余-PLC-自動販賣機(jī)

1、湖南工程學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱 PLC原理與應(yīng)用 課題名稱 自動販賣機(jī)控制系統(tǒng) 專業(yè)班級 測控1101班 姓 名 張 坤 學(xué) 號 201101200120 指導(dǎo)教師 余曉霏、賴指南、劉星平、譚梅 審 批 汪 超 任 務(wù)書下達(dá) 日期 2014年11月24日 課程設(shè)計完成日期 2014年12 月 5日設(shè)計內(nèi)容與要求一. 課程設(shè)計的性質(zhì)與目的 本課程設(shè)計是自動化專業(yè)教學(xué)計劃中不可缺少的一個綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的重要手段。它的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用本課程所學(xué)知識和技能去分析和解決本課程范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題，建立正確的設(shè)計思想，掌握工程設(shè)計的一般程序和方法。通過課程設(shè)計使學(xué)

2、生得到工程知識和工程技能的綜合訓(xùn)練，獲得應(yīng)用本課程的知識和技術(shù)去解決工程實際問題的能力。 二. 課程設(shè)計的內(nèi)容 1.根據(jù)控制對象的用途、基本結(jié)構(gòu)、運動形式、工藝過程、工作環(huán)境和控制要求，確定控制方案。2.繪制自動販賣機(jī)控制系統(tǒng)的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。 3.選擇電器元件，列出電器元件明細(xì)表。 4.編寫設(shè)計說明書。 三. 課程設(shè)計的要求 1.所選控制方案合理，所設(shè)計的控制系統(tǒng)能夠滿足控制對象的工藝要求，并且技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，操作方便。 2.所繪制的設(shè)計圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)局頒布的GB472884電氣圖用圖形符號、GB698887電氣制圖、GB71598

3、7電氣技術(shù)中的文字符號制定通則。 3.所編寫的設(shè)計說明書應(yīng)重點突出，層次清楚，條理分明，篇幅不少于7000字。主要設(shè)計條件1.電氣控制技術(shù)課程設(shè)計題選（賴指南編，院內(nèi)印書）一本。實物PLC設(shè)計說明書裝訂順序1.課程設(shè)計說明書封面。2.課程設(shè)計任務(wù)書。3.說明書目錄。4.前言。5.正文（按設(shè)計內(nèi)容逐項書寫）。6.總結(jié)。7.參考文獻(xiàn)。8.附錄。9.課程設(shè)計評分表。設(shè)計進(jìn)度安排1. 第一周星期一上午：課題內(nèi)容介紹。2. 第一周星期一下午：仔細(xì)閱讀設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計任務(wù)與要求，收集設(shè)計資料，準(zhǔn)備設(shè)計工具。3. 第一周星期二第一周星期五：確定控制方案。繪制自動販賣機(jī)控制系統(tǒng)的電氣原理圖、控制系統(tǒng)的PL

4、C I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。選擇電器元件，列出電器元件明細(xì)表。4. 第二周星期一第二周星期三：試驗調(diào)試5. 第二周星期四第二周星期五：編寫設(shè)計說明書,答辯。參考文獻(xiàn)1.可編程序控制器的編程方法與工程應(yīng)用 廖常初 重慶大學(xué)出版社2.可編程序控制器及其應(yīng)用 萬太福 重慶大學(xué)出版社3.畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo) 劉祖潤 機(jī)械工業(yè)出版社4.新舊圖形符號對照讀本 兵器工業(yè)出版社5.電力拖動與控制 謝桂林 中國礦業(yè)大學(xué)出版社6.工廠常用電氣設(shè)備手冊（上、中、下） 水利電力出版社7.電氣控制技術(shù)實驗指導(dǎo)書 劉星平 湖南工程學(xué)院1. 課題介紹及控制要求 本課程設(shè)計利用學(xué)習(xí)電氣可編程控制原理及應(yīng)用基本知識，結(jié)

