智能售货机设计与仿真论文

青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）I摘 要智能售货机是一种新型的商业化售卖模式，自 20 世纪 70 年代从日本，欧洲和美国发展起来。智能售货机又被大家译之为二十四小时微型便利店。大家可以通过智能售货机买到自己所想要的各种东西，智能售货机能够实现商品的需求化，特性的多样化的发展，给大家的生活带来巨大的便利。从智能售货机的发展形势来看，他的出现是因为劳动紧密型的产业结构至技术紧密型社会迈进的产物。更多的生产、更多的消费以及消费方式和销售模式的改变，要求出现新的货物流通渠道;然而相对于超市，百货大楼等新的货物流通渠道的产生，劳动人员费用的不断提升；再加上占用土地的局限性和购物的方便性这些因素的约束，智能自动售货机作为一种必备的机器便因此而流行。本论文介绍了智能自动售货机的基本工作原理和工作过程，主要是采用了西门子 S7-300 型 PLC 的梯形图来设计控制各个程序并具体解释了可编程控制器在智能售货机中重要的作用。此程序用到了智能自动售货机工作中绝大多部分的过程。利用了 PLC 控制的智能自动售货机提高了系统的稳定性，并能保证智能自动售货机能够长期稳定的运行。关键词：智能自动售货机；梯形图；定时器；外部接线图青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）IIAbstractIntelligent vending machine is a new type of commercial sale mode, since 1970s from Japan, Europe and the United States to develop. Intelligent vending machine and was translated as twenty-four hour Mini convenience store. You can buy all kinds of things we want through the intelligent vending machine, intelligent vending machine can realize the demand for commodities, the characteristics of diversified development, bring great convenience to peoples life. From the development situation of the intelligent vending machine, his appearance is the result of the close industrial structure to the technology close society. More production, more consumption and consumption patterns and sales model change, new channel the flow of goods; however with respect to the supermarket, department store and so on new goods distribution channels, rising labor costs; and occupied the land limit constraint factors such as sex and shopping convenience, intelligent automatic vending machine as a necessary machine was so popular.This paper introduces the basic principle and working process of the intelligent automatic vending machine, mainly uses the Siemens S7-300 PLC ladder diagram to design control procedures at all and the specific interpretation of the programmable controller in intelligent vending machines in the important role. The procedures used in the process of intelligent vending machine in the most part of the work. By using the