大學(xué)設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制

1、常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者：王義學(xué) 號(hào)： 40911235系部：電氣工程系專(zhuān)業(yè)：自動(dòng)化（電氣地運(yùn)行與控制）題目：自動(dòng)售貨機(jī)地 PLC 控制指導(dǎo)者：陳小艷評(píng)閱者：目錄摘要 4緒論 61.1自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)目地和意義61.2 自動(dòng)售貨機(jī)地發(fā)展歷史和前景71.3 自動(dòng)售貨機(jī)地 PLC控制設(shè)計(jì)原理 81.4 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)地基本思路9第 2章 PLC地概述 102.1 PLC 地定義 102.2 PLC 地簡(jiǎn)介 102.3 PLC 地工作原理 102.4 PLC 地循環(huán)掃描工作112.5 PLC 地編程語(yǔ)言 122.6 PLC 地特點(diǎn) 122.7PLC 地硬件組成 13第 3 章自動(dòng)售貨機(jī)

2、 PLC 控制設(shè)計(jì)方案研究 16 3.1 工控機(jī)自動(dòng)售貨控制系統(tǒng) 161）機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu) ,有較高地防磁、防塵、防沖擊地能力 .162）機(jī)箱內(nèi)有專(zhuān)用底板 ,底板上又 IPC 和 ISA 插槽 .163）機(jī)箱內(nèi)有專(zhuān)門(mén)電源 ,電源有較強(qiáng)地抗干擾能力 .164）要求具有長(zhǎng)時(shí)間工作能力 .163.2 PLC 自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)163.3 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)地基本思路173.4 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)地主要內(nèi)容17第 4 章自動(dòng)售貨機(jī) PLC控制（系統(tǒng)）設(shè)計(jì) 18 4.1 PLC 各 I/O 地址分配 184.2 什么是梯形圖（ LAD）194.3 投入貨幣累加顯示電路194.4自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)地梯形圖 214.5 M

3、CGS組態(tài)程序設(shè)計(jì)說(shuō)明 294.6調(diào)試結(jié)果、調(diào)試中出現(xiàn)地問(wèn)題及解決方法 29結(jié)論 32致謝 33參考文獻(xiàn) 34摘要本文主要介紹了自動(dòng)售貨機(jī)地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 . 具體地說(shuō)明了可編程控制器在自動(dòng)售貨機(jī)中地作用 . 在接收到貨幣已輸入地前提下 , 靠觸摸或者控制按鈕輸入信號(hào)使控制器啟動(dòng)相關(guān)位置地機(jī)械裝置完成規(guī)定動(dòng)作 , 將貨物輸出 . 自動(dòng)售貨機(jī)是臺(tái)機(jī)電一體化地自動(dòng)化裝置 , 再接收到貨幣已輸入地前提下 , 靠觸摸控制按鈕輸入信號(hào)使控制器啟動(dòng)相關(guān)位置地機(jī)械裝置完成規(guī)定動(dòng)作 , 將貨物輸出 . 當(dāng)顧客按下需要買(mǎi)地

4、商品所對(duì)應(yīng)地按鍵時(shí) , 數(shù)碼管上顯示出該商品地地價(jià)格 , 然后顧客需要將貨幣投入投幣口 , 數(shù)碼管上顯示出所投幣額 . 當(dāng)按下確認(rèn)鍵 , 則自動(dòng)售貨機(jī)將對(duì)投入地貨幣與商品地價(jià)格進(jìn)行比較 . 如果投入地幣額足夠時(shí) , 則自動(dòng)送出商品 , 并且把多余地錢(qián)找回 , 在數(shù)碼管上顯示出來(lái) . 如果兩者幣地相等 , 則直接送出商品 . 如果投入地幣額不足時(shí) .則報(bào)警 , 報(bào)警時(shí)間 3 秒. 當(dāng)顧客一旦按下確認(rèn)鍵 3 秒后 , 自動(dòng)售貨機(jī)將自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài) , 此時(shí)顧客才可以進(jìn)行下一次購(gòu)貨操作 . 本次設(shè)計(jì)用到了以前學(xué)過(guò)地 PLC編程設(shè)計(jì) , 參考了電子電路地設(shè)計(jì)方法關(guān)鍵字：自動(dòng)售貨機(jī)PLC編程Abstr

5、actThis paper describes the basic principle of automatic vending machines and work processes, and then a course of dealing, for example, the transaction process is divided into several blocks, and then program the block respectively. Specific instructions of the programmable controller's role in

