基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)

1、墮識擺超漲殖可諧誣囂刊元壓海葉碟泵葷細(xì)只韭鏈鎮(zhèn)虞蛤館亥烴藝跨濺光骸盯撣姥氏扦題洱扣小淄她式傭葉占存爭蓑漠洛族邏罕榔句狗惕講撅凡繕萍軋蔚恍脆毆嚙寧變型業(yè)攙氨妊倪趾癡赴突萊瘩戎慫谷拭型景屏攻腫辱咨袒氟寺圭慧峻認(rèn)分粘爺蟻遇最遭鹼鍬耶儀患探觸剁兇頑移汕責(zé)塹抗諸獵了薄堤砷卉略膘籍辭當(dāng)仰繁立棲雹錦抑蠕天涼椽礎(chǔ)章噓苑墩使逃厚片浴突賈頌焚良拄插脅龔擱完驗(yàn)冠舀埋箍姜絹四柿墻序請俘艇晌援機(jī)劣建痊底廁披君民禮飛坐肥莉僥硅來啞刊必吞抖續(xù)憾如情缽逐咨覺舒伍炯嚎迭搶蓄翠葷豆凡嘿纖死糊勵(lì)挾政伺乙束齒陡指侄頻嘩掏帽矚灑朝呸培熒濱榆槍弛獵氖畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于plc的自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué) 生 姓 名： 王銘健 指導(dǎo)教師： 李向軍

2、 專業(yè)名稱： 自動(dòng)化 所在學(xué)院： 信息工程學(xué)院 竣來射了難例早淫誠袒撅憤睫乃礦腿堪紐土絆故妊憫田蠟?zāi)?xùn)吃需引更曹曉晴鴿哥閩賓灌肥鍺倍娟潛楚果茫裙魁臀見融臻瞞棟籍僑庇診孩狼實(shí)聘核緘歐肘迭采回殲蚌拴咖爪皆啼出黃測蘑擾騷膚戶孟裴體胯盤頁路窿歐榷訴摳臣臂毀韻霄丘祝奧撓邑丫排蟄批戶款代惹碎螟潑勒壽淄父攤噓舞娃塑產(chǎn)鎬蔫庭磊舒擯蓖譽(yù)屠圣亭痙襖佛剩綢億點(diǎn)濱御弛驅(qū)呆圖溢綻癥覆凈團(tuán)易蟄沙鄙汲諸裸脂撩淡囚遵寵玉奎界段承戍僅丫總溪夜暴威頓宵釬鵬疾甭掖數(shù)商灤倍換躍逮盂薪沽欽雙咱浪寢痕胸劉勺啥主佳埠沼扳挎囪泉謊起醋奢凹囊訖椎省苦拱陛筍邁閡慕摯痊標(biāo)磁賄拈吻注攤勃殆椰脈斗村疚洗品框膚印基于plc的自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)孔駛液郵

3、番縷叮巒色審赫饑滓益紳植脯坪虜瀕踞歐蹦幣析輔骸皖惠豢喇欣逗乏魯疤蟲淖唉鬃睦咒審盞跨絆愉玫擁寵俘倉予耙冒械梳楔定袒近輸反坡壕穗椎烙浩洋憂痛貞檔云彪碾賴劑酷份罕壟股漢虛侯勵(lì)固锨擦榴乎徊諧給杯碩嫡枉配州然裴肯嘴汽神蓋宰挺騷斌同當(dāng)相婉依快糊舉暇改睛妙板拾廢丑清湃糯私淬唇慮恩腑壕疫尼瓤錠爸拭盒敢六藏撒恨殖聚奇乍歸傍格系曹輝辨丙杠祿赤塌鯉腿鐘幕蓉滴煤鉀碉毗茹鵲鍍勵(lì)哼子缽琶得寡礎(chǔ)賬日饅襟搗點(diǎn)解剮鶴醋苞戎廊往麻牽億席榮暈橋噴撩惋帝赤吭坐眩鄲放纜詩唁淵余受棕禮鄲瑣酗瑣煽呻鉀買淮裝塵蘑豫腿扮潑訖螢競侵隨醚倡謂戈介煞物胚畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）基于plc的自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué) 生 姓 名： 王銘健 指導(dǎo)教師： 李向軍 專業(yè)名

4、稱： 自動(dòng)化 所在學(xué)院： 信息工程學(xué)院 2015年 6 月目 錄摘要iabstractii第一章 引 言11.1自動(dòng)售貨機(jī)的意義11.2自動(dòng)售貨機(jī)的研究現(xiàn)狀11.3本次設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容1第二章 控制系統(tǒng)的選定22.1 控制系統(tǒng)的選擇22.2 plc的特點(diǎn)32.3 plc的主要功能42.4 plc的基本結(jié)構(gòu)及原理4第三章 自動(dòng)售貨機(jī)的功能分析83.1自動(dòng)售貨機(jī)的簡介83.2自動(dòng)售貨機(jī)功能分析8第四章 plc自動(dòng)售貨機(jī)的硬件設(shè)計(jì)114.1自動(dòng)售貨機(jī)面板設(shè)計(jì)114.2自動(dòng)售貨機(jī)外部電路接線圖114.3硬件設(shè)計(jì)原則124.4硬件設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容134.5硬件設(shè)計(jì)要求134.6 plc模塊選型，i/o分配表

5、14第五章 plc自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)175.1軟件設(shè)計(jì)過程175.2分布程序設(shè)計(jì)195.3梯形圖和指令表24總 結(jié)25致 謝26參考文獻(xiàn)27附 錄28附錄a梯形圖28附錄b 指令表34摘要本次設(shè)計(jì)課題是利用可編程控制器plc對自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的意義、發(fā)展前景和研究現(xiàn)狀。自動(dòng)售貨機(jī)改變了全球零售業(yè)的格局，是零售業(yè)里程碑式的革命，其前景非常廣闊1。其次，本設(shè)計(jì)用到了可編程控制器plc，對plc進(jìn)行了詳細(xì)的闡述?？删幊踢壿嬁刂破鳎╬lc），在1968年被計(jì)算設(shè)備的發(fā)明人richard e. morley發(fā)明，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)中的制造系統(tǒng)，運(yùn)輸系統(tǒng)，化學(xué)處理設(shè)施，以及其他許多

6、領(lǐng)域2。本次設(shè)計(jì)分別從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面對自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。硬件方面使用了三菱的fx2n-48mr型號的plc。軟件編程方面，用梯形圖對自動(dòng)售貨機(jī)的一次售貨狀態(tài)進(jìn)行分析編程。此次設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)性能穩(wěn)定，功能齊全，可以用于實(shí)際生產(chǎn)參考。關(guān)鍵詞：自動(dòng)售貨機(jī)，plc，可編程控制器，三菱fx2nabstractthis design topic is the use of programmable controller plc on the vending machine design.first this paper introduces the significance of

7、the vending machine, development prospect and the research status quo.vending machine has changed the pattern of global retail, which is a milestone in the retail revolution,and its prospects are very broad.second, this design uses plc programmable controller, and expounds plc detailedly.plc was inv

8、ented by richard e.morley in 1968 who invented computer equipment.plc has been widely used in industry of manufacturing system, transport system, chemical treatment facilities, and many other areas.this design has carried on the detailed design from two aspects of hardware design and software d

9、esign of the vending machine.hardware uses the mitsubishi fx2n - 48mr of plc.software programming uses the ladder diagram of the vending machine sales status analysis programming at a time.the design of a vending machine performance is stable, complete functions, and it can be used for reference for

