自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(最終版)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：飲料自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)： 機(jī)械測(cè)控 班級(jí)： 姓名： 組員： 指導(dǎo)老師：VIII【摘要】   本文介紹了自動(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： 自動(dòng)售貨機(jī)；可編程序控制器；梯形圖  Abstract:This&#

2、160;paper introduces the basic principles of vending machines, as well as workflow, and then to a transaction process as an example, the transaction process is divided in

3、to several block, and then the block were programmed. Specify the PLC in the role of vending machines. Procedures related to the work of the vast majority of ve

4、nding machine process. PLC control of the use of vending machines enhance the stability of the system to ensure that vending machines capable of long-term stable operatio

5、n.  Key words:Vending machines; PLC; Ladder Diagram一PLC的概述 1.1 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(lái)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)繼電接觸器控制系統(tǒng)。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。容易掌握，價(jià)格便宜，在一定范圍內(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.但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體

6、積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)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(guó)的汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)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(duì)整個(gè)開(kāi)展系統(tǒng)重新配置。為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求，1968年美國(guó)通用汽車公司公開(kāi)向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來(lái)是： 1.  編程方便

7、，可現(xiàn)場(chǎng)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裝置 4.  體積小于繼電器控制盤 5.  數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī) 6.  成本可與繼電器控制盤競(jìng)爭(zhēng) 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(dòng)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(chǔ)器至少能擴(kuò)張到4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過(guò)程的需要）  

8、60;  1.2 PLC的定義 美國(guó)國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）在1987年對(duì)可編程序控制器做出如下定義：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(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？杀槌绦蚩刂破鳂O其相關(guān)外部設(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)展其功能的原則而設(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”

9、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)、記數(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”。 1.3 PLC的發(fā)展趨勢(shì) PLC總的發(fā)展趨勢(shì)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） 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(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)化&#

10、160;（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(chǎng)總線相結(jié)合 （9） 開(kāi)發(fā)新型特殊功能模塊  （10）  CPU的處理速度進(jìn)一步加快 1.4 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(jiǎn)單，通用性強(qiáng) （3）編程方便，易于使用 （4）功能完善 （5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短 （6）體積小，維護(hù)操作方便 （7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 （8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化   

11、0;                   1.5 PLC的主要功能 1.  條件控制功能 2.  定時(shí)/記數(shù)控制功能 3.  數(shù)據(jù)處理功能 4.  A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能 5.  運(yùn)動(dòng)控制功能 6.  過(guò)程控制功能7.  擴(kuò)展功能二任務(wù)描述：自動(dòng)售貨機(jī)是可完

12、成無(wú)人自動(dòng)售貨的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，它不受任何場(chǎng)地限制，方便快捷，在我國(guó)也越來(lái)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(jiǎn)單、功能強(qiáng)、能耗低、調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的是售汽水和啤酒這兩種飲料的自動(dòng)飲料機(jī)，它的售貨過(guò)程是：首先由顧客按下商品選擇開(kāi)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(guò)光傳感器感應(yīng)，再由光傳感器驅(qū)動(dòng)硬幣識(shí)別傳感器識(shí)別硬幣（由于能力有限，在識(shí)別硬幣上不做具體研究）。大體運(yùn)行如圖2-1： 圖2-1自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖圖2-2是自動(dòng)售貨機(jī)簡(jiǎn)單示意圖。在該機(jī)中有兩種已

13、經(jīng)配制好的飲料儲(chǔ)液桶（未畫(huà)出來(lái)），一種為汽水，另一種為啤酒。汽水出口和啤酒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。 圖2-2自動(dòng)售貨機(jī)簡(jiǎn)單示意圖三 控制要求基本工作過(guò)程：1、本自動(dòng)售貨機(jī)可以投入1角、5角或1元硬幣，自動(dòng)銷售聽(tīng)裝汽水和啤酒。2、當(dāng)投入的硬幣總值等于或超過(guò)1.2元時(shí)，汽水按鈕指示燈亮；當(dāng)投入的硬幣總值等于或超過(guò)1.5元時(shí)，汽水按鈕和啤酒按鈕指示燈亮。3、當(dāng)汽水按鈕燈亮?xí)r，按汽水按鈕，則汽水排出7s后自動(dòng)停止，同時(shí)汽水按鈕指示燈閃爍7s；4、當(dāng)啤酒按鈕燈亮?xí)r，按啤酒按鈕，則啤酒排出7s后自動(dòng)停止，同時(shí)啤酒按鈕指示燈閃爍7s；5、若投入硬幣的總值超過(guò)按鈕所需錢數(shù)（啤

