基于PLC的饮料自动售货机控制系统设计毕业论文.doc

基于PLC的饮料自动售货机控制系统设计毕业论文 毕业设计(论文)基于PLC的饮料自动售货机控制系统设计毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 目 录摘 要第1章 任务与要求11.1课题概述11.1.1 自动售货机简介11.2 设计内容与要求21.2.1控制系统设计原则21.2.2控制系统基本内容21.2.3控制系统的一般步骤31.2.4程序设计的步骤3第2章引 言42.1研究背景42.2论文研究目标和意义52.3论文章节安排5第3章 方案论证与设计63.1 总体设计分析63.2 方案的选择与设计63.2.1 方案一63.2.2方案二73.4 方案比较与确定7第4章 自动售货机的PLC控制系统84.1饮料自动售货机控制系统功能说明84.1.1 饮料自动售货机的控制要求84.1.2.饮料自动售货机的外观及工作过程94.1.3.PLC控制饮料自动售货机主要完成的功能104.2 主要硬件的选择114.2.1硬币识别器114.2.2 纸币识别器114.2.3电磁阀选择124.2.4 PLC的选择124.2.5 PLC主机的比较选择144.3硬件设计154.3.1硬件接线图154.3.2 I/O分配表164.3.3流程图17 4.4 软件设计184.4.1系统涉及PLC指令简介18第5章 系统调试205.1调试的设备205.2调试步骤205.2.1硬件调试205.2.2 软件调试205.2.2 总体调试30第6章 心得体会(致谢)31 摘 要 自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代的西欧,当时在美国的地铁系统中,人们可以用1美分在自动售货机上买到一块口香糖。作为一种全新的零售方式。随着社会的发展,自动售货机也越来越普遍。我国从1999年自动售货机的进入,由开始的好奇陌生,到现在的习以为常,并成为了生活中不可缺少的一部分。 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;可编程序控制器;梯形图 Abstract: This article introduced vending machines basic principle as well as the work flow, then take a transaction process as examples, divides into several blocks the transaction process, then carries on the programming separately to the block. Explained the programmable controllers in vending machine function specifically. The procedure involved the vending machine work major part process. Enhanced systems stability using the PLC controls vending machine, the guarantee vending machine has been able the long-term stability movement. key word vending machine; Programmable controller; Trapezoidal chart 第1章 任务与要求1.1课题概述 本课题采用三菱FX2N系列PLC对饮料自动售货机控制系统进行设计,首先对饮料自动售货机结构进行简单介绍,然后根据系统的设计要求对饮料自动售货机控制系统、检测系统进行分析,给出饮料自动售货机控制系统的总体设计思路,并通过I/O列表、I/O接线图、梯形图、指令表等对其控制系统进行了程序设计,控制程序经上机调试运行,其结果基本符合要求。1.1.1 自动售货机简介 自动售货机是集声、光、机电一体化的高新智能化产品,在我国也开始得到应用。在中国人们可以看到现代化的自动售货机摆放在一些大商场门口、繁华街道两旁、公园入口处以及其它热闹的场所。 自动售货机在中国有着广阔的发展前景。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。 