plc课程设计自动售货机触摸屏.doc

天津大学仁爱学院PLC课程设计报告 设计题目： 自动售货机专业班级： 自动化3班 学生姓名： xxx 学生学号： 60082020xx 指导教师： 卢学英 张海玮 成绩： 2011年 08 月 31 日目录一、引言1二、系统总体方案设计方案 2.1 控制要求 1 2.2 系统硬件配置及组成原理2 2.3 系统变量定义及分配表2 2.4系统接线图设计3 2.5系统可靠性设计3三、控制系统设计 3.1 控制程序流程图设计4 3.2 控制程序设计思路4 3.3编程系统的调试 5 3.4创新设计内容 5四、上位监控系统设计 4.1上位监控系统组态设计6 4.2 实现的效果8五、系统调试及结果分析 5.1 硬件调试10 5.2 软件调试10 5.3结果分析 10六、总结及心得10九、参 考 文 献11十、附录12一 ：引言 内容提要：本文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。关键词：自动售货机 PLC 触摸屏试验目的:本设计通过PLC与触摸屏相结合控制自动售货机，最终完成交易。其中系统主要包括：计币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统、退币系统。本设计介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程，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。自动售货机最基本的功能是对投入的货币进行运算，并根据所投入的货币数值判断是否能够购买某种商品，并做出相应的反应，因此，售货机能够辨识机内包含的商品，对所投的币值进行累计，并提供顾客所要购买的物品。当按下选择饮料的按钮时（假如选酸奶3.5元/瓶），售货机会根据投入的钱（钱币不足时，会提示顾客要加钱），提取饮料到出货口，顾客取出商品，按下退币按钮，退出剩于的钱，完成此次交易。顾客也可以根据需要继续购买饮料。二: 系统总体方案设计 2.1 控制要求: a自动售货机控制要求 1、按下投币口按钮5角、1元、5元，数码显示投币金额为0.5、1.0、5.0。 2、显示金额减去所买货物金额后，数码显示余额，可以一次多买，直到金额不足，灯L1亮提示余额不足。3、 当投币余额不足时，如果继续投币则可连续购买。 4、投币金额超过十元，数码管显示低两位，但可以继续正确购物。 5、 购物6秒后，如果没有再操作，则取物口灯亮，有余额则退币口灯亮。 6、如不买货物，按退币钮则退出全部金额、数码显示为零，退币口灯亮。 b触摸屏控制要求 自行设计动画要求，与模块可同步工作。2 . 2系统硬件配置及组成原理有三个钱币输入按钮，0.01代表0.5元，0.02代表1元，0.03代表5元，在欢迎光临页面,点击商品进入购买画面并投币,在各个画面中:当投入的硬币总值等于或超过1.5元时，纯水指示灯亮；当投入的硬币等于或超过2.5元时，可乐指示灯亮；当投入的硬币总值等于或超过3.0元时，牛奶指示灯亮；当投入的硬币总值等于或超过3.5元时，酸奶指示灯亮.则说明可以购买.如果要纯水则按纯水按钮0.01，这时纯水输出指示灯亮，点击出货按钮1.02，输出纯水。如果要可乐则按可乐按钮0.02，这时可乐输出指示灯亮，点击出货按钮1.02，输出可乐。如果要牛奶，则按牛奶按钮0.03，这时牛奶输出指示灯亮点击出货按钮1.02，输出牛奶。如果要酸奶，则按酸奶按钮0.04，这时酸奶输出指示灯亮，点击出货按钮1.02，输出酸奶。当要完纯水、可乐、牛奶或酸奶时，如有多余的钱，则找钱指示灯1.08亮，如果当顾客投入一定的硬币后什么都不想要时，则可考虑复位按钮0.08，则投入的钱会原数从出钱口退出。购物6秒后，如果没有再操作，则取物口灯亮，有余额则退币口灯亮。 2.3系统变量定义及分配表输入输出分配表输入输出设备输入点设备输出点复位按钮SB10.00纯水指示灯LED1.000.5元SB20.01可乐指示灯LED1.011元SB30.02牛奶指示灯LED1.025元SB40.03酸奶指示灯LED1.03按钮可乐SB50.04纯水输出LED1.04纯水按钮SB60.05可乐输出LED1.05牛奶按钮SB70.06牛奶输出LED1.06酸奶按钮SB80.07酸奶输出LED1.07退币按钮SB80.08找钱指示灯LED1.082.4系统接线图设计 硬件接线图2.5 系统可靠性设计当自动售货机发生故障时，系统会给出提示并发出鸣叫声，顾客看到这种情况可以直接按下退币按钮，将投入的钱币取回，当钱币出来时，系统会发出“叮”的声音提示顾客将钱币取回。