14、酒1.5元，汽水1.2元）時(shí)，找錢指示燈亮，同時(shí)進(jìn)行找錢動(dòng)作。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、記錄已經(jīng)售出貨品的總錢數(shù)以及各種貨品的數(shù)量，并將各種貨品的數(shù)量顯示在數(shù)碼管上。2、控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，包括確定控制對(duì)象和控制范圍，繪制工作時(shí)序圖，PLC的選型。3、硬件部分設(shè)計(jì)，包括I/O配置，操作面板布置，接線圖。4、程序設(shè)計(jì)，包括流程圖，梯形圖，上機(jī)調(diào)試，完成指令表。四系統(tǒng)配置及輸入/輸出繼電器地址分配4.1 I/O口分配列出I/O口分配表，如表所示：名稱輸入點(diǎn)編號(hào)名稱輸出點(diǎn)編號(hào)1角投幣按鈕X0汽水指示燈Y15角投幣按鈕X1啤酒指示燈Y21元投幣按鈕X2汽水電磁閥Y2汽水按鈕X3啤酒電磁閥Y4啤酒按鈕X4退幣控制

15、按鈕X5 I/O口分配表五自動(dòng)售貨機(jī)硬件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)5.1 自動(dòng)售貨機(jī)的結(jié)構(gòu)組成 圖5.1 自動(dòng)售貨機(jī)結(jié)構(gòu)1、箱體外觀正面上部為商品展示窗和價(jià)格標(biāo)簽，中部設(shè)投幣入口、退幣鈕和金額顯示窗，在價(jià)格標(biāo)簽附近設(shè)有選擇商品的按鍵，正面下部為退幣口和顧客取貨口；面向顧客的機(jī)構(gòu)正面，是完成商品價(jià)格介紹、接受投幣、顯示金額、推出商品和退幣整個(gè)售出過(guò)程的表體部分。2、商品樣品展示窗商品樣品展示窗由透明有機(jī)板窗、樣品展示架、商品價(jià)格標(biāo)簽、選購(gòu)按鈕和照明燈組成，設(shè)在前門體內(nèi)部的可開(kāi)啟樣品門，用來(lái)更換商品樣品和價(jià)格標(biāo)簽；展示窗相當(dāng)于商店櫥窗或者柜臺(tái)，以清晰明亮的商品展示和明碼標(biāo)價(jià)來(lái)招攬顧客。3、商品驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)商品的包裝多種

16、多樣，主要有箱、盒、罐、袋等，它們的提取機(jī)構(gòu)也各種各樣，商品在送出時(shí)可以采用“螺旋移動(dòng)”等動(dòng)作移到取貨口。4、商品貯存部分由于商品的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是雙螺旋體出貨機(jī)構(gòu)，由此決定了該自動(dòng)售貨機(jī)的商品貯存方式，商品主要是擺放在雙螺旋體中，通過(guò)雙螺旋體的旋轉(zhuǎn)把商品推到出貨口。5、錢幣識(shí)別系統(tǒng)錢幣識(shí)別系統(tǒng)由錢幣識(shí)別器、識(shí)別后的錢幣自動(dòng)分類貯存機(jī)構(gòu)和退幣機(jī)構(gòu)3部分組成。6、PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)是自動(dòng)售貨機(jī)在自動(dòng)銷售過(guò)程中，收到識(shí)幣信號(hào)后，自動(dòng)進(jìn)行累計(jì)、外部金額顯示、顧客按鍵后自動(dòng)推出商品和發(fā)出退幣找零等信號(hào)的電控系統(tǒng)。同時(shí)，該系統(tǒng)還具備預(yù)設(shè)價(jià)格、售出累計(jì)、驅(qū)動(dòng)檢測(cè)和故障自檢等功能，是“售貨機(jī)器人”的“大

17、腦”。六程序設(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。1 計(jì)幣部分當(dāng)有顧客購(gòu)買飲料時(shí)，投入硬幣時(shí)經(jīng)過(guò)光傳感器感應(yīng)，然后由光傳感器驅(qū)動(dòng)硬幣識(shí)別器識(shí)別硬幣,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內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，梯形圖如圖：2 比較部分投幣完成后，系統(tǒng)會(huì)將D200內(nèi)錢幣數(shù)據(jù)和可以購(gòu)買的飲料價(jià)格進(jìn)行區(qū)間比較：若1.2元投幣<1.5元，則汽水選擇指示燈長(zhǎng)亮，此時(shí)可以選擇汽水或退幣；若投幣1.5元,則汽水和啤酒指示燈長(zhǎng)亮,此時(shí)可以選擇汽水、啤酒或退幣。梯形圖如圖：3 選擇和飲料供應(yīng)部

18、分比較完成后，按下指示燈長(zhǎng)亮的選擇按鈕，相應(yīng)的電磁閥起動(dòng)，并且相應(yīng)的選擇指示燈由長(zhǎng)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)減去相應(yīng)的購(gòu)買幣數(shù)。梯形圖如圖：5 退幣部分 顧客可在購(gòu)?fù)觑嬃虾?，由退幣指示燈可知是否可以退幣，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(chǔ)存在D0中；D1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(chǔ)存在D0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(kāi)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