毕业设计（论文）-自动售货机设计.doc

石家庄铁道学院四方学院毕业设计 第1章 绪论1.1 选题的研究目的和意义 自动售货机（vending machine）起源于公元前215年的古埃及，当时用于人们在神庙里用金币购买圣水。19世纪70年代，自动售货机在美国、日本迅猛发展，如今已成为世界上最大的现金交易市场。作为一种前卫的零售方式，自动售货机已在45个国家广泛普及。据统计，日本平均每23人就拥有一台自动售货机，美国平均每40人拥有一台自动售货机，美国自动售货机的零售营业额高达293亿美元，日本每个消费者每年在自动售货机上的消费金额达5.5万日元。全世界每年通过自动售货机销售商品的总额已达2000亿美元。 在中国，自动售货机具有广泛的发展前途。由于我国目前的经济与美国、日本和欧洲发达国家相比还有很大距离，我国现有城市人口约4亿多人，如果按平均500人拥有一台自动售货机的话，那么，中国的自动售货机潜在市场需要量就要80万台。据有关资料介绍，在天津，一台自动售货机每天销售额平均为200元，在大连平均为280元。如以每台自动售货机每天销售额为200元计，全年通过自动售货机的销售额就可达到600亿元。自动售货机的高（高技术）、新（新销售方式）、大（市场潜力巨大）、真（商品货真价实）等优点，决定了其具有广阔的发展前景。根据有关专家测算，在中国，自动售货机的市场容量最保守的估计也可达47万台之巨。自动售货机适宜经营的场所比较广泛，机场、车站、码头、地铁口、商业街、校园、办公写字楼、居民生活小区、游乐场所等都是安装自动售货机的好地方，而适销的商品更是五花八门、种类繁多，只要是各种标准化的商品，都可通过自动售货机予以销售。我们相信，随着我国经济的持续发展，人民消费水平的不断提高，对自动售货机的需求必将越来越多、越来越广泛。近几年，随着我国商品市场的不断繁荣和城市现代化程度的不断提高，自动售货机也已悄然步入了我国的大中城市。在国家相关政府部门的大力支持下，中国的自动售货机产业以超常规的速度迅猛发展，并带动了一批新的服务业、物流运输配送业的快速发展，丰富了中国的商业产业结构，开创了一个全新的自动销售和自助服务时代。与此同时，随着自动售货机产业的发展，也诞生了一种新的广告媒体渠道自动售货机机身广告。自动售货机机身和附置灯箱为商家宣传产品和品牌开辟了一个更广阔的全新天地，是一种更具活力的户外广告媒体资源。它的投入成本小，广告力度强，深入场所范围广，具有深度传播效应。为适应当前形势，我们选择了自动售货机控制这个课题，按要求用plc设计出自动售货机控制电路，选择plc机型，列出i/o地址分配表，绘制售货机梯形图。1.2 其他器件的研究现状及附加电路1.2.1 智能传感器传感器通常是指能感受并能按一定规律将感受的被测非电量（包括物理量、化学量、生物量等）转换成便于处理与传输的电量（一般为电量，也有少数为其他物理量，如光电信号）的器件或装置。不难理解，在传感器中包含着两个必不可少的内容。即：一是拾取信息、二是将拾取的信息进行变换，使之变成一种与被测有确定函数关系且便于处理与传输的物理量，多数为电量。传感器一般由敏感元件、转换元件组成。由于集成技术的发展，近代传感器往往除敏感元件、转换元件外，还包括有测量电路及辅助电源，用方框图表示，大致入图所示测量元件转换元件敏感电源非电量电量辅助电源图1-1 方框图敏感元件是指传感器中能直接感受或感应被测电量，并将其送到“转换元件”转换成电量的部分。转换元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的电信号部分。测量电路是指将转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的有用电信号的电路。有的传感器不仅具有测量功能，还具有根据输入的多种信息加以选择和判断的功能。这种发展趋势的特点表现在以传感器为核心，同时结合了各种先进技术和方法，从而形成了一个新的技术领域，这就是“传感技术”或“传感器”技术。传感器技术按工作原理、输入信息和应用范围来分类。a按工作原理分类传感起按其传感的工作原理之不同，大体可分为物理型、化学型及生物型三大类。物理型传感器是利用某些变换元件的物理性质以及某些功能材料的的特殊物理性能制成的传感器。如利用金属、半导体材料在被测物理量作用下引起的电阻值变化的电阻式传感器；利用磁阻随被测物理量变化的电感、差动变压器式传感器；利用压电晶体在被测力作用下产生的压电效应而制成的电压式传感器等。近年来利用半导体材料的某些特殊性质而制成的多种传感器，如利用半导体材料的压阻效应、光电效应和霍尔效应制成的压敏、光敏和磁敏传感器等。