6、 the vending machines. Receiving the money has been entered under the premise of control buttons or by touching the input signal to the controller starts the location of the mechanical devices related to complete the action, the goods output. Vending machines are electromechanical integration, autom

7、ation devices, stop receiving money under the premise has been entered, by touching the control button input signal to the controller starts the location of mechanical equipment related to complete the action, the goods output. When customers need to buy a product when it pressed the corresponding k

8、ey, the LED display on the price of the goods, then the customer will need to invest moneyslot, the digital display on the amount of the coin. When you press the Enter key, then the vending machine will be put into the currency and commodity prices were compared. If the amount invested enough money,

9、 then automatically send goods, and the extra money back, in the digital tube display. If the two currencies are equal, then send goods directly.If the amount of money invested is less than the alarm time, alarm time, 3 seconds. When customers press the Enter key once for 3 seconds, vending machines

10、 will automatically revert to the initial state, thenthe customer can purchase the next operation. This design uses a previously learned PLC programming design, reference design of electronic circuits.Keywords: vending machine PLC Programming緒論自動(dòng)售貨機(jī)最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)五、六十年代地西歐 ,英國(guó)是較早實(shí)行自動(dòng)售貨機(jī)售貨地國(guó)家之一 .1942 年,在食品

11、銷(xiāo)售中首先推廣了自動(dòng)售貨地銷(xiāo)售方式 .1950 年 .英國(guó)食品雜貨行有 500 家采用自動(dòng)售貨機(jī)售貨 .1969 年,采用自動(dòng)售貨機(jī)售貨地商家增加到 23000 家,銷(xiāo)售地商品擴(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(wàn)家香煙、飲料店采用自動(dòng)售貨機(jī) .1980 年英國(guó)有 50 余萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī) ,年銷(xiāo)售額達(dá) 8.81 億英鎊 .70 年代后 ,日本、美歐等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)自動(dòng)售貨機(jī)迅猛地發(fā)展 ,短短 30 年 ,發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)已發(fā)展到相當(dāng)大規(guī)模 . 自動(dòng)售貨機(jī)被廣泛地布放于車(chē)站、油站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、賓館、寫(xiě)字樓、娛樂(lè)場(chǎng)所及大街小巷和公路旁 ,人們通

12、過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)可以買(mǎi)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(dòng)售貨機(jī)實(shí)現(xiàn)了商品需求化、性能多樣化地發(fā)展 ,又原來(lái)只能有限商品品種 ,轉(zhuǎn)變?yōu)槔^百貨公司、超級(jí)市場(chǎng)、便民店之后 ,以消費(fèi)者與售貨機(jī) “一對(duì)一 ”自動(dòng)售貨地?zé)o店鋪銷(xiāo)售業(yè)態(tài) .目前自動(dòng)售貨機(jī)是集聲、光、機(jī)電一體化地高新智能化產(chǎn)品 ,在我國(guó)也開(kāi)始得到應(yīng)用 .在中國(guó)人們可以看到現(xiàn)代化地自動(dòng)售貨機(jī)擺放在一些大商場(chǎng)門(mén)口、繁華街道兩旁、公園入口處以及其它熱鬧地場(chǎng)所 .自動(dòng)售貨機(jī)地新奇、文明、高檔、晝夜服務(wù)、占地小、靈活方便深受許多地區(qū)市民地青睞 ,甚至出現(xiàn)許多排隊(duì)購(gòu)買(mǎi)地現(xiàn)象 . 專(zhuān)輯測(cè)算 ,中國(guó)地自動(dòng)售貨機(jī)在市場(chǎng)容量最保守算應(yīng)該有

13、四十七萬(wàn)臺(tái) ,一年地銷(xiāo)售額可達(dá)三百五十億元若按人均臺(tái)數(shù)計(jì)算全年可達(dá)五百億 ,自動(dòng)售貨機(jī)在日本達(dá)到平均每二三十人一臺(tái) ,在美國(guó)達(dá)到每四十人一臺(tái) , 在歐洲每六十人一臺(tái) ,由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)與上述國(guó)家還有一定差距 ,按每臺(tái)五百人計(jì)算 .因此 ,自動(dòng)售貨機(jī)在中國(guó)有著廣闊地發(fā)展前景 .本文選擇 PLC 作為控制器 ,來(lái)控制售貨機(jī)子系統(tǒng) .1.1 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)目地和意義面對(duì)當(dāng)前快速商品社會(huì),人們地時(shí)間觀(guān)念越來(lái)越重,如何才能更快地購(gòu)買(mǎi)到顧客自己所需地商品 ,這都是顧客和商家共同面臨地問(wèn)題.隨著科技地發(fā)展及人們生活水平地提高 ,自動(dòng)售貨機(jī)市場(chǎng)地發(fā)展越來(lái)越呈現(xiàn)出多元化及個(gè)性化地需求.通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行自助購(gòu)物正逐

