費(fèi)高峰時(shí),這種機(jī)型的自動售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫,與以往的自動售貨機(jī)相比,它能夠節(jié)約10,15的電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí),自動售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。同時(shí)因經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇緩慢,社會對擴(kuò)大就業(yè)與工作場所提供茶點(diǎn)飲料的福利事業(yè)更為關(guān)注。自動售貨機(jī)不僅保障了愜意的工休時(shí)間,也是最廉價(jià)、提高職工工作效率最有效的手段。特別是在24小時(shí)無休工作狀態(tài)中的辦公場所,使用獨(dú)具魅力的迷你型飲料沖飲機(jī),解決了不間斷提供咖啡飲品服務(wù)的問題,這種服務(wù)加速了自動售貨機(jī)與咖啡飲品服務(wù)的融合。 從自動售貨機(jī)的發(fā)展歷程看,其具

13、有快速發(fā)展的潛力 1 、自動售貨技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了自動售貨業(yè)的成長。 自動售貨機(jī)作為一種集聲、光、機(jī)電一體化的高新智能化產(chǎn)品,一般由識別系統(tǒng)、找?guī)畔到y(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、制冷(恒溫) 系統(tǒng)組成。隨著防偽識別技術(shù)、數(shù)碼技術(shù)、軟件技術(shù)和制冷技術(shù)的發(fā)展,自動售貨機(jī)運(yùn)行的可靠性大大提高,減少了貨物出售和貨幣識別的誤差,有效地維護(hù)了運(yùn)營商和消費(fèi)者雙方的權(quán)益。自動售貨機(jī)從僅能識別硬幣到準(zhǔn)確的識別紙幣,方便了消費(fèi)者的購買行為,為自動售貨業(yè)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。 2 、自動售貨機(jī)的分布密度高,滿足了消費(fèi)者的便利性和即時(shí)性需求。 隨著人們生活方式向快節(jié)奏、高效率變化,時(shí)間的價(jià)值顯著提高,消費(fèi)者在購物時(shí)更加注重便利性、即時(shí)

14、性。隨著自動售貨機(jī)數(shù)量的增加,商品包裝的定量化和標(biāo)準(zhǔn)化,出售的商品多樣化,自動售貨的便利性日益顯現(xiàn)。同時(shí),被稱為“永不下班的超級營業(yè)員”的自動售貨機(jī)在滿足人們的即時(shí)性需求方面是其它零售方式不可替代的。3 、滿足運(yùn)營商獲取高收益的要求。零售業(yè)各業(yè)態(tài)日趨激烈的競爭,使得商家不斷尋求新的投資機(jī)會,而自動售貨業(yè)態(tài)恰好符合投資的風(fēng)險(xiǎn)收益原則。由于自動售貨機(jī)的銷售效率高(平均每臺自動售貨機(jī)銷售額達(dá)到1 萬美元) ,運(yùn)營商規(guī)模大(一般擁有10多萬臺甚至100 多萬臺) ,加上自動售貨機(jī)本身具有的節(jié)約勞動力與場地等優(yōu)勢,從而降低了經(jīng)營成本,提高了投資收益。專家預(yù)測,未來幾年中國市場上的自動售貨機(jī)將每年增加 5

15、10萬臺。中國沿海比較富裕的地區(qū),將大約有3.5億人口經(jīng)常使用自動售貨機(jī)。目前按人均臺數(shù)計(jì)算,自動售貨機(jī)在日本達(dá)到每臺25人,在美國達(dá)到50-60人,在歐洲每臺50-120人,而中國的人均擁有量卻很低,若按每臺500人計(jì)算,中國城市人口3.6億,中國自動售貨機(jī)的潛在容量為73萬臺,以每天銷售200元計(jì),73萬臺自動售貨機(jī)的全年銷售額可達(dá)500億。因此加快發(fā)展中國自動售貨業(yè),對提高投資效益具有重要的意義。1.3本次設(shè)計(jì)的主要目的和內(nèi)容本次設(shè)計(jì)的主要目的能夠?qū)崿F(xiàn)自動售貨機(jī)的自動控制系統(tǒng)的plc設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增強(qiáng)和完善學(xué)生自我的創(chuàng)新與動手能力。主要內(nèi)容是首先整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，從硬件到軟件的資料收