在物理传感器中又可分为物理型传感器和结构传感器。所谓物理型传感器是利用某些功能材料本身所具有的内在特性及效应把被测物理量直接转换为电量的传感器。结构型传感器是以结构（如形状、尺寸等）为基础，利用某些物理量规律实现把被测信息转换为电量。此外，还有利用电化学反应原理，把无机和有机化学物质的成分、浓度等转换为电信号的化学传感器和利用生物活性物质选择性的识别和测定生物化学物质判定某种物质是否存在，其浓度是多少，进而利用电化学的方法进行电信号转换的生物传感器。b按传感器的输入信息分类按输入信息（或被测参数）分类，传感器可分为位移、速度、加速度、力、压力、流速、温度、光强、湿度等传感器。如温度传感器中就包含有用不同材料和方法制成的各种温度传感器，如热电偶温度传感器、热敏电阻温度传感器、pn结二极管温度传感器、热释电温度传感器等。除以上两种分类方法外，还有按应用范围和应用对象来加以分类的。如振动测量传感器、光学传感器、液位传感器。特别在医学测量中往往习惯于按被测器官来对传感器加以分类，如心音传感器、心电传感器、脉搏传感器。近年来，信息技术、检测技术和控制技术的快速发展，对传感器提出了更高的要求，促使传感器产生了一个飞跃，这就是智能传感器的产生。全球性电气电子工程学会在1998年通过了智能传感器的定义，即除产生一个被测量或被控量的正确表示之外，还同时具有简化换能器的综合信息以用于网络环境的功能的传感器。但不少专家认为，未来智能传感器所包含的内容要丰富得多。智能传感器的实现：实现传感器智能化，需要让传感器具备理想智能传感器的层次结构，让传感器具备记忆、分析和思考能力。就目前发展状况看，有三条不同的途径可以实现几个要求。利用计算机合成（智能合成）利用计算机合成的途径即只能合成是最常见的，其结构形式通常表现为传感器与微处理的结合，利用模拟电路、数字电路和传感器网络实现实时并行操作，采用优化、简化的特征提取方法进行信息处理，即使在设计完成后，还可以通过重新编制程序改变算法，来改变其性能和使用，使起具有多功能适应性。这种智能传感器称为计算型智能传感器。利用特殊功能的材料（智能材料）利用特殊功能的材料的途径，其结构形式表现为传感器与特殊功能的材料的结合，以增强检测输出信号的选择性。其工作原理是用具有特殊功能的材料来对传感器检测输出的模拟信号进行辨别，仅仅选择出有用的信号输出，对噪声或非期望效应则通过特殊功能进行抑制。实际采用的结构是把传感器材料和特殊功能的材料组合在一起，做成一个智能传感器功能部件。特殊功能的材料与传感器材料的合成可以实现几乎是理想的信号选择性。比如固定在生物传感器顶端的酶就是特殊功能材料的一个典型例子。利用功能化几何结构（智能结构）功能化几何结构的途径是将传感器做成某种特殊的几何结构或机械结构，对传感器检测的信号的处理通过传感器的几何结构或机械结构实现。信号处理通常为信号辨别，即仅仅选择有用的信号，对噪音或非期望效应则通过特殊几何、机械结构抑制。这样增强了传感器检测输出信号的选择性。由于这些信号处理的特殊的几何结构或机械结构是相对简单、可靠的，而且进行信号处理是与传感器检测信号完全并行的，使得处理时间非常短。但信号处理的算法通常不可编制程序，一旦几何结构或机械结构装配完成，很难再修改，功能单一。通过查阅图书，并在网上进行了比较和查找，我们最终选定了tcnyb500硬币识别器，下面将对它的一些主要功能进行说明，它的主要性能指标自动识别5角、1元硬币、自动识别硬币的真伪与残缺，并拒绝假币与残缺币的使用，与退币器连接可通rs23v与电脑接驳技术参数电压。它很好的实现硬币的识别，并能自动分辨真伪。1.2.2 220v交流电供电电源这是一个典型的220v的交流电变换成直流电的供电电路，为了提高电源的可靠性，要求在一次侧和二次侧之间加一个屏蔽层，d1d4为桥式整流二极管。c7、c8、c9为电解电容做为滤波用，c4、c6为抗干扰的电容。电路中采用了7805和7812作为稳压模块，其最大输出电流为1.5a，满足系统电机驱动电流的要求，以提高应用系统的可靠性和精确度。电路图如下：图1-2 交流变直流电源1.2.2 自动售货机的饮料供应系统的电路图汽水电动机果汁电动机 咖啡电动机图1-3自动售货机的饮料供应系统的电路图饮料供应系统我们选择了最简单的直流电动机的转动来供应饮料，图中当线圈闭合时，电动机转动，使饮料沿着通道出来。1.3 设计内容及要求设计内容：该售货机可以投入5角、1元、5元硬币。自动售货机出汽水、果汁和咖啡。当投入的硬币总值等于或超过1.5元，汽水按钮指示灯亮；当硬币总值等于或超过3元时，汽水和果汁按钮同时亮；当投入硬币等于或超过5元时，汽水、果汁和咖啡三个按钮同时亮。