基于s7-200的简易自动售货机的控制设计

题目基于S7200的简易自动售货机的控制设计学院机电与信息工程学院_专业自动化成绩学位论文原创性声明声明人（签名）目录中文摘要1英文摘要21引言32自动售货机的实际意义421自动售货机的理论背景与实际意义422自动售货机设计的主要内容523自动售货机的基本思路53硬件的选择731硬件电路的组成732货币识别器的选择7321硬币的识别原理及机构简述7322纸钞的识别原理及机构简述94PLC的概述1141PLC的定义1142PLC的简介1143PLC的工作原理12431PLC扫描工作方式12432PLC的硬件组成14433PLC的编程语言15434PLC的特点1744PLC的选择185PLC控制自动售货机的设计2051自动售货机的工作流程2052自动售货机的I/O分配点2153自动售货机的接口图236自动售货机的PLC控制系统设计2561控制系统设计的基本原理2562自动售货机PLC控制程序设计26621投币累加程序块26622以一次交易为例，进行解读26623退币/找零控制28624LED显示货币额2963自动售货机PLC仿真317设计总结33致谢34参考文献35程序块36基于S7200的简易自动售货机控制设计机电与信息工程学院自动化专业黄彦军20906061013指导老师鲍婕（讲师）摘要科学和技术的发展和计算机技术的广泛应用，自动售货机具有越来越高的安全性和可靠性。采用微电脑PLC控制，以安全，可靠，稳定的操作，编程方便，操作简单，特别是高可控性，等等，使得自动控制系统被广泛使用。本论文是在基于西门子S7200的简易自动售货机的控制基础上设计的，文中介绍了自动售货机的起源，以及它在国内外发展的现状，介绍了S7200的基本组成、特点以及工作原理，对基于S7200系列PLC构成的自动售货机系统的设计过程进行更为详细的论述。时，采用的是STEP7MICRO/WIN专用软件来编译的。文中介绍了自动售货机的基本组成原则和工作流程，具体说明了PLC在自动售货机中的作用。关键词PLC；梯形图；售货机；硬币识别器；纸币识别器；SIMPLEAUTOMATICVENDINGMACHINEBASEDONS7200CONTROLDESIGNHUANGYANJUNDIRECTORBAOJIESCHOOLOFMECHANICALELECTRONIC然后通过检测频率的变的发给哪个好，没咖啡馆想投放计划枫哥说性好化，与设定值进行比较，以确定不同的硬中发现恢复共和国币后的频消费国家和国家非国家的高级率选择电路窄带信就一个非常减肥计划开发的迹象号转换成电压法规和很多技能法国队信号，完成对金属硬币的识别。其硬件图如图32所示，硬币识别流程图如图33所示。图32硬币识别器硬件图图33硬币识别流程图（2）硬币的贮存和退币机构5金属硬币鉴别品种，但存储货币硬币机制基本上分为两大类一类是平面的存储硬币货币电磁阀，另一种是设计的原则确定生产机械及设备，经济的可能性。涉及到的设计内核的外壳设计，直接关系到它的外观的外壳设计，易于维护等优点。布局合理，整体外观的自动售票机，验钞机硬件选择PLC型号和扩展模块的选择，控制按钮，限位开关，信号灯，LED的选择，以及控制电路等的铺设。圆筒式贮币,步进电机退币5。如图34所示。图34硬币存储与退币结构图322纸钞的识别原理及机构简述1纸钞识别原理1作为一种特殊的印如果十多个刷纸张和油墨根本合格证的印刷纸币具有特殊性，UV照射，普通印刷表面高峰会发出荧光，而纸币表面是电话大概不发荧光。纸币识别过管不住程通过检辅导班测荧好信号分析光强度第一，你可以发达国家打印票据和一般的区别。2传动机构包括双向微型马达和扭曲纸带荧光检测元件，设计原则确定检测元件生产机器及设备，经济的可能性。涉及到的设计内本保证了纸钞真伪识别和自动计数累计的功能。2纸钞识别分配机构由机电传输和检测元件。传动机构包括双向微型马达和扭曲纸带荧光检测元件，设计原则确定检测元件生产机器及设备，经济的可能性。涉及到的设计内核的外壳设计，直接关系到它的外观的外壳设计，易于维护等优点。布局合理，整体外观的自动售票机，验钞机硬件选择PLC型号和扩展模块的选择，控制按钮，限位开关，信号灯，LED的选择，以及控制电路等的铺设。光敏电阻和红外线发射管。如图35所示，入口被封锁红外接收管电机正转信号，扭曲送纸皮带就知道里面的钞票，各种钞票检测设备进行全面检查是真钞的情况下进入室内的储物盒，如检测不合格的结果，那么微电机反转，将投入票据退出。