从广义来讲自动售货机就是在投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械,从狭义来讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看,自动售货机可以充分补充人力资源的不足,适应消费环境和消费模式的变化,24小时无人售货的系统可以更省力,运营时需要的资本少、面积小,有吸引人们购买好奇心的自身性能,可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。 1.2 设计内容与要求1.2.1控制系统设计原则 任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象(生产设备或生产过程)的工艺要求,以提高生产效率和产品质量。因此,在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则: 1 在满足控制系统要求的前提下,力求使控制系统简单、经济,使用及维修方便。 (2)保证控制系统的安全、可靠。 (3)考虑到生产的发展和工艺和改进,在选择PLC容量时,应适当留有裕量。1.2.2控制系统基本内容 PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的,因此,PLC控制系统设计的基本内容应包括: (1)用户输入设备(按钮、操作开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。这些设备属于一般的电气元件,其选择的方法在其他有关书籍中已有介绍。 (2)PLC的选择。 PLC是PLC控制系统的核心部件,正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起到重要的作用。选择PLC,应包括机型选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。 (3)分配I/O点,绘制I/O连接图。 (4)设计控制程序。包括设计梯形图、语句表(即程序清单)和控制系统流程图。控制系统程序是控制整个系统工作的软件,是保证系统工作安全、可靠的关键。因此,控制程序饿设计必须经过反复调试、修改,直到满足要求为止。1.2.3控制系统的一般步骤 (1)根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备,据此确定PLC的I/O点数。 (2)选择PLC系统。 (3)分配PLC饿I/O点,设计I/O连接图。 (4)进行PLC程序设计,进行连接调试。1.2.4程序设计的步骤 (1)对于较复杂的控制系统,需绘制系统控制流程图,用以清楚地表明动作的顺序和条件。 (2)设计梯形图。这程序设计的关键一步,也是比较困难的一步。 (3)根据梯形图编制程序清单。 用编程器将程序输入到PLC的用户存储器中,并检查输入的程序是否正确。 对程序进行调试和修改,直到满足要求为止。第2章引 言2.1研究背景 自动售货机是可完成无人自动售货,集光、机、电一体化的商业自动化设备。 自动售货机不受任何场地限制,方便快捷,可以每天24h售货,因此深受上班族的欢迎,很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机,出售的商品五花八门,从饮料、零食、香烟、糖果,到牙刷、方便面、自动照相机。 近年来,我国的自动售货机行业突飞猛进:在汽车总站、商厦、医院、小区、学校等地区纷纷涌现出自动售货机的踪迹。 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 传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心,这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作,而且系统的抗干扰性也比较差。可编程逻辑控制器(Programmable Logical Controller),简称PLC。可编程序控制器是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置,它具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点,已在工业控制领域得到广泛地应用。 因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务的独立设施,要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。