基于PLC控制的飲料自動(dòng)售貨機(jī)

1、南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- - PAGE 5 -11.1 自動(dòng)售貨機(jī)的理論背景與實(shí)際意義24h售貨,因此深受上班族的可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicalController），簡(jiǎn)稱PLC?？删幊绦騊 L CP L C 在確定了工作任務(wù), 裝入了專用程序后成為一種專用機(jī)， 它采用循環(huán)掃描工作汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保等各行各業(yè)。機(jī)最基本的功能是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算,并根據(jù)所投入的貨幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買某種商品, 并做出相應(yīng)的反映.因此, 售貨機(jī)應(yīng)能夠辨識(shí)機(jī)內(nèi)包含的商品1。2 PLC 概述可編程控制器以其可靠性高，組合靈活，編程

2、簡(jiǎn)單,維護(hù)方便等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)被工業(yè)先進(jìn)水平的重要標(biāo)志。由于早期的可編程控制器只是用來(lái)取代繼電器控制執(zhí)行邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，因此人們稱之為可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱 PLC。隨著 PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已能完成以下控制功能（1）條件控制功能條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是批明智 PLC 的與、或、非指令取代繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)、并聯(lián)及其他各種邏輯連接進(jìn)行開關(guān)控制。(2）定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能定時(shí)/PLC 時(shí)或計(jì)數(shù)控制，以取代時(shí)間繼電器和計(jì)數(shù)繼電器.(3）步進(jìn)控制功能成后,才能進(jìn)行下一道工序操作的控制,以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)

3、控制器。（4)數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC 能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)與邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作.A/DD/A 轉(zhuǎn)換功能A/D D/A A/D、D/A 換。運(yùn)動(dòng)控制功能運(yùn)動(dòng)控制功能是指通過(guò)高速計(jì)數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸控制.（7)過(guò)程控制功能PLC PID 行閉環(huán)控制。(8）擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能是通過(guò)連接輸入/輸出擴(kuò)展單元（即 I/O 擴(kuò)展單元)模塊來(lái)增加輸入、輸出點(diǎn)數(shù),也可以通過(guò)附加各種智能單元及特殊功能單元來(lái)提高 PLC 的控制能力.（9）遠(yuǎn)程 I/O 功能I/O 功能是指通過(guò)遠(yuǎn)程 I/O 單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC 主機(jī)相連接，進(jìn)行

4、遠(yuǎn)程控制、接收輸入信號(hào)、輸出信號(hào)。(10)通訊聯(lián)網(wǎng)功能通訊功能是指通過(guò) PLC 之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC 與上位機(jī)的鏈接等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 I/O 控制或數(shù)據(jù)交換，以完成系統(tǒng)規(guī)模較大的復(fù)雜控制。(11）監(jiān)控功能PLC I/O 狀態(tài).1。3 飲料自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容根據(jù)飲料自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求，設(shè)計(jì)其工作流程（2)飲料自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 選型(3）飲料自動(dòng)售貨機(jī)的硬件輸入輸出設(shè)計(jì)及外部接線(4）飲料自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)2PLC本章介紹了自動(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PLC穩(wěn)定運(yùn)行。2。1飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)功

5、能說(shuō)明2。1。1 飲料自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求1 5 10 1 5 2 4 元、5 8 元?？刂埔笕缦?2小于45汽水及果汁指示燈亮；當(dāng)投入的硬幣總值不小于82)當(dāng)純凈水指示燈亮?xí)r，按純凈水按鈕，則純凈水排出7s 后自動(dòng)停止，這段時(shí)間內(nèi)，純凈水指示燈閃動(dòng)。7s段時(shí)間內(nèi)，汽水指示燈閃動(dòng)。7s段時(shí)間內(nèi)，牛奶指示燈閃動(dòng)。當(dāng)咖啡指示燈亮?xí)r，按咖啡按鈕，則咖啡排出7s內(nèi)，咖啡指示燈閃動(dòng)。鈕,退出多余的錢，10s當(dāng)輸出某種飲料后,系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算所剩錢幣.0 元，則找錢指示燈2 4 元,5 示燈滅；若小于8 元，則純凈水汽水和牛奶指示燈繼續(xù)亮，咖啡指示燈滅；若大于等于 8 元，則飲料指示燈全亮. 成，指示燈滅。

