饮料自动售货机

PLC项目设计题目饮料自动售货机姓名专业学号指导教师电气工程学院二一六年六目录目录1摘要1ABSTRACT2前言3第1章概述411饮料自动售货机的理论背景与实际意义4111理论背景4112实际意义412饮料自动售货机设计要求5第2章总体设计方案621控制方案设计622控制原理6第3章硬件电路设计731PLC类型选择732输出/输入元件及控制功能733电路设计8第4章硬件电路设计941程序流程图942梯形图11第5章总结12参考文献13摘要本文设计了一种以西门子S7200系列的CPU224XPCN单片机为核心的自动饮料售货机装置的控制系统,详细介绍了自动饮料售货机控制系统的方案设计、硬件选择、和编写，并重点描述了自动饮料售货机控制系统的工作原理、系统设计、软件编程的原则和技巧。该系统采用集中控制方式实现了对自动饮料售货机全过程的自动控制。本系统选择独立键盘按键作为货币投入端，饮料选择端和清零端，实现了投币，饮料选择功能，用两个7段共阳极数码管显示货币数以及找零数，用两个LED灯显示可供选择的饮料。总体来说，通过实物的安装调试，本次课程设计基本达到了设计指标要求，实现了投币，选择饮料，购买饮料，找零等功能。关键词自动售货机，C语言程序，西门子，单片ABSTRACTTHISPAPERDESIGNSASIEMENSS7200CPU224XPCNMICROCONTROLLERASTHECOREOFTHEBEVERAGEVENDINGMACHINECONTROLSYSTEM,DETAILINGTHEBEVERAGEVENDINGMACHINECONTROLSYSTEMDESIGN,HARDWARESELECTION,ANDWRITING,ANDDESCRIBESTHEAUTOMATICBEVERAGEVENDINGMACHINECONTROLSYSTEMPRINCIPLEOFWORK,SYSTEMDESIGN,SOFTWAREPROGRAMMINGPRINCIPLESANDTECHNIQUESTHESYSTEMADOPTSCENTRALIZEDCONTROLMETHODTOREALIZETHEAUTOMATICCONTROLOFTHEWHOLEPROCESSOFAUTOMATICBEVERAGEVENDINGMACHINETHESYSTEMCHOOSEINDEPENDENTKEYBOARDKEYSASMONETARYINPUTEND,BEVERAGEOFCHOICEANDCLEAREDENDS,THEREALIZATIONOFTHECOIN,BEVERAGEOFCHOICEFUNCTION,WITHTWOOFTHESEVENTOTALANODEDIGITALTUBEDISPLAYTHENUMBEROFCURRENCYANDFINDZERO,WITHTWOLEDLIGHTSDISPLAYALTERNATIVEBEVERAGEGENERALLYSPEAKING,THROUGHTHEINSTALLATIONOFTHEREALDEBUGGING,THECURRICULUMDESIGNCANMEETTHEDESIGNREQUIREMENTS,THEREALIZATIONOFTHECOIN,THEDRINKOFCHOICE,BUYDRINKS,CHANGEANDOTHERFUNCTIONSKEYWORDSVENDINGMACHINE,CLANGUAGEPROGRAM,SIEMENS,SINGLECHIPMICROCOMPUTER前言现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充和商品选定的顺利进行。进入21世纪时，自动售货机将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。从自动售货机的发展趋势来看，大量生产，大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道，而相对的超市，百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升，在加上场地的局限性和购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器也就有了其相当可观的前景。第1章概述11饮料自动售货机的理论背景与实际意义111理论背景自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。在日本，70的罐装饮料是通过自动售货机售出的；全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。在中国,自动售货机1999年开始进人中国市场如今，在机场、地铁、商场、公园等客流较大的场所，已不难发现自动售货机的身影。从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。它的售货领域非常广泛，是发达国家商品零售的一种主要方式。近几年，自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。