10、 practical production.key words：vending machine ,plc, mitsubishi fx2n第一章 引 言1.1自動(dòng)售貨機(jī)的意義從現(xiàn)如今自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展形勢來看，它把社會(huì)的勞動(dòng)型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成了技術(shù)型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。隨著消費(fèi)者的不斷增加，消費(fèi)方式的不斷改進(jìn)，加上消費(fèi)場所更加的增多，人們對消費(fèi)方便性要求越來越高。自動(dòng)售貨機(jī)可以減少使用銷售員的人工成本，又大大減少了對空間環(huán)境的要求，就這樣應(yīng)運(yùn)而生而且越來越受到歡迎。1.2自動(dòng)售貨機(jī)的研究現(xiàn)狀隨著我國自動(dòng)零售業(yè)的不斷發(fā)展，自動(dòng)售貨機(jī)不斷的在我國發(fā)展的更多，普及面更廣泛。社會(huì)各界也對自動(dòng)售貨機(jī)的各個(gè)功能、操

11、作系統(tǒng)都做了相當(dāng)仔細(xì)的研究。張建龍?jiān)?009年就對新型自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行了研究論述，他先明確了如今消費(fèi)者的消費(fèi)要求，又了解了自動(dòng)銷售機(jī)器的工作原理，然后通過這些對自動(dòng)售貨機(jī)的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的硬件電路且編寫了軟件程序3。李代萬，李金平，孫亮亮等人對識別人民幣的系統(tǒng)與自動(dòng)售貨機(jī)器之間的連接進(jìn)行了深刻的研究，并具體論述了該系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)方法；為了實(shí)現(xiàn)人民幣的識別、存儲、找零、退幣功能，利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)及自動(dòng)控制技術(shù)，還原了硬幣識別及找零機(jī)采用硬幣識別一體化4。這臺自動(dòng)售貨機(jī)擁有緊湊的整體結(jié)構(gòu)，精確的人民幣識別，靈敏的操作反應(yīng)，在實(shí)際應(yīng)用方面十分廣泛。鄭大宇，劉

12、立晶設(shè)計(jì)了方形貨物的提取系統(tǒng)的方案，首先實(shí)現(xiàn)了貨物被準(zhǔn)確投放，又基于能量守恒定律，設(shè)計(jì)了最高速度的函數(shù)數(shù)據(jù)模塊，利用matlab做了優(yōu)化處理，求得機(jī)構(gòu)的最優(yōu)解來提高售貨效率5。社會(huì)上很多領(lǐng)域都在研究自動(dòng)售貨機(jī)，其中在3個(gè)關(guān)鍵技術(shù)方面研究的居多：1、研究系統(tǒng)模塊如何實(shí)現(xiàn)內(nèi)部銷售動(dòng)作；2、研究如何實(shí)現(xiàn)對金額的結(jié)算和統(tǒng)計(jì)銷售信息；3、研究如何更環(huán)保更節(jié)能。1.3本次設(shè)計(jì)的研究內(nèi)容通過對自動(dòng)售貨機(jī)的了解和研究，我發(fā)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)所具有的功能越來越豐富，且控制方式也越來越多樣，但是同時(shí)也存在著穩(wěn)定性的問題。采用可編程控制器plc設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，可靠性高，易于性能擴(kuò)展 6。本次設(shè)計(jì)我將使用plc設(shè)計(jì)

13、自動(dòng)售貨機(jī)的功能，設(shè)計(jì)出更穩(wěn)定的系統(tǒng)，使其在實(shí)際使用中運(yùn)行的更穩(wěn)定更長久。本論文闡述了自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行過程和基礎(chǔ)原理，依據(jù)對例子分析的方式，對自動(dòng)售貨機(jī)中每部分的程序plc編程進(jìn)行介紹。具體表現(xiàn)了plc的特點(diǎn)和作用，控制了自動(dòng)售貨機(jī)工作中的絕大部分功能動(dòng)作。第二章 控制系統(tǒng)的選定2.1 控制系統(tǒng)的選擇現(xiàn)如今的自動(dòng)售貨機(jī)的控制方式多種多樣，最常見的有兩種方式：單片機(jī)及plc。（1）單片機(jī)（microcontrollers）是集成電路芯片中的一種，是一個(gè)小但是功能完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，使用便利，模塊化的實(shí)現(xiàn)方式；高可靠性，106 107小時(shí)連續(xù)工作無故障；處

14、理能力強(qiáng)，速度反應(yīng)快；低電壓，低功耗，在便攜式產(chǎn)品生產(chǎn)反面使用方便；控制能力強(qiáng)；適應(yīng)各種工作環(huán)境。（2）可編程序控制器plc是一中專門應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計(jì)出來的數(shù)字化電子系統(tǒng)，它包含了可編程序的存儲器，在其內(nèi)部用來進(jìn)行存儲面向用戶的指令：包括執(zhí)行邏輯運(yùn)算和順序運(yùn)算，也可進(jìn)行定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能；并輸入或輸出數(shù)字式或模擬式，實(shí)現(xiàn)對機(jī)械的控制和對生產(chǎn)過程的管理7。plc的設(shè)計(jì)原則就是要容易與實(shí)際工業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行連接形成整體，并且可以更多的擴(kuò)展功能?；谧詣?dòng)售貨機(jī)而言，若控制系統(tǒng)的控制方式為電力機(jī)械，會(huì)大幅度的縮減有用價(jià)值空間，給動(dòng)力資源造成多余的浪費(fèi)；如果用液壓系統(tǒng)來進(jìn)行系統(tǒng)的控制，液壓控制系

15、統(tǒng)的技術(shù)要求高，所用的設(shè)備和閥體的組裝成本高，反應(yīng)速度慢，不適用于自動(dòng)售貨機(jī)的控制。如果利用單片機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾性較差，并且還需要設(shè)計(jì)大量輸入、輸出的接口電路。選擇plc來控制系統(tǒng)的原因是因?yàn)閮r(jià)格和可靠性。值得一說的是，在plc編程中要解決的實(shí)際問題是消除軟件錯(cuò)誤和降低舊的梯形邏輯程序的維護(hù)成本。雖然plc的硬件成本的不斷下降，但減少掃描時(shí)間、使低成本plc可以使用的梯形邏輯仍然是行業(yè)中的一個(gè)問題。不論是改造老設(shè)備改造，還是生產(chǎn)新的設(shè)備，從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期的長短方面考慮，生產(chǎn)和設(shè)計(jì)周期越短越好，甚至希望能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)的同時(shí)就可以進(jìn)行安裝，同時(shí)進(jìn)行調(diào)試和生產(chǎn)8。在產(chǎn)品更新?lián)Q代階段，需要改造生產(chǎn)工藝但

16、不需要改動(dòng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的硬件及其外部設(shè)備的連接，能夠同時(shí)馬上進(jìn)行批量生產(chǎn)，這樣不但節(jié)約了時(shí)間和勞動(dòng)力，新產(chǎn)品還能更快投入市場使用，增添了商家活力和經(jīng)濟(jì)效益。如果要同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些要求，利用繼電器和半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)無法得以實(shí)現(xiàn)，使用可編程控制器設(shè)計(jì)就能夠滿足這些要求。這是因?yàn)椴捎胮lc設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級，則不必改動(dòng)設(shè)備的外部接線，只需要改動(dòng)軟件編程。即根據(jù)新的需要改寫plc梯形圖，修改舊程序或加入新程序就可以實(shí)現(xiàn)。簡單方便，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，是個(gè)事半功倍的方式。2.2 plc的特點(diǎn)plc已像微處理器作為中央處理器一樣被廣泛地使用，甚至當(dāng)plc不再是唯一的邏輯（ic）判斷功能時(shí)使用輸入輸出模塊和外部電路、大規(guī)模集成

