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16 国家职业资格统一鉴定维修电工技师论文（国家职业资格二级）论文题目： 基于PLC控制的自动售货机系统 姓 名： 身份证号： 准考证号： 所在省市： 所在单位： 基于PLC控制的自动售货机系统 摘要： 本论文基于西门子S7-200 系列PLC进行自动售货机控制系统的设计，阐述了自动售货机系统设计的基本原理及工作流程，然后以一次交易过程为例，把交易过程分为几个程序块，分别对程序块进行编程。在PLC梯形图的编写时，文中采用的是西门子PLC梯形图专用编译软件STEP7来进行编写，并完成了PLC外部接线图。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。关键词 ：PLC、自动售货机、控制系统第1章 引言1.1自动售货机的发展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。它的出现是劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。消费模式和销售环境的变化，要求新的流通渠道，相对于超市、百货购物中心等流通渠道而言，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。自动售货机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。采用可编程控制器实现自动售货机的系统设计，不仅编程方便，而且增强了系统的抗干扰能力。12可编程控制器PLC的发展前景PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置，它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有体积小、结构简单、操作方便、可靠性好等特点，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。1.3 PLC的编程软件选择 PLC的编程软件最常用的有三菱FX2N和西门子S7-200系列的，正好本人在工作中都曾经学习过，所以在选择软件时，采用了后者。 西门子在某些功能实现时采用模块化，梯形图中所用到的常开常闭触点较少，因此梯形图看起来比较省力，适合初学者。 第2章 自动售货机的系统设计2.1自动售货机的控制要求2.1.1自动售货机的控制要求自动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。本模拟自动售货机可以投入五角、一元的硬币；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；当投入硬币的总值等于或超过物品价值时，对应的物品指示灯亮绿灯；当物品对应的指示灯亮绿灯时，按下相应的按键，相应的物品排出，同时指示灯绿灯闪烁；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；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；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；找零时顾客可选择退一元的还是五角的。2.1.2 自动售货机的相关说明当投入五角时加5投入1元是加10，SUB_DI是双整数减法当成功购买物品时就减去物品对应的数；T37T56表示通电延时定时器,按下物品按钮时T37T42延时8秒，无操作时T43启动计时20秒，T44与T43配合组成投币2分钟无操作找零，T46T56两两配合形成闪烁电路。本设计统一采用按钮开关模拟物品选择，按钮内有绿灯和红灯分别表示可购买物品和物品销售完；指示灯模拟物品输出及找零如图2-1示。图2-1自动售货机模拟操作面板2.2 自动售货机的外部接线图自动售货机的外部接线图如图2-2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2-2售货机的外部接线图2.3 自动售货机I/O点的分配输入/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。I/O点分配表如表2-3示。表2-3 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）2.4自动售货机顺序功能图的编写由于顺序功能图（SFC）有五种基本结构：顺序结构、选择性分支结构、并发性分支结构、循环结构、复合结构。本次自动售货机的SFC图，根据控制要求选用选择性分支结构和并发性分之结构。因为选择性分支结构是一个控制流可以转入多个可能的控制流中的某一个且不允许多路分支同时执行。具体进入哪个分支，取决于控制流前面的转移条件哪一个为真。而并发性分之结构是一个工作步执行完后，需要同时开启若干条分之，并采用双水平线相连且要有一个公共转移条件，这两种顺序功能图结构符合本次自动售货机的控制要求，所以选择这两种结构。本次自动售货机的SFC图如下图2-4示： 图2-4自动售货机顺序功能图2.5 自动售货机梯形图的编写本此模拟自动售货机主要销售食品、饮料、日用三大类，而食品有五角和一元，饮料有一元和二元，日用有二元和三元。（见下图） 自动售货机的梯形图第3章 结束语本文利用西门子S7-200系列PLC设计的自动售货机控制系统中, 阐述了自动售货机系统设计的基本原理及工作流程，以一种商品的销售过程为例，编写程序。现实生活中当需要增加可选择的商品数量时,该控制系统的硬件只需要增加相应的输入信号,其硬件的原有接线不需要改变,软件则可以根据不同的控制要求进行修改,具有较强的适应性,因此在自动售货机行业中得到广泛的应用。 此次模拟自动售货机的设计和实际生活中的有一定的差距，所售商品的种类不够丰富，系统没有对纸币的的识别功能和识别假币的功能。目前,可编程序控制器（PLC）已经成为工业生产自动化的三大支柱之一。根据日本、美国等国家的经验, 随着中国经济的发展、行业运作的变革和入世的到来，自动售货机在中国的普及和应用是必然趋势，这种方便快捷的购物方式越来越受到人们的青睐,同时也是现代化城市配套设施的需求。参考文献1 程周可编程序控制器原理与应用 M北京：高等教育出版社， 2003年2 王永华现代电气控制及PLC 应用技术. 北京：北京航空航天大学出版社，20003 周美兰，周封，忘岳宇PLC电气控制与组态设计北京：科学出版社