16、集，對一些硬件以及自動售貨機(jī)內(nèi)部接線電路都逐一進(jìn)行了研究學(xué)習(xí)。包括投幣系統(tǒng)、驗(yàn)鈔系統(tǒng)、交易系統(tǒng)以及退幣系統(tǒng)的制作，在某些環(huán)節(jié)都有相應(yīng)的保護(hù)設(shè)置，這樣對機(jī)器本身和顧客都有了安全保障。其中錢幣裝置是售貨機(jī)的核心，其主要功能是確定投入錢幣的真?zhèn)?，分類錢幣的種類，計(jì)算金額，在程序設(shè)計(jì)里都有介紹。第二章 plc的概述2.1 plc的產(chǎn)生20世紀(jì)20年代起，人們把各種繼電器，定時(shí)器，接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)。由于它結(jié)構(gòu)簡單，容易掌握，價(jià)格便宜，在一定的范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位

17、。但是機(jī)電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動作速度慢，功能少，難與現(xiàn)實(shí)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差。20世紀(jì)60年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對整個(gè)開展系統(tǒng)重新配置，1968年美國通用汽車公司公開向社會招標(biāo)，對汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來是： 1， 編程方便，可現(xiàn)場修改程序 2， 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu) 3， 可靠性高于繼電器控制盤 4， 體積小于繼電器控制盤 5， 數(shù)據(jù)可直接送

18、入管理計(jì)算機(jī) 6， 成本可與繼電器控制盤競爭 7， 輸入可以是交流150v以上 8， 輸出為交流115v，容量要求在2a以上，可直接驅(qū)動接觸器、電磁閥等 9， 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最小 10，用戶存儲器至少能擴(kuò)展到4kb（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過程的需要） 2.2 plc的定義美國國際電工委員會（iec）在1987年對可編程序控制器作出以下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入活輸出，控制各種類型的機(jī)械或產(chǎn)生過程?？删幊绦蚩刂破骷捌湎嚓P(guān)外部

19、設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展的原則而設(shè)計(jì)。 定義還強(qiáng)調(diào)了plc是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，他也是一種計(jì)算機(jī)，它是“專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的”工業(yè)計(jì)算機(jī)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用“面向用戶的指令”，因此編程方便。它能完成邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，它還具有“數(shù)字量和模擬量輸入和輸出”的能力。并且非常容易與“工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一體”，易于“擴(kuò)充”。 2.3 plc的特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好 （2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng) （3）編程方便，易于使用 （4）功能完善 （5）體積小，維護(hù)操作方便 （6）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 （7）可實(shí)現(xiàn)三電一體化 2.4

20、plc的編程語言plc為用戶提供了完善的編程語言來滿足編制用戶程序要求。它提供的編程語言通常有以下5種：梯形圖（lad）、語句表（stl）、順序功能圖（sfc）、功能塊圖（fbd）和結(jié)構(gòu)文本（st）。2.5 plc的基本結(jié)構(gòu)和工作原理plc的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。如圖2-1所示。 圖2-1 plc工作原理（1）中央處理器 cpu是由控制器和運(yùn)算器組成的。運(yùn)算器也稱為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。控制器的作用是控制整個(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊的工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取出指令和執(zhí)行性指令。

21、它的重要功能如圖2-2所示。 圖2-2 結(jié)構(gòu)圖（2）存儲器 plc的存儲器分為兩大部分： 一大部分是系統(tǒng)存儲器，用來存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。 而大部分使用戶存儲器，包括用戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 （3）輸入輸出接口電路 plc通過輸入輸出（i/o）接口電路實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸入接口通過plc的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設(shè)備的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成cpu所能接受和處理的數(shù)字信號。 （4）電源 plc的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足 plc的cpu、存儲器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 （5）輸入輸出i/

22、o擴(kuò)展接口 若主機(jī)單元的i/o點(diǎn)數(shù)不能滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)需要時(shí)，可通過此接口用扁平電纜線將i/o擴(kuò)展單元與主機(jī)單元相連接。 （6）plc的基本工作原理 plc采用的是循環(huán)掃描工作方式。對每個(gè)程序,cou從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，知道遇到結(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的掃描周期全過程如圖2-3所示。具體過程如下： （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

23、邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對應(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，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成plc的實(shí)際輸出。 圖2-3 plc的掃描周期2.6 plc的選型原則當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由plc來完成后，選擇plc就成為最重要的事情。一方面要選擇多大容量的plc ,另一方面是選擇什么公司的plc及外設(shè)。對第一個(gè)問題，首先要對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的i/o點(diǎn)找出來，包括開關(guān)量i/o和模擬量i/o以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型?？刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)鍵，如果他們之中既有