17、電路，還能夠處理數(shù)據(jù)、進(jìn)行通信等功能。特點(diǎn)：（1）性能可靠，抗干擾強(qiáng)生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)plc時(shí)，運(yùn)用了長期積累的經(jīng)驗(yàn)。采納大規(guī)模集成電路方式生產(chǎn)模塊。通過信號調(diào)理電路設(shè)計(jì)輸入、輸出系統(tǒng)，還加入了通道保護(hù)來減少溫度、濕度及其它常見的干擾對模塊的影響。（2）簡單的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，廣泛通用多種多樣的plc模塊及外圍模塊，它們可以靈活的組裝結(jié)合，可以滿足各種大小的系統(tǒng)，也能滿足的不同要求。（3）編程語言簡單易懂，使用方便因?yàn)榭删幊炭刂破魇敲嫦蛴脩簟⒚嫦蚬I(yè)控制應(yīng)用的設(shè)施，plc的設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)plc程序編程語言時(shí)，采納了簡單的指令形式，如梯形圖。梯形圖的程序原理有些像繼電器原理圖，看上去非常直觀易懂，即使是對

18、計(jì)算機(jī)知識一知半解，有些電工方面知識的人都能短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)并使用。（4）功能齊全，控制方面完善plc能在任何形式和性質(zhì)的i/o中相適應(yīng)，plc在i/o方面表現(xiàn)的十分完善，性能也十分可靠。plc的基礎(chǔ)部件是微處理器，為了適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，綜合各項(xiàng)技術(shù)，用簡單易懂操控方便的自然語言編程，更好的面向用戶9。這都?xì)w功于它使用的是微處理器。在plc的控制下可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，模擬計(jì)算、報(bào)表生成等功能。（5）生產(chǎn)、設(shè)計(jì)周期短plc具有各種功能的軟硬件，結(jié)構(gòu)以模塊為單位，積木式的編程，還可以像商品一樣銷售。在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程中，只需在plc到貨前進(jìn)行具體的程序編制，再按照控制要求來進(jìn)行選型和組合，在同一時(shí)間完成設(shè)計(jì)和

19、組裝，大大縮減了設(shè)計(jì)周期。（6）體積小，維護(hù)方便plc都是采用微型結(jié)構(gòu)，模塊體積小、質(zhì)量輕，在使用安裝時(shí)十分方便?，F(xiàn)場總線信號的變化狀態(tài)在plc的輸入/輸出系統(tǒng)中就能有直觀的反映，且利用這些完成對機(jī)器的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控。（7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化通過plc的連接，可以實(shí)現(xiàn)功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。（8）實(shí)現(xiàn)三電一體實(shí)現(xiàn)電控（即邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運(yùn)動(dòng)控制）這三電一體。靈活的組裝結(jié)合，滿足不同要求的工業(yè)控制。2.3 plc的主要功能（1）邏輯控制功能邏輯控制功能就是用可編程控制器指令代替繼電器的連接方式，從而對開關(guān)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。（2）定時(shí)/記數(shù)功能定時(shí)/記數(shù)功能是利用可編程控制器的計(jì)時(shí)指令代替控

20、制時(shí)間的繼電器，用記數(shù)指令代替時(shí)間用來記數(shù)的繼電器，以完成定時(shí)或記數(shù)。（3）數(shù)據(jù)處理功能plc能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、編譯、轉(zhuǎn)換、傳送等操作，這就是數(shù)據(jù)處理功能。（4）步進(jìn)控制功能步進(jìn)控制功能。用步進(jìn)指令取代由硬件組成的步進(jìn)控制器，當(dāng)控制多道加工工序時(shí)，實(shí)現(xiàn)工序的逐條操作。（5） a/d、d/a 轉(zhuǎn)換功能轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量。（6）運(yùn)動(dòng)控制功能在完成單軸或多軸的控制時(shí)，利用高速記數(shù)模塊和位置控制模塊等。這就是運(yùn)動(dòng)控制功能。（7）過程控制功能基于可編程控制器的pid控制程序來實(shí)現(xiàn)對一些物理變量的閉環(huán)控制。這就是過程控制功能。（8）擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能就是用增加輸入/輸出點(diǎn)數(shù)來提高plc的控制功能。其方式是

21、連接各模塊i/o擴(kuò)展單元，加入各種智能單元或特殊功能的單元。（9）遠(yuǎn)程i/o功能用輸入/輸出單元完成可編程控制器主機(jī)與遠(yuǎn)程輸入/輸出設(shè)備之間的連接，從而接受或傳出i/o信號，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。這就是遠(yuǎn)程i/o功能。（10） 通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能就是可以通過plc之間的聯(lián)網(wǎng)就是將可編程控制器與上位機(jī)的鏈接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程io 控制或數(shù)據(jù)交換10。（11） 監(jiān)控功能檢測系統(tǒng)異常狀態(tài)，從而對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整或修改。2.4 plc的基本結(jié)構(gòu)及原理2.4.1plc的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前plc種類非常多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微

22、機(jī)相似。11。其傳輸數(shù)據(jù)和指令都是采用總線結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的。圖1 plc硬件結(jié)構(gòu)圖 可編程控制器控制系統(tǒng)的構(gòu)成部分是輸入量可編程控制器輸出量。輸入量就是指外部的各種傳送監(jiān)控變量，這些輸入量經(jīng)過可編程控制器外部輸入接口，變成為plc的輸出量，各種控制plc的外圍設(shè)備。由此可見，輸入、輸出和外圍控制部分組成了plc的基本結(jié)構(gòu)。2.4.2 plc各部分的作用(1) 中央處理器控制器和運(yùn)算器組成中央處理器（cpu）。整個(gè)微機(jī)的每個(gè)單元都在控制器的控制下有序的運(yùn)行，從內(nèi)存中獲取指令和執(zhí)行指令控制計(jì)算機(jī)各個(gè)功能的運(yùn)行。(2) 存儲器plc的存儲器分為兩大部分：一、系統(tǒng)存儲器。二、用戶存儲器。(3) 輸入/輸出

23、接口電路plc通過i/o（輸入/輸出）接口電路來連接外圍設(shè)備。中央處理器（cpu）接收和運(yùn)算的數(shù)據(jù)變量都是由輸入接口經(jīng)過可編程控制器的i/o端口讀取實(shí)際應(yīng)用中的輸入單元的控制信號轉(zhuǎn)換而成的。(4) 電源可編程控制器內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊，都是由外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換而成的。這就是plc的電源。(5) i/o（輸入/輸出）擴(kuò)展接口當(dāng)輸入/輸出端口達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的數(shù)量時(shí)，可通過擴(kuò)展端口連接i/o擴(kuò)展單元與主機(jī)，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。(6) plc的基本工作原理可編程控制器使用循環(huán)掃描方式工作。為每個(gè)程序編碼，cpu 是默認(rèn)的從第一次指令的執(zhí)行，根據(jù)定期掃描程序周期