当汽水按钮灯亮时，按汽水按钮，则汽水排出，10s后自动停止，同时指示灯灭。当果汁按钮灯亮时，按果汁按钮，则果汁排出，10s后自动停止，同时指示灯灭。当咖啡按钮灯亮时，按咖啡按钮，则咖啡排出，10s后自动停止，同时指示灯灭。若投入的硬币总值超过所购商品的价格（汽水1.5元，果汁3元，咖啡5元），则找钱指示灯亮，同时进行找钱动作。设计要求：按上述内容用plc设计出自动售货机控制电路，选择plc机型，列出i/o地址分配表，绘制售货机梯形图，并加以解释。第2章 设计原理及创新点2.1 总体思路根据售货机自动控制系统的流程可以知道自动售货机的主要系统包括：计币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统、退币系统。(1)计币系统：当有顾客买饮料时，投入的钱币经过感应器，感应器记忆投币的个数关且传送到检测系统（即电子天平）和计币系统。只有当电子天平测量的重量少于误差值时，允许计币系统进行叠加钱币，叠加的钱币数据存放在数据寄存器中。如果不正确时，认为币值不足。自动退币，等待新顾客。(2)比较系统：当10秒内没有钱币投入，认为钱币投入完毕，系统通过软件控制会把数据寄存器内钱币数据和可以购买饮料的价格进行区间比较，当投入的钱币小于1.5元时，指示灯y0亮，显示投入的钱币不足。此时可以再投币或选择退币。当投入的钱币在1.53元之间时，汽水选择指示灯常亮。当大于3元时，汽水和果汁的指示灯同时常亮。当大于5元时，汽水，果汁，咖啡灯均亮，此时可以选择饮料或选择退币。(3)选择系统：比较电路完成后选择电路指示灯是常亮的，此时可按下汽水或果汁或咖啡按钮，当饮料供应完毕时，指示灯同时熄灭。(4)饮料供应系统：当按下选择按钮时，相应的电机同时启动。电机转动，饮料随着电机的转动，沿着通道出来，接着电机到达一个限位开关电动机停转，等待下一次动作。(5)退币系统：当顾客购完饮料后，多余的钱币会自动从退币口退出去。通过软件编程计算出剩余的钱币数，以5角为单位输出。当感应器记录的个数等于数据寄存器退回的币数时，退币电机停止运转。2.2 设计流程图比较币价选择饮料汽水选择减去汽水用币果汁选择减去果汁用币咖啡选择减去咖啡用币是否退币退币计算结束钱不足开始投币计数图2-1设计流程图2.3 创新点本次设计基于大量的市场调查和理论研究。首先，我们自动售货机控制系统进行了分析。调查了多个品牌的自动售货控制系统，研究了他们优缺点，吸收了一些比较好的设计思想。其后，我们又查阅了大量的资料文献，其中最多的是国内外最新发表的论文，丰富了我们的理论依据。然后，根据我们拥有的材料用plc实现自动售货控制系统的硬件设计，最后在硬件设计的基础上实现了其软件设计。第3章 硬件设计3.1 可编程控制器选择在使用可编程控制器时，如何正确选择合适的机型是系统设计的关键问题。目前，国内外生产可编程控制器的厂家很多，而同一厂家生产的产品又有不同的系统，同一系统中又有不同的型号，这使当前市场上的可编程控制器型号众多，从而给带来了一定的困难。可编程控制器的选型可以从以下几个方面进行考虑：功能和结构。可编程控制器的功能日益增多，不同型号的产品在功能上有较大的差异。当控制对象只要求开关控制时，从功能角度说，几乎所有型号的可编程控制器都可胜任。而当控制对象有模拟量的输入/输出控制要求或其他特殊功能要求时，就应仔细了解不同系统、不同型号的可编程控制器的功能特点。合理选用各种功能模块会使所设计的系统既满足控制要求，又能最大限度的利用可编程控制器的软件和硬件资源。输入、输出模块的选择。大多数可编程控制器输入、输出模块都可有多种选择。输入模块完成控制命令、故障及状态检测等输入信号的转换。一般来说，这些信号的种类可能不同，经输入模块的变换后就可将这些不同电平的信号转变为可编程控制器内部的统一电平信号。此外，输入模块还兼有外部电路与可编程控制器内部电路的隔离作用和防止干扰的作用。输入模块的类型一般分为直流、交流两种。输出模块用来将可编程控制器内部的电平信号转换为外部过程的控制信号。开关频率不高的交直流负载一般选继电器输出型模块；开关频率高、电感强、低功率因数的负载可考虑选用晶闸管输出模块；开关频率较高的直流负载则应选用晶体管输出模块。i/o点数的估算。i/o点数是可编程控制器的重要技术指标。合理选择i/o点数既可使系统满足控制要求，又可使系统造价投入最低。传统设备及各种电器组件所需的编程i/o点数在不同的场合应用时不尽相同，选择io点数的原则是根据具体设备的控制要求有所取舍,满足要求即可。