PLC是以CPU为核心, 综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置, 是现代工业控制的三大支柱 P L C 、机器人和C A D / C A M 之一。P L C 的工作原理与计算机的工作原理基本是一致的, 可以简单地表述为在系统程序的管理下, 通过运行应用程序完成用户任务。但是P L C 也有它自己的特点, P L C 在确定了工作任务, 装入了专用程序后成为一种专用机, 它采用循环扫描工作方式, 系统工作任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的。目前,可编程控制器在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。 自动售货机的新奇、文明、高档、灵活方便等深受广大市民青睐。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, 并做出相应的反映。因此, 售货机应能够辨识机内包含的商品, 能够对所投入的币值进行累计, 并提供所要购买的商品。当按下选择商品的按钮时,自动 售货机根据投入的币值, 起动电机, 提取商品到出货口, 顾客取出商品, 完成此次交易。它还具有识币系统、货物和货币的传送系统来实现完整的售货功能。 2.2论文研究目标和意义 随着社会不断的进步,人们的物质文化与精神文化都在明显的提高,这样表现在出入各个场所采用信用卡支付现金,一人一部手机,节假日看电影,坐地铁,听音乐会,逛步行街。这个现象都表明在物质生活提高的同时,精神生活也提高了,随处可见的出租车,还有随处可见的售货机,这在繁华的都市也已成为不可缺少的一个为市民提供方便的一部机器,只需要投几个硬币就可以选择自己想要的物品。自动售货机可以充分补充人力资源的不足,适应消费环境和消费模式的变化,24小时无人售货的系统可以更省力,运营时需要的资本少、面积小,有吸引人们购买好奇心的自身性能,可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。自动售货机解放了人力,方便了生活,创造了效益,方便广大的市民。所以设计自动售货机是非常必要的。2.3论文章节安排 本论文大致可分为三部分:第一部包含第一章至第三章,给出是基本控制系统的概述、设计内容、参数及其设计方案论证等;第二部分包含第四章至第五章,给出设计硬件组成和系统调试等;第三部分包括第六章,是论文总结及未来相关展望。 本文的内容组织安排如下: 第一章主要讲述论文的研究背景、论文研究目标以及章节安排。 第二章系统地介绍本次设计的目标和意义。 第三章主要分析方案。 第四章详细叙述了硬件和软件的设计。 第五章主要阐述系统调试。 第六章主要总结本次设计的心德体会。 第3章 方案论证与设计3.1 总体设计分析本课题设计的是以三菱FX2N-32MR型PLC为核心部件控制饮料自动售货机自动完成的整个销售过程。3.2 方案的选择与设计方案一:采用8751单片机为核心的自动售货机方案二:采用三菱FX2N-32MR可编程控制器的自动售货机3.2.1 方案一 采用8751单片机为核心的自动售货机装置的控制系统。该系统以单片机8751芯片为核心,采用集中控制方式实现了对自动售货机全过程的自动控制。本系统选择44矩阵式键盘按键作为货物选择端,采用了2个可编程并行接口8255A实现并行接口的扩展,解决了单片机8751芯片输入/输出口引脚紧张的问题,实现了货物的掉出以及货币数的显示功能。 采用8751单片机为核心的自动售货机系统可以分为三部分组成,即自动售货机的控制子系统、通讯子系统、硬币器子系统以及纸币器子系统。其中控制子系统是本设计研究重点。 以单片机8751芯片为核心自动售货机的硬件原理构成如图3-1所示: 3.2.2方案二 采用三菱FX2N-32MR可编程控制器(PLC)的自动售货机装置的控制系统。其中输入部分由八个按键构成,分别实现不同的控制功能。输出部分由五个电磁阀、三个指示灯、一个七段译码显示构成。在本控制系统原理是:首先由顾客按下商品选择开关,然后顾客投入钱币,经钱币识别传感器后将信号送给PLC,由用户编写的PLC程序运行可以识别出硬币的市值,并显示投入钱币的数值,并同时与商品的价格比较。当投入的钱币满足某商品的购买价格后,则可以购买该商品的指示灯亮,PLC通过计算还可以显示出消费数值和余额数值,商品驱动机构收到控制信号后即出货电磁阀动作,送出商品,若有余额,则退币电动机动作,可以退出余额数值的相应市值,同时完成内部清零过程。