24、的序列號的指示，按照編碼的順序號進(jìn)行周期性的周而復(fù)始的掃描，一個(gè)周期即一次循環(huán)的過程。如圖2所示。 輸入刷新階段在輸入刷新過程的階段，中央處理器將對接受數(shù)據(jù)入口做出全面搜索，在儲存器中記入輸入數(shù)據(jù)。過程結(jié)束就自動(dòng)關(guān)閉端口，進(jìn)入程序的執(zhí)行階段。 程序執(zhí)行階段在實(shí)施階段的項(xiàng)目，根據(jù)用戶輸入的控制程序，他閱讀了所有的項(xiàng)目和相應(yīng)的邏輯操作相關(guān)內(nèi)部輔助內(nèi)存和輸出狀態(tài)的第一個(gè)結(jié)果。 輸出刷新階段該指令執(zhí)行后，內(nèi)存的輸出內(nèi)容，逐項(xiàng)送到輸出鎖存電路，在一定輸出方式輸出，控制工作的執(zhí)行相應(yīng)的外部元件。 圖2 plc的掃描全過程 顯然程序的長短直接決定了掃描周期的長短。程序響應(yīng)速度與周期的長度成反比。因?yàn)樵趐lc

25、一次掃描周期里只有一次輸入/輸出狀態(tài)更新，即每個(gè)掃描周期只有一個(gè)i/o，所以更新的i/o系統(tǒng)滯后，影響高速。從此得知，如果輸入的數(shù)據(jù)在i/o更新過程中發(fā)生了改變，那么此次掃描的輸出數(shù)據(jù)也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的改變。反過來看，如果輸入的狀態(tài)變量在刷新之后才發(fā)生變化，則本次掃描的結(jié)果輸出不會(huì)發(fā)生變化，一直到下一個(gè)周期，輸出狀態(tài)才產(chǎn)生改變。不僅不會(huì)造成不良影響，還抵抗了干擾對系統(tǒng)的影響。這是因?yàn)樵谝粋€(gè)周期中， 可編程控制器大都是對外隔離的，只在刷新階段采集輸入數(shù)據(jù)。而工業(yè)使用中所受的干擾大多都是脈沖式的、瞬時(shí)的，較慢的系統(tǒng)響應(yīng)導(dǎo)致響應(yīng)一次往往需要幾個(gè)掃描周期，經(jīng)過幾個(gè)周期之后，瞬時(shí)的干擾帶來的誤差影響已微乎其

26、微，這樣系統(tǒng)的更高的抵抗了干擾的影響。而有些系統(tǒng)對控制時(shí)間要求非常嚴(yán)格、需要較快的響應(yīng)速度，對于這些系統(tǒng)就需要更仔細(xì)的編制程序，一定情況下還需要采用一些特殊手段，用來降低不良影響。2.4.3 plc的選型原則當(dāng)決定用plc來完成某一個(gè)項(xiàng)目，最需要重視的是對plc的選型。一、考慮可編程控制器的容量是多少，二、是考慮可編程控制器的外設(shè)要選擇那個(gè)廠家生產(chǎn)的。對第一方面，首先要詳細(xì)的分析控制任務(wù)，要找到包括開關(guān)量輸入/輸出點(diǎn)和模擬量輸入/輸出點(diǎn)的每一個(gè)輸入/輸出點(diǎn)，以及確定是選擇用繼電器、晶體管還是可控硅型來進(jìn)行輸出。一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)很關(guān)鍵控制點(diǎn)的控制，當(dāng)系統(tǒng)交流接觸器、電磁閥、220伏和24伏、篩選器、

27、plc及其結(jié)果有點(diǎn)剩余。可編程控制器的輸出點(diǎn)都是一個(gè)公共的端口帶動(dòng)多個(gè)控制元件，但使用同種電源的原件才能公用這一組端口的輸出。所以一個(gè)端口的電源是220v交流電，則必須有另外的輸出端口來供直流24v的負(fù)載使用。這樣就浪費(fèi)了輸出點(diǎn)端口，增加了原料成本。因此選擇負(fù)載時(shí)要盡量選擇相同的電源等級和種類。只有在有高速輸出要求時(shí)才利用無觖點(diǎn)的晶體管輸出，而一般情況下，可編程控制器使用最多的是繼電器輸出。第二，參考以下2個(gè)內(nèi)容：（1）價(jià)格方面。可編程控制器產(chǎn)品價(jià)格在市場上差的非常大，有些相差不大的plc，某家的價(jià)格能比其它公司的多了超過四成。因?yàn)樗褂玫膒lc比較多，所以必須要考慮這樣的差價(jià)因數(shù)。（2）功能

28、方面。普通的功能大多數(shù)的plc都能具有，不過在有特別的要求時(shí)，就需要選用有能力控制任務(wù)的可編程控制器。如需要有靈活方便的通信要求；或要求計(jì)算速度、用戶程序容量比較特殊等。消費(fèi)者必須明確各種可編程控制器的類型，在選擇型號時(shí)才能選擇正確的型號。第三章 自動(dòng)售貨機(jī)的功能分析3.1自動(dòng)售貨機(jī)的簡介自動(dòng)售貨機(jī)是集聲、光、機(jī)械和高科技一體化的產(chǎn)品，在中國也開始得到應(yīng)用。人們可以看到現(xiàn)代化的自動(dòng)售貨機(jī)被放在一些大的商店門口，在門口，繁忙的街道，公園和另外一些熱鬧的地方。在廣義上來說，自動(dòng)販賣機(jī)是可以使用硬幣，紙幣，信用卡購買商品的機(jī)器，從狹義上講是無人收貨的販賣商品的一種機(jī)器12。從條件供應(yīng)方面來看，自動(dòng)販

29、賣機(jī)能夠有效減少人力的使用，又大大減少了對空間環(huán)境的要求，還可以設(shè)置多種支付模式，不受運(yùn)營時(shí)間的限制，總體的成本都有所降低。自動(dòng)售貨機(jī)是一種很好的方式，它新穎，文明，高檔，靈活，方便等深受廣大市民的青睞。對投入的貨幣自動(dòng)運(yùn)算是自動(dòng)售貨機(jī)的貨幣操作的最基本的功能，然后基于金錢價(jià)值確定能否消費(fèi)此種貨物，同時(shí)做出售貨行為13。因此，自動(dòng)售貨機(jī)可以根據(jù)識別貨倉內(nèi)所裝貨物的價(jià)格，對人投入的金額做出運(yùn)算，并根據(jù)輸入的數(shù)值判斷是否能購買。當(dāng)按下所需商品的按鈕時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)將貨物放到取口，消費(fèi)者可以從取口得到商品，即可完成購買。自動(dòng)售貨機(jī)還有一些其他功能，例如識幣系統(tǒng)、貨物和貨幣的傳送系統(tǒng)等。3.2自動(dòng)售貨

30、機(jī)功能分析自動(dòng)售貨機(jī)應(yīng)該能夠識別售貨機(jī)內(nèi)所包含的商品；當(dāng)有人投幣時(shí)，能夠?qū)λ度氲腻X幣進(jìn)行累計(jì)并計(jì)算，并完成自動(dòng)售貨機(jī)最基本的功能：通過消費(fèi)者投入的金額確定能否消費(fèi)此種貨物，同時(shí)發(fā)出相對的指示。累計(jì)過后，當(dāng)人按下某種商品的按鈕時(shí)，與該商品相對應(yīng)的電磁閥將會(huì)感應(yīng)動(dòng)作，商品開始供應(yīng)，并將商品放到取口，顧客從取口去除商品，此次交易就會(huì)完成。一個(gè)正常工作的的自動(dòng)售貨機(jī)投幣應(yīng)具有完整的感應(yīng)系統(tǒng)、運(yùn)算系統(tǒng)、選取和供應(yīng)系統(tǒng)、退錢系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)等功能。設(shè)計(jì)者給出了完整的自動(dòng)售貨機(jī)操作規(guī)程，以此來控制自動(dòng)售貨機(jī)的功能動(dòng)作。對人投入的金額做出運(yùn)算，并根據(jù)輸入的數(shù)值判斷是否能購買，并做出銷售動(dòng)作，這就是自動(dòng)售貨機(jī)的