5、合實驗課程內(nèi)容實現(xiàn)自動販賣機(jī)基本功能。以鞏固基礎(chǔ)知識、加強(qiáng)實驗動手能力、提升自身創(chuàng)新思維為設(shè)計目的。 自動販賣機(jī)商品分為2元、3元、4元區(qū)，當(dāng)消費者從自動販賣機(jī)投幣口投入硬幣，投入2個硬幣，則只可以選擇2元區(qū)商品；投入3個硬幣，可選擇2元、3元區(qū)商品；當(dāng)投入4個硬幣，三個商品區(qū)物品都可以選。選中的物品在兩秒內(nèi)送到窗口外，當(dāng)遇到破壞機(jī)器時，機(jī)器可以實現(xiàn)自動報警機(jī)制。2.設(shè)計要求 根據(jù)以上動作順序和要求有PLC設(shè)計控制系統(tǒng)。目 錄第1章 概述1第2章 系統(tǒng)整體設(shè)計方案2第3章 硬件電路設(shè)計33.1 PLC類型選擇33.2 PLC I/O口分配3第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計44.1 系統(tǒng)流程圖44.2 各系

6、統(tǒng)梯形圖5第5章 調(diào)試與分析10第6章 總結(jié)11參考文獻(xiàn)12第1章 概述 自動售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式，20世紀(jì)70年代自日本和歐美發(fā)展起來。它又被稱為24小時營業(yè)的微型超市。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)。 在中國,自動售貨機(jī)1999年開始進(jìn)人中國市場如今，在機(jī)場、地鐵、商場、公園等客流較大的場所，已不難發(fā)現(xiàn)自動售貨機(jī)的身影。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)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百

7、貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；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)運而生了。它的售貨領(lǐng)域非常廣泛，是發(fā)達(dá)國家商品零售的一種主要方式。近幾年，自動售貨機(jī)逐漸被越來越多的消費者所接受。但由于售貨機(jī)分布零散、范圍廣闊的特點，自動售貨機(jī)在為消費者帶來方便的同時，也為經(jīng)營者在監(jiān)控、管理、維護(hù)等方面帶來很大的不便。目前售貨機(jī)運行的各種情況都需要由人工判斷，包括缺貨、缺零錢、幣箱已滿、售貨機(jī)機(jī)械故障等，經(jīng)營者普遍采用人工定時巡回視察的管理辦法，既費時費力，又無法及時準(zhǔn)確獲取自動售貨機(jī)狀態(tài)報告，給經(jīng)營者增加了管理成本和難度，也有可能給消

8、費者的正常消費造成不便。按設(shè)計要求，本系統(tǒng)設(shè)計的自動販賣機(jī)商品分為2元、3元、4元區(qū)，當(dāng)消費者從自動販賣機(jī)投幣口投入硬幣，投入2個硬幣，則只可以選擇2元區(qū)商品；投入3個硬幣，可選擇2元、3元區(qū)商品；當(dāng)投入4個硬幣，三個商品區(qū)物品都可以選。選中的物品在兩秒內(nèi)送到窗口外，當(dāng)遇到破壞機(jī)器時，機(jī)器可以實現(xiàn)自動報警機(jī)制。第2章 系統(tǒng)整體設(shè)計方案本次設(shè)計的題目是自動販賣機(jī)，主要是應(yīng)用西門子S7-200型PLC的梯形圖來設(shè)計控制程序，并簡單介紹相關(guān)的知識，如：PLC的定義、PLC的編程語言、PLC的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù)PLC的相關(guān)知識設(shè)計出它的外部接線圖，結(jié)合梯形

9、圖和外部接線圖分析說明該設(shè)計的控制原理過程。為了實現(xiàn)本系統(tǒng)的自動售貨功能，其自動控制系統(tǒng)主要包括：計幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、商品供應(yīng)系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)以及報警及提示系統(tǒng)。1.計幣系統(tǒng)： 本系統(tǒng)識別一元硬幣，故計幣以一元為單位。當(dāng)有硬幣投入后，將其放入一個已經(jīng)清零的寄存器vw0中，再次投幣時用累加器進(jìn)行累加。2.比較系統(tǒng)： 投幣完成后，當(dāng)投入的硬幣總額2元時，2元區(qū)商品燈亮，可以選擇其中的商品；當(dāng)總額3元時，2元和3元區(qū)商品燈亮，可以選擇其中的商品；當(dāng)硬幣總額4元時，2元、3元、4元區(qū)的商品燈都亮，顧客可以選擇任意商品。3.選擇系統(tǒng)： 當(dāng)按下相應(yīng)商品區(qū)的按鈕時，相應(yīng)的指示燈亮。當(dāng)商品供應(yīng)完畢，指