图35纸币识别器硬件图4PLC的概述41PLC的定义上个世纪九十年代，国际电工委员会对PLC作了定义16PLC是一种为工业应用而设计电子系统，它采用一类可编程序的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令，原理的设计决定着生产机械设备的可能性、经济性。内核的设计关乎着外壳的设计，而外壳的设计直接关乎其美观性、使用维修方便等特点。合理的进行自动售货机整体外观布局，货币检测硬件的选择、PLC型号和扩展模块的选择、控制按钮、行程开关、指示灯、LED的选择，以及控制线路的铺设等。辑控制器及其相关外围设备，应按照易于与工业控制系统作为一个整体，易于扩展的设计原则16。42PLC的简介统提出著名的十项指标，即“GM十条”，归纳起来是164体积小于继电器控制柜7可直接用于交流115V输入9通用性强，扩展方便首选大量使用汽车制造业上，20世纪80年代PLC走向成熟，全面采用微电子处理器技术，得到大量推广应用。20世纪九十年代，随着工控编程语言IEC611313的正式颁布，PLC的使用更加便捷，多样。从应用角度看，更发展了以PLC为基础的DCS、监控和数据采集（SCADA）系统、柔性制造系统（FMS）、安全联锁保护系统（ESD）等，全方位提高了PLC的应用范围和水平。性和标准化、体积小型化，运算速度高速化以及软PLC的出现。43PLC的工作原理431PLC扫描工作方式图41PLC扫描工作方式如图41所示。这种周而复始的循环工作模式称为循环扫描16。图42PLC主要工作过程的中心内容432PLC的硬件组成口，电源等部分组成6、11、13。如图43所示。图43PLC硬件结构图1中央处理器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2存储器监察程序及其系统里面的数据。另一部分是工作者的存储器，包括操作者程序存储区及工作数据存储区。3输入输出接口电路PLC的信号引进端子接受现场器材传来的控制信号，并将这些信息值转化成CPU所能接受和处理的数字信号。4电源或电源模块。5输入输出I/O扩展接口433PLC的编程语言编程语言是PLC的重要组成部分，不同厂家生产的PLC为用户提供了多种类型的编程语言，以适应不同用户的需求，话语表、顺续表达图图、结构化文体等类型。1梯形图（LAD）梯形图（LAD）是使用的最多、最普遍的一种PLC编程语言，是与电气控制电路图相呼应的一种图形语言。如图44所示，梯形图是融逻辑操作、控制于一体，面向对象的图形化编程语言，梯形图信号流向清楚、简单、直观、易懂、很容易被电气工程人员接受。通常各PLC生产商都把它作为第一用户语言。图44梯形图2功能块图（FBD）图45功能块图如图45所示的FBD，没有梯形图中的触点和线圈，也没有左、右母线。程序逻辑由这些功能框之间的连接决定，“能流”自左向右流动。一个功能框的输出连接到另一个功能框的允许输入端，建立所需的控制逻辑，FBD的这种表示，有较好的操作性。（3）语句表（STL）S7系列PLC将指令表（IL）称为语句表（STL）。语句表用助记符表达PLC的各种控制功能。单，因此也是应用很广泛的一种汇编语言。图46语句表图梯形图语言配合使用，互为补充。目前，大多数PLC都有语句表编程功能，但各厂家生产的PLC语句表所用的助记符互不相同，不能兼容，图为梯形图与对应的语句表。系列PLC利用STEP7MICRO/WIN编程软件可以实现程序的互换。但用语句表可434PLC的特点44PLC的选择统技术经济指标有重要意义。下，力争最高的性价比。2、3、图47西门子CPU226PLC以及用户程序长短和相关的功能。根据系统的控制要求，I/O点数在50个左右，但考虑到以后系统的扩展，选择了西门子公司的S7200CPU226可编程控制器机5PLC控制自动售货机的设计51自动售货机的工作流程图51自动售货机工作流程图触摸控制按扭输入信号使控制器启动相关位置的机械装置来完成规定动作，将货物输出。其流程如图51所示。（3）按下用户选择商品所对应的按键，控制器接收到按键所传递过来的信息，（5）从退币口取出余币完成此次交易。图52控制系统结构图52自动售货机的I/O分配点输入/输出单元通常也称I/O单元或着I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件，可编程逻辑控制器通过输入接口可以检查被监控对象的各种信息，以这些信息作为PLC对被控对象进行监测的依据；自动售货机的I/O点的分配表如下表所示。