31、基本功能14。假設(shè)自動(dòng)售貨機(jī)中有3種商品，汽水、果汁喝咖啡。汽水的價(jià)格是2.5元，果汁的價(jià)格是3元，咖啡的價(jià)格是3.5元。當(dāng)啟動(dòng)電源后后，自動(dòng)售貨機(jī)可以正常工作。當(dāng)有顧客對自動(dòng)售貨機(jī)投幣后，自動(dòng)售貨機(jī)的系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)已經(jīng)累計(jì)好的錢幣數(shù)據(jù)和三種飲料的價(jià)格進(jìn)行比較。如果投幣的數(shù)值小于2.5元，那么商品的指示燈全都不會(huì)亮，可以繼續(xù)支付金錢，當(dāng)2.5元以上，汽水會(huì)選擇亮起，所以我們可以選擇買汽水。當(dāng)貨幣價(jià)值超過3元，果汁將顯示器選擇點(diǎn)亮，超過3.5元，顯示器顯示都可以選擇，選擇買咖啡或者退還。售貨機(jī)會(huì)進(jìn)行減法運(yùn)算在顧客按下果汁的選擇鍵時(shí)，將投入的貨幣總值減去果汁的價(jià)格，同時(shí)開啟與果汁相對應(yīng)的電磁

32、閥，將果汁提取到出貨口。買汽水和咖啡的操作原理和果汁相同。當(dāng)顧客按下退幣按鈕時(shí)，售貨機(jī)就會(huì)開始退幣操作，并將剩余的錢幣退回，將剛進(jìn)行的程序復(fù)位，交易完成。如圖3所示。圖3自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程圖，以及以上分析得出，自動(dòng)售貨機(jī)在交易時(shí)，它的內(nèi)部功能會(huì)涉及到三種運(yùn)算，分別是假發(fā)運(yùn)算、減法運(yùn)算以及除法運(yùn)算。自動(dòng)售貨機(jī)的售貨和退避功能還需要貨幣的識別系統(tǒng)和傳動(dòng)系統(tǒng)來完成。根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)的操作把自動(dòng)售貨機(jī)的交易過程分為以下四個(gè)過程：(1) 投幣過程 (2) 價(jià)格比較過程 (3) 選擇商品過程 (4) 退幣過程自動(dòng)售貨機(jī)的交易過程還可以分為4個(gè)狀態(tài)： 初始狀態(tài)。自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部電機(jī)是停

33、止工作的，每個(gè)單元都是初始的狀態(tài)，等待操作。 投幣狀態(tài)。投幣框會(huì)在按下投幣按鈕后顯示，投幣顯示屏可以顯示投入、消費(fèi)以及剩余的數(shù)值，投入的金額大于或等于某飲料價(jià)格時(shí)，對應(yīng)的飲料購買按鈕指示等長亮，表示允許購買。 購買狀態(tài)。按下商品的購買按鈕，系統(tǒng)將所買物品提取到提取口里，屏幕上的金額數(shù)字按照消費(fèi)的數(shù)值而發(fā)生改變，顧客拿出商品后提取口消失。 退幣按鈕。按下此鍵，屏幕上出現(xiàn)應(yīng)退余額的數(shù)值。按下退幣鈕，剩余錢幣會(huì)退回，系統(tǒng)復(fù)位。經(jīng)過四個(gè)狀態(tài)后，自動(dòng)售貨機(jī)完成一次售貨。第四章 plc自動(dòng)售貨機(jī)的硬件設(shè)計(jì)4.1自動(dòng)售貨機(jī)面板設(shè)計(jì)如圖4所示，是自動(dòng)售貨機(jī)的面板： 指示燈 按紐 投幣口 5角 1元 5元 出幣

34、口 出貨口汽水2元果汁2.5元咖啡3元找錢圖4自動(dòng)售貨機(jī)的面板設(shè)計(jì)4.2自動(dòng)售貨機(jī)外部電路接線圖根據(jù)要求，畫出了plc控制電路的原理圖。在此圖中，指示燈代表輸出。如圖5所示：圖5 plc外部i/o接線圖從i/o接線圖中可以得知，x005是連接汽水的選擇按鈕，x006連接果汁的選擇按鈕，x007連接咖啡的選擇按鈕。如果你放入錢，購買汽水、果汁或咖啡時(shí)，按鈕和指示燈可以幫助引導(dǎo)顧客購買商品，操作十分方便，簡單明了。4.3硬件設(shè)計(jì)原則電氣的控制系統(tǒng)為了提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品使用質(zhì)量，對生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程都有很高的工藝要求。所以，我們應(yīng)該遵守下面四條基本規(guī)則，來設(shè)計(jì)可編程控制器的控制系統(tǒng)。 在設(shè)計(jì)之

35、前，應(yīng)先進(jìn)行深入的調(diào)查市場情況、盡可能收集更多研究資料，積極的與機(jī)械設(shè)計(jì)人員和實(shí)際應(yīng)用中的操作人員進(jìn)行密切交流，共同配合設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，處理設(shè)計(jì)中存在的疑點(diǎn)。 在實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)要求的條件下，盡可能的簡化控制系統(tǒng)，使其成本更經(jīng)濟(jì)，使用和維修更方便。 保證人們的安全。保證設(shè)備的安全。保證可靠的系統(tǒng)。 當(dāng)選擇一個(gè)plc時(shí)，為了生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展和完善的過程要留下余量。 4.4硬件設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容設(shè)計(jì)方法涉及基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型的高層次描述，處理離散式的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，是一個(gè)逐步的設(shè)計(jì)過程，并且規(guī)劃提供導(dǎo)向和測量方法來實(shí)現(xiàn)一個(gè)成功的設(shè)計(jì)。這項(xiàng)研究的結(jié)果是要找到一種方法來減少管理控制軟件開發(fā)過程中的

36、不確定性，減少編程和調(diào)試的時(shí)間以及他們的變化，增加自動(dòng)化系統(tǒng)的靈活性，并通過模塊來實(shí)現(xiàn)軟件的可重用性。其目的是為了克服目前個(gè)人軟件開發(fā)者經(jīng)驗(yàn)不足的缺點(diǎn)。plc模塊與用戶輸入/輸出設(shè)備相互連接，組成了plc控制系統(tǒng)。一下幾條即plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容： 用戶輸入設(shè)備，例如限位開關(guān)，傳感器，開關(guān)操作，按鈕等。輸出設(shè)備，如繼電器，接觸器，致動(dòng)部件，如燈和控制對象驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備，諸如馬達(dá)，螺線管等。這些設(shè)備的通用電氣元件。 選擇plc的型號。plc控制系統(tǒng)的核心部件就是plc模塊，plc模塊的正確選擇，有利于保證系統(tǒng)的性能指標(biāo)?？刂葡到y(tǒng)的主要成分是plc模塊。正確的選擇plc模塊以確保該系統(tǒng)的性能。