这样就完成一次商品提货过程,其控制系统的硬件示意图如图3-2所示: 3.4 方案比较确定 通过小组多次讨论,考虑到单片机和PLC两种方案来设计自动售货机,但是考虑到自动售货机的输入电压不稳定,作为CPU的MCX-51 型单片机超压发热容易造成爆裂,而PLC不但可实现类似控制功能,还具有可靠性高、适应面广、抗干扰能力强、编程方便、电压使用范围宽等特点,所以根据自动售货机的使用要求,本系统设计就是采用三菱PLCFX2N-32MR作为自动售货机的控制装置。第4章 自动售货机的PLC控制系统 本章介绍了自动售货机的控制要求以及工作流程,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。4.1饮料自动售货机控制系统功能说明4.1.1 饮料自动售货机的控制要求 该自动售货机可识别三种钱币和一种硬币,分别是1元硬币和5元、10元,找出1元的硬币和5元的纸币。它提供四种饮料,冰纯矿泉水、茉莉蜜茶、旺仔牛奶和红牛,其售价分别为2元、4元、5元和8元。控制要求如下: 1)当投入的钱币大于等于2元时,冰纯矿泉水指示灯亮;当投入的硬币大于等于4元时,冰纯矿泉水及茉莉蜜茶指示灯都亮。当投入的钱币大于等于5元时,冰纯矿泉水、茉莉蜜茶及旺仔牛奶指示灯亮;当投入的硬币大于等于8元时,冰纯矿泉水、茉莉蜜茶、旺仔牛奶及红牛指示灯都亮,投入钱币后和选择饮料前找钱指示灯都是亮的。 2)当冰纯矿泉水指示灯亮时,按冰纯矿泉水按钮,则冰纯矿泉水取出7s后自动停止,这段时间内,冰纯矿泉水指示灯闪动。 3)当茉莉蜜茶指示灯亮时,按茉莉蜜茶按钮,则茉莉蜜茶取出7s后自动停止,这段时间内,茉莉蜜茶指示灯闪动。 4)当旺仔牛奶指示灯亮时,按旺仔牛奶按钮,则旺仔牛奶取出7s后自动停止,这段时间内,旺仔牛奶指示灯闪动。 5)当红牛指示灯亮时,按红牛按钮,则红牛取出7s后自动停止,这段时间内,红牛指示灯闪动。 6)完成购买或不打算购买的,只要剩余钱币,则找钱指示灯亮,按下找钱按钮,退出多余的钱,10s后自动停止,此时找钱指示灯闪烁。 7)当输出某种饮料后,系统自动计算所剩钱币。若大于0元,则找钱指示灯亮;若小于2元,则指示灯全灭;若小于4元,则冰纯矿泉水指示灯亮,茉莉蜜茶、旺仔牛奶和红牛指示灯灭;若小于5元,则冰纯矿泉水和茉莉蜜茶指示灯继续亮,旺仔牛奶和红牛指示灯灭;若小于8元,则冰纯矿泉水、茉莉蜜茶和旺仔牛奶指示灯继续亮,红牛指示灯灭;若大于等于8元,则饮料指示灯全亮。 8)按下找钱按钮,可将剩余钱币退出,此时找零指示灯闪烁,5s后找钱完成,指示灯灭。4.1.2.饮料自动售货机的外观及工作过程 自动售货机的外观主要分为以下几部分。饮料展示区,价格表,指示灯,按钮,投币口,饮料出口,钱币出口及余额显示屏。饮料展示区主要展示四种商品,即冰纯,蜜茶,旺仔,红牛供顾客选择。价格表列出各种饮料的价格。指示灯的亮灭显示可购买的饮料。按钮按下选择饮料。有1个投币口,可投1元,5元和10元。找钱出口可找出1元和5元。其外观示意图如图4-1所示:1)饮料自动售货机的外观 图4-1:自动售货机的外观2)饮料自动售货机的简单工作过程 4.1.3.PLC控制饮料自动售货机主要完成的功能(1)检测功能检测投入的钱币的真伪和数量检测顾客选择饮料的种类 检测剩余钱币的数量多少并判断是否需要找钱检测退出的币值(2)控制功能控制饮料指示灯的亮和灭控制商品驱动机构控制退币指示灯的亮和灭控制找钱执行机构 4.2 主要硬件的选择4.2.1硬币识别器1.硬币识别原理 主要识别指标:材质、厚度、直径。 材质是用电磁的方式测的,使用空心线圈或磁芯线圈,线圈组数少的只有一组,多的常见的是六组。工作状态下,线圈及其外围电路会以一个特殊的频率振荡(多个线圈的话频率各不相同),当硬币以垂直或平行于线圈平面的方式穿过时(不同产品方式不同),会引起振荡频率的变化。材质不同所引起的频率变化幅度和方向(增加、减少)也不同,对某种硬币的变化特征进行记录后,就成为使用中识别该种硬币的依据。 厚度是没有东西专门测的,实际上这个指标是和材质一起测。因为即使相同材质的硬币,如果厚薄不同,导致的频率变化差异也较大。 直径?老式的识别装置用光电管队列来识别直径,排列组合得当的话,识别精度也不低(可答0.5mm)。新一点的都用偏心或异形线圈来测量,依据是直径小的硬币与线圈的重合部分也少,由此也带来频率变化的不同2、产品型号 适用硬币:直径18mm-32mm;厚度1.2mm-3.2mm。适用于人民币。 工作电压:DC+12V 。