10、示燈滅。4.商品供應(yīng)系統(tǒng)： 按下選擇按鈕，相對應(yīng)的商品閥門打開，商品2s內(nèi)供應(yīng)。同時，硬幣的總額減去相應(yīng)商品的費用。5. 退幣系統(tǒng)： 當(dāng)購買完成后，若還有余額，則退幣指示燈亮，按下退幣按鈕，完成退幣。6. 報警及提示系統(tǒng)： 遇到破壞機(jī)器時，機(jī)器可以實現(xiàn)自動報警機(jī)制。當(dāng)還有余額剩下，但是卻買不起商品：比如，還有2元剩余，而顧客卻按下3元或4元的商品燈，此時會有提示燈亮，提示顧客余額不足。第3章 硬件電路設(shè)計3.1 PLC類型選擇根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計方案，控制系統(tǒng)采用西門子S7-200系列的CPU224XP CN。其數(shù)字量I/O為14/10，可以滿足該系統(tǒng)的輸入輸出端口要求。3.2 PLC I/O口分配

11、根據(jù)系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，這里有5個輸入信號：1個投幣信號、3個購買信號以及1個退幣信號；10個輸出信號:3個商品指示燈信號、3個執(zhí)行信號、1個退幣信號、1個退幣執(zhí)行退幣信號、1個報警信號以及1個提示信號。表3.1 I/O口分配表根據(jù)所選PLC類型及其I/O口的分配情況，連接好實物PLC。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 系統(tǒng)流程圖 該自動販賣機(jī)控制系統(tǒng)工作過程主要包括：投幣并且進(jìn)行累加，再將硬幣總額與商品價格進(jìn)行比較，從而顯示出可購買商品。接著進(jìn)行選擇購買商品，然后供應(yīng)商品，之后在計算硬幣余額，退幣或繼續(xù)購買。根據(jù)上述過程，畫出系統(tǒng)流程圖如下所示：圖4.1 系統(tǒng)流程圖4.2 各系統(tǒng)梯形圖根據(jù)系統(tǒng)的總

12、體設(shè)計方案以及其流程圖，畫出其各個部分的梯形圖。系統(tǒng)各部分如下圖所示：投幣系統(tǒng)：首先對寄存器vw0清零，然后按下I0.0進(jìn)行投幣，用累加器累加并放入vw0里。如圖4.2和4.3。圖4.2 寄存器清零 圖4.3 累加計數(shù) 2元區(qū)系統(tǒng)：首先進(jìn)行判斷，當(dāng)投幣總額2時，輔助繼電器M0.0通電，繼而Q0.0通電，2元區(qū)商品燈亮，顧客可以選擇其中的商品。按下I0.1，販賣機(jī)在兩秒后出商品。之后控制系統(tǒng)將會減去買商品的費用，用減法指令執(zhí)行，將余額重新放在寄存器vw0里。如圖4.4-4.7。 圖4.4 判斷總額是否2 圖4.5 2元商品燈 圖4.6 2s后放出2元區(qū)商品 圖4.7 余額 3元區(qū)系統(tǒng)：首先進(jìn)行判

13、斷，當(dāng)總額3時，輔助繼電器M0.1通電，繼而Q0.1通電，3元區(qū)商品燈亮，顧客可以選擇其中的商品。按下I0.2，販賣機(jī)在兩秒后出商品。之后控制系統(tǒng)將會減去買商品的費用，用減法指令執(zhí)行，將余額重新放在寄存器vw0里。如圖4.8-4.11。 圖4.8 判斷總額是否3 圖4.9 3元商品燈亮 圖4.10 2s后放出3元區(qū)商品 圖4.11 余額3元區(qū)系統(tǒng)：首先進(jìn)行判斷，當(dāng)總額4時，輔助繼電器M0.2通電，繼而Q0.2通電，4元區(qū)商品燈亮，顧客可以選擇其中的商品。按下I0.3，販賣機(jī)在兩秒后出商品。之后控制系統(tǒng)將會減去買商品的費用，用減法指令執(zhí)行，將余額重新放在寄存器vw0里。如圖4.12-4.15。圖

