基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制設(shè)計(jì)樣本

基于PLC自動(dòng)售貨機(jī)控制設(shè)計(jì)摘要:本論文設(shè)計(jì)是基于三菱FX2N系列PLC構(gòu)成自動(dòng)售貨機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，本文闡述了自動(dòng)售貨機(jī)來源與發(fā)展，以及它在國內(nèi)外發(fā)呈現(xiàn)狀，對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)方案進(jìn)行了論證，簡介了PLC基本構(gòu)成、特點(diǎn)以及工作原理，對(duì)基于三菱FX2N系列PLC構(gòu)成自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)過程進(jìn)行較為細(xì)致闡述。文中詳盡地簡介了自動(dòng)售貨機(jī)各硬件構(gòu)成，并完畢了PLC外部接線圖。在PLC梯形圖編寫時(shí)，文中采用是三菱PLC梯形圖專用編譯軟件來進(jìn)行編寫。簡介了自動(dòng)售貨機(jī)基本原理以及工作流程，然后以一次交易過程為例，把交易過程分為幾種程序塊，然后分別對(duì)程序塊進(jìn)行編程。詳細(xì)闡明了可編程序控制器在自動(dòng)售貨機(jī)中作用。程序涉及到了自動(dòng)售貨機(jī)工作絕大某些過程。運(yùn)用PLC控制自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，保證自動(dòng)售貨機(jī)可以長期穩(wěn)定運(yùn)營。核心詞：自動(dòng)售貨機(jī)；順序功能圖；梯形圖；I/O點(diǎn)分派。TheControlDesignOfVendingMachineBasedOnPLCAbstract:ThisthesisisbasedonMitsubishiPLCFX2Nseriesmonitoringsystemconsistingofvendingmachines，vendingmachinesthispaperdescribestheoriginanddevelopment，anditsdevelopmentstatusathomeandabroad，onthevendingmachineprogramsweredemonstrated，PLCintroducesthebasiccomposition，characteristicsandworkingprinciple，basedonMitsubishiFX2NseriesPLCvendingmachinesystemasawholeconstitutesthedesignprocessinamoredetaileddiscussion.Thepaperdescribesindetailthevarioushardwarecomponentsofvendingmachines，andcompletedaPLCexternalwiringdiagram.PLCladderinthepreparation，thepaperusesaspecialcompilersoftwareMitsubishiPLCladdertobewritten.Introducesthebasicprinciplesofvendingmachinesandworkprocesses，andthentoatransactionprocess，forexample，thetransactionprocessisdividedintoseveralblocks，andthenprogramtheblockrespectively.Specifytheprogrammablelogiccontroller'sroleinthevendingmachines.Proceduresrelatedtothevendingmachinemostoftheworkprocess.PLC-controlledvendingmachineusetoimprovethestabilityofthesystemtoensurethelong-termstableoperationofvendingmachines.KeyWords：Automat；PLC；SequentialFunctionChart；Ladder；I/OPointOfTheDistribution。目錄TOC\o"1-3"\h\u8891緒論

1150641.1設(shè)計(jì)背景

1185331.2應(yīng)用前景

120981.3設(shè)計(jì)目和意義

1177012總體設(shè)計(jì)方案

2143772.1總體設(shè)計(jì)思路

2175862.2控制規(guī)定 212292.3控制原理及示意圖 241013軟件設(shè)計(jì) 3219383.1I/O分派 3125143.2程序分析與調(diào)試 4133383.2.1梯形圖分析 4245193.2.2程序調(diào)試 786274硬件設(shè)計(jì) 877504.1金屬硬幣辨認(rèn)原理 8281494.2硬幣貯存和退幣 8187864.3光傳感器 8183315結(jié)論