14、漸成為市民地一種新地消費(fèi)時(shí)尚,快捷方便地購(gòu)物方式滿(mǎn)足了人們?cè)诋?dāng)今科技高速發(fā)展地現(xiàn)代社會(huì)追求高品質(zhì)生活地需要 .自動(dòng)售貨機(jī)在城市商業(yè)區(qū)、寫(xiě)字樓大廳、風(fēng)景區(qū)、車(chē)站、碼頭、繁華街道等公共場(chǎng)所地布設(shè)能夠美化亮化城市環(huán)境 ,方便群眾生活 ,已經(jīng)成為城市各角落地一道亮麗風(fēng)景線(xiàn) .自動(dòng)售貨機(jī)已在國(guó)內(nèi)普及 ,并成為城市現(xiàn)代文明程度地一種象征性標(biāo)志1.2 自動(dòng)售貨機(jī)地發(fā)展歷史和前景據(jù)說(shuō)世界上最早地自動(dòng)售貨機(jī)出現(xiàn)在公元前3 世紀(jì) ,那是埃及神殿里地投幣式圣水出售機(jī) .17 世紀(jì) ,英國(guó)地小酒吧里設(shè)有了香煙地自動(dòng)售貨機(jī) .在自動(dòng)售貨機(jī)歷史地長(zhǎng)河中 ,日本開(kāi)發(fā)出實(shí)用型地自動(dòng)售貨機(jī) ,那是在進(jìn)入本世紀(jì)后地事 .日本第一

15、臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)是 1904 年問(wèn)世地 “郵票明信片自動(dòng)出售機(jī) ”,它是集郵票明信片地出售和郵筒投函為一體地機(jī)器 .自動(dòng)售貨機(jī)地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(dòng)售貨機(jī) ”大受歡迎 ,果汁被注入在紙杯里出售.后來(lái) ,由于美國(guó)地飲料大公司進(jìn)入日本市場(chǎng) ,1962 年,出現(xiàn)了以自動(dòng)售貨機(jī)為主體地流通領(lǐng)域地革命 .1967 年,100日元單位以下地貨幣全部改為硬幣 ,從而促進(jìn)了自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)地發(fā)展 .自動(dòng)售貨機(jī)是本世紀(jì) 70 年代在日本、歐美發(fā)展起來(lái)地高新技術(shù)現(xiàn)代應(yīng)用產(chǎn)品 ,被稱(chēng)為 24 小時(shí)營(yíng)業(yè)地微型超市 ,售貨領(lǐng)域已擴(kuò)展至小食品、小用品、香煙、電話(huà)卡、車(chē)票、郵票等 .目

16、前在 40 多個(gè)國(guó)家已經(jīng)廣泛使用 ,日本平均每23 人一臺(tái) ,美國(guó)平均每40 人一臺(tái) ,歐洲平均每60 人一臺(tái) .在鄰國(guó)日本 ,70%份額地罐裝飲料市場(chǎng)是通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)售出地；美國(guó)可口可樂(lè)公司擁有五十余萬(wàn)臺(tái)飲料自動(dòng)售貨機(jī)分布在世界各地.通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)銷(xiāo)售將成為商品零售業(yè)不可分割地重要組成部分.二 )售貨機(jī)地前景現(xiàn)在 ,自動(dòng)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(guò)電話(huà)清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)地主流.在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí),這種機(jī)型地自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器地狀況下也能保持低溫,與以往地自動(dòng)售貨機(jī)相比,它能夠節(jié)約1015地電力 .進(jìn)入 21 世紀(jì)時(shí) ,自動(dòng)售貨機(jī)也將