6、飲料自動(dòng)售貨機(jī)的外觀及工作過(guò)程飲料自動(dòng)售貨機(jī)的外觀自動(dòng)售貨機(jī)的外觀主要分為以下幾部分。飲料展示區(qū)，價(jià)格表,指示燈，按鈕，投幣口,飲料出口，錢幣出口及余額顯示屏。飲料展示區(qū)主要展示四種商品， 即純凈水,汽水，牛奶，咖啡供顧客選擇。價(jià)格表列出各種飲料的價(jià)格。指示燈的亮滅顯示可購(gòu)買的飲料.按鈕按下選擇飲料.有三個(gè)投幣口,可投 1 元，5 元和 10 元。找錢出口可找出 1 元和 5 元。其外觀示意圖如圖 2-1 所示：圖 2-1 飲料自動(dòng)售貨機(jī)的外觀圖 2-1 飲料自動(dòng)售貨機(jī)的外觀南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- - PAGE 10 -飲料自動(dòng)售貨機(jī)的簡(jiǎn)單工

7、作過(guò)程當(dāng)顧客投入錢幣，售貨機(jī)首先辨別真?zhèn)?，然后?duì)其進(jìn)行累加,根據(jù)錢幣數(shù)量相應(yīng)的指示燈亮，按下按鈕，輸出飲料并找零。其工作過(guò)程如圖 22 所示.顧客投幣顧客投幣判斷真假幣錢幣識(shí)別并進(jìn)行累加根據(jù)錢幣的數(shù)量，相應(yīng)的指示顧客按下相應(yīng)的按鈕自動(dòng)售貨機(jī)出貨并找零圖 2-2 飲料自動(dòng)售貨機(jī)的簡(jiǎn)單工作過(guò)程2。1。3.PLC 控制飲料自動(dòng)售貨機(jī)主要完成的功能（1）檢測(cè)功能檢測(cè)投入的錢幣的真?zhèn)魏蛿?shù)量檢測(cè)顧客選擇飲料的種類檢測(cè)剩余錢幣的數(shù)量多少并判斷是否需要找錢檢測(cè)退出的幣值控制功能控制飲料指示燈的亮和滅控制商品驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制退幣指示燈的亮和滅控制找錢執(zhí)行機(jī)構(gòu)2.2 飲料自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。1PLC飲料自

8、動(dòng)售貨機(jī)輸入輸出端的確定根據(jù)飲料自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求及功能，可知其輸入輸出信號(hào)如下：PLC 的數(shù)字量輸入端口。:一元傳感器用來(lái)檢測(cè)輸入的一元硬幣的數(shù)量 ,PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。五元傳感器：五元傳感器用來(lái)檢測(cè)輸入的五元硬幣的數(shù)量 ,PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。十元傳感器：十元傳感器用來(lái)檢測(cè)輸入的十元硬幣的數(shù)量，可直接連接在PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。純凈水按鈕：按下純凈水按鈕，表示顧客選擇購(gòu)買純凈水，自動(dòng)售貨機(jī)將選擇送出純凈水，可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。汽水按鈕:按下汽水按鈕，表示顧客選擇購(gòu)買汽水，自動(dòng)售貨機(jī)將選擇送出汽水,可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口

9、。牛奶按鈕：按下牛奶按鈕,表示顧客選擇購(gòu)買牛奶,自動(dòng)售貨機(jī)將選擇送出牛奶，可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。咖啡按鈕：按下咖啡按鈕，表示顧客選擇購(gòu)買咖啡,自動(dòng)售貨機(jī)將選擇送出咖啡，可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。,PLC 的數(shù)字量輸入端口。假幣指示燈：假幣指示燈指示輸入的錢幣為假幣。假幣退出繼電器：假幣退出繼電器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)將假幣退出.純凈水指示燈:純凈水指示燈指示顧客投入的幣值可購(gòu)買純凈水。汽水指示燈：汽水指示燈指示顧客投入的幣值可購(gòu)買汽水。牛奶指示燈:牛奶指示燈指示顧客投入的幣值可購(gòu)買牛奶.咖啡指示燈：咖啡指示燈指示顧客投入的幣值可購(gòu)買咖啡。純凈水出貨雞蛋器：純凈水出