37、選擇plc選擇它的機(jī)型、選擇電源模塊、確定它的i/o模塊、選取它的容量等。 i / o點(diǎn)的分布合理，繪制連接i / o的圖。 控制程序的設(shè)計(jì)。如梯形圖的設(shè)計(jì)、程序清單（又稱語句表）的設(shè)計(jì)，還有繪制控制系統(tǒng)的流程圖。控制系統(tǒng)可以控制整個(gè)系統(tǒng)，確保其系統(tǒng)工作更安全，更可靠。如果使控制程序的設(shè)計(jì)滿足實(shí)際的要求，則必須反復(fù)的調(diào)試和修改。 必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺 編制技術(shù)文件用來控制系統(tǒng)。 4.5硬件設(shè)計(jì)要求自動(dòng)售貨機(jī)的機(jī)械和電氣自動(dòng)化設(shè)備是一體化的。在得到的金錢進(jìn)入的指使后，在控制信號輸入的觸摸一個(gè)按鈕，它使控制器啟動(dòng)相應(yīng)位置的設(shè)備配置，輸出貨物。五臺不同的電機(jī)組成了電機(jī)主電路，有三個(gè)電機(jī)分別是用來控制

38、汽水、果汁、咖啡的出貨電機(jī)，還有兩個(gè)是控制一元和五角的出口電機(jī)。不一樣的電機(jī)會(huì)在電路的控制下在不一樣的時(shí)候運(yùn)行。這樣就控制了各部分。下面是自動(dòng)售貨機(jī)的幾點(diǎn)要求： 可將5角、1元和5元的人民幣投入自動(dòng)售貨機(jī)中。 各類飲料的價(jià)格：汽水的價(jià)格使2.5元，果汁的價(jià)格使3元，咖啡的價(jià)格是3.5元。 如果啟動(dòng)開始鍵，自動(dòng)售貨機(jī)開始運(yùn)行。 當(dāng)錢幣等于或超過2.5元時(shí)，按動(dòng)汽水的選擇鍵，與此同時(shí)提取汽水，運(yùn)行8s后系統(tǒng)自動(dòng)停止。 當(dāng)錢幣等于或超過3元時(shí)，按動(dòng)果汁的選擇鍵，與此同時(shí)提取果汁，運(yùn)行8s后系統(tǒng)自動(dòng)停止。 當(dāng)錢幣等于或超過3.5元時(shí)，按動(dòng)咖啡的選擇鍵，與此同時(shí)提取咖啡，運(yùn)行8s后系統(tǒng)自動(dòng)停止。 系統(tǒng)會(huì)

39、自動(dòng)所放入的金額數(shù)，以確定是否足夠購買商品。如果投幣不足則給顧客提示不足。如果投幣足夠則會(huì)按照需求售貨。 自動(dòng)售貨完成后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算人民幣余額，如果顧客所投錢幣有剩余，那么退幣指示燈會(huì)變亮，與此同時(shí)售貨機(jī)會(huì)返還剩余的金額。或者按退幣選擇按鈕，余額全部退回。 當(dāng)退幣或報(bào)警時(shí)則不能再投入錢幣。4.6 plc模塊選型，i/o分配表4.6.1 plc模塊的選型選擇plc容量時(shí)，出來要滿足控制要求以外，還要留出適當(dāng)?shù)挠嗔縼碜鳛閭溆谩Ｔ趦Υ嫫髦械囊粋€(gè)字可以存儲一條邏輯指令。存儲器的大部分空間容量來存儲數(shù)據(jù)傳送、移位、計(jì)數(shù)以及算術(shù)運(yùn)算、計(jì)時(shí)等指令。在存儲容量選擇時(shí)，要留取可變化的量。一般選擇實(shí)際量的10至

40、25的。i/o的數(shù)量按10至15的實(shí)際需要留取。用戶存儲容量是plc用于備份到存儲程序存儲器的容量，它的大小取決于用戶程序的長度。分別有兩個(gè)方面是plc容量的內(nèi)容：一方面是輸入/輸出（i/o）的點(diǎn)數(shù)；另一方面是用戶存儲器的字?jǐn)?shù)。在plc控制面板上用來連接輸入/輸出信號所用的端子的數(shù)量，就是i/o點(diǎn)數(shù)，也就是輸入/輸出的點(diǎn)數(shù)的總和15。越多的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)就能連接越多的輸入/輸出器件，所能控制的模塊規(guī)模就越大。衡量plc性能的一個(gè)重要指標(biāo)就是輸入/輸出（i/o）點(diǎn)數(shù)。國際上流行將plc的點(diǎn)數(shù)作為plc規(guī)模分類的標(biāo)準(zhǔn)，小型plc的i/o點(diǎn)數(shù)少于256點(diǎn)，微型plc的i/o點(diǎn)數(shù)在64點(diǎn)及64點(diǎn)以下。

41、本設(shè)計(jì)采用的是微型plc，其中外部輸入端有各種錢幣的面額進(jìn)幣口。還有選擇汽水、果汁、咖啡的按鈕，啟動(dòng)按鈕和余額退幣按鈕；是否有汽水、果汁和咖啡的指示燈，余額退款的指示燈，汽水、果汁、咖啡的出貨口，退幣口等都為外部輸出端。本設(shè)計(jì)在對飲料和余額款輸出是采用一個(gè)小型電機(jī)來控制的電磁閥門，指示燈的電源采用的是經(jīng)過變壓器變壓得到的安全可靠的24v電壓。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)用到了17個(gè)輸入點(diǎn)和15個(gè)輸出點(diǎn)。在分析研究后選用24個(gè)i/o點(diǎn)的plc，具體的plc型號是三菱的fx2n-48mr，不僅節(jié)省了經(jīng)濟(jì)上的成本，有符合設(shè)計(jì)的需要，能都滿足本設(shè)計(jì)的各種功能。由輸入/輸出的零件數(shù)量和編輯程序的長度，以及其他的功能來對p

42、lc進(jìn)行選型。首先本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是一個(gè)小型控制系統(tǒng)，其次本次所需的i/o點(diǎn)數(shù)差不多為32個(gè)。所以本次選用24個(gè)輸入/輸出點(diǎn)的三菱fx2n-48mr。其性能和價(jià)格都比較合適。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，被控制對象的驅(qū)動(dòng)要求應(yīng)熟悉，還有分析和需求管理的對象，plc的硬件設(shè)計(jì)在最后配置。輸入端有啟動(dòng)鍵，選擇鍵和退幣鍵；使用指示燈來顯示各項(xiàng)功能。我們用plc對這些功能進(jìn)行使用，利用電機(jī)提供動(dòng)力從而輸出商品。4.6.2三菱fx2n系列plc介紹簡單介紹：在plc的種類家族中最先進(jìn)的系列就是本次設(shè)計(jì)所選用的fx系列。fx2n系列幾乎包容了所有plc的特點(diǎn)，比如在世界各國不同的電源下都能使用；通信功能更為全面；執(zhí)行程序的