17、進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化地方向發(fā)展.1.3 自動(dòng)售貨機(jī)地PLC 控制設(shè)計(jì)原理自動(dòng)售貨機(jī)是臺(tái)機(jī)電一體化地自動(dòng)化裝置 ,在接受到貨幣已輸入地前提下 ,靠觸摸控制按 扭輸入信號(hào)使控制器啟動(dòng)相關(guān)位置地機(jī)械裝置完成規(guī)定動(dòng)作 ,將貨物輸出用戶(hù)將貨幣投入投幣口,貨幣識(shí)別器對(duì)所投貨幣進(jìn)行識(shí)別；控制器根據(jù)金額將商品可售賣(mài)信息通過(guò)選貨按鍵指示燈提供給用戶(hù) ,由用戶(hù)自主選擇欲購(gòu)買(mǎi)地商品；按下用戶(hù)選擇商品所對(duì)應(yīng)地按鍵 ,控制器接收到按鍵所傳遞過(guò)來(lái)地信息 ,驅(qū)動(dòng)相應(yīng)部件 ,售出用戶(hù)選擇地商品到達(dá)取物口；如果還有足夠地余額 ,則可繼續(xù)購(gòu)買(mǎi) . 在 15 秒之內(nèi) ,自動(dòng)售貨機(jī)將自動(dòng)找出零幣或用戶(hù)旋轉(zhuǎn)退幣旋鈕 ,退

18、出零幣 .從退幣口取出零幣完成此次交易.自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)流程圖：1.4 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)地基本思路本次設(shè)計(jì)地題目是自動(dòng)售貨機(jī),主要是應(yīng)用西門(mén)子S7-200 型 PLC 地梯形圖來(lái)設(shè)計(jì)控制程序,并簡(jiǎn)單介紹相關(guān)地知識(shí),如： PLC 地定義、 PLC 地編程語(yǔ)言、PLC 地硬件組成等 .根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求畫(huà)出順序功能圖和梯形圖,再根據(jù)PLC 地相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)出它地外部接線(xiàn)圖,結(jié)合梯形圖和外部接線(xiàn)圖分析說(shuō)明該設(shè)計(jì)地控制原理過(guò)程 .本次設(shè)計(jì)地重要部分是第三章地設(shè)計(jì)部分 ,即自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖地設(shè)計(jì) .首先就得根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求準(zhǔn)確畫(huà)出它地順序功能圖 ,再根據(jù)所畫(huà)出地順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它地梯形圖第2章P

19、LC 地概述2.1 PLC 地定義PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)地?cái)?shù)字運(yùn)算操作地電子裝置. 它采用可以編制程序地存儲(chǔ)器, 用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作地指令, 并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式地輸入和輸出, 控制各種類(lèi)型地機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 .PLC 及其有關(guān)地外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體 , 易于擴(kuò)展其功能地原則而設(shè)計(jì).2.2 PLC 地簡(jiǎn)介PLC 是以 CPU 為核心 ,綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)地一種通用地工業(yè)自動(dòng)控制裝置 ,是現(xiàn)代工業(yè)控制地三大支柱（ PLC 、機(jī)器人和 CAD/CAM ）之一 . 目前 ,世界上生產(chǎn) PLC

20、地主要廠(chǎng)家有 65 個(gè),其中最有名氣地廠(chǎng)家在日本、美國(guó)和德國(guó) .日本地幾個(gè)廠(chǎng)家為三菱、富士、日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司美國(guó)地幾個(gè)廠(chǎng)家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等.還有德國(guó)地西門(mén)子,荷蘭地飛利浦,香港地鷹達(dá)等公司也是很有名氣地.日本三菱電機(jī)公司（MITSUBISHI ）于 1971 年開(kāi)始研制 PLC,目前主要有 F1,F2,FX,K,A 等十幾個(gè)系列幾十種產(chǎn)品 ,在我國(guó)（主要是華東和華南地區(qū)）地工業(yè)控制領(lǐng)域具有一定地市場(chǎng)占有率 .2.3 PLC 地工作原理PLC 地工作原理與計(jì)算機(jī)地工作原理基本是一致地,可以簡(jiǎn)單地表述為在系統(tǒng)程序地管理下 ,通過(guò)運(yùn)行應(yīng)用

21、程序完成用戶(hù)任務(wù).PLC 通電后 ,首先對(duì)硬件和軟件作一些初始化操作,初始化反復(fù)不停地分階段處理各種不同地任務(wù)（見(jiàn)圖2-1） .但是 PLC 也有它自己地特點(diǎn) ,PLC 在確定了工作任務(wù) ,裝入了專(zhuān)用程序后成為一種專(zhuān)用機(jī) ,它采用循環(huán)掃描工作方式,系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成地 .2.4 PLC 地循環(huán)掃描工作對(duì)每個(gè)程序 ,CPU 從第一條指令開(kāi)始執(zhí)行 , 按指令步序號(hào)做周期性地程序循環(huán)掃描 , 如果無(wú)跳轉(zhuǎn)指令 , 則從第一條指令開(kāi)始逐條順序執(zhí)行用戶(hù)程序 , 直至遇到結(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(chēng)為一個(gè)掃描周期 .PLC 地掃描全過(guò)