通过对可编程控制器的选型要求的分析，结合我们学过的知识，我们将目标选定在三菱公司生产的fx2n系列，这里对fx2n进行简要介绍。fx2n是fx系列中功能最强，速度最高的微型可编程序控制器。其基本单元如下表扩展单元如表，扩展模块如表。用户存储器容量可扩展到16k步。i/o点最大可扩展到256点。其本指令的执行速度超过了很多大型plc。有多种特殊功能模块，如模拟量输入/输出模块，高速计数模块，脉冲输出模块，位置控制模块，如表所示所示。使用特殊功能模块和功能扩展板，可实现模拟量控制。位置控制和联网通信等功能。 fx2n有3000多点辅助继电器，1000点状态继电器，200多点定时器，200点16位加计数器，35点32位加/减计数器，8000多点16位数据寄存器。表3-1 fx2n系列plc基本单元型 号输入点数输出点数扩展模块扩充点数继电器输出可控硅输出晶体管输出fx2n-16mr-001fx2n-16mt-001882432fx2n-32mr-001fx2n-32ms-001fx2n-32mt-00116162432fx2n-48mr-001fx2n-48ms-001fx2n-48mt-00124244864fx2n-64mr-001fx2n-64ms-001fx2n-64mt-00132324864fx2n-80mr-001fx2n-80ms-001fx2n-80mt-00140404864fx2n-128mr-001fx2n-128mt-00164644864在估出被控对象所需的io点数后,考虑留有10%-15%的裕量,就可确定所选型号的plc。在设计开始我们想用步进指令来完成本次设计，后来在实际的操作中，我们发现用步进指令时有一些我们不能解决的问题，于是我们又想到了应用plc内部的基本功能指令来实现我们设计所要求实现的功能。列出了用plc基本功能指令实现本设计的i/o地址表表3-2 自动售货机i/o地址编号 输 入 输 出名称编号代号名称编号代号5角入口感应x0yj1汽水指示灯y0hl01元入口感应x1yj2果汁指示灯y1hl15元入口感应x2yj3咖啡指示灯y2hl2汽水按钮x3sb2找钱指示灯y3hl3果汁按钮x4sb5汽水口y4km1咖啡按钮x5sb8果汁口y5km2汽水限位开关x6 sq1咖啡口 y6 km3果汁限位开关x7 sq2找钱 y7km4咖啡限位开关x10 sq3通过i/o口的比较和plc机型的选择原则我们最终选中的plc机型为三菱公司的 fx2n-32mr-001继电器输出。3.2 系统i/o配置和硬件电路的设计选定plc机型后，接下来的工作就是系统i/o配置和硬件电路的设计，硬件电路设计应按以下三个方面进行：plc选型、系统配置、连接图设计。1.常用i/o模块的选择输入和输出对plc系统来说，就好象人的手和脚，用于获取必要的信息和执行相应的动作。输入设备有开关量信号、数字输入信号、脉冲信号和模拟量输入信号，输入信号有开关量信号、脉冲信号和模拟量输出信号。在做设计时，首先应统计出系统的i/o数量及分类，列出i/o表，然后按类型和特点选用i/o模块和每个模块的i/o点数。数字量输入模块。与数字量输入端相连的输入设备可以是各种开关量，我们本次设计主要涉及按钮和传感器，他们所连的电源可以是交流的，也可以是直流的。数字量输入模块可以分为直流输入模块和交流输入模块。数字量输出模块。数字量输出模块用于驱动外部负载，如继电器、电磁阀等。数字量输出模块按输出类型可分为继电器型、晶体管型和可控硅型。本次设计中我们需要的输出电压既有交流又有直流所以我们选用继电器型的。模拟量输入模块。连接到模拟量输入接线端的模拟量信号经过模块内的模/数转换器转换成数字量，用来检测温度、压力、流量等模拟信号的大小。不同的模块所能连接的模拟量输入通道也不同。电流/电压测量信号、温度测量信号、模拟量输出模块。模拟量输出模块接受的是cpu传送出来的数字量，在经过该模拟块内的数/模转换器转换后得到供输出的模拟信号。输出的模拟量大小正比于该模块所接受的数字量，用于驱动执行机构的动作。2.plc的系统的配置plc系统配置的主要内容就是箱体和模块的选择，选哪些、怎么选、选多少、怎么组合成系统，就是系统配置的中心问题。plc系统配置可分为基本配置、扩展配置和特殊配置。系统配置的基本原则为：完整性原则、可靠性原则、发展性原则、继承性原则、经济性原则系统配置注意事项为：按照系统的i/o总数和规模，确定可选用的机型。确定时要遵循发展性和继承性原则，既要能满足系统的控制要求，又应有良好的性能价格比。估算i/o点数及模拟量路数，并确定要选用的机型。依照完整性原则计算出所需的模块数后，应注意加上一定的裕量，一般为20%。这时plc机型和i/o模块的选择方案可能有多个。