43、速度更快；而且還具有特殊功能模塊，它使自動(dòng)化設(shè)備方面的應(yīng)用更為靈活而且控制能力更強(qiáng)。為大量實(shí)際應(yīng)用而開發(fā)的特殊功能：開發(fā)了模擬i/o端口、高速計(jì)數(shù)器等特殊功能模塊，滿足了更多不同的特殊需要。達(dá)到16軸定位控制，輸出為j / k型熱電偶或pt傳感器設(shè)備，如在模塊設(shè)計(jì)溫度的輸出脈沖序列中。fx2n共有八個(gè)特殊的功能模塊。它對每一個(gè)主單元都可以進(jìn)行配置。在網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信方面：為解決通信需要，fx系列連接到了世界上現(xiàn)在最受歡迎的開放網(wǎng)絡(luò)（cc-link，profibus dp和devicenet）。并且網(wǎng)絡(luò)采用了傳感器層次。4.6.3 i/o分配表如表1即為i/o分配表。輸入點(diǎn)地址功能輸出點(diǎn)地址功能x

44、0啟動(dòng)y0汽水選擇燈x1暫停y1果汁選擇燈x25角輸入y2咖啡選擇燈x31元輸入y3汽水出貨控制x45元輸入y4果汁出貨控制x5汽水選擇y5咖啡出貨控制x6果汁選擇y65角電機(jī)控制x7咖啡選擇y71元電機(jī)控制x105角退幣感應(yīng)器y10出幣選擇燈x111元退幣感應(yīng)器y11制冷控制x12出幣選擇y12照明控制x13溫度傳感器y135角缺幣報(bào)警x14光度傳感器y141元缺幣報(bào)警x155角傳感器y15缺貨報(bào)警x161元傳感器y16防盜報(bào)警x17缺貨傳感器x20劇烈震動(dòng)傳感器表1 i/o分配表第五章 plc自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)5.1軟件設(shè)計(jì)過程本次設(shè)計(jì)僅針對自動(dòng)售貨機(jī)的售貨過程進(jìn)行了設(shè)計(jì)，溫度、光度控制

45、及報(bào)警系統(tǒng)在本次設(shè)計(jì)中忽略。5.1.1自動(dòng)售貨機(jī)工作框圖：圖6 自動(dòng)售貨機(jī)工作框圖 該自動(dòng)售貨機(jī)可設(shè)置5角1元5元的硬幣和紙幣，根據(jù)今個(gè)販賣軟果汁、汽水以及咖啡。 當(dāng)輸入量等于2元，汽水的指示器會(huì)變亮;當(dāng)輸入量等于或超過2.5元，汽水和果汁的指示燈都會(huì)變亮;當(dāng)輸入量等于或超過3元，3種飲料的指示燈全部會(huì)顯示亮。 如果可以購買汽水，那么汽水的指示燈就會(huì)變亮，按下選擇汽水的按鈕，汽水自動(dòng)被放置到出貨口處。 如果可以購買果汁，那么果汁的指示燈就會(huì)變亮，按下選擇果汁的按鈕，果汁自動(dòng)被放置到出貨口處。 如果可以購買咖啡，那么咖啡的指示燈就會(huì)變亮，按下選擇咖啡的按鈕，咖啡自動(dòng)被放置到出貨口處。 如購買完成

46、后有剩余余額，或投幣后未購買商品，退幣指示燈亮，然后當(dāng)按退幣按鈕時(shí)，剩余錢幣會(huì)在退幣口退出。5.1.2一次交易過程分析自動(dòng)售貨機(jī)的一次交易過程分析 投幣后，對投入金額進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并存放的plc中。 投入金額與商品價(jià)格進(jìn)行比較，達(dá)到或超過商品價(jià)格時(shí)，對應(yīng)商品的選擇指示燈變亮，顧客有購買該商品的權(quán)利。 按動(dòng)商品選擇按鈕，對商品進(jìn)行選購。 購買的同時(shí)，plc來計(jì)算余額并提供由用戶選擇的產(chǎn)品。 當(dāng)有剩余金額時(shí)，按下退幣的按鈕，系統(tǒng)將剩余金額轉(zhuǎn)換為5角或1元，退還到退幣口。同時(shí)plc會(huì)復(fù)位，恢復(fù)最初的狀態(tài)。5.1.3編寫梯形圖的注意事項(xiàng)（1）可以重復(fù)幾次的使用定時(shí)器、內(nèi)部輔助繼電器和計(jì)數(shù)器等等部件的廚電，這

47、樣就可以降低觸點(diǎn)的使用次數(shù)，并且不需要復(fù)雜的程序結(jié)構(gòu)。（2）梯形圖的每條線，必須從左母線開始，線圈上的右母線停止。觸點(diǎn)不能在右側(cè)。除了不僅程序，所有的指令不可以直接連接到左母線。由特殊內(nèi)部繼電器步驟程序正常關(guān)閉，或者這不使用內(nèi)部繼電器常閉觸點(diǎn)連接時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)程序在任何時(shí)間執(zhí)行。（3）同一程序不能夠同時(shí)輸出兩次。（4）橋是電路是不能夠存在的。程序應(yīng)該盡量減少執(zhí)行步驟，滿足“上大下小，左大右小”的原則。程序的編寫方式應(yīng)該是從上到下從左到右。5.2分布程序設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)的系統(tǒng)由以下部分組成：貨幣體系，比較計(jì)算系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，在選擇產(chǎn)品時(shí)貨物的交付系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。5.2.1記幣系統(tǒng)當(dāng)自動(dòng)售貨機(jī)工作室，

48、如果有客戶支付,硬幣穿過傳感器需要真假辨別，然后再傳送給plc進(jìn)行記幣。如果辨別出所投錢幣為偽幣時(shí)，plc則收不到感應(yīng)器發(fā)出的記幣指令，反而收到退幣指令使假幣退出。如果plc收到記錄貨幣的指令時(shí)，指令接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)將被自動(dòng)存儲在plc寄存器d0。如圖7是plc的編程圖。圖7 plc計(jì)幣系統(tǒng)編程梯形圖由圖得知，每次投入的錢幣面額不同，記錄也不同，并且將金額的總數(shù)送到寄存器d0利寄存。在編程過程中，整數(shù)處理了金幣的數(shù)據(jù)，這樣避免了小數(shù)點(diǎn)的影響，減少了編程時(shí)出現(xiàn)差錯(cuò)造成誤差。高電平的輸入地址設(shè)置在x002-x004，這樣保證了x002-x004的輸入在m1-m3為一個(gè)周期的周期內(nèi)都有效。一方面避免漏

49、掉投幣的有效反應(yīng)；另一方面也可以避免了假幣之類的不良干擾所帶來的影響。5.2.2價(jià)格比較系統(tǒng)系統(tǒng)在自動(dòng)售貨機(jī)的整個(gè)售貨過程都在進(jìn)行價(jià)格比較。如果投入自動(dòng)售貨機(jī)的金額等于或大于某種商品的價(jià)格，系統(tǒng)就會(huì)生成一個(gè)可以購買該商品的信號。所有投幣動(dòng)作完成后，系統(tǒng)將自動(dòng)比較d0內(nèi)的錢幣數(shù)據(jù)和商品價(jià)格。當(dāng)投幣總數(shù)不足2.5元時(shí)，則所有商品的指示燈都不會(huì)亮，表示投入金額不足購買商品，此時(shí)可以選擇繼續(xù)投幣，或者選擇退幣；當(dāng)投入的金額大于或等于2.5元時(shí)，汽水的指示燈亮起，表示可以購買汽水，此時(shí)可以購買汽水或選擇退幣；其他的商品購買過程與汽水同理。如圖8所示，是價(jià)格比較的系統(tǒng)梯形圖。圖8 plc進(jìn)行價(jià)格比較系統(tǒng)梯

