自动售货机PLC设计思路与安全调试.docx

自动售货机PLC设计思路与安全调试日期：8月15日目录一、 自动售货机工作原理二、自动售货机功能设计要求三、 硬件电路组成框图四、 plc的选择五、控制程序设计思路六、系统调试一、自动售货机工作原理（1）从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别器判别人民币判别面值。（2）识别器把信息数据传给通信模块。（3）通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的面板键，显示出哪个货道有货，哪个货道已售完，并等待顾客按键选择商品。 （4）顾客选择商品后，根据售出的商品包装类型的不同，采用不同的驱动技术把商品送出。（5）显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择找币或继续买商品；如果款额不足，售货机经过延时予以退币。 由硬币的通信模块完成退硬币。（6）系统复零，完成售货。二、自动售货机功能设计要求1、接受三种面值的货币，1元、2元、5元。一次最多接受金额在10元以内。 2、在本次设计中只设有4种商品，价格分别为1元、2元、3元，4元。3、可以显示金额。4、投入金额大于某件商品单价则对应的LED指示灯会点亮，选择该商品时，灯就会闪烁，并且数码管会显示，按退币按钮退币。三、硬件电路组成框图（4） PLC的选择目前自动售货机的核心是单片机，可是一但输出电压不稳定，单片机就容易发热造成爆裂，可靠性低等缺点，而PLC不但可以实现类似的控制功能，还具有性能可靠、电压使用范围广、灵活通用、易于编程、使用方便等特点，并且提高了自动售货机系统的稳定性，能够保证自动售货机能够长期稳定运行；因此近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用。所以，本文选择PLC来控制自动售货机。1、PLC的结构目前PLC种类繁多，功能和指令系统也都各不相同，但都是以微处理器为核心用做工业控制的专用计算机，所以其结构和工作原理都大致相同，硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元CPU、存储器RAM和ROM、输入输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。PLC控制系统由输入量PLC输出量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入量，它们经PLC外部输入端子，作为PLC的输出量对外围设备进行各种控制。由此可见，PLC的基本结构有控制部分输入和输出组成。（1）CPU是由控制器和运算器组成的。运算器也称为算术逻辑单元，它的功能就是进行算术运算和逻辑运算。控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊地工作，它的基本功能是从内存中取指令和执行指令。他的重要功能如下： 诊断PLC电源、内部电路的工作状态及编制程序中的语法错误。 采集现场的状态或数据，并送入PLC的寄存器中。 按用户程序存储器中存放的先后顺序逐条读取指令，进行编译解释后，按指令规定的任务完成各种运算和操作。将存于寄存器中的处理结果送至输出端。应各种外部设备的工作请求。(2) 存储器PLC的存储器分为两大部分：一部分是系统存储器，用来存放系统管理程序、监控程序及其系统内部数据。二部分是用户存储器，包括用户程序存储区及工作数据存储区。(3) 输入输出接口电路PLC通过输入输出（I/O）接口电路实现与外围设备的连接。输入接口通过PLC的输入端子接受现场输入设备的控制信号，并将这些信号转换成CPU所能接受和处理的数字信号。(4) 电源 PLC的电源是指将外部输入的交流电经过整流、滤波、稳压等处理后转换成满足PLC的CPU、存储器、输入输出接口等内部电路工作所需要的直流电源电路或电源模块。2、PLC的原理PLC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PLC也有它自己的特点，PLC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。 输入刷新阶段在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。 程序执行阶段在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。输出刷新阶段当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。五、控制程序设计思路设计一台完整的销售雪碧和可乐的自动售货机，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1元，5元的纸币。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哭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，当纯水指示灯亮时，按春水按钮，则纯水从售货口自动售出，纯水指示灯闪烁。当牛奶指示灯亮时，按牛奶按钮，则牛奶从售货口自动售出，牛奶灯闪烁。动作停止后按退币钮，可以退回余额，退回余额如果大于5元，则先退5元，再比较余额如果大于1元，再退1元。六、系统调试（一）PLC硬件调试 一台西门子公司生产的S7-200LC实验台，CPU是S7-200系列中的CPU224。还有一台安装有STEP 7 Micro/WIN V4.0编程软件的计算机，编程电缆线一根。（二）PLC程序调试程序编写完毕后，借助STEP 7 Micro/WIN V4.0版本自带的虚拟运行功能，在PC机中运行该程序，观察各输入输出继电器、状态继电器、辅助继电器的状态，分析在程序运行下各继电器应该出现的状态，再和观察到的状态相比较，若一致则程序基本无误，可以将程序下载到PLC中。（三）联机调试 首先在PLC试验台上连接好本试验中要用到的输入/输出接口，然后连接计算机与PLC 设备之间的通讯线，连接好之后各自都接通电源。接着在计算机中打开STEP 7 Micro/WIN V4.0编程软件，输入该自动售货机的相关梯形图，然后进行保存、综合、编译、调试、修改等过程确定无误后，下载至PLC中，最后进行硬件调试，在PLC的操作台上进行，一边调试一边观察试验台，看是否可以按我们事先预计的效果运行。此次自动售货机的联机调试中，出现了三个主要问题是：（1） 对应液指示灯控制的时候，指示灯闪烁的时间不好控制。（2） 数码管显示不亮的问题。在调试中对以上出现的问题的解决如下：（1） 针对对应液体指示灯闪烁时间不好控制，我在程序中加了