PLC课程设计---自动售货机.docVIP

中文摘要可编程序控制器是一种数字运算操作系统，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部进行存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等功能的面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。可遍程序控制器极其相关外部设备，都应按照易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。plc总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。西门子公司是国际知名的工业产品制造厂商，其工业自动化控制产品以其高性能、高可靠性在工业控制领域有着其特定的地位。西门子公司的s7-200plc产品更是该产品领域的佼佼者。本设计是西门子公司的s7-200plc在自动售货机上的应用。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。关键词：plc、自动售货机、电气控制目 录1引言.22设计内容.32.1控制功能32.2自动售货机i/o点分配33、工艺分析及控制要求53.1工艺流程53.2自动售货机工作流程图54、硬件设计.64.1 plc外围接线图64.2电气原理图65、plc程序设计及工作过程分析85.1 plc程序设计85.2工作过程分析156、结论.167、参考文献.171、引 言s7-200plc是德国西门子公司生产的一种小型plc。s7-200plc系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。由于它具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、丰富的功能模块以及强大的指令系统，使得s7-200plc可以近乎完美地满足小规模的控制要求。本课程设计是基于西门子s7-200 系列plc构成的自动售货机监控系统，实现自动售货机的plc控制并介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程。本次设计的程序涉及了自动售货机工作的绝大部分过程。对基于西门子s7-200 系列plc构成的自动售货机系统整体设计过程进行较为细致的论述。文中详尽地介绍了自动售货机的各硬件组成，并完成了plc外部接线图。介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程，然后以一次交易过程为例，把交易过程分为几个程序块，然后分别对程序块进行编程。具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。利用plc控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。2、设计内容2.1控制功能自动售货机的各种动作功能和控制要求，给出了完整的自动售货机操作规程。在实际生活中，我们见到的售货机可以销售一些简单的日用品，如饮料、常用药品和小的生活保健用品等。售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并作出相应的反应。例如：售货机中有2种商品，a商品价格为0.5元，b商品为1元。现投入1个1元硬币，当投入的货币超过a商品的价格时，a商品的选择按钮处应有变化，提示可以购买，b商品也提示。当按下选择a商品的价格时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去a商品的价格同时启动相应的电机，提取a号商品到出货口。此时售货机继续进行等待外部命令，如继续交易，则同上，如果此时不再购买而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。由此看来，售货机一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时的除法运算，这是它的内部功能。还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能。2.2自动售货机i/o点分配输入/输出单元通常也称i/o单元或i/o模块，是plc与工业生产现场之间的连接部件。 plc通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为plc对被控制对象进行控制的依据；同时plc又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。