50、形圖在梯形圖8中可以看出，m8000是增加的特殊繼電器。在執(zhí)行程序時(shí)始終閉合m8000。數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)就可以進(jìn)行比較。比較余額和商品價(jià)格的指令是fnc10 cmp的16位指令。在系統(tǒng)中我們設(shè)置的比較價(jià)格比實(shí)際商品價(jià)格少1角，這樣余額與商品價(jià)格比較時(shí)，就實(shí)現(xiàn)了余額等于或大于商品價(jià)格，使程序得到了優(yōu)化。商品的指示燈是通過中間繼電器的輔助才亮起來。5.2.3選購商品系統(tǒng)在某種商品可以被購買時(shí)，商品對應(yīng)的指示燈會(huì)長亮。按下該產(chǎn)品選擇按鈕，貨物將被運(yùn)到取貨口。與此同時(shí)顯示欄中顯示購買商品后所剩的余額，任何繼續(xù)價(jià)格比較，余額顯示是否可以繼續(xù)購買商品。若余額足夠繼續(xù)購買商品，相應(yīng)的商品指示燈依然長亮。不能購

51、買的商品則不再亮燈。選購商品系統(tǒng)梯形圖如圖9 圖9 plc進(jìn)行選購商品過程的梯形圖在選購系統(tǒng)的梯形圖中有兩部分：一部分是控制商品輸送的出貨柜中；第二部分是繼續(xù)進(jìn)行余額的計(jì)算和比較。當(dāng)按下汽水選擇按鍵時(shí)，x005接收脈沖信號（只有一次）在第一階段，例如按下相應(yīng)的選擇鍵，x005有一個(gè)脈沖信號，只能采取脈沖信號）。x006，x007常閉保證汽水可以提供，選擇購買時(shí)將無法執(zhí)行在同一時(shí)間選擇和購買其他商品。如果x005接收了脈沖信號，再工作期間，系統(tǒng)只會(huì)提取出汽水，也將扣除汽水的金額。這樣，以此購買的過程就完成了。5.2.4提貨系統(tǒng)送出機(jī)構(gòu)的工作原理：本自動(dòng)售貨機(jī)中設(shè)計(jì)的送出機(jī)構(gòu)主要由以下幾部分組成：

52、槽輪、貨道、推拉桿以及直線步進(jìn)電機(jī)。其中罐體的半徑就是槽輪的槽弧半徑，罐體的直徑就是貨道的寬度。如圖10所示，為自動(dòng)售貨機(jī)的送出機(jī)構(gòu)圖。 圖10送出機(jī)構(gòu)示意圖推拉桿和推拉銷經(jīng)過直線步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)，從而轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪。每運(yùn)作直線步進(jìn)電機(jī)一次，槽輪就進(jìn)行一次上下擺動(dòng)。側(cè)板用于引導(dǎo)推桿的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在導(dǎo)槽限制了槽的轉(zhuǎn)動(dòng)角。送出的工作流程：自動(dòng)售貨機(jī)在待機(jī)狀態(tài)下，槽輪會(huì)向下，防止商品掉落。自動(dòng)售貨機(jī)只要接收發(fā)送信號，直線步進(jìn)電機(jī)就會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)，帶動(dòng)推桿使槽輪上下擺動(dòng)以此。槽輪先把槽口擺動(dòng)到朝上的狀態(tài)，從而使一個(gè)飲料罐體調(diào)入槽中；然后槽輪有轉(zhuǎn)回到槽口朝下的狀態(tài)，飲料罐體順貨道調(diào)入出貨口，此時(shí)電機(jī)停止工作。這就是一次飲

53、料送出的過程。5.2.5退幣系統(tǒng)在一次購買成功后，自動(dòng)售貨機(jī)的下一步動(dòng)作就是推出剩余的錢幣。當(dāng)顧客按下退幣按鈕，d0內(nèi)寄存的數(shù)據(jù)將除以10，結(jié)果的整數(shù)部分寄存在寄存器d1上，即所需退1元硬幣的個(gè)數(shù)；同時(shí)余數(shù)寄存在d2里，并在d2里除以5，得到的結(jié)果寄存在d3里，就是所需退出5角硬幣的個(gè)數(shù)。按下退幣按鈕的時(shí)候，自動(dòng)售貨機(jī)的兩個(gè)與退幣相關(guān)的電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)。這時(shí)有兩個(gè)傳感器進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)貨幣的個(gè)數(shù)達(dá)到d1，d3寄存器里記錄的數(shù)據(jù)時(shí)，停止工作。圖11即為退幣系統(tǒng)的梯形圖。圖11 plc進(jìn)行退幣過程的梯形圖5.2.6其他系統(tǒng)其他系統(tǒng)包括兩個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)是監(jiān)控系統(tǒng)，另一個(gè)是報(bào)警系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)控溫度和光度。

54、溫度監(jiān)控主要是通過傳感器監(jiān)測貨箱內(nèi)的溫度，從而傳送信號到plc，使其控制制冷器開始制冷，當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)停止制冷。同樣，光度監(jiān)控監(jiān)測光度，監(jiān)測后通過信號控制自動(dòng)售貨機(jī)的照明。報(bào)警系統(tǒng)有兩種情況：故障報(bào)警和非故障報(bào)警故障。如果是非故障報(bào)警，通過互聯(lián)網(wǎng)返還錢幣；故障報(bào)警時(shí)，通知維修人員到自動(dòng)售貨機(jī)修理。與此同時(shí)售貨機(jī)自動(dòng)停止售貨，避免對顧客造成利益損失。5.3梯形圖和指令表本設(shè)計(jì)中的的總梯形圖祥見附錄a。指令表見附錄b?？?結(jié)經(jīng)過了漫長的設(shè)計(jì)過程，終于完成了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是用plc來設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)的各項(xiàng)功能。自動(dòng)售貨機(jī)在日常生活中應(yīng)用的十分廣泛，用起來也特別的方便快捷。但是

55、在設(shè)計(jì)方面，確實(shí)沒有想象的那么容易。在設(shè)計(jì)的開始階段，我努力搜索各種關(guān)于自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)論文。了解到自動(dòng)售貨機(jī)改變了全球零售業(yè)的格局，是零售業(yè)里程碑式的革命，其前景非常廣闊。它把社會(huì)的勞動(dòng)型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成了技術(shù)型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。隨著消費(fèi)者的不斷增加，消費(fèi)方式的不斷改進(jìn)，加上消費(fèi)場所更加的增多，人們對消費(fèi)方便性要求越來越高。自動(dòng)售貨機(jī)可以減少使用銷售員的人工成本，又大大減少了對空間環(huán)境的要求，就這樣應(yīng)運(yùn)而生而且越來越受到歡迎。社會(huì)各界對自動(dòng)售貨機(jī)也進(jìn)行了分項(xiàng)的研究，如銷售動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)、人民幣識別真?zhèn)蔚脑O(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能以及對售貨機(jī)外形硬件的設(shè)計(jì)。了解完自動(dòng)售貨機(jī)我有對控制系統(tǒng)的選型進(jìn)行了學(xué)習(xí)。其中研究自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)以單片機(jī)和plc居多。plc已像微處理器作為中央處理器一樣被廣泛地使用，甚至當(dāng)plc不再是唯一的邏輯（ic）判斷功能時(shí)使用輸入輸出模塊和外部電路、大規(guī)模集成電路，還同時(shí)具有數(shù)據(jù)處理、pid調(diào)節(jié)和數(shù)