功耗:静能0.5mW ;动能0.5W 工作温度:-20+50 4.2.2 纸币识别器1、纸币识别原理 把正常的钞票在各传感器接收到的信号进行统计取样、识别,并寄存起来,作为检测的依据。当识别纸币时,把在各通道接口接收到的信号参数与原寄存起来的信号参数进行比较、判断,若有明显差异时就立即送出报警信号并截停电机,同时送出对应的信号提示。 2、型号 电压:DC +12V +-5% 电流:待机0.12A 工作2A 工作温度: 0C 55C 保存温度: -20C 60C 湿度:30% 85% RH no condensation 重量:0.8kg 插入方向:任意方向 识别时间:2.5秒4.2.3电磁阀选择 国内外的电磁阀从原理上分为三大类即:直动式、分步直动式、先导式,而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类直动膜片结构、分步膜片结构、先导式膜片结构、直动活塞结构、分步活塞结构、先导活塞结构 。 本设计主要采用的是直动势电磁阀。 直动式电磁阀 原理:通电时,电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起,阀门打开;断电时,电磁力消失,弹簧力把关闭件压在阀座上,阀门关闭。 特点:在真空、负压、零压时能正常工作,但一般通径不超过25mm。4.2.4 PLC的选择(1)饮料自动售货机输入输出端的确定 根据饮料自动售货机的控制要求及功能,可知其输入输出信号如下: 假币传感器:假币传感器检测投入的是否为假币,可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。 一元传感器:一元传感器用来检测输入的一元硬币的数量,可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。 五元传感器:五元传感器用来检测输入的五元硬币的数量,可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。 十元传感器:十元传感器用来检测输入的十元硬币的数量,可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。 冰纯按钮:按下纯净水按钮,表示顾客选择购买冰纯,自动售货机将选择送出冰纯,可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。 密茶按钮:按下密茶按钮,表示顾客选择购买密茶,自动售货机将选择送出密茶,可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。 旺仔按钮:按下旺仔按钮,表示顾客选择购买旺仔,自动售货机将选择送出旺仔,可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。 红牛按钮:按下红牛按钮,表示顾客选择购买红牛,自动售货机将选择送出红牛,可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。 找钱按钮:按下找钱按钮,售货机将执行退币动作,可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。 假币指示灯:假币指示灯指示输入的钱币为假币。 假币退出继电器:假币退出继电器控制执行机构将假币退出。 纯净水指示灯:冰纯指示灯指示顾客投入的币值可购买冰纯。 汽水指示灯:密茶指示灯指示顾客投入的币值可购买密茶。 牛奶指示灯:旺仔指示灯指示顾客投入的币值可购买旺仔。 咖啡指示灯:红牛指示灯指示顾客投入的币值可购买红牛。 冰纯出货器:冰纯出货继电器线圈执行冰纯的出货。当按下冰纯按钮,PLC主机发出控制信号,冰纯出货线圈控制商品执行机构送出冰纯。冰纯出货继电器可直接连接在PLC主机的数字量输出端口。 密茶出货继电器:密茶出货线圈执行密茶的出货。当按下密茶按钮,PLC主机发出控制信号,密茶出货线圈控制商品执行机构送出密茶。密茶出货继电器可直接连接在PLC主机的数字量输出端口。 旺仔出货继电器:旺仔出货线圈执行旺仔的出货。当按下旺仔按钮,PLC主机发出控制信号,旺仔出货线圈控制商品执行机构送出旺仔。旺仔出货继电器可直接连接在PLC主机的数字量输出端口。 红牛出货继电器:红牛出货线圈执行红牛的出货。当按下红牛按钮,PLC主机发出控制信号,红牛出货线圈控制商品执行机构送出红牛。红牛出货继电器可直接连接在PLC主机的数字量输出端口。 退币指示灯: 退币指示灯提示顾客购买结束或钱币不足,按下找钱按钮,找钱执行机构执行退币动作。 