14、4.12 判斷總額是否4圖4.13 4元商品燈亮圖4.14 2s后放出4元區(qū)商品圖4.15 余額退幣系統(tǒng)：當(dāng)購買商品后，且余額0，這時Q0.6通電，余額燈亮，顯示有余額，可以選擇退幣。按下I0.4,進(jìn)行退幣。如圖4.16和圖4，17。圖4.16 判斷余額圖4.17 退幣提示系統(tǒng)：當(dāng)購買商品后，有余額剩余，且不足以購買其它商品時 ，系統(tǒng)進(jìn)行提示。提示指示燈Q1.0亮。 如圖4.18。圖4.18 提示第5章 調(diào)試與分析首先將系統(tǒng)梯形圖輸入西門子S7-200 PLC編程軟件STEP 7-Micro/WIN V4.0中，編譯，顯示沒有錯誤，然后保存。之后再導(dǎo)出，生成awl格式的文件。然后打開西門子仿真

15、軟件S7-200，選擇CPU型號，然后裝載程序，運行。如圖5.1.圖5.1 仿真調(diào)試 首先動作I0.03次，表示投了3次1元硬幣，此時Q0.0和Q0.1亮，表示2元和3元區(qū)商品可選。按下I0.1，購買2元區(qū)商品。2s后Q0.0滅，此時Q0.6和Q1.1亮，表示此時有余額且不再足以購買商品，并且提示顧客。按下I0.4，進(jìn)行退幣，所有燈都熄滅。 第6章 總結(jié)在過去的三年多大學(xué)時光中，我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去鍛煉我們的實踐面？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實踐中去呢？我想課程設(shè)計就為我們提供了良好的實踐平臺。我的課題是自動販賣機(jī)控制系統(tǒng)

16、。老師下發(fā)任務(wù)書后，我首先確定了總體的設(shè)計方向，并且設(shè)計出大概的系統(tǒng)設(shè)計方案。然后根據(jù)老師課堂上講的知識，畫出流程圖，再設(shè)計出梯形圖。通過這次設(shè)計，我意識到了PLC編程技術(shù)在現(xiàn)實中的廣泛應(yīng)用，并了解到自己學(xué)習(xí)中的不足之處，看到了理論與實踐的差距。  通過將近兩周的PLC設(shè)計實踐，我掌握了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設(shè)計以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到PLC中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運行，就是運行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決一個個

17、在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對PLC 的理解得到加強(qiáng)，看到了實踐與理論的差距。 通過合作，我們的合作意識得到加強(qiáng)。合作能力得到提高。上大學(xué)后，很多同學(xué)都沒有過深入的交流，在設(shè)計的過程中，我們用了分工與合作的方式，每個人互責(zé)一定的部分，同時在一定的階段共同討論，以解決分工中個人不能解決的問題，在交流中大家積極發(fā)言，和提出意見，同時我們還向別的同學(xué)請教。在此過程中，每個人都想自己的方案得到實現(xiàn)，積極向同學(xué)說明自己的想法。能過比較選出最好的方案。在這過程也提高了我們的表過能力。  通過此次課設(shè)，讓我了解了PLC梯形圖、指令表有了更好的了解，也讓我了解了關(guān)于PLC設(shè)計原理。有很多設(shè)計理念來源于實際，從中找出最適合的設(shè)計方法。  在設(shè)計的過程中我們還得到了余曉霏老師的幫助與意見。在學(xué)習(xí)的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或向同學(xué)討論是一個很好的方法，不是有句話叫做思而不學(xué)者殆。做事要學(xué)思結(jié)合。參考文