PLC软元件元件文字符号元件名称控制功能I00SQ1检测元件一元硬币检测I01SQ2检测元件五元钱检测I02SQ3检测元件十元钱检测I03SB1按钮1出可乐I04SB2按钮2出雪碧I05SB3按钮3出矿泉水I06SB4按钮4出奶茶I07SB5按钮5出和其正I10SB6按钮6出冰糖雪梨I11SB7按钮7找零按钮Q00YV1电磁阀1出可乐Q01YV2电磁阀2出雪碧Q02YV3电磁阀3出矿泉水Q03YV4电磁阀4出奶茶Q04YV5电磁阀5出和其正Q05YV6电磁阀6出冰糖雪梨Q06YV7电磁阀7找零按钮Q07HL1信号绿灯1可购买可乐（4元）Q10HL2信号绿灯2可购买雪碧（3元）输出Q11HL3信号绿灯3可购买矿泉水（2元）Q12HL4信号绿灯4可购买奶茶（5元）Q13HL5信号绿灯5可购买何其正（6元）Q14HL6信号绿灯6可购冰糖雪梨（3元）Q15HL7信号红灯1可乐售完Q16HL8信号红灯2雪碧售完Q17HL9信号红灯3矿泉水售完Q20HL10信号红灯4奶茶售完Q21HL11信号红灯5和其正售完Q22HL12信号红灯6冰糖雪梨售完Q30LED1A二极管显示金额Q31LED1B二极管显示金额Q32LED1C二极管显示金额Q33LED1D二极管显示金额Q34LED1E二极管显示金额Q35LED1F二极管显示金额Q36LED1G二极管显示金额Q40LED2A二极管显示金额Q41LED2B二极管显示金额Q42LED2C二极管显示金额Q43LED2D二极管显示金额Q44LED2E二极管显示金额Q45LED2F二极管显示金额七段数码管显示Q46LED2G二极管显示金额表51I/O分配表53自动售货机的接口图图53CPU226PLC接线图图54扩展模EM222块接线图图55十位数码管显示图56个位数码管显示6自动售货机的PLC控制系统的设计61控制系统设计的基本原则以便更好的服务于生产。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则4（1）充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求；充分发挥PLC能力，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统最重要的前提。这就要求设计师设计之前，有必要进行深入的实地调研，收集足够的数据来控制现场，同时收人送哥哥集相关的国内外相关信息。同时还要与现场的回公司项目管理人员，工程技挺好术人员紧密合作，以便开发控制程序，解决的重点问题和难点问题。（2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、实用和维修方便；虽然一个新的工业流程可以提高产品的质量和数量，带来了巨大的经济效益和社会效益，但也将导致是华人同系统还是同时增加资金用于新的投资项目，技术培训，设备维护操作。因此，在为了满足控制要求的前提下，应注意不断扩大经济效益，不断降低成本。这就要求设计师不仅要使控制系统简单，经济，还要便于使用和维修，而不是盲目追求自动化和高目标。（3）保证控制系统安全可靠；能够使PLC控制系统长时间的保质保量的运行，是设计控制系统的重要考虑。这就要求设计者原理的设计决定着生产机械设备的可能性、经济性。内核的设计关乎着外壳的设计，而外壳的设计直接关乎其美观性、使用维修方便等特点。合理的进行自动售货机整体外观布局，货币检测硬件的选择、PLC型号和扩展模块的选择、控制按钮、行程开关、指示灯、LED的选择，以及控制线路的铺设等。在系统设计、元器件选择、软件编程等方面要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。（4）适应发展的需要应考虑生产的发展和工艺的改进，在选择PLC的型号、I/O点数和存储器容量等方面时，应适当的留些输入输出点的余量，以利于系统的调整和扩充。62自动售货机PLC控制程序设计621投币累加程序块图61货币累加程序图由图61可知，当投入硬币或者纸币时，对应的货币口会闭合，从而使对应的“能流”电路导通，由于正跳变指令，所以是加法器获得一个扫描周期的“能流”，从而使存储器累计货币额，执行结果为，由于操作数和共用一个地质单元，因而，执行结果为622以一次交易为例，进行解读从图62中可以看出，SQ1为可乐的的行程开关，当有可乐的时候，行程开快闭合，为可乐的售卖提供准备。从梯形图中可以看到，定时器T37，在此电路未接通时，T37的当前值为0、当前位为OFF。因而，在电路未接通时，T37的常闭开关为导通状态，为可乐的售卖提供准备。