22、程如圖 2-2 所示 .（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(xiě)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(hù)輸入地控制程序, 從第一條開(kāi)始逐條執(zhí)行 , 并將相應(yīng)地邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)地內(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)寄存器中地內(nèi)容 , 依次送到輸出鎖存電路 , 并通過(guò)一定輸出方式輸出 , 驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作 , 這才形成PLC地實(shí)際輸出 .PLC地掃描全過(guò)程：2.5 PLC 地編程語(yǔ)言PLC 為用戶(hù)提供了完善地編程語(yǔ)言來(lái)滿(mǎn)

23、足編制用戶(hù)程序要求.它提供地編程語(yǔ)言通常有以下5 種：梯形圖（LAD）、語(yǔ)句表（STL）、順序功能圖（ SFC）、功能塊圖（ FBD ）和結(jié)構(gòu)文本（ ST） .2.6 PLC 地特點(diǎn)（ 1）抗干擾能力強(qiáng) , 可靠性好I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善地通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到地考慮.（ 2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 , 通用性強(qiáng)PLC 及外圍模塊品種多 , 可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求地控制系統(tǒng) .（ 3）編程方便 , 易于使用PLC程序地編制 , 采用梯形圖或面向工業(yè)控制地簡(jiǎn)單指令形式.（ 4）功能完善在 PLC內(nèi)部具有許多控制功能 , 諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控

24、繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等 .（ 5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試地周期短PLC 采用模塊化積木式結(jié)構(gòu) , 故僅需按性能、容量等選用組裝 , 因而縮短了設(shè)計(jì)周期 , 使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行 .（ 6）體積小 , 維護(hù)操作方便PLC體積小 , 質(zhì)量輕 , 便于安裝 .（ 7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化PLC可連成功能很強(qiáng)地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).（ 8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化PLC將電控（邏輯控制）、電儀（過(guò)程控制）和電結(jié)（運(yùn)動(dòng)控制）這三電集于一體 .2.7PLC 地硬件組成PLC 地硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等幾部分組成.其中 ,CPU 是 PLC 地核心；輸入單元 /輸

25、出單元是 CPU 與現(xiàn)場(chǎng)輸入 /輸出設(shè)備之間地接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備,其硬件構(gòu)成圖如圖：第 3 章 自動(dòng)售貨機(jī)PLC 控制設(shè)計(jì)方案研究3.1 工控機(jī)自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī) ,但現(xiàn)在更時(shí)髦地叫法是產(chǎn)業(yè)電腦或工業(yè)電腦 ,英文簡(jiǎn)稱(chēng) IPC. 工程機(jī)通俗地說(shuō)就是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)地計(jì)算機(jī) .而工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)一般具有強(qiáng)烈地震動(dòng) ,灰塵特別多 ,另有很高地電磁力干擾等特點(diǎn) ,而一般工廠(chǎng)均是連續(xù)作業(yè) ,一年中一般沒(méi)有休息時(shí)間 .因此 ,工控機(jī)與普通計(jì)算機(jī)相比有以下特點(diǎn)：1）機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu) ,有較高地防磁、防塵、防沖擊地能力.2 ）機(jī)箱內(nèi)有專(zhuān)用底板 ,底板上有 IPC

26、 和 ISA 插槽 .3 ）機(jī)箱內(nèi)有專(zhuān)門(mén)電源 ,電源有較強(qiáng)地抗干擾能力.4 ）要求具有長(zhǎng)時(shí)間工作能力.對(duì)于工控機(jī)作為自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng),由于自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)地環(huán)境相對(duì)工業(yè)控制地環(huán)境要好地多 ,而且自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)對(duì)連續(xù)工作地能力要求不是很高.用工控機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)控制實(shí)屬大材小用.而且工控機(jī)地價(jià)格較同層次地PC機(jī)偏高 ,這樣就增加了系統(tǒng)地成本,降低了整體地性?xún)r(jià)比 .3.2 PLC 自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（Programmable LogicController,PLC）取代傳統(tǒng)繼電器裝置以來(lái),PLC 得到了快速發(fā)展 , 在全世界各國(guó)得到了廣泛應(yīng)用 .PLC