但由于售货机分布零散、范围广阔的特点，自动售货机在为消费者带来方便的同时，也为经营者在监控、管理、维护等方面带来很大的不便。目前售货机运行的各种情况都需要由人工判断，包括缺货、缺零钱、币箱已满、售货机机械故障等，经营者普遍采用人工定时巡回视察的管理办法，既费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告，给经营者增加了管理成本和难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便。112实际意义本系统的设计和实现可以使自动售货机的经营者可以根据网络统计的销售状况进行商品销售状况分析，预测商品的销售走势，确定合理的采购和配送策略，以期获得最高的投资回报率。同时售货机的一些故障信息和警报信息可以实时的传送到相应运营人员，从而可以在第一时间内发现并解决问题。12饮料自动售货机设计要求饮料自动售货机有两种已经配制好的饮料储液桶，一种为汽水，另一种为橙汁，分别由两个电磁阀控制放入杯中的饮料品种。如图所示。1、饮料自动售货机投入1元、5元、10元。2、当投入的硬币总值超过或大于5元时，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过10元时，汽水及咖啡指示灯亮。3、当汽水指示灯亮时，按放汽水按钮，则排出汽水。4、当咖啡按钮指示灯亮时，按放橙汁按钮，则排出橙汁。5、若投入硬币总值超过按钮所需的钱数（汽水5元，橙汁10元）时，找钱指示灯亮，并找出多余的钱。第2章总体设计方案21控制方案设计要实现售货机的自动售货功能，其自动控制控制系统主要包括计币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统以及退币系统。1、计币系统计币以1元为单位。当有币投入时，将相应的硬币值存放到一个已经清零的寄存器中，再次投币时进行累加。2、比较系统投币完成后，当投入的硬币总值超过或大于5元时，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过10元时，汽水及咖啡指示灯亮。3、选择系统当按下汽水或橙汁按钮时，相应的指示灯进行闪烁。当饮料供应完毕时，停止闪烁。4、饮料供应系统按下选择按钮时，相应的阀门打开，饮料输出。同时硬币总值减去相应的购买币数。5、退币系统当购买完成后还有剩余，退币指示灯亮，按下退币按钮进行退币。22控制原理当投入1元硬币时，X01，D0中的数据加1，当投入5元硬币时，X11，D0中的数据加5，当投入10元硬币时，X21，D0中的数据加10执行区间比较指令ZCP，当D00,则M40，M4常闭接点闭合，Y41，找钱。第3章硬件电路设计31PLC类型选择根据饮料自动售货机示意图，控制系统选用西门子S7200系列的CPU224XPCN。其数字量I/O点数为14入/10出，可以满足控制要求且留有充足的裕量。32输出/输入元件及控制功能根据设计要求，PLC控制系统有5个输入信号3个投币信号，两个购买信号；5个输出信号2个指示灯信号，3个执行信号。饮料自动售货机的输入/输出元件及控制功能，如图31所示。表31输出/输入元件及控制功能PLC软元件元件文字符号元件名称控制功能X0SQ1检测元件1元检测X1SQ2检测元件5元检测X2SQ3检测元件10元检测X3SB1按钮1出咖啡输入X4SB2按钮2出汽水Y0YV1电磁阀1出咖啡Y1YV2电磁阀2出汽水Y2HL1信号灯15Y3HL2信号灯210输出Y4YV3电磁阀3找零钱33电路设计根据所选PLC类型，以及设定好的输入/输出元件及控制功能情况，可设计出PLC的外部硬件接线图，饮料自动售货机PLC接线图如图32所示。图32饮料自动售货机PLC接线图其中YV1，YV2是两种饮料的阀门。当投入的硬币总值达到饮料购买金额时，相应的指示灯亮。当购买完成时，还有余额，退币指示灯亮，按下退币按钮时，YV3工作进行退币。第4章硬件电路设计41程序流程图饮料自动售货机控制系统的工作过程主要包括投币并进行累加，硬币总值与饮料的购买价格进行比较显示可购买的饮料，选择购买，饮料供应，硬币剩余总值计算，退币。根据上述过程可画出饮料自动售货机的流程图如图41所示。开始投币并积累比较汽水灯选择汽水出汽水减去汽水用币是否有余额是否退币退币结束否是退币灯亮是否小于5元大于等于3元比较选择咖啡咖啡灯出咖啡减去汽水用币图41程序流程图42梯形图第5章总结再选这任务的时间很烦恼，觉得每一个设计都有点难度，因为他和我们所学的区别。我们平时学的PLC编程主要是对顺序功能图的编程，我们只需画出顺序功能图，然后一步一步的设计梯形图就好了。我在最后选择了饮料自动售货机，我查阅了好多资料，普及了一下关于饮料自动售货机知识，本设计经分析发现，顺序功能图很难实现，要用到程序流程图。在设计的过程中，我再次的复习了课本，查阅了相关的资料，对一些指令有了深入的了解，很多以前不太懂的，通过再次复习有了长足的进步。我在课外书本上和电脑网页上找到几篇类似的设计，但是和我的设计要求有点区别，于是我在这基础上做了修改，就满足我们的设计要求。由于缺乏阅历和实际经验，