24、交流220v的接觸器、電磁閥，又有24v的指示燈，則最后選用的plc的輸出點(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)閜lc的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級。所以一旦它們是交流220v的負(fù)載使用。則直流24v的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級和種類的負(fù)載，比如使用交流220v的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的plc使用最多，但對于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點(diǎn)的晶體管輸出的plc了。對第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)方面要考慮： （1）功能方面 所有plc一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的plc

25、是否有能力控制任務(wù)。如對plc與plc、plc與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信要求；或?qū)lc的計(jì)算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)lc的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對市場上流行的plc品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。（2）價(jià)格方面 不同廠家的plc產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、i/o點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)膒lc的價(jià)格能相差40%以上。在使用plc較多的情況下，這樣的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)。2.7 plc的未來發(fā)展plc總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 （1）向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展 （2）

26、向大容量、高速度方向發(fā)展 （3）智能型i/o模塊的發(fā)展 （4）基于pc的編程軟件取代編程器 （5）plc編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化 （6）plc通信的易用化 （7）組態(tài)軟件與plc的軟件化 （8）plc與現(xiàn)場總線相結(jié)合 （9）開發(fā)新型特殊功能模塊 （10）cpu的處理速度進(jìn)一步加快 第三章 自動售貨機(jī)的功能分析3.1自動售貨機(jī)的基本功能在進(jìn)行上、下位機(jī)程序編寫之前,首先要做的工作是確定自動售貨機(jī)本身所具備的功能及在進(jìn)行某種操作后所具有的狀態(tài)。 在實(shí)際生活中,我們見到的售貨機(jī)可以銷售一些簡單的日用品,如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機(jī)的基本功能就是對投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算,并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠

27、購買某種商品,并做出相應(yīng)的反應(yīng)。舉一個(gè)簡單的例子來說明,例如,售貨機(jī)中有4中商品,其中01號商品代表第一種商品,價(jià)格為1元,02商品為3元,其余類推?，F(xiàn)投入1個(gè)1元硬幣,當(dāng)投入的貨幣超過01商品的價(jià)格時(shí),01商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化,提示可以購買,其他商品同比。當(dāng)按下選擇01商品的價(jià)格時(shí),售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算,從投入的貨幣總值中減去01商品的價(jià)格同時(shí)啟動相應(yīng)的電機(jī),提取01號商品到出貨口。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)進(jìn)行等待外部命令,如繼續(xù)交易,則同上,如果此時(shí)不再購買而按下退幣按鈕,售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作,退回相應(yīng)的貨幣,并在程序中清零,完成此次交易。由此看來,售貨機(jī)一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算以及在退

28、幣時(shí)的除法運(yùn)算,這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識別系統(tǒng)和貨幣的傳動來實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。本次自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)采用plc作為控制核心,具有抗干擾能力強(qiáng),可靠性好,控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,通用性強(qiáng),編程方便,易于使用,功能完善,設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短,體積小,維護(hù)操作方便,易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò),可實(shí)現(xiàn)三電一體化等功能,這在現(xiàn)代化商業(yè)社會的今天尤為重要。3.2自動售貨機(jī)控制要求飲料自動售貨機(jī)中有兩種飲料，一種為汽水，另一種為果：1.可向自動售貨機(jī)1角、5角、1元的硬幣。當(dāng)投幣總數(shù)超過2元時(shí)，汽水指示燈亮；當(dāng)投幣總數(shù)超過3元時(shí)，汽水和果汁指示燈都亮。2.當(dāng)汽水指示燈亮?xí)r按下汽水按鈕，排出汽水，8s后自動停止

29、，在這段時(shí)間內(nèi)汽水指示燈閃爍。 3.當(dāng)果汁指示燈亮?xí)r按下果汁按鈕，排出果汁，8s后自動停止，在這段時(shí)間內(nèi)果汁指示燈閃爍。4.購買飲料完成后，找錢執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作，找出多余的錢。第四章 自動售貨機(jī)的plc設(shè)計(jì)4.1 整體系統(tǒng)工作流程 圖4-1 工作流程4.2 i/o地址分配表 表4.1 i/o分配表 輸入信號plc地址輸入信號plc地址1角投入行程開關(guān)i 0.1汽水指示燈q0.05角投入行程開關(guān)i 0.2果汁指示燈q0.11元投入行程開關(guān)i 0.3放汽水電磁閥q0.2汽水按鈕i 0.4放果汁電磁閥q0.3果汁按鈕i 0.5找錢執(zhí)行機(jī)構(gòu)q0.4找錢行程開關(guān)i 0.64.3什么是梯形圖梯形圖是用的最多的