27、是由模仿源繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)地, 二十世紀(jì)七十年代地PLC 只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制 , 首先應(yīng)用地是汽車(chē)制造業(yè). 它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作地指令；并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作, 來(lái)控制各類(lèi)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 . 用戶(hù)編制地控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程地工藝要求 , 并事先存入 PLC 地用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中 . 運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序地內(nèi)容逐條執(zhí)行 , 以完成工藝流程要求地操作 .一個(gè) PLC地控制器 , 可以接收幾千個(gè) I/O 點(diǎn). 對(duì)于自動(dòng)售貨機(jī)這樣地系統(tǒng) , 被控制對(duì)象是設(shè)備連鎖、回路很少 , 采用 PLC 較為合適 .PLC 由于采用通用監(jiān)控軟件 , 在組態(tài)軟件設(shè)計(jì)方面要容易一些

28、 . 且 PLC通常都支持現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn) , 會(huì)使得系統(tǒng)通信得到有利保障 , 更適合實(shí)現(xiàn)上位機(jī)地遠(yuǎn)程監(jiān)控 .目前使用于自動(dòng)售貨機(jī)控制地中小型 PLC 種類(lèi)繁多 , 價(jià)格低廉 . 使設(shè)計(jì)者會(huì)有更多地選擇余地 . 系統(tǒng)整體造價(jià)會(huì)比工控機(jī)低 , 而且不會(huì)降低系統(tǒng)地穩(wěn)定性 . 所以 PLC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨控制地設(shè)計(jì)是最佳設(shè)計(jì) , 本文中采用 , 因?yàn)槭圬洐C(jī)地全部功能是在上位機(jī)上模擬地, 所以控制起來(lái)很方便 .3.3 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)地基本思路自動(dòng)售貨機(jī)地基本功能就是對(duì)投入地錢(qián)幣數(shù)進(jìn)行計(jì)算 , 然后根據(jù)運(yùn)算結(jié)果做出相應(yīng)地判斷 , 看看哪種商品可以進(jìn)行購(gòu)買(mǎi) , 那種商品不能購(gòu)買(mǎi) , 本次設(shè)計(jì)地要求是可識(shí)別三種錢(qián)幣

29、, 分別是 1 元、 2 元、 5 元, 采用三個(gè)按鈕進(jìn)行模擬 , 自動(dòng)售貨機(jī)共出售四種貨物 , 其價(jià)格分別定為 1 元、 3 元、 4 元、 6 元, 當(dāng)投幣數(shù)大于等于貨物價(jià)格時(shí)且售貨機(jī)中有這種貨物時(shí) , 指示燈亮 , 表示可以進(jìn)行購(gòu)買(mǎi) , 四種貨物分別用四個(gè)小燈代替進(jìn)行模擬 . 除此外 , 本次設(shè)計(jì)還涉及了顯示、找零、送貨等功能地實(shí)現(xiàn) , 其中顯示部分采用數(shù)碼管進(jìn)行顯示 , 顯示投幣總數(shù)和購(gòu)買(mǎi)后地余額；當(dāng)按下找零按鈕后 , 數(shù)碼管顯示進(jìn)行清零 , 采用從高到低地形式進(jìn)行清零 .3.4 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)地主要內(nèi)容1.此自動(dòng)售貨機(jī)可以投入五角、一元地硬幣；2.如果顧客投入硬幣在限定地時(shí)間內(nèi)（2

30、分鐘）不按任何按鍵,自動(dòng)售貨機(jī)將退還所投硬幣；3.當(dāng)投入硬幣地總值等于或超過(guò)物品價(jià)值時(shí),對(duì)應(yīng)地物品指示燈亮綠燈；4.當(dāng)物品對(duì)應(yīng)地指示燈亮綠燈時(shí),按下相應(yīng)地按鍵 ,相應(yīng)地物品排出 ,同時(shí)指示燈綠燈閃爍；5.如果顧客投入硬幣總值超過(guò)所選物品地價(jià)值時(shí),自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；6.當(dāng)顧客成功購(gòu)買(mǎi)完一件物品后20 秒無(wú)操作 ,自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；7.如果顧客投入硬幣后又不想買(mǎi)物品,按下退款按鍵 ,自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還顧客；8.找零時(shí)顧客可選擇退一元地還是五角地；9.當(dāng)物品不足時(shí) ,對(duì)應(yīng)地物品指示燈亮紅燈,顧客按下相應(yīng)地按鍵無(wú)反應(yīng)（不出物品 ,不減余額） ,并向總部發(fā)送所缺物品

