基于s7200自动售货机PLC控制

PLC 课程设计说明书专业指导老师的姓名学号的完成日期2018年6月10日选题4、自动售货机PLC控制1 .工作要求：1 )这台售货机能投入5角、1元、5元硬币。2 )销售饮料标价：可乐2.50元，橙汁3.00元，红茶5.50元，咖啡10.00元3 )投入的硬币和纸币的合计价值超过购买的饮料标价时，可以购买饮料的所有灯都亮灯，提示可以购买。 (例如：投入硬币的总价值超过2.5元时，可乐按钮的指示灯亮起；投入硬币的总价值超过3元时，可乐、橙汁按钮的指示灯亮起；投入硬币的总价值超过10.00元时，所有饮料按钮的指示灯亮起4 )饮料按钮的指示灯亮灯时，按下购买饮料的按钮，可以购买相应的饮料(可乐按钮的指示灯亮灯时，按下可乐按钮，可乐排出10s后自动停止，可乐按钮的指示灯闪烁)。5 )购买饮料后，系统会自动计算剩馀金额，根据剩馀金额继续提示可以购买饮料(灯亮)。6 )投入的硬币和纸币的合计价值超过消费金额时，残差指示灯点亮，按下返还按钮，就可以退出多馀的钱。7 )系统的返还箱中只准备了5角、1元硬币，返还时系统根据馀额首先退出1元硬币一元硬币被使用后，所有的检索都是五角硬币。表3自动售货机控制信号说明的双曲馀弦值输出x说明y说明X0退款按钮Y0寻找馀晖X1五角硬币识别器y1.y1五角硬币返还机构X2一元硬币识别器Y2一元硬币返还机构X3五元硬币识别器Y3出口可乐X4可乐按钮Y4橙汁的出口X5橙汁按钮Y5红茶的出口X6红茶按钮Y6出口咖啡X7咖啡按钮Y7可乐按钮指示灯Y10橙汁按钮灯Y11红茶按钮灯Y12咖啡按钮指示灯课程设计报告目录1，序言1.1自动售货机的研究背景1.2自动售货机国内外发展现状1.3本课题研究的目的和意义1.4研究的主要内容二、系统总体方案设计2.1自动售货机的硬件构成2.2 PLC选型设计2.3识别硬币2.4纸币的识别2.5电机的选择2.6自动售货机的发货结构3，控制系统设计3.1自动售货机的工作流程图3.2自动售货机的I/O分配3.3 PLC外部接线图3.4 PLC程序的设计3.4.1硬币计数系统3.4.2商品购买系统3.4.3寻找零系统四、系统调试和结果分析4.1模拟软件的动作设定4.2模拟调试结果5 .参考文献一、引言1.1自动售货机的研究背景自动售货机的出现是自动化社会的产物。 社会消费水平迅速提高的今天大量的购买消费随时随地都可以。 由于时间、地理限制，给人们的购物带来了不便，人们的购物消费自动售货机出现在人们的生活中，自动售货机占地面积小，持续工作24小时，后期投入少，有利于人们的生产生活，人流量多的车站，学校的餐厅自动售货机在一定程度上为人们提供了购买的可能性，但国内自动售货机的数量还不够，人均占有量少，只能实现简单的购买交易，人工智能不足，国内自动售货机仍在发展中。 基于PLC的自动售货机操作方便，性能稳定，销售种类丰富，市场销售有良好的发展前景。1.2自动售货机国内外发展现状随着自动化时代的到来和商业销售的发展需求，自动售货机出现在人们的生活中，美国在二十世纪初期研究了烟草售货机，之后出现了销售不同产品的自动售货机。 目前，自动售货机正在逐步发展，销售种类繁多，操作简单，不仅能支持货币交易，还能支持在线结算网上的交易。 国内自动售货机行业起步缓慢，发展迅速，随着自动售货机的发展，功能逐渐完善，人工智能也更好。 现在市场的自动售货机主要是用货币识别器识别货币的面额、真伪，用内部系统加算货币价值，投入的货币总数超过商品的销售价格时，可以进行商品的选购，购买结束后可以找到剩馀金额。 