10、貨繼電器線圈執(zhí)行純凈水的出貨。當(dāng)按下純凈水按鈕，PLC 主機(jī)發(fā)出控制信號(hào),PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸出端口。.當(dāng)按下汽水按鈕,PLC .汽水出貨繼電器可直PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸出端口.牛奶出貨繼電器:牛奶出貨線圈執(zhí)行牛奶的出貨.PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸出端口。PLC .汽水出貨繼電器PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸出端口。,錢執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行退幣動(dòng)作。1 元驅(qū)動(dòng)繼電器: 1 5 1 PLC 出端口.5 5 元驅(qū)動(dòng)繼電器是在找錢按鈕按下后,5 5 PLC 輸出端口.PLC主機(jī)的比較選擇,PLC 型機(jī),更穩(wěn)定更易上手。大型的設(shè)備趨向于西門子，價(jià)格昂貴，三菱的較便宜， 小型化其主要特點(diǎn)如下：1）體積小FX1S、FX1N

11、 FX2N PLC 90mm和FX1N 系列)87mm（FX2N FX2NC 系列)，體積小的微型PLC 適合在機(jī)電一體24V DC 電源可做輸入回路的電源和傳感器的電源.2)先進(jìn)美觀的外部結(jié)構(gòu)三菱的 FX 系列 PLC 吸收了整體式和模塊式 PLC 的優(yōu)點(diǎn)，它的基本單元、擴(kuò)展單元和合擴(kuò)展模塊的高度和深度相同,寬度不同。它們之間用扁平電纜連接,緊密拼裝后組成一個(gè)整齊的長(zhǎng)方體.3）提供多個(gè)子系列供用戶選用FXFX1S、FX1N 和 FX2N 的外觀、高度、深度差不多，但是性能和價(jià)格有很大差別。FX別。FX1S 系列是一種集成型小型單元式PLC，最多 30I/O整的性能和通訊功能等擴(kuò)展性整的性能和

12、通訊功能等擴(kuò)展性.如果考慮安裝空間和成本是一種理想的選擇。擇。FX1NPLC。具有擴(kuò)展輸入輸出，模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴(kuò)展性。是一款廣泛應(yīng)用于一般的順序控PLC。FX2N 系列：是三菱 PLCFX處理及可擴(kuò)展大量滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊等特點(diǎn)，為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。 FX2N 16 256 路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案 .4)靈活多變得系統(tǒng)配置FX PLC 系統(tǒng)配置靈活，用戶除了可選不同的子系列外，還可以選用多種基本單元，擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同 I/O 點(diǎn)和不同功能的控制系統(tǒng), FX PLC 那樣靈,PLC 5）功能強(qiáng),使用方便FX 系列的體積雖小，卻具

13、有很強(qiáng)的功能。其內(nèi)置告訴計(jì)數(shù)器，有輸入輸出9 13 22 I/O PLC 量高、速度快、使用范圍廣、低成本等優(yōu)點(diǎn),考慮到留有余量的原則，可選擇三FX2N-32MR PLC 作為主機(jī)。2。2.2 PLC(1）9 13 FX2N-32MR PLC I/O 21 所示。名稱地址名稱地址說(shuō)明輸入信號(hào)假幣指示燈L0純凈水指示燈汽水指示燈L2 牛奶指示燈L3 咖啡指示燈L4 找錢指示燈L5假幣退出繼電器KM0 純凈水出貨繼電器汽水出貨繼電器KM2 牛奶出貨繼電器KM3 咖啡出貨繼電器KM4 1 元繼電器KM55 元繼電器KM6輸出信號(hào)Y0指示投入的為假幣Y1指示投入的錢幣可購(gòu)買純凈Y2指示投入的錢幣可購(gòu)買