计算各个方案的投入费用，并依经济性原则选择其中最优的方案。在确定了控制对象的控制任务以后，首先进行的是控制系统流程设计，用流程图明确各信息流之间的关系，然后具体安排输入、输出的配置。3 硬件电路设计系统配置结束后，就要参照每个模块的实际电路连接要求，将开关量、模拟量的输入和输出点依次连接到这些模块的接线端。注意：不同的plc生产厂家的端子板连接方法是不同的，应特别注意电源等级、公共端等的连接方法。这个步骤也要很细心，我们先查阅个厂家plc的每个型号的i/o接线图，严格按接线图接线。从而确保了硬件电路的安全。我们通过对本课题的分析，和i/o点编号的罗列画出了i/o接口图，图中列出了我们需要的所有的输入/输出点和plc的接口，见图3-1。在进行了上述工作后根据设计要求我们对本次设计进行了整体的分析，将大体结构进行了构思，画出了系统结构框图3-2。图3-1自动售货机结构框图图3-2 i/o电气接口图第4章 软件设计4.1 plc的软件设计要求plc应用软件设计内容用户软件设计首先是根据被控对象的控制要求及系统功能要求，为应用软件的编程提出明确的目的、依据、要求和指标，编制出软件编程说明书。其内容应包括：可编程控制器用户软件功能分析和设计：程序结构；程序设计等。1.软件功能分析和设计在正式编程前，首先确定应用软件的功能。这些功能大体有三个：控制功能、操作功能和自诊断功能。（1）控制功能：控制功能是可编程控制器应用软件的主要部分，系统正常工作的控制功能由该部分实现。（2）操作功能：操作功能指的是人机界面，通常单台可编程控制器控制时，不必多做考虑。但当可编程控制器多机联网时，特别在工业局域网中应用时，操作功能的程序设计问题就必须加以考虑。当然，在工业局域网中，大多包括有计算机，此时操作功能往往可由计算机实现。（3）自诊断功能：自诊断功能包括可编程控制器自身工作状态的自诊断和系统中受控设备工作状态的自诊断两部分。目前大多数可编程控制器自身都有较完善的自我诊断功能，用户程序中自诊断主要是指判断受控设备的工作状态等。2.程序结构的分析和定义模块化的程序设计方法，是可编程控制器应用程序设计的最有效、最基本的方法。程序结构分析和设计的基本任务就是以模块化程序结构为前提，以系统功能要求为依据，按照相对独立的原则，对每一个模块提供软件要求和编程说明。4.2 程序设计的方法与步骤程序设计步骤,plc程序设计我们按以下步骤进行：根据任务书要求确定被控制系统必须完成的动作及完成这些动作的顺序。分配输入/输出设备，即哪些外围设备是送信号到plc的，哪些外围设备是接收来自plc信号的，并将plc的输入、输出口与之对应进行分配。程序框图设计。根据工艺要求，绘制出程序流程图及各功能单元的详细功能框图。应用程序的编写。先画出梯形图，梯形图能体现出按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互关系。以上几步中，前两步属程序设计前的准备工作。编程准备工作包括对整个系统进行更加深入的分析和理解，弄清楚系统要求的全部控制功能，以硬件为基础，确定出软件的功能和作用。显然，在建立一个plc控制系统时，必须首先把需要的i/o数量确定下来，然后按需要确定各种控制动作的顺序和各个控制装置彼此之间的相互关系。在分配了plc的输入/输出点、内部辅助继电器、定时器、计数器之后，就可以设计程序框图了。程序框图设计是很关键的设计步骤。这一步的主要工作是根据软件编程说明书的总体技术要求和控制系统具体情况，确定应用程序的基本结构，按程序设计标准绘制出程序结构框图。应用程序的编写plc控制系统是以程序形式来体现控制功能的，对于我们初次搞毕业设计的人，应以步为核心一步一步设计下去，逐步修改调试。在进行梯形图软件设计时，应根据设计出的框图和腹稿逐字逐句的编写控制程序。它是整个设计工作的核心部分，为了提高编程效率，应熟练掌握编写顺序控制程序的编程技巧及一些基本电路的编程方法，得到符合控制要求的梯形图。在设计初我们用了步进顺序指令来实现本次设计4.3 方案1:步进顺序指令步进顺控指令的梯形图比较简单，而且比较直观，使复杂的顺序控制程序能够方便地实现，见图4-2 。