92982參照文獻(xiàn) 1029396致謝 115383附錄 121緒論

1.1設(shè)計(jì)背景

公元1世紀(jì)，希臘人希羅制造自動(dòng)出售圣水裝置是世界上最早自動(dòng)售貨機(jī)。1925年美國研制出售香煙自動(dòng)售貨機(jī)，此后又浮現(xiàn)了出售郵票、車票各種當(dāng)代自動(dòng)售貨機(jī)。當(dāng)代自動(dòng)售貨機(jī)種類、構(gòu)造和功能依出售物品而異，重要有食品、飲料、香煙、郵票、車票、日用品等自動(dòng)售貨機(jī)。普通自動(dòng)售貨機(jī)由錢幣裝置、批示裝置、貯藏售貨裝置等構(gòu)成。錢幣裝置是售貨機(jī)核心，其重要功能是確認(rèn)投入錢幣真?zhèn)?，分選錢幣種類，計(jì)算金額。如果投入金額達(dá)到購買物品數(shù)值即發(fā)出售貨信號(hào)，并找出余錢。批示裝置用以批示顧客所選商品品種。貯藏售貨裝置保存商品，接受出售批示信號(hào)，把顧客選取商品送至付貨口。普通售貨機(jī)錢幣裝置由投幣口、選別裝置、確認(rèn)錢幣真?zhèn)螜z查裝置、計(jì)算金額計(jì)算裝置和找錢裝置構(gòu)成。70年代以來，浮現(xiàn)了采用微型計(jì)算機(jī)控制各種新型自動(dòng)售貨機(jī)和運(yùn)用信用卡代替錢幣并與計(jì)算機(jī)連接更大規(guī)模無人售貨系統(tǒng)，如無人自選商場、車站自動(dòng)售票和檢票系統(tǒng)、銀行鈔票自動(dòng)支付機(jī)等

。1.2應(yīng)用前景

當(dāng)前，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，通過電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)庫存信息及時(shí)地傳送各營業(yè)點(diǎn)電腦中，從而保證了商品發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)開發(fā)致力于能源節(jié)約，節(jié)能型涼爽飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型自動(dòng)售貨機(jī)雖然在關(guān)掉冷卻器狀況下也能保持低溫，與以往自動(dòng)售貨機(jī)相比，它可以節(jié)約10－15％電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)約資源和能源以及高功能化方向發(fā)展。

從自動(dòng)售貨機(jī)發(fā)展趨勢來看，大量生產(chǎn)，大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷售環(huán)境變化，規(guī)定浮現(xiàn)新流通渠道，而相對(duì)超市，百貨購物中心等新流通渠道產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升，在加上場地局限性和購物便利性等這些因素制約，無人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必要機(jī)器也就有了其相稱可觀前景。

1.3設(shè)計(jì)目和意義

PLC發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)發(fā)展息息有關(guān)，這些高新技術(shù)發(fā)展推動(dòng)了PLC發(fā)展，而PLC得發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高更新規(guī)定，增進(jìn)了她們發(fā)展。本次設(shè)計(jì)就在于結(jié)合PLC種種長處聯(lián)系實(shí)際狀況來彌補(bǔ)原有系統(tǒng)局限性，運(yùn)用PLC控制自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，保證了自動(dòng)售貨機(jī)可以長期穩(wěn)定運(yùn)營。2總體設(shè)計(jì)方案