14、汽水Y3指示投入的錢幣可購(gòu)買牛奶Y4指示投入的錢幣可購(gòu)買咖啡Y5指示錢幣不足Y6控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)退出假幣Y7控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行送出純凈水的動(dòng)Y10控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行送出汽水的動(dòng)作Y11控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行送出牛奶的動(dòng)作Y12控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行送出咖啡的動(dòng)作Y13控制找錢機(jī)構(gòu)執(zhí)行退1元?jiǎng)幼鱕145假幣傳感器SQ0X0檢測(cè)錢幣的真?zhèn)? 元傳感器SQ1X1檢測(cè)投入 1 元硬幣的數(shù)量5 元傳感器SQ2X2檢測(cè)投入 5 元錢幣的數(shù)量10 元傳感器SQ3X310純凈水按鈕SB0X4選擇購(gòu)買純凈水汽水按鈕SB1X5選擇購(gòu)買汽水牛奶按鈕SB2X6選擇購(gòu)買牛奶咖啡按鈕SB3X7選擇購(gòu)買咖啡找錢按鈕SB4X10選擇退幣2。2。

15、3 飲料自動(dòng)售貨機(jī)外部硬件接線圖及主電路根據(jù) I/O 地址分配表,連接各輸入輸出端子,畫 PLC 硬件接線圖，如圖 23 所示。南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- - PAGE 12 -圖 23 飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的PLC 硬件接線圖152-4圖 24 主電路南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- - PAGE 14 -33。1 飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的工作流程飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)工作過(guò)程主要包括判斷錢幣的真?zhèn)?、?jì)幣比較顯示可買飲料、選擇、飲料供應(yīng)、退幣五個(gè)步驟。1)判別錢幣的真?zhèn)萎?dāng)顧客投入的錢幣為假幣時(shí),假幣指

16、示燈亮，驅(qū)動(dòng)假幣退出繼電器線圈動(dòng)作將假幣退出,5S 之后結(jié)束。計(jì)幣比較D0,如果投入的錢2 4 5 元,8 元，四種飲料指示燈全亮.選擇飲料。選擇飲料比較電路完成后，可選擇飲料。當(dāng)按下按鈕時(shí)，相應(yīng)的指示燈閃爍. 4）飲料供應(yīng)當(dāng)按下按鈕時(shí),相應(yīng)的繼電器啟動(dòng)輸出所選擇的飲料 ,輸出地同時(shí)寄存器減去購(gòu)買的飲料的錢幣數(shù)。5)退幣購(gòu)買結(jié)束后，若還剩余錢幣，按下退幣按鈕，系統(tǒng)會(huì)把數(shù)據(jù)寄存器中的錢幣退回。根據(jù)對(duì)飲料自動(dòng)售貨機(jī)的工作過(guò)程描述，可以設(shè)計(jì)出飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng) PLC 程序的程序流程圖。其流程如圖 3-1 所示：開始偽判斷真?zhèn)握嬗?jì)幣小于 2 元錢幣不足比較選擇純凈水減純凈水用幣大于 4 元比較選

17、擇汽水用幣大于 5 元減牛奶用幣大于 8 元比較減咖啡用幣否是否退幣退幣是退幣結(jié)束圖 31 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)PLC 程序的程序流程圖南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- - PAGE 23 -飲料自動(dòng)售貨機(jī)各控制功能的程序設(shè)計(jì)判別錢幣真?zhèn)蔚某绦験0 通亮,直接驅(qū)動(dòng)假幣繼電器線圈 Y6，將假幣退出,5S 3-3 31 所示。圖 33 判斷真假幣的梯形圖程序表 341 判斷真假幣指令表計(jì)幣比較系統(tǒng)的程序D0 清零.1 1 5 元時(shí),5 10 10 計(jì)算2 元,Y5 2 Y1 4 Y2 5 Y3Y2 Y1 ;若大于或等于8 Y4Y3/Y2 Y1 亮,.34 2