30、plc圖形編程語言。梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號的基礎(chǔ)上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，如圖3-6-1所示。繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)。因此，這種編程語言為廣大電氣技術(shù)人員所熟知，是應(yīng)用最廣泛的plc的編程語言，是plc的第一編程語言。圖3-4 傳統(tǒng)繼電器控制線路圖和plc梯形在梯形圖中，有兩根豎直的直線，被稱為母線，現(xiàn)在很多plc只保留了左邊的母線，而把右邊的母線略去不寫。在梯形圖中引入了“能流”的概念。左邊的母線就如電源的“正極”，而右邊的母線就如電源的“負(fù)極”。如果有“能流”從左

31、至右流向線圈，則線圈被激勵(lì)。如果沒有能流，則線圈未被激勵(lì)，“能流”在任何時(shí)刻都不會通過接點(diǎn)自右向左流。4.4自動售貨機(jī)plc控制程序設(shè)計(jì)（1）錢幣送入相應(yīng)的存儲器：1角硬幣：1 mw 105角硬幣：5 mw 121元硬幣：10 mw 144.5 設(shè)計(jì)總結(jié)論文在講述了自動售貨機(jī)的發(fā)展過程，以及國內(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，并對基于plc的自動售貨機(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)控制程序。通過本次論文設(shè)計(jì)，使我對 plc控制的知識

32、有了更深層次的認(rèn)識，同時(shí)通過多次上機(jī)操作，我對計(jì)算計(jì)的運(yùn)用能力也有很大的提高，而在論文設(shè)計(jì)中通過查閱文獻(xiàn)，搜集資料，綜合分析等方面的訓(xùn)練，使我綜合運(yùn)用各方面知識，分析解決實(shí)際問題的能力也得到了很大的提高。在具體的設(shè)計(jì)過程中，通過老師和同學(xué)的幫助和自己的不斷摸索，掌握了不少的工程設(shè)計(jì)方法，同時(shí)也培養(yǎng)了自己的工程設(shè)計(jì)思想，為以后的實(shí)際工作打下了一定的基礎(chǔ) 。致謝在此答辯之際，我首先要感謝導(dǎo)師老師。因?yàn)闊o論從論文選題，到編寫過程，直到完成，賀老師無不傾注著心血和辛勞。這點(diǎn)讓我們深受感動。賀老師認(rèn)真的求學(xué)精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的專業(yè)學(xué)識、敏銳的學(xué)術(shù)眼光、深邃的學(xué)術(shù)思想、勤勉塌實(shí)的治學(xué)作風(fēng)、誨人不倦

33、的精神無不讓人感動。我在這里說一聲，老師，辛苦了！ 同時(shí)，我還要感謝其他給我指導(dǎo)幫助的各位老師，他們都在我做設(shè)計(jì)的時(shí)候無私的幫助過我，給我提出很多很好的建議，讓我獲益匪淺。三年大學(xué)生活轉(zhuǎn)眼即逝。在這三年學(xué)習(xí)期間，老師們無私耕耘、孜孜教誨，讓我們學(xué)到了很多書里和書外的知識。為我們即將進(jìn)入社會打下了良好的基礎(chǔ)。在這里我向所有老師們表示深深得謝意和崇高的敬意。你們辛苦了！最后，衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位老師！忠心地祝愿各位身體健康、工作順利。參考文獻(xiàn)1 王淑英主編.電氣控制與plc應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.12 余雷聲.電氣控制與plc應(yīng)用m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，19

34、99 3 何衍慶.可編程控制器原理及應(yīng)用技巧m.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1998 4 廖常初主編. plc編程及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 5 西門子公司.simatic s7-200可變程序控制器系統(tǒng)手冊.2000.116 王宏文主編.自動化專業(yè)英語北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目：飲料自動售貨機(jī)plc設(shè)計(jì)專 業(yè)：機(jī)電一體化 班 級：10機(jī)電332 學(xué) 號：1033113243 姓 名： 指導(dǎo)教師： 1.研究的目的和意義自動售貨機(jī)是可完成無人自動售貨,集光、 機(jī)、電一體化的商業(yè)自動化設(shè)備。自動售貨機(jī)不受任何場地限制,方便快捷,很多城市的公共場所里面都放置有自動

35、售貨機(jī)?？删幊绦蚩刂破?plc)是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置,它具有可靠性高、編程簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。本課題基于plc實(shí)現(xiàn)自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。從自動售貨機(jī)的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(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；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了從廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來講就是自動銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時(shí)無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營時(shí)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(fèi)