对应的语句表程序如下：ld m8002set s0stl s0ld x0set s20stl s20ld x7out s29ld x1out y0ld x2out y1ld x3out y2ld x4set s21ld x5set s31ld x6set s41stl s21out y3out t0k100ld t0set s22stl s22out y6stl s31out y4out t1 k100ld t1set s32stl s32out y7stl s41out y5out t2 k100ld t2set s42stl s42out y10stl s22stl s32stl s42ld x10set s28stl s28out y11out s0set s29stl s29 out y12ends0s200000s21s22s28s29s31s32s41s42s29rstendm8002x0x7x10y11y12y6s0t0t0k100y3x4x1x2x3y0y1y2x5x6y5y4t1k100t11t2t2k100y7y10图4-1自动售货机的sfc图t11t0x4s20s0set s0set s20set s31set s41set s21set s22set s32set s42endset s28y12set s29y11s0s29s28s222s32s42x100y10s42x0x7s s2929x1s290y1y2x2x3s21y3t0k100y6y4t1k100s22s31s32s41x6y7y5t2k100图4-2 步进顺序指令梯形图我们想通过plc的步进顺控指令系统来完成该次设计，但在开始传感器这一部分我们就遇见了麻烦，由于对于传感器的具体功能和型号不能很好的了解，于是我们就想到了用plc的功能指令系统即用plc内部的基本指令来实现本次设计的要求。于是出现了本次设计的第2套方案。4.4 方案2:plc基本功能指令条件跳转指令 指令格式：该指令的指令名称、助记符、功能号、操作数及程序步长如表表4-1 条件跳转指令功能表指令名称助记符/功能号操作数d.程序步长备注条件跳转fnc00cj（p）fx1s：p0p63fx1n fx2n fx2ncp0p127p63为end，不作跳转标记16位3步，标号p1步16位指令连续/脉冲执行比较指令（cmp、zcp（fnc10、fnc11） 指令格式：该指令的指令名称、助记符、功能号、操作数及程序步长如表表4-2 比较指令功能表指令名称助记符/功能号操作数程序步长备注s1.s2.d.比较fnc10（d）cmp（p）k、h、t、c、d、v、z、y、m、s16位7步32位13步16/32位指令连续/脉冲执行区间比较fnc11（d）zcp（p）k、h、t、c、d、v、zknx、kny、knm、kns、y、m、sknx、kny、knm、kns、16位7步32位13步16/32位指令连续/脉冲执行传送指令（mov（fnc12）指令格式：该指令的指令名称、助记符、功能号、操作数及步长如表：表4-3 传送指令功能表指令名称助记符/功能号操作数程序步长备注s1.s2.d.传送fnc12（d）mov（p）k、h、knx、kny、knm、kns、t、c、d、v、zy、hkny、knm、kns、t、c、d、v、z16位5步32位9步16/32位指令单次/连续执行加法指令（add（fnc20） 指令格式：该指令的指令名称、助记符、功能号、操作数及程序步长如表：表4-4 加法指令功能表指令名称助记符/功能号操作数程序步长备注s1.s2.d.加法add fnc20（d）add（p）k、hknx、 kny、knm kns t、 c、 d、 v、 z kny、knm kns t、 c、 d、 v、 z167步3位13步16/32位指令连续/脉冲执行 指令说明：加法指令是将指定的元件中的二进制数相加，结果送到指定的目标元件中去。减法指令（sub（fnc21） 指令格式：该指令的指令名称、助记符、功能号、操作数及程序步长如表表4-5 减法指令功能表指令名称助记符/功能号操作数程序步长备注s1.s2.d.减法fnc 21（d）sub（p）k、 hknx、 kny、 knm、 kns t、 c、 d、 v、 zkny、 knm、 kns t、 c、 d、 v、 z16位7步32位13步16/32位指令连续/脉冲执行经过分析我们写出了功能指令表：图4-3 基本功能指令梯形图图4-3 基本功能指令梯形图 其中图4-3实现了自动售货机的记币系统、比较系统、选择系统，那么下面将对饮料供应系统进行解释： 饮料供应系统的sfc图和梯形图如下：图4-4 汽水供应系统的sfc图和梯形图图4-5 果汁供应系统的sfc图和梯形图 图4-6 咖啡供应系统的sfc图和梯形图第5章 结论该设计基本上完成了设计所要求的任务，但由于经验和知识能力有限。本设计存在诸多不足。比如在投币系统中，本设计仅限于硬币，当所投的钱是纸币时就无法识别。目前已出现了多种先进的自动售货机：售卖的商品可根据摆放场所的需要量身定制，包括冷热饮料、零食、电话卡及海外进口的特色商品等。