31、.第 4 章 自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制（系統(tǒng)）設(shè)計(jì)4.1 PLC 各 I/O 地址分配輸入 / 輸出單元通常也稱(chēng)I/O 單元 , 是 PLC與工業(yè)生產(chǎn)之間地連接部件.PLC通過(guò)輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象地各種數(shù)據(jù), 以這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制地依據(jù)；同時(shí)PLC又通過(guò)輸出接口將處理結(jié)果送給本控制對(duì)象 , 已實(shí)現(xiàn)控制目地 . 本次設(shè)計(jì)地主要 I/O 分配：表一序號(hào)定義點(diǎn)符號(hào)功能1I0.0SB1找零按鈕2I0.1SB2食品五角按鈕3I0.2SB3食品一元按鈕4I0.3SB4飲料一元按鈕5I0.4SB5飲料二元按鈕6I0.5SB6日用二元按鈕7I0.6SB7日用三元按鈕8I2.0SB8投五角硬

32、幣9I2.1SB9投一元硬幣10I2.5SB10找零五角11I2.6SB11找零一元12I3.1SB12食品五角行程開(kāi)關(guān)13I3.2SB13食品一元行程開(kāi)關(guān)14I3.3SB14飲料一元行程開(kāi)關(guān)15I3.4SB15飲料二元行程開(kāi)關(guān)16I3.5SB16日用二元行程開(kāi)關(guān)17I3.6SB17日用三元行程開(kāi)關(guān)18Q3.1食品五角紅燈 (物品售完 )19Q3.2食品一元紅燈 (物品售完 )20Q3.3飲料一元紅燈 (物品售完 )21Q3.4飲料二元紅燈 (物品售完 )22Q3.5日用二元紅燈 (物品售完 )23Q3.6日用三元紅燈 (物品售完 )24Q0.0找零25Q0.1出食品五角26Q0.2出食品一元

33、27Q0.3出飲料一元28Q0.4出飲料二元29Q0.5出日用二元30Q0.6出日用三元31Q2.1食品五角綠燈（可以購(gòu)買(mǎi)）32Q2.2食品一元綠燈（可以購(gòu)買(mǎi)）33Q2.3飲料一元綠燈（可以購(gòu)買(mǎi)）34Q2.4飲料二元綠燈（可以購(gòu)買(mǎi)）35Q2.5日用二元綠燈（可以購(gòu)買(mǎi)）36Q2.6日用三元綠燈（可以購(gòu)買(mǎi)）4.2 什么是梯形圖（ LAD ）梯形圖是用地最多地程PLC 圖形編程語(yǔ)言 .梯形圖語(yǔ)言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用地接觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號(hào)地基礎(chǔ)上演變而來(lái)地 .它與電器控制線(xiàn)路圖相似 ,如圖 3-4 所示 .繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用地框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式 ,具有形象、直

34、觀(guān)、實(shí)用地特點(diǎn) .因此 ,這種編程語(yǔ)言為廣大電氣技術(shù)人員所熟知 ,是應(yīng)用最廣泛地 PLC 地編程語(yǔ)言 ,是 PLC 地第一編語(yǔ)言 .圖 3-4 傳統(tǒng)繼電器控制線(xiàn)路圖和 PLC 梯形圖 a 傳統(tǒng)繼電器控制線(xiàn)路圖 b PLC 梯形圖在梯形圖中 ,有兩根豎直地直線(xiàn) ,被稱(chēng)為母線(xiàn) ,現(xiàn)在很多 PLC 只保留了左邊地母線(xiàn) ,而把右邊地母線(xiàn)略去不寫(xiě) .在梯形圖中引入了“能流”地概念 .左邊地母線(xiàn)就如電源地“正極” ,而右邊地母線(xiàn)就如電源地“負(fù)極” .如果有“能流”從左至右流向線(xiàn)圈 ,則線(xiàn)圈被激勵(lì) .如果沒(méi)有能流 ,則線(xiàn)圈未被激勵(lì) ,“能流”在任何時(shí)刻都不會(huì)通過(guò)接點(diǎn)自右向左流4.3 投入貨幣累加顯示電路該電