2.1總體設(shè)計(jì)思路

自動(dòng)售貨機(jī)基本功能就是對(duì)投入錢幣數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后依照運(yùn)算成果做出相應(yīng)判斷，看看哪種商品可以進(jìn)行購買，哪種商品不能購買，本次課程設(shè)計(jì)規(guī)定是可辨認(rèn)兩種硬幣，分別是1元、5角，采用兩個(gè)按鈕進(jìn)行模仿，自動(dòng)售貨機(jī)共出售三種貨品，其價(jià)格分別定為1元、2.5元、3元，當(dāng)投幣數(shù)不不大于等于貨品價(jià)格時(shí)且售貨機(jī)里有這種貨品時(shí)，批示燈亮，表達(dá)可以進(jìn)行購買，三種貨品分別用三個(gè)小燈代替進(jìn)行模仿。除此之外，本次設(shè)計(jì)還涉及了顯示、找零等功能實(shí)現(xiàn)。由于售貨機(jī)所有功能是在上位機(jī)上模仿，因此售貨機(jī)某些硬件是由計(jì)算機(jī)軟件來模仿代替這些并不會(huì)影響實(shí)際程序操作，完全能模仿現(xiàn)實(shí)售貨機(jī)運(yùn)營。2.2控制規(guī)定1）自動(dòng)售飲料機(jī)可投入5角、1元。2）所售飲料標(biāo)價(jià)：純凈水——1元，汽水2.5元，咖啡3元。3）當(dāng)投入硬幣總值超過所購飲料價(jià)值時(shí)，所相應(yīng)可購買飲料批示燈亮，作可購買提示。4）當(dāng)物品相應(yīng)批示燈亮?xí)r，按下相應(yīng)按鍵，相應(yīng)物品排出，5s后自動(dòng)停止，同步批示燈閃爍。5）購買飲料后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算剩余幣值，并依照剩余幣值提示可購買飲料（批示燈亮）。6）當(dāng)顧客成功購買完一件物品后30秒無操作，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還給顧客。7）如果顧客投入硬幣后又不想買物品，按下退款按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還給顧客。8）如果顧客投入硬幣總值超過所選物品價(jià)值時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)將余款退還給顧客。9）當(dāng)物品局限性時(shí)，相應(yīng)物品批示燈亮紅燈，顧客按下相應(yīng)按鍵無反映（不出物品，不減余額）。10）如果顧客投入幣值在限定期間內(nèi)（1分鐘）不按任何按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)將退還所投硬幣。在本控制系統(tǒng)中，自動(dòng)售貨機(jī)只售3種商品，即純凈水，汽水和咖啡。自動(dòng)售貨機(jī)可辨認(rèn)1元，5角；自動(dòng)售貨機(jī)可退幣。2.3控制原理及示意圖一方面由顧客投入錢幣，然后顧客按下商品選取開關(guān)，經(jīng)錢幣辨認(rèn)器后將信號(hào)送給PLC。由顧客編寫PLC程序運(yùn)營可以辨認(rèn)出錢幣真?zhèn)我约皫胖?，并顯示投入錢幣數(shù)值，同步與商品價(jià)格比較。當(dāng)投入錢幣滿足某商品購買價(jià)格后，則可以購買該商品批示燈亮。PLC通過計(jì)算還可以顯示出余額數(shù)值，商品驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)收到控制信號(hào)后即出售電磁閥動(dòng)作，送出商品，若有余額，則退幣電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，可以退出余額數(shù)值相應(yīng)幣值，同步完畢內(nèi)部清零過程。這樣就完畢一次商品提貨過程。該自動(dòng)售貨機(jī)還具備售貨口故障解決和商品低液位報(bào)警等功能。整個(gè)過程由1臺(tái)PLC控制，其控制示意圖如圖2-1所示。響鈴報(bào)警響鈴報(bào)警各種批示退幣電動(dòng)出貨電磁PLC商品選取開關(guān)錢幣辨認(rèn)器圖2-1控制原理示意圖3軟件設(shè)計(jì)3.1I/O分派依照設(shè)計(jì)規(guī)定，列出I/O分派如表3-1所示。表3-1I/O分派表輸入輸出輸入點(diǎn)功能輸出點(diǎn)功能X0五角投幣口Y0純凈水出口X1一元投幣口Y1汽水出口X2純凈水按鈕Y2咖啡出口X3汽水按鈕Y3純進(jìn)水批示燈X4咖啡按鈕Y4汽水批示燈X5找錢按鈕Y5咖啡批示燈X6急停按鈕Y6余錢批示燈X7啟動(dòng)按鈕Y7無純凈水報(bào)警X10純凈水液量局限性Y10無汽水報(bào)警X11汽水液量局限性Y11無咖啡報(bào)警X12咖啡液量局限性Y12一元出口Y13五角出口3.2程序分析與調(diào)試3.2.1梯形圖分析1）如圖3-1所示，這一某些為整個(gè)梯形圖開關(guān)控制設(shè)計(jì)。使用了主控指令來控制整個(gè)自動(dòng)售貨機(jī)開關(guān)。圖3-1開關(guān)控制設(shè)計(jì)2）如圖3-2所示，這一某些代表了自動(dòng)售貨機(jī)復(fù)位開關(guān)以及三種飲料出水條件設(shè)計(jì)。圖3-2復(fù)位出水設(shè)計(jì)3）如圖3-3所示，這一某些是3種飲料批示燈變化控制設(shè)計(jì)。飲料可以購買時(shí)常亮以及出水完畢后閃爍。圖3-3批示燈變化控制設(shè)計(jì)4）如圖3-4所示，這一某些是找零設(shè)計(jì)。當(dāng)符合找零條件時(shí)，會(huì)優(yōu)先找零一元，然后才找零五毛，并且在找零時(shí)進(jìn)行減法指令運(yùn)算。