找1元驱动继电器: 找1元驱动继电器是在找钱按钮按下后,若剩余钱币小于5则控制执行机构执行退出1元的动作,可直接连接在PLC主机的数字量输出端口。 找5元驱动继电器 :找5元驱动继电器是在找钱按钮按下后,若剩余钱币小于5元则控制执行机构执行退出5元的动作,可直接连接在PLC主机的数字量输出端口。 4.2.5 PLC主机的比较选择 相对于西门子PLC,西门子的功能比三菱的强大,但三菱PLC更适合用于小型机,更稳定更易上手。大型的设备趋向于西门子,价格昂贵,三菱的较便宜,小型化。其主要特点如下:1.体积小 FX1S、FX1N和FX2N系列的PLC的高度为90mm,深度为75mm(FX1S和FX1N系列)和87mm(FX2N和FX2NC系列),体积小的微型PLC适合在机电一体化产品中使用。其内置的24V DC电源可做输入回路的电源和传感器的电源。2.先进美观的外部结构 三菱的FX系列PLC吸收了整体式和模块式PLC的优点,它的基本单元、扩展单元和合扩展模块的高度和深度相同,宽度不同。它们之间用扁平电缆连接,紧密拼装后组成一个整齐的长方体。3.提供多个子系列供用户选用 FX1S、FX1N和FX2N的外观、高度、深度差不多,但是性能和价格有很大差别。FX1S系列是一种集成型小型单元式PLC,最多30个I/O点,且具有完整的性能和通讯功能等扩展性。如果考虑安装空间和成本是一种理想的选择。 FX1N系列是三菱电机推出的功能强大的普及型PLC。具有扩展输入输出,模拟量控制和通讯、链接功能等扩展性。是一款广泛应用于一般的顺序控制三菱PLC。FX2N系列:是三菱PLC是FX家族中最先进的系列。具有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块等特点,为工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。FX2N是从16路到256路输入/输出的多种应用的选择方案。4.灵活多变得系统配置 FX系列PLC系统配置灵活,用户除了可选不同的子系列外,还可以选用多种基本单元,扩展单元和扩展模块,组成不同I/O点和不同功能的控制系统,各种配置都可以得到很高的性能价格比。FX系列的配置就像模块式PLC那样灵活,因为它的基本单元采用整体式结构,友具有比模块式PLC更高的性能价格比。5.功能强,使用方便 FX系列的体积虽小,却具有很强的功能。其内置告诉计数器,有输入输出刷新、中断、输入滤波时间调整、恒定扫描时间等功能,有高速计数器的专用比较指令。其基本单元和扩展单元一般采用插接式的接线端子排,更换单元方便快捷。通过对各输入输出信号的分析可知,该饮料自动售货机系统共有9个数字量输入和13个数字量输出,需22个I/O点。三菱PLC具有结构灵活、传输质量高、速度快、使用范围广、低成本等优点,考虑到留有余量的原则,可选择三菱系列的FX2N-32MR的PLC作为主机。4.3硬件设计4.3.1硬件接线图名称地址说明 输入信号假币传感器SQ0X0检测钱币的真伪1元传感器SQ1X1检测投入1元硬币的数量5元传感器SQ2X2检测投入5元钱币的数量10元传感器SQ3X3检测投入10元钱币的数量冰纯矿泉水按钮SB0X4选择购买冰纯矿泉水茉莉蜜茶按钮SB1X5选择购买茉莉蜜茶旺仔牛奶按钮SB2X6选择购买旺仔牛奶红牛按钮SB3X7选择购买红牛找钱按钮SB4X10选择退币输出信号假币指示灯L0Y0指示投入的为假币冰纯矿泉水指示灯L1Y1指示投入的钱币可购买冰纯矿泉水茉莉蜜茶指示灯L2Y2指示投入的钱币可购买茉莉蜜茶旺仔牛奶指示灯L3Y3指示投入的钱币可购买旺仔牛奶红牛指示灯L4Y4指示投入的钱币可购买红牛找钱指示灯L5Y5指示钱币不足假币退出继电器KM0Y6控制执行机构退出假币冰纯矿泉水出货继电器KM1Y7控制执行机构执行送出冰纯矿泉水的动作茉莉蜜茶出货继电器KM2Y10控制执行机构执行送出茉莉蜜茶的动作旺仔牛奶出货继电器KM3Y11控制执行机构执行送出旺仔牛奶的动作红牛出货继电器KM4Y12控制执行机构执行送出红牛的动作找1元继电器KM5Y13控制找钱机构执行退1元动作找5元继电器KM6Y14控制找钱机构执行退5元动作4.3.2 I/O分配表4.3.3流程图4.4 软件设计4.4.1系统涉及PLC指令简介1比较指令 CMP 比较指令在PLC控制系统中是一条十分重要的功能指令,它将S1、S2中的数据进行比较,比较结果送到目的操作数D中,如下图所示,当X0为OFF时,不执行CMP指令,M0,M1,M2保持不变;当X0为ON时,执行CMP指令,S1、S2中的数据进行比较,即C20计数器值与K100(数值K100)比较。