先进的自动售货机在投入硬币阶段可以选择支付方式，不仅可以投入硬币，还可以在移动终端进行在线支付。 商品出货方式有几种出货方式，可以根据销售对象的种类设定不同的出货方式，目前先进的是机器人出货方式，可以保证商品在销售中不受损伤，但由于技术和成本的问题，目前市场上的售货机还没有普及。 由于国内自动售货机行业发展时间短，与发达国家存在差距。 国内的自动售货机在稳定性方面，销售商品的多样性与国外有差异，在管理方面也有很大的不足，不能很好地监视售货机的状况。 随着行业的发展，售货机逐渐成熟，支持多种支付方式的在线和在线支付，支持大额支付和交易结算，根据销售商品的发货方式不同，不同气候地区自动售货机具有制冷、半制冷、供暖功能，同时具有多种监控方式。 国内自动售货机不断发展，满足了商业需求和人们的购物需求，内部系统和智能方面也逐渐完善，自动售货机也逐渐出现在人们的生活中，在一些城市校园我们到处看到，改变着人们的购物方式。现在市场的自动售货机根据操作方式分为两类，一类是先选择商品投入硬币的操作流程如下图所示挑选商品投硬币取出商品把零钱找回来图1.1动作流程图这样的售货机按照所选择的商品价格投入一定的货币。 另一个是先投入硬币选择商品，操作流程如下挑选商品取出商品把零钱找回来投硬币图1.2动作流程图这种类型首先投入一定的货币，根据投入的货币选择可以购买的商品，两种售货机在购买过程中有一定的不同。(1)发生交易时，货币从投入口投入，通过货币识别器识别货币的真伪。 货币为真时，传感器向PLC发送指令。(2) PLC接受指令合计投入的货币价值，与商品价格相比，投入的货币价值在商品销售价格以上时，对应的商品指示灯点亮可以购买该商品。 在自动贩卖机内这个商品一旦变空，就不能购买这个商品，这个商品的缺货指示灯会点亮。(3)某商品可以购买时，按下对应的商品按钮，就可以在客户处接收商品。 (四)一次购买结束后，馀额再次与商品价格进行比较，馀额仍然较大的；一些商品的销售价格，也可以购买。 购买结束后，可以按退款按钮进行退款结束交易。(5)系统复位，销售完毕。1.3本课题研究的目的和意义在自动化时代，任何发展研究都是更好服务的人们的生产生活。 由于时间和地理位置，百货商店和超市不能很好地满足人们的购物要求。 为了满足商业销售需求，更好地满足人们的购物需求，自动售货机渗透到生活的每个角落，现在在学校图书馆、餐厅、候车室以及人口密集的街道上都能看到自动售货机的身影。 简单的购物操作、多方式的支付方式、稳定的控制系统，为用户带来良好的体验。1.4研究的主要内容自动售货机是一种自动化设备，为人们提供24小时的销售服务，其作用不断使我们的生活变得方便，受到人们的喜爱。 与以单片机为控制基础的销售机相比，以PLC为控制基础的销售机更能抵抗外部因素的干扰，系统稳定性强，设备维护容易，程序设计也比较简单，适合在复杂的公共环境中使用。 具体的研究方法可分为以下步骤(1)硬件设计：通过自动售货机的功能分析，了解自动售货机的工作原理，分析硬件结构。(2)软件设计：根据自动售货机功能的要求，对系统进行模块化分析，逐个分析系统模块化，在掌握模块化系统的基础上对整体系统进行研究分析，编制要求的控制程序，实现自动售货机的功能。(3)仿真：用编程软件STEP 7-Micro_WIN SP9制作对应功能的梯形图，调试确认后导出程序，用S7-200仿真软件仿真系统，控制系统是否达到设计要求确认系统没有错误后，在实验室进行接线模拟，确认系统实际运行的可能性。2 .