18、 所示。圖 3-4 計(jì)幣比較系統(tǒng)的梯形圖程序圖 34 計(jì)幣比較系統(tǒng)的梯形圖程序（續(xù)）表 3-2 計(jì)幣比較系統(tǒng)的指令表程序中ADDK1D0D0 表示累加，K1 中的數(shù)加上D0 中的數(shù)放到D0 中K1+DD。CMP 為比較指令,CMPK2D0M0 表示將D0 中的數(shù)與2進(jìn)行比較，小于 2 的話放到 M0 中，等于 2 放到 M1 中，大于 2 放到 M3 中。選擇飲料的程序X4M100 得電，純凈水指Y1 X5，中間繼電器M101 得電，汽水Y2 X6，中間繼電器M102 得電，牛Y3 X5M103 Y4 3-5 33 所示.圖 35 計(jì)幣比較系統(tǒng)的梯形圖程序圖 3-5 計(jì)幣比較系統(tǒng)的梯形圖程序（

19、續(xù))表 3-3 計(jì)幣比較系統(tǒng)指令表供應(yīng)系統(tǒng)的程序當(dāng)選擇純凈水時(shí),M100 得電，驅(qū)動(dòng)繼電器Y7 接通，輸出純凈水， 7S 之后Y7 斷開停止供應(yīng)。當(dāng)選擇汽水時(shí)，M101 得電,Y10 接通,7SY10,M102Y11接通, 輸出純牛奶， 7S Y11 斷開停止供應(yīng). 得電，驅(qū)動(dòng)繼電Y127SY12斷開停止供應(yīng)。其程序梯形圖及指令表3-634所示.圖 3-6 供應(yīng)系統(tǒng)的梯形圖程序表 3-4 供應(yīng)系統(tǒng)指令表退幣系統(tǒng)的程序當(dāng)飲料輸出結(jié)束后，寄存器中數(shù)據(jù)進(jìn)行減去所用錢幣計(jì)算（2 元， 4 5 元,8 元D0 中的數(shù)X10,4Y13 得電,找Y13 接通，驅(qū)動(dòng)找出一元，5S D0 進(jìn)1 D0 Y14 Y

20、14 接通,驅(qū)動(dòng)找出五元，5S D0 進(jìn)5 D0 37 35 所示.圖 3-7 退幣系統(tǒng)梯形圖程序表 35 退幣系統(tǒng)指令表SUB 為減法指令功能，SUB D0 K2 D0 D0 2 D0 （D0K2D0)ZCP為區(qū)間比較指令,ZCP K1 K4 D0 M51 D01 M51 1 4 M52 4 M53 得電。南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）- - PAGE 26 -4入信號(hào)（包括硬幣、紙幣、假幣識(shí)別)均用開關(guān)信號(hào)來(lái)代替，所有的輸出均用指PLC硬件損壞及人身意外。PLCPLCPLC結(jié)論的公共場(chǎng)所里面都放置有自動(dòng)售貨機(jī),所以本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)的工作過(guò)程。首先從自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求開始設(shè)計(jì),繼而確定輸入輸出,PLC計(jì)線路圖及程序。在進(jìn)行論文的過(guò)程中，我再次復(fù)習(xí)了 PLC 的相關(guān)知識(shí)，深入了解了很多的功能指令，對(duì)以前不太懂的，不理解的地方都作了研究，也取得了很大進(jìn)步，并成功的完成了本次設(shè)計(jì).本次設(shè)計(jì)也涉及了很多其他方面的知識(shí)，除了學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)外，還有包括很多軟件方面的一些知識(shí)，確實(shí)收獲蠻多的。由于缺乏閱歷與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)還存在許多不足的地方。但是才疏學(xué)作中會(huì)有很大的幫助.以后我會(huì)不斷學(xué)習(xí),不斷地充實(shí)自己的。致謝本次設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)了六個(gè)月的準(zhǔn)備時(shí)間,在這期間，自