表二.2 自动售货机i/o点的分配表序号定义点符号功能1i0.0sb1找零按钮2i0.1sb2食品五角按钮3i0.2sb3食品一元按钮4i0.3sb4饮料一元按钮5i0.4sb5饮料二元按钮6i0.5sb6日用二元按钮7i0.6sb7日用三元按钮8i2.0sb8投五角硬币9i2.1sb9投一元硬币10i2.5sb10找零五角11i2.6sb11找零一元12i3.1sb12食品五角行程开关13i3.2sb13食品一元行程开关14i3.3sb14饮料一元行程开关15i3.4sb15饮料二元行程开关16i3.5sb16日用二元行程开关17i3.6sb17日用三元行程开关18q3.1食品五角红灯(物品售完)19q3.2食品一元红灯(物品售完)20q3.3饮料一元红灯(物品售完)21q3.4饮料二元红灯(物品售完)22q3.5日用二元红灯(物品售完)23q3.6日用三元红灯(物品售完)24q0.0找零25q0.1出食品五角26q0.2出食品一元27q0.3出饮料一元28q0.4出饮料二元29q0.5出日用二元30q0.6出日用三元31q2.1食品五角绿灯（可以购买）32q2.2食品一元绿灯（可以购买）33q2.3饮料一元绿灯（可以购买）34q2.4饮料二元绿灯（可以购买）35q2.5日用二元绿灯（可以购买）36q2.6日用三元绿灯（可以购买）3、工艺分析及控制要求3.1工艺流程1.此自动售货机可以投入五角、一元的硬币；2.如果顾客投入硬币在限定的时间内（2分钟）不按任何按键，自动售货机将退还所投硬币；3.当投入硬币的总值等于或才超过物品价值时，对应的物品指示灯亮绿灯；4.当物品对应的指示灯亮绿灯时，按下按下相应的按键，相应的物品排出，同时指示灯绿灯闪烁；5.如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时，自动售货机会自动将余款退还顾客；6.当顾客成功购买完一件物品后20秒无操作，自动售货机会自动将余款退还顾客；7.如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，自动售货机会自动将余款退还顾客；8.找零时顾客可选择退一元的还是五角的；9.当物品不足时，对应的物品指示灯亮红灯，顾客按下相应的按键无反应（不出物品，不减余额），并向总部发送所缺物品。图二.1 自动售货机工作流程图3.2自动售货机工作流程图4、硬件设计4.1 plc外围接线图售货机的外部接线图如图4.1所示，sb2sb7为物品选择按钮，当投入货币物品绿灯亮（q2.1q2.6），按下sb2sb7其中一个，对用的km线圈得电电机转动出相应的物品（q0.1q0.6），当有物品销售完其行程开关断开，物品红灯亮并同时向总部发送物品销售完的信息；当收买物品总值低于投入总值时，可按找零按钮sb1选择找一元还是五角（sb10、sb11）后km1得电电机转动找零(q0.0)。图4.1 售货机的外部接线图4.2电气原理图出饮料一元出食品一元出食品五角找零出日用三元出日用两元出饮料两元5、plc程序设计及工作过程分析5.1 plc程序设计5.2工作过程分析网络1是五角信号到加五。网络2是一元信号到加十。网络3是当余额大于或等于五角时，如果按下食品五角按键，余额减五，并出食品五角，八秒后停止。当无食品五角时按下食品五角按键，不减余额，不出物品。网络4、5是食品五角闪烁控制。网络6是当余额大于或等于五角时，如果没按下食品五角按键，则食品五角绿灯常亮。如在出食品五角，则绿灯闪烁。等物食品五角时绿灯不亮不闪烁。网络7是当无食品五角时，食品五角红灯亮。同理，网络8至网络12是食品一元控制程序，网络13至网络17是饮料一元控制程序，网络18至网络22是饮料两元控制程序，网络23至网络27是日用两元控制程序，网络28至网络32是日用三元控制程序。网络33是两分钟无操作计时。网络34是无人操作计时。网络35是无操作找零灯亮。网络36、37分别是找五角、找一元。6、结论为期两周的plc课程设计结束了，通过这段时间的课设我收获了许多，不仅仅巩固了我的理论知识，还是我掌握了许多新的知识。在最开始接触可编程控制器时我就十分感兴趣，特别是在实验室调试程序以及程序编写成功时特别开心。在这两周时间里我选择了与实际结合紧密的自动售货机作为我的研究题目，通过几天的查阅书籍，在网上搜集资料，我基本了解了自动售货机的工作原理、工作流程并掌握了plc设计的基本流程。通过本次的课设我才真正认识到自己之前所掌握的知识不扎实并且还很肤浅，起初设计的进展很缓慢，在搜集的资料中有许多不懂的地方，幸亏有几个同学和我选了相同的课题，我们用了大量时间讨论研究，最终把问题解决，通过这个搜集资料，自己琢磨，集体探讨的过程，提升了自己分析问题解决问题的能力，同时也对s7200plc有了深入的了解。在设计的过程中，我不仅要了解自动售货机，还要了解plc的功能指令在设计中运用了计数器、比较指令、加法指令、减法器、定