圖3-4找零設(shè)計(jì)5）如圖3-5所示，這一某些為投幣設(shè)計(jì)。當(dāng)客戶投幣后，系統(tǒng)會(huì)將D0中數(shù)據(jù)與飲料價(jià)格數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)客戶購買飲料后，飲料出水同步會(huì)將D0中數(shù)據(jù)做出相應(yīng)扣除。圖3-5投幣設(shè)計(jì)6）如圖3-6所示，這一某些為飲料出水時(shí)間設(shè)計(jì)。當(dāng)客戶購買某一飲料時(shí)，從按下飲料按鈕開始，飲料出水5秒后，結(jié)束飲料出水。圖3-6飲料出水時(shí)間設(shè)計(jì)7）如圖3-7所示，這一某些為無操作設(shè)計(jì)。當(dāng)客戶投幣后1分鐘內(nèi)無操作或者購買某一飲料后30秒內(nèi)無操作時(shí)，會(huì)自動(dòng)找零。圖3-7無操作設(shè)計(jì)3.2.2程序調(diào)試在這次設(shè)計(jì)中我也遇到了不少問題，例如：找錢最后一次閃爍由于時(shí)間太短，肉眼無法看出，固然批示燈也就不閃爍。日后通過加上了輔助繼電器、時(shí)間繼電器，成功實(shí)現(xiàn)了最后一次閃爍。尚有飲料出水時(shí)候我原本設(shè)計(jì)是出水同步批示燈在閃爍，日后通過教師矯正，我才懂得是出水完了之后閃爍。尚有整個(gè)電路開關(guān)控制，原本我是在各個(gè)環(huán)節(jié)都加上常閉開關(guān)來實(shí)現(xiàn)關(guān)閉，日后發(fā)現(xiàn)尚有更加簡樸方式那就是主控觸點(diǎn)指令，通過一開始加上MCN0M21和結(jié)尾MCRN0來實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路開關(guān)控制。在進(jìn)行投幣和購買飲料時(shí)候需要用到加減法指令A(yù)DD、SUB尚有比較指令CMP，這些指令應(yīng)用可以說是比較少，因此剛剛開始做時(shí)候還不是很熟悉。投幣時(shí)候，投幣按鈕要設(shè)立成上升沿開關(guān)，否則按一次就會(huì)計(jì)數(shù)N次，扣錢也是同樣原理。4硬件設(shè)計(jì)4.1金屬硬幣辨認(rèn)原理國內(nèi)當(dāng)前發(fā)行1元、5角和1角硬幣金屬原材料是為造幣而專門使用特殊合金，因而在它通過投幣入口進(jìn)入由電感和電容構(gòu)成特定高頻振蕩線路所產(chǎn)生磁場時(shí)．金屬材質(zhì)和體積差別對(duì)電感量影響大小也浮現(xiàn)薄弱差別，電感量變化引起振蕩頻率變化；再通過檢測頻率變化，與設(shè)定值進(jìn)行比較，擬定某種硬幣種類后，經(jīng)窄帶選頻電路將頻率信號(hào)變成電壓信號(hào)輸出，完畢對(duì)金屬硬幣辨認(rèn)。4.2硬幣貯存和退幣在本設(shè)計(jì)中，采用是圓筒式貯幣，步進(jìn)電機(jī)退幣，當(dāng)硬幣投入后通過辨認(rèn)識(shí)出電信號(hào)后，偽幣和異物被排出，真幣按面值由幾組分布電磁閥分派到不同貯幣腔內(nèi)備用。當(dāng)收到退幣找零電信號(hào)后，通過退幣電機(jī)，將貯幣腔內(nèi)下部硬幣依電信號(hào)程序退出，完畢自動(dòng)售貨機(jī)退幣找零功能。4.3光傳感器在本設(shè)計(jì)中，用到光傳感器：當(dāng)硬幣投入開始由光傳感器感應(yīng)，然后由光傳感器驅(qū)動(dòng)硬幣辨認(rèn)器；硬幣經(jīng)辨認(rèn)后進(jìn)入貯存腔時(shí)，由光傳感器感應(yīng)，給PLC一種信號(hào)，進(jìn)行硬幣相加運(yùn)算；當(dāng)退幣時(shí)，退出硬幣經(jīng)光傳感器感應(yīng)，給PLC一種信號(hào)，進(jìn)行退幣相減運(yùn)算。光傳感器是運(yùn)用光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳感器件，它敏感波長在可見光波長附近，涉及紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限于對(duì)光探測，它還可以作為探測元件構(gòu)成其他傳感器，對(duì)許多非電量進(jìn)行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號(hào)變化即可，本設(shè)計(jì)是運(yùn)用紅外線傳感器原理對(duì)投幣進(jìn)行檢測。圖4-1所示是紅外線傳感器工作原理圖。它是由光源、接受器和PLC運(yùn)營電路三某些構(gòu)成。光源使用普通白熾燈泡，當(dāng)點(diǎn)亮燈泡時(shí)，由于燈絲溫度很高，能產(chǎn)生較強(qiáng)紅外輻射，燈泡發(fā)出可見光經(jīng)濾光片濾掉，紅外光便可向外發(fā)射。在距光源發(fā)射點(diǎn)一定距離處，設(shè)立有紅外接受器。這樣，在紅外光源和接受器之間就形成一條用肉眼看不見紅外界線。無硬幣遮擋紅外線時(shí)，紅外線經(jīng)凸透鏡聚光后直接照射在光敏二極管VD1上，光敏二極管電阻變小，從而使V1導(dǎo)通、V2處在截止?fàn)顟B(tài)，接在V2集電極繼電器K不工作，輸出為低電平，因而，PLC得不到相應(yīng)信號(hào)。當(dāng)有硬幣通過紅外界線時(shí)，紅外線被硬幣遮擋，光敏二極管因無光照射其內(nèi)阻增大，于是VT1截止，VT2變?yōu)閷?dǎo)通，則輸出為高電平，使PLC得到相應(yīng)信號(hào)。圖4-1紅外線傳感器工作原理圖5結(jié)論