35、路與商品價(jià)格顯示電路大致相同,投入錢(qián)幣地種類(lèi)分別用四個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)表示 ,仍然通過(guò) BCD 碼編碼器 ,七段碼譯碼器 ,七段碼顯示器來(lái)顯示出來(lái) .但有一點(diǎn)不同 .由于投入地錢(qián)幣應(yīng)該累加起來(lái)計(jì)算器總和 ,因此應(yīng)該第一次投入地錢(qián)幣轉(zhuǎn)化地 BCD 碼儲(chǔ)存在寄存器中 ,讓其反饋到加法器地輸入端,讓其與第二次投入地錢(qián)幣相加輸出 .反饋相加電路圖 ：4.4 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)地梯形圖本此設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)主要銷(xiāo)售食品、飲料、日用三大類(lèi),而食品有五角和一元 ,飲料有一元和二元 ,日用有二元和三元 .本次自動(dòng)售貨機(jī)地梯形圖如下所示：4.5 MCGS組態(tài)程序設(shè)計(jì)說(shuō)明在組態(tài)軟件中 ,新建一個(gè)主控窗口.選中設(shè)備窗口 ,并雙擊“通

36、用串口父設(shè)備0”,并選擇子設(shè)備“三菱 Fx-232”,分別對(duì)其屬性進(jìn)行設(shè)計(jì) .新建用戶(hù)窗口 ,得到地參考界面如下圖 ,然后再在“設(shè)備窗口”中添加所需地原件 ,進(jìn)行通道連接后將其關(guān)閉 ,在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”中查看所添加地元件.回到用戶(hù)窗口對(duì)圖中地各元件進(jìn)行鏈接 .檢查無(wú)誤后把該組態(tài)與PLC 相鏈接 ,運(yùn)行該組態(tài) .所出現(xiàn)地運(yùn)行界面就是所得組態(tài) .4.6 調(diào)試結(jié)果、調(diào)試中出現(xiàn)地問(wèn)題及解決方法調(diào)試結(jié)束后 , 在我們地 mcgs 仿真圖面上 , 按下硬幣按鈕投入硬幣 , 當(dāng)投入地一元 , 二元 , 五元硬幣總數(shù)大于 12 元時(shí) , 汽水指示燈亮 . 當(dāng)投入地硬幣總數(shù)大于 15 元時(shí) , 汽水指示燈和咖啡指

37、示燈同時(shí)亮 . 當(dāng)按下咖啡指示按鈕時(shí) , 咖啡出口燈亮 , 同時(shí)咖啡指示燈閃亮 , 七秒之后停止 . 在此期間不能進(jìn)行買(mǎi)入操作.調(diào)試過(guò)程中 , 應(yīng)把各元件屬性設(shè)置正確 , 中間繼電器 M 應(yīng)為只寫(xiě)屬性 .D 與 Y 應(yīng)為只讀屬性 , 在調(diào)試過(guò)程中對(duì)各元件要進(jìn)行正確地鏈接 . 運(yùn)行前要確保工程已經(jīng)添加到組態(tài) , 且 plc 處于開(kāi)機(jī)狀態(tài) .結(jié)論通過(guò)這次對(duì)自動(dòng)售貨機(jī) PLC 控制設(shè)計(jì)制作 ,讓我了解了 PLC 設(shè)計(jì)地基本步驟 ,也讓我了解了關(guān)于自動(dòng)售貨機(jī)地原理與設(shè)計(jì)理念 ,要設(shè)計(jì)一個(gè)電路先進(jìn)行軟件模擬仿真再進(jìn)行實(shí)際地電路制作 .但是最后地成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣 ,因?yàn)?,再實(shí)際接線(xiàn)中有著各種

38、各樣地條件制約著 .而且 ,在仿真中無(wú)法成功地電路接法 ,在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼靥匦远軌虺晒?.所以 ,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者地差異 ,從中找出最適合地設(shè)計(jì)方法 .通過(guò)這次學(xué)習(xí) ,讓我對(duì)各種電路都有了大概地了解 ,所以說(shuō) ,坐而言不如立而行 ,對(duì)于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解 .PLC 設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) ,發(fā)現(xiàn) ,提出 ,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力地重要環(huán)節(jié) ,是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力地具體訓(xùn)練和考察過(guò)程 . 回顧起此次設(shè)計(jì) ,至今我仍感慨頗多 ,地確 ,從選題到定稿 ,從理論到實(shí)踐 ,在短短地一個(gè)月地日子里 ,可以說(shuō)得是苦多于甜 ,但是可以學(xué)到很多很多地地東西 , 同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)地知識(shí) ,而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)地知識(shí) .通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要地 ,只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠地 ,