更引人注目的是，透过这种智能售货系统，存货、销售、物流信息可以准确及时反馈给客户，此外，其还支持现金、银行卡、储值卡、代金卡等多种交易支付模式，从而使交易过程更加安全和便利，同时方便实现较大金额的支付和交易结算。这种新一代自动售货机除了更方便售卖货品之外，还被视为一种传播广泛的广告媒介。除了机器机体本身可以成为厂同时随着金融支付手段的增多，ic卡、手机移动支付等技术才可以使自动售货机提供便利服务成为可能，这些自动售卖平台的创新模式，无疑为国内的自动售货业迅速成长创造了条件。商的平面广告载体外，机器上所安装的lcd显示屏也可以播放动态广告。故本设计题目进一步开发研究的空间还很大，应该广泛借鉴现有的技术，使自动售货机向着智能化的方向发展，最大程度上满足人们的生活需要。参考文献1 王兆义主编.小型可编程控制器实用技术.北京：机械工业出版社，1997,（01）2 王卫星等编.可编程序控制器原理及应用.北京：中国水利水电出版社，2002,（01）3 李养旺.自动售货机易拉罐出罐机构研究j.机电技术,2005,(02)4 王祁,于航.传感器技术的新发展智能传感器和多功能传感器j传感器技术,1998,(01)5 肖圣兵.电涡流传感器在人民币硬币识别系统中的应用j.苏州大学学报(自然科学版) , 1996,(01) 6 刘芳,魏丽丽.投币式自动售货机j.科学与管理,1997,(04)7 李代万,李金平,孙亮亮.人民币识别器与自动售货机通信的设计与实现j.北方交通大学学报,2002,(06)8 武生玉,成经平.传感器的智能化及应用研究j.信息技术,2004,(06)9 裴进灵.一体化硬币识别及找零机的设计j.机械管理开发,2004,(04) 10 张刚.自动售货机找零程序设计2000年第17期擂台赛题解j.电脑爱好者, 2000,(23)11 三菱公司编.三菱公司可编程序控制器101例.199412 常斗南主编.可编程序控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，199713 l.lung,system identification, second ed., theory for the user, prentice hall ptr, new jersey, 1999.14 d.r.coughanowr, process systems analysis and control, seconded, chemical engineering series, mcgraw hill, 1991.15 王炳实主编.机床电气控制.北京：机械工业出版社，1999致 谢在为期二个月的设计过程中，指导老师给予了我们悉心指导。老师们特别注重工作方法、工作方向的指导，使我们的工作能力，实践能力，集体协作能力得到了很大的提高。同时感谢同组的同学的帮助使我完成了本次设计，在以后的学习、工作中，我将牢记老师的指导，从实践中不断的完善提高自己。附录a:外文资料翻译in the collocated case ,the presence of a single flexible mode introduces a lightly damped root to the characteristic equation but does not cause the system to be unstable.the departure angle calculation showed that the root departs from the pole introduced by the flexible mode toward the left half-plane. next, let us consider the noncollocated case for which we take the plant transfer function to be g（s）= (5.83)compensation again by the lead d（s）=k (5.84)as these equation show, the noncollocated transfer function has the complex pole but does not have associated complex zeros as shown in eqs. (2.12) and (2.18). this will have a substantial effect as illustrated