畢業(yè)論文是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得理論與實(shí)際相結(jié)合機(jī)會(huì)，通過這次比較完整自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我掙脫了單純理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)合鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)基本知識(shí)，解決實(shí)際問題能力，同步也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其她專業(yè)能力水平，并且通過對(duì)整體掌控，對(duì)局部取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)斟酌解決，都使我能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同限度提高。這是咱們都但愿看到也正是咱們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)目所在。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我收獲卻更加豐富。我都是隨著設(shè)計(jì)不斷進(jìn)一步而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用。提高是有限但提高也是全面，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了無數(shù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我頭腦更好被知識(shí)武裝了起來，也必然會(huì)讓我在將來工作學(xué)習(xí)中體現(xiàn)出更高應(yīng)變能力，更強(qiáng)溝通力和理解力。在設(shè)計(jì)過程中投幣設(shè)計(jì)讓我很頭痛，因素是由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)自身按鍵抖動(dòng)和掃描時(shí)間框定，而又必要考慮本專業(yè)某些規(guī)定規(guī)范，從而形成了某些矛盾點(diǎn)，這些矛盾在解決上讓人很難斟酌，正是基于這種考慮我意識(shí)到，想要更為完美設(shè)計(jì)，我花了大量時(shí)間在上面。順利如期完畢本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大信心，讓我理解專業(yè)知識(shí)同步也對(duì)本專業(yè)發(fā)展前景布滿信心。例如我設(shè)計(jì)尚有諸多局限性之處，可這些局限性正是咱們?nèi)ジ醚芯扛脛?chuàng)造最大動(dòng)力，只有發(fā)現(xiàn)問題面對(duì)問題才有也許解決問題，局限性和遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好鞭策我前行，此