如果C20当前值小于100,则M01;如果C20当前值大于100,则M21;如果C20当前值等于100,则M11。2计数指令 计数器使用两条指令完成计数任务,其指令编程格式如图所示3运算指令 1加法运算 加法运算使用说明 加法运算指令是把指定的源元件中的二进制数相加,结果送到指定的目标元件中,如图2-6所示。 当X0为1时,(D10)+(D12)(D14),运算是代数运算。 2减法运算减法运算使用说明 减法运算指令是把指定的源元件中的二进制数相加,结果送到指定的目标元件中,如图所示。 当X0为1时,(D10)+(D12)(D14),运算为代数运算。第5章 系统调试5.1调试的设备联想电脑U460一台按钮开关一套传感器一个三菱plcFX2N-32MR一块5.2调试步骤5.2.1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)用万用表检查实验板线路有没短路、开路现象。 (3)接通5V直流电源,按动相应的功能按钮,确认各个指示灯、传感器和继电器能否按照要求显示和动作。5.2.2 软件调试 1)按要求输入梯形图,检查后编译通过,在线工作后把程序写入可编程序控制器的程序存储区。 (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。具体程序调试如下: 1)判别钱币真伪 当投入的钱币为假币时,假币传感器感应到一触发脉冲,假币指示灯Y0接通常亮,直接驱动假币继电器线圈Y6,将假币退出,5S之后恢复正常。其程序梯形图及指令表如图5-1和表5-1所示。 2)计币比较系统的程序 存储钱币寄存器D0清零。当投入1元硬币时,数据寄存器做加1计算,当投入5元时,数据寄存器做加5计算,当投入10元时,数据寄存器做加10计算。将顾客投入的钱币与购买饮料所需要的钱币进行比较,若小于2元,则找钱指示灯Y5长亮,表示钱币不足;若大于或等于2元,则冰纯指示灯Y1长亮,表示可以购买冰纯;若大于或等于4元,则密茶指示灯Y2和冰纯指示灯Y1长亮,表示可买冰纯或密茶;若大于或等于5元,则旺仔指示灯Y3、密茶指示灯Y2和冰纯指示灯Y1长亮,表示可买旺仔、密茶或冰纯;若大于或等于8元,则红牛指示灯Y4、旺仔指示灯Y3/密茶指示灯Y2和冰纯指示灯Y1长亮,表示可买红牛、旺仔、密茶、冰纯。其程序梯形图及指令表如图5-2和表5-2所示。 程序中ADD K1 D0 D0表示累加,K1中的数加上D0中的数放到D0中(K1+D0D0)。CMP为比较指令,CMP K2 D0 M0表示将D0中的数与2进行比较,小于2的话放到M0中,等于2放到M1中,大于2放到M3中。 3)选择饮料的程序 当选择纯净水时,按下纯净水按钮X4,中间继电器M100得电,纯净水指示灯Y1闪烁;当选择汽水时,按下汽水按钮X5,中间继电器M101得电,汽水指示灯Y2闪烁;当选择牛奶时,按下牛奶按钮X6,中间继电器M102得电,牛奶指示灯Y3闪烁;当选择咖啡时,按下咖啡按钮X5,中间继电器M103得电,咖啡指示灯Y4闪烁。其程序梯形图及指令表如图3-3和表3-3所示。 表3-3饮料选择指令表 4)供应系统的程序 当选择纯净水时,M100得电,驱动继电器Y7接通,输出纯净水, 7S之后Y7断开停止供应。当选择汽水时,M101得电,驱动继电器Y10接通,输出汽水, 7S之后Y10断开停止供应。当选择牛奶时,M102得电,驱动继电器Y11接通,输出纯牛奶, 7S之后Y11断开停止供应。当选择咖啡时,M103得电,驱动继电器Y12接通,输出咖啡, 7S之后Y12断开停止供应。其程序梯形图及指令表如图3-4和表3-4所示。 图3-4 供应系统的梯形图程序表3-4 供应系统指令表5)退币系统的程序 当饮料输出结束后,寄存器中数据进行减去所用钱币计算(纯净水减2元,汽水减4元,牛奶减5元,咖啡减8元),此时系统自动对数据寄存器D0中的数据进行区间比较。按下找钱按钮X10,若剩余钱币小于或等于4,则Y13得电,找一元继电器Y13接通,驱动找出一元,5S后找钱完成,同时数据寄存器D0进行减1计算,再次对D0中数据进行区间比较。若剩余钱币大于4,则Y14得电,找五元继电器Y14接通,驱动找出五元,5S后找钱完成,同时数据寄存器D0进行减5计算,再次对D0中数据进行区间比较。其程序梯形图及指令表如图3-5和表3-5所示。 图3-5 退币系统梯形图程序 表3-5 退币系统指令表 程序中SUB为减法指令功能,SUB D0 K2 D0表示D0中的数减去2的所得的数送到D0中(D0?K2D0)。ZCP为区间比