intelligent PLC control of the vending machine to improve the stability of the system, and can guarantee the intelligent automatic vending machine can have a long-term stable operation.Key words：vending machine；ladder diagram；timer；external wiring diagram青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）目 录摘 要 .IAbstract .II1 引言 .- 1 -1.1 智能自动售货机的设计背景 .- 1 -1.2 智能自动售货机的发展前景 .- 1 -1.3 智能自动售货机的设计意义和设计目的 .- 1 -2 智能自动售货机的基本介绍和 PLC 的选型 .- 2 -2.1 智能售货机的基本思路 .- 2 -2.2 PLC 的定义 .- 3 -2.3 PLC 的主要特征 .- 3 -2.4 PLC 的选型 .- 4 -2.5 PLC 的硬件部分 .- 6 -2.6 PLC 的选型 .- 8 -3 人机界面和 WINCC 的论述 .- 9 -3.1 人机界面的理念 .- 9 -3.2 人机界面的选择 .- 9 -3.3 HIM 系统的设计 .- 10 -3.4 WINCC 的简述 .- 10 -3.5 创建 STEP7 项目 .- 11 -3.6 WINCC 和 STEP7 的连接 .- 11 -4 智能售货机的设计 .- 12 -4.1 明确设计任务 .- 12 -4.2 确定售货机的工作模式 .- 12 -4.3 S7-300 的指令和编译 .- 13 -青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）4.4 智能售货机定义 I/O 设备 .- 15 -4.5 智能售货机的程序功能 .- 16 -5 智能售货机的仿真设计 .- 17 -5.1 PLC 程序的方针 .- 17 -5.2 组态画面的设计 .- 19 -5.3 组态画面的仿真 .- 20 -结 论 .- 22 -致 谢 .- 23 -参考文献 .- 24 -附 录 .- 25 -青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）- 1 -1 引言1.1 智能自动售货机的设计背景在公元 1 世纪时，希腊人希罗研制成功世界上第一台自动售货机，它是一个能自动出售升水的装置；在 1925 年由美国人研制出能够出售烟草的自动售货机，自此之后就接着出现了能够出售烟草、饮料、咖啡等的自动售货机；在1950 年英国的食品铺就已经拥有了 500 多家采用自动售货机来售卖商品。从七零年以来，自动售货机在英国和美国等发达国家及发展中地区飞快发展起来，短短的 30 年间，自动售货机在这些地区已经发展到了相当巨大的规模。随着经济迅猛发展，智能自动售货机正在逐渐走向智能化接着向合理化发展。比如实现联合的方式，也就是说利用电话线将智能自动售货机里的库存信息及时的传送到当地营业店中的电脑里，进而保证了商品能够及时的补充、传送和商品能够顺利的进行售卖。1.2 智能自动售货机的发展前景自 1999 年以来，智能自动售货机进入我们国人的视野，一直到现在，在地铁站、大型购物中心、飞机场、火车站和各大公园周围我们不难发现它的身影，可以说随处可见。智能售货机售卖的商品非常广泛，近几年来，售货机已经在被我们大多数人慢慢接受。就我们平时看到的售货机而言，他的布局特点是布局非常凌乱，没有条理，分布的范围有很大，这样给竞业者带来了很多的不便之处但是能为消费者提供便利。智能售货机的研发既能节省能源又能防止全球变暖的问题，在夏天的时候，全球用电非常厉害，自从新型售货机出现即使断电商品也会维持在低温状态，和从前的那些低端售货机相比能够很多成本的电能。从 21 世纪以来，智能自动售货机已经慢慢的向着节省资源和多功能化的趋势发展下去。1.3 智能自动售货机的设计意义和设计目的智能售货机的研发促进了经济的发展，为亿万人民提供了方便。通过对西门子 S7-300 和 WINCC 工作原理的分析、系统的整体设计编译程序和在机器上的调试，熟悉掌握了本系统的工作情况。青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）- 2 -2 智能自动售货机的基本介绍和 PLC 的选型2.1 智能售货机的基本思路在平常的生活当中，我们经常可以看见一些售卖简单商品的售货机，比如饮料、咖啡、日用品等。只能收获机的基本工作原理就是将投放的纸币进行自动运算，然后按照计算结果来看看用户能不能购买自己想要的商品，然后做出相应的操作动作。