当投币口有货币投入时，变量存储器VW0的值将累加，当累加值达到四元以上时，图62一次交易的程序块图整数比较开关将导通，由于尚未按下购买可乐按钮，因而可乐出口线圈Q00未接通，从而其对应的常闭按钮Q00接通，从而其对应的绿色指示灯亮，当按下购可乐按钮SB4时，从梯形图可知，Q00导通，并自锁，从而使电路持续接通，出可乐，当T37计时到8秒时，T37的当前位为ON，T37所对应的常闭触点断开，电路开路，在Q00得“电”时，变量存储器VW0中的累加值通过减法器SUB_I减四。从网络5和网络6中可以看出，在线圈Q00得“电”期间，由于通电延时计时器T38、T39及其常闭、常开触点，线圈M00以一秒的间隔闪烁，从而在网络七中，线圈Q07也以1秒的时间间隔通/断“能流”，进而控制可乐的绿色指示灯以一秒的间隔闪烁。由网络8可知，当自动售货机中没有可乐时，其行程开关断开，进而SQ1对应的常闭触点闭合，常开触点断开，所以线圈Q15获得“能流”，可乐所对应的红色指示灯亮。当再次按下购买可乐的按钮时，系统既不扣钱、也不出货。并向总部发出缺货指令。623退币/找零控制图63投币后无操作程序图从图63中可知，当投入货币后而不按购物时，当时间超过两分钟时，计时器T55的当前位为ON，其对应的常开触点闭合，从网络36可知，线圈Q06得电并自锁，从而自动将货币退出。当购完一次物品时，累加器AC0的值累加1，由图64可知，在购买完一次物品后，若二十秒没有其他操作，则计时器T56的当前位为ON，其对应的常开触点闭合，从网络36可知，线圈Q06得电并自锁，从而自动将货币退出。图64购买物品后无操作程序图图65找零/退币图当顾客买好物品后，可按下退币按钮，进行退币找零。找零按钮对应的常开触点为I11，如图65所示。624LED显示货币额只读特殊继电器SM00，在PLC为RUN方式时，SM00总为1,该触点始终接通，这就为全除法器一直供电，使其不断的操作，以保障变量存储器VW0的值不断地、实时的通过LED显示器显示出来。图66货币十位、个位程序图对于整数完全除法器，当EN1时，输入端（INT1，INT2）指定的两个十六位整数（VW0,10）相除，产生一个三十二位的结果，并送到输出端（OUT）指定的存储单元里（LD2），其中高十六位（LW2）为余数，低十六位（LW4）为商。图67货币额显示程序图段码（SEG）指令将输入端（IN）指定的字节型数据低4位的有效值（160F）转化成七段码显示，送入输出端（OUT）指定的字节单元中。所以，段码指令将MB10转化为各位显示，将MB11转化为十位显示16。63自动售货机PLC仿真（1）CPU的选择和扩展模块选择本次自动售货机的仿真，首先合理选择CPU的型号，其次统计I/O的输入点数，本次共有10点输入和33点输出，从实用角度和经济角度考虑，选用了CPU226，扩展模块选用了2个8点输入8点输出的EM2238I/8Q和1个4点输入4点输出的EM2224I/4O，如图68所示。图68自动售货机仿真环境下的CPU和扩展模块（2）自动售货机仿真模拟选择好CPU型号和扩展模块后，装载自动售货机的梯形图程序，开启仿真软件就可以仿真。图69仿真软件模拟如图69所示，先按下五元投币按钮I01，整数加法指令加5，此时余额大于等于五，五元以下的食品绿灯亮，按下可乐饮料按钮I03，饮料可乐出口Q00亮，可乐绿灯Q07闪烁，8秒后停止。当有余额时，按下找零按钮，LED显示清零。7设计总结科学和技术的发展和计算机技术的广泛应用，使得自动售货机具有越来越高的安全性和可靠性。采用微电脑PLC控制，以安全，可靠，稳定的操作，编程方便，操作简单，特别是高可控性，等等，使得自动控制系统被广泛使用。原理的设计决定着生产机械设备的可能性、经济性。内核的设计关乎着外壳的设计，而外壳的设计直接关乎其美观性、使用维修方便等特点。合理的进行自动售货机整体外观布局，货币检测硬件的选择、PLC型号和扩展模块的选择、控制按钮、行程开关、指示灯、LED的选择，以及控制线路的铺设等。的一大考虑。同时，PLC已被广泛应用于连续过程控制领域，而且该领域的技术发展趋势正在突飞猛进的增长。瞭望未来，自动售货机将不仅仅具有售货功能，致谢感谢鲍婕老师，是在她的精心指导下我才完成该论文的，其中，每个环节都有鲍老师的悉心指导。在学习中，老师严谨求实的教学风范、认真的工作作风都是值得我学习的，她的这种致力于工程研究、一丝不苟的精神也将永远铭记我心。成为我职业生涯中的不竭动力。千言万语，难表达我对老师的敬爱之情，万水千山，难阻断黄山学院自动化专业所有老师对我的栽培之恩，正是由于他们给我耐心的帮助、关心和支持，我才能在学习和应用方面有进一步的提高，才能更加丰富和完善自我。在此，我要感谢我所敬爱的所有老师，愿你们身体健康，事业有成