多界面保证了程序的可观赏性,并且增加了运行的稳定性,可操作性强.三、控制系统设计 3.1控制程序流程图设计开始画面酸奶牛奶纯水可乐酸奶 灯亮酸奶灯亮牛奶 灯亮 纯水 灯亮 可乐 灯亮 点击进入 点击进入 点击进入 点击进入可乐画面纯水画面牛奶画面酸奶画面 输出 指示灯灭 输出 指示灯灭 输出 指示灯灭 输出 指示灯灭 按购买按钮 按购买按钮按购买按钮按购买按钮点击输出按钮 点击输出按钮点击输出按钮点输出按钮 余额输出 出货购物后6秒无动作没有按下退币按钮按下退币按钮点击退出返回主画面重新循环 程序流程图3. 2控制程序设计思路设计一台完整的自动售货机，具有硬币识别、币值累加，自动售货、自动找钱功能，此售货机可接受的硬币为0.5元、1元和5元。纯水的售价为1.5元，可乐的售价为2.5元，牛奶的售价为3.0元，酸奶的售价为3.5元，。 自动售货机是台机电一体化的自动化装置，在接受到货币已输入的前提下，靠触摸控制按钮输入信号使控制器启动相关位置的机械装置完成规定动作，将货物输出。 用自动控制系统替代现有的人工销售方式，节省人力，减少销售开支，扩大销售覆盖面，当投入的硬币总值等于超过1.5元时，纯水指示灯亮。当投入的硬币总值等于超过2.5元时，纯水和可乐的指示灯都亮。当投入的硬币总值等于超过3.0元时，纯水、可乐和牛奶的指示灯都亮。当投入的硬币总值等于超3.5元时，纯水、可乐、牛奶和酸奶的指示灯都亮。当纯水指示灯亮时，按纯水按钮则纯水从售货口自动售出。当可乐指示灯亮时，按可乐按钮，则可乐从售货口自动售出。当牛奶指示灯亮时，按牛奶按钮，则牛奶从售货口自动售出。当按下纯水按钮、可乐按钮或牛奶按钮后，如果投入的硬币总值超过所需的钱数时，找钱指示灯亮，自动售货机退出多余的钱。动作停止后按退币钮，可以退回余额。当购物后,如果6秒没继续购物,则出货口自动出货,如有余额则余额自动退出。3.3 编程系统的调试如果顾客所付的金额不足，系统的余额不足指示灯亮起来，顾客还需要再投入金额，当顾客两次投入的金额加起来足够时，可选择自己所需要的饮料。如果顾客投入的金额大于饮料价格，进入自动找零，无法找零时，给出提示并退回硬币，实现找零时，进行找零操作，提示找零金额和取饮料信息。3.4 创新设计内容当顾客交易完毕，点击退币按钮时，自动售货机将剩余的钱币从钱币输出口输出，或许由于顾客大意忘记从输出口取出钱币，这样将给顾客带来不必要的损失，针对此种情况，可以设计一个自动报警系统，就是当钱从自动售货机中输出超过6秒红外线扫描发现没有取出时，这时将启动报警，及时提醒顾客，增强了售货机的安全性。四、上位监控系统设计4.1、上位监控系统组态设计 4.1.1仿真系统组成本仿真系统由上位机和下位机组成。上、下位机通过串行口进行通信交换数据。上位机内装北京组态软件FORCECONTROL2.6和CX-P编程软件。组态软件FORCECONTROL用以制作仿真画面、编写仿真程序并与下位机进行通信，是专用的自动化软件，集数据采集监控功能于一体。CX_P是可编程控制器与PC机联机的编程支持工具，用户利用它可以实现程序输入、程序注释、程序修改、程序编译、状态监控和测试以及设计系统寄存器和PLC 各种参数等。CX_P是WINDOWS操作系统下使用的软件，有多种编程方式，其中主要是梯形图和助记符编程。需要注意的一点是在进行程序的上传下传时一定要把PLC的COM口连接方式设置成“计算机链接”否则PLC将自锁，不再与外界通信，只有使用手持编程器才能再次开启。4.1.2仿真实验的售货分析由于售货机的全部功能是在上位机上模拟的，所以售货机的部分硬件是由计算机软件来模拟代替的。如钱币识别系统，可以用按某个“仿真对象”输出一个脉冲直接给PLC发布命令，而传动系统也是由计算机直接模拟的，这些并不会影响实际程序的操作，完全能模拟实际自动售货机的运行。(1)实验状态假设a、由于是在计算机上模拟运行的，实验中有些区别于实际情况的假设：b、自动售货机只售出四种商品；c、自动售货机可以识别5元、1元、0.5元；d、自动售货机可以退币5元、1元、0.5元；e、自动售货机有液晶显示功能；f、试验中售货机忽略了各种故障以及缺货等因素；(2)一次交易过程分析为了方便分析，以一次交易过程为例a、初始状态：有电子标签显示各商品价格，显示屏显示界面，此时不能购买任何商品；b、投币状态：按下投币按钮，显示投币框，按下所投币值，显示屏显示投入、消费、余额数值，当所投币值超过某商品价格时，相应商品选择按钮发生变化，提示可以购买。