我们先暂时用一个小例子来解释一下，像本款售货机里有 5种卖品，第一中卖品的标价是两块钱，第二中卖品的标价是三块钱，慢慢往下递推直到第五种卖品，当我们往售货机里投钱时，如果你投一块钱售货机没有反应，表示你不能购买任何卖品，当投入的钱数超过第一种卖品时，第一种卖品指示灯亮，用户可以按下该商品的购买按钮，程序启动，找零口显示所剩余额，出货口将卖品送出，若果想继续购买，重复刚刚的操作，不购买按下退钱按钮，退回顾客的余额。这就是售货机的基本工作情况如图 2-1 所示：图 2-1 自动售货机工作过程图青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）- 3 -2.2 PLC 的定义因为 PLC 的飞速发展，他的定义正伴随着 PLC 的功用也在不停的发展壮大。等在 1987 年 2 月，IEC 给 PLC 做了一个完美的解释。也就是说可编译程序控制器它是一种利用数学计算来操纵的电子系统，主要是能够在工业情况下使用的工业控置器。他利用可编译程序的储存器，他能够在 PLC 里面执行数学计算，依次控置，计时，定数和数学计算等操纵指令，然后通过数学史和模仿似的输进输出，来操纵各个种类的工业设备和产生过程。可编译程序控制器和他的外部相联系设备也是依据能够简单的和工业控置系统组成和容易拓展其他的模块的原理来设计。2.3 PLC 的主要特征PLC 之所以现在发展如此迅速，主要是因为他拥有众多独一无二的优点，并能将工程师头疼的经济问题、灵活问题、安全问题、可靠问题等有效解决。它的主要特征如下：（一）依靠性非常好，有强大的抵抗干扰能力PLC 最重要的特征就是比较可靠。它如果不出现故障能运行十几万个小时这也就意味着它使用时间可以高达几十年，就因为他比较可靠，即使环境非常差也可以使用。1）提升可靠性的方法有很多，比如严格控制它的制作过程；利用冗余技能；让他能够自己诊断故障并修复；使用比较完善的电路设计。2）抗干扰的方法有很多，比如我们利用光电隔离针对全部的 I/O 接口；采用可靠的开关电源；在它的里面用电磁屏蔽；针对全部输入端口采用硬件滤波。（二）简易编程，用法简单PLC 的使用方法非常简单，而且编译程序也不复杂，并不需要努力学习某种方面，上手简单，只要操作员具有一定的电工知识。（三）使用灵活，普遍性高，功能齐全PLC 不光具有一般的功能，还有有很多特别的功能模块，所以它的功能很强而且它在各个地方都可以运行，如果操作者要改变他的某些功能时，只需要改一下编译程序就可以了。（四）便利防护，设计简单青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）- 4 -他能够取代大部分中间继电器、时间继电器和定时器等硬件部分，能够减弱安装程序和空制设备的工作方法。PLC 不需求单独的房间，随时随地都能自主执行。在维修的时候，可以根据各个模块中那里显示有故障进行更换模块或者重新编译程序因为 PLC 本身就不常出现故障，所以这期间的工作范围很低，并能快速使它继续工作。（五）体型小，消耗少（六）便于联网，性价较好由于社会的发展进步，联网就成为个软件的一大核心，历时这么多年，它已经达到顶端。2.4 PLC 的选型2.4.1 PLC 简述1920 年，有人把继电器、定时器、接触器还有一些接触器按照某种关系联络起来形成控制系统，来控制各样的机器，这些都是大家所熟悉的传统的继电接触器控制系统。这都是因为它的结构非常简单，并且容易熟练掌握，价格也非常低廉，在特定的范围里能够满足控制的基本要求，因此适用范围非常宽广，在工业中一直占重要地位。但他的缺点也非常明显，比如设备比较大，可靠性低，动作速度缓，功能比较简单，和现实生活中复杂的控制系统难以联系。1970 年出现了微处理器，人们很快的它放进可编程控置器里，是它的功能有了进一步的智能化比如运算、数据传达和处理等等让，形成了具有真的计算机特点的工厂空制装置。当个人计算机成为主流之后，我们想更直观的看出可编译程序控制器的基本特性，可编译逻辑空制器被大家译翻为 Programmable Logic Controller（PLC ）。1970 年末，可编程控制器已经把计算机技术基本全部引进来了，使它的功能发挥了巨大的变化 。计算速度更快，体积更小，抗干扰设计更靠谱，性能越来越高的特点已经说明了它在现代工业空制处于较高的地位。1980 年初期，可编程控制器在发达国家获得了更为广阔的应用前景。在这段时期，可编程控制器已经在处理计算方面、模拟量方面、人机接口方面和网络方面都拥有了很大程度的提升，PLC 已经一步步进入到过程控制区域，在某些方面竟然取代了过程控制。21 世纪初，PLC 的发展更能适应现在社会工业发展的需要了。在这个时候已经逐渐衍生出大型机、小型机和超小型机并研制青岛理工大学琴岛学院毕业论文（设计）- 5 -出各种的具有特殊功能的模