全系统方案设计2.1自动售货机的硬件构成在自动售货机控制系统中，各种硬件设备与PLC连接，硬币识别器、纸币识别器识别硬币并向PLC发送信号，在PLC内部进行通货的加法运算。 通过各种按钮进行购买、退款的控制。 购买商品时，按下商品选择按钮，PLC通过接触器控制马达指示商品的出货、退货。 该自动售货机可靠性高，使用方便，具有对投入硬币自动识别真伪的功能，可以根据投入的硬币选择商品，在商品用完时对应的用完指示灯点亮，在交易结束时自动找零。PLC扔出去货币纸货币知识告别器皿硬货币知识告别器皿指示灯的双曲馀弦值去接你接触器皿电气机器图2.1硬件结构图2.2 PLC选型设计CPU模块化的双曲馀弦值模块化输出模块化可编程控制器接触器电磁阀指示灯电源的双曲馀弦值限位开关选择开关电源图2.2 PLC控制系统图本次设计以西门子S7-200为内部控制系统。 基于西门子S7-200的控制系统的自动售货机可以根据销售对象的种类选择扩展的模块。 通过直接读写模拟I/O模块，不需要复杂的编程，开发人员的编程变得容易。 一般的PLC温度适用范围为055度，宽型S7-200的适用温度范围为-25 70度，可在自动售货机的复杂销售环境下使用。 S7-200性价比极高，工业控制无法替代他的地位。图2.3 PLC外形图根据自动售货机的功能要求，模块化设计PLC(1)系统初始化功能模块。 每次交易发生时，系统都会进行一定的初始化以便于再次购买。 像硬币计数系统的初始化那样，在售货机内的库存不足的情况下，必须立即补充商品，初始化商品数计数系统。(2)货币识别功能模块。 在有货币投入的情况下，用货币识别模块进行货币的识别，识别通过后，指令PLC用累计器对货币进行计数。(3)系统显示功能模块。 识别系统显示模块投入的硬币是否能够购买某个商品，以及商品是否因缺货而无法购买。(4)价格比较功能模块。 在价格比较模块中，比较有投入货币的商品能否购买。(5)商品选择功能模块。 自动售货机销售4种产品，分别投入1元纯水、2元山泉水、3元红茶、4元奶茶的货币价值在商品按钮以上时，只需选择对应的商品按钮即可购买。(6)退款功能模块。 交易结束的时候按下退款按钮，可以拿出馀额结束购买。2.3识别硬币硬币的识别主要是通过识别硬币的材料和尺寸来判别硬币的真伪。 硬币的材质由特殊合金制成，不能伪造。 不同面值的硬币在尺寸重量上有明显差异。 投入硬币后，硬币通过由电感和电容构成的磁场，根据硬币的材料和尺寸，在通过磁场时影响电感的电感量，根据电感量的变化引起振荡频率的变化，存在于检测出的振荡频率和系统中投入假币的话，假币因振荡频率的不同而不会被硬币识别器弹出。图2.4硬币识别器2.4纸币的识别在纸币投入过程中，纸币首先由纸币识别器识别。 市场上的纸币识别通常是紫外线识别，纸币是用特殊的纸制作的，因此紫外线没有荧光反射，能够以荧光的强度判别硬币的真伪。 根据货币价值的纸币面积的大小，可以利用红外线装置判别货币用纸的大小来区别货币价值，当货币为真时，货币通过纸币识别器，向PLC提供信号，进行货币的累计计算。 如果硬币是假的，就吐出假币，没有信号输出。图2.5纸币识别器2.5电机的选择一旦发生购买，自动售货机就会自动出货，市场上售货机的出货方式多种多样根据销售的种类不同，发货方法也不同。 市场上很多售货机都是用马达供给动力出厂，自动售货机内部的每个产品都需要马达，但是自动售货机不需要马达的电力，因为马达一旦需要通电，马达的选择就会选择低电压电力的直流马达。2.6自动售货机的发货结构市场上自动售货机的发货方法很多，不同的发货方法有优缺点，以下是市场两种发货机构。现在市场上，相对于以往的落下式发货方，机器人的发货