c、购买状态：按下可以购买的选择按钮，所选的 出现在出货框中，同时显示屏上的金额数字根据消费情况相应变化。取走商品则出货框消失。d、退币状态：按下退币按钮显示退币框，同时显示相应的退币值和数量，按下确认按钮则恢复初始状态。到此为止，自动售货机的一个完整工作结束。这也是本仿真系统的设计思想。4.1.3程序设计部分下位机程序的编制则利用PLC专用编程软件欧姆龙完成的。4 . 2实现的效果。4.2.1自动销售机主页面的设计售货机背景是一个主页画面，可以利用图片处理的方法按照制定样式的功能画出售货机的整体。先分几部分进行仿真设计，如图1所示。 图14.2.2 子界面效果设计 图2点击主页面的商品之后会弹出相应的购买页面,然后进行投币,确认等操作,上图为可乐购买画面,纯水,牛奶,酸奶操作原理与此类似.4.2.3 细节处理与美观性1.余额不足提示当余额不足的时候，如在可乐画面，利用代码IF 可乐=1 and 余额 = 2.5 THEN余额不足=0。如图三，此时设置“余额不足请投币”为表达式余额不足，其可见度为0，灯为红色，意味着不能交易，如果钱够则 余额不足=1.此时显示“可以购买了耶”的画面，并把指示灯变为绿色。 图三 图四 2.投币问题处理 投币问题是当初调试程序时候比较棘手的问题，用了两天多时间才解决，如图四，将显示器定义为“余额”，利用循环脚本将余额依次相加，显示在屏幕上 3.六秒五操作退货退币 这也是我遇到的一大瓶颈之一，我将计时器定义为“计时”，此时循环脚本为 !TimerSetOutput(1,计时 )if 计时 6 then!TimerReset(1,0 )退币=1货物出口=1ENDIF 即循环时间6秒时退币置一，此时相当于自动按下退币和取物按钮，完成操作，并提示用户返回初始界面，进行下一次交易。五、系统调试及结果分析5.1 硬件调试1、断电时检查电源是否接好，地线是否接好，各输入/输出点是否接好接牢；2、接通PLC电源，确认“PWR”指示灯点亮，传入程序，检查“RUN”指示灯点亮。5.2软件调试：1、在梯形图编辑器中配合使用编译器查找、修改程序中的语法错误；2、将编辑好的程序传入PLC运行，使用编辑器联机调试操作，检查各点工作状态，并配合观察PLC各点输入/输出指示LED或输入/输出设备工作是否符合程序功能要求。配合着上位机软件动画效果来观察硬件的连接。5.3结果分析实验证明： 该系统程序设计较全面地演示自动售货机的使用功能； 通过修改PLC控制程序， 可在自动售货机上实现多种控制方式、销售方式、销售种类。自动售货机可以根据投入的钱币自动付货。它根据投入钱币的多少，提示你可以买什么东西，再按一下相应的按钮，购买的饮料就可以从出口处提出，出口处提示用户将物品拿走，不买东西了就按下退币按钮，将多余的钱币取回。购物6秒后，如果没有继续操作，则自动退币退货。在交易的过程中，币值界面会显示投入钱币的金额、消费钱币的金额、余额。六、总结收获及心得经过半个月的学习、研究以及经过老师的指导. 让我体会到了很多，也让我懂得了不少知识，设计主要研究的是自动售货机中触摸屏的部分.当然，本设计遇到的困难有很多，主要有：（1）界面的单一性与多重性问题：起初对硬件的不了解导致走了很多弯路，有人说必须在单一界面完成，而我做成多界面辅助程序，做一半时很犹豫是否要继续坚持下去，后来证明我的坚持是对的。（2）货币计数问题：由于没有验钞机，一切货币投放都要以按钮形式完成，这颠覆了常规逻辑，不过后来很快解决了。（3）六秒延时系统：这个最棘手的问题在最后大家的努力下完成了，问题上文有叙述。通过这次课程设计，我绝对在自主解决问题方面还是有些欠缺，如六秒延时退货系统，对于陌生的东西接受程度还是不够，让我知道了在学习方面还是有欠缺的，这次课程设计包括许多方面的知识，通过实验，让我提高了个人对所学知识的综合运用能力，独立工作能力，以及分析和解决问题的能力。感谢卢学英，张海玮两位老师的细心知道和北京总部方面的支持，最后与PLC连接方面也顺利完成，本实验基本成功！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，20034 吴建强，姜三勇可编程控制器原理及应用哈尔滨