by the following example.root locus for the noncollocated caseapply the rule and sketch the root locus for kl（s）=dg=k (5.85)paying special attention to the departure angles from the complex poles.rule1.there are five branches to the root locus, of which one approaches the zero and four approach the asymptotes.rule2. the real axis segment defined by -12s-1 is part of the locus .rule3.the center of the asymptotes is located at a=and the angle for the four asymptotic branches are at 45,135rule4.we gain compute the departure angle from the pole at s=-0.1+j6.6. the angle at this pole we define to be 1. the other angles are marked in fig.5.17. the root locus condition is 1=1-(2+3+4+5)-180 1=tan-1(6.6)-(90+90+90+tan-1()-180 1=81.4-90-90-90-28.8-180 1=81.4-90-28.8-3601=-37.4 (5.86)in this case, the root leaves the pole down and to the right, toward the unstable region. we would expect the system to soon become unstable as gain is increased.figure 5.17 figure to compute a departure anglefor l(s)=figure 5.18 root locus forl(s)=rule5.the first two rows of the routh array are1 45.97 k 12.2 522.84 kat this point it is time to admit that applting the routh criterion in a case of this complexity is of doubtful value. the information given already permits a rough sketch to be made, showing that the locus branches cross the imaginary axis very near the complex poles at =j6.6. matlab provides a command to verify the value. if the root locus is drawn by riocus(sysl), then the command k,p=riocfind(sysl) places a crosshair on the plot and a bit of iteration finds that the locus crosses the axis at =j6.525 where the parameter is k=144.4.rule6.again, computing the exact points of breakin and breakway is of limited value. the locus is plotted in fig.5.18 with the commands numg=1; deng=1.0 0.20 43.57 0; sysg=tf(nums,dens); numd=1 1; sysd=tf(numd,dend); sysl=sysd*syss;rlocus(sysl)axis(-18 2 -7.5 7.5)example 5.10 root locus having complete multiple r