余-PLC-自动贩卖机

1、湖南工程学院课程设计任务书课程名称 PLC原理与应用 课题名称 自动贩卖机控制系统 专业班级 测控1101班 姓 名 张 坤 学 号 0 指导教师 余晓霏、赖指南、刘星平、谭梅 审 批 汪 超 任 务书下达 日期 2014年11月24日 课程设计完成日期 2014年12 月 5日设计内容与要求一. 课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技

2、能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。2.绘制自动贩卖机控制系统的电气原理图、控制系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案合理，所设计的控制系统能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB472884电气图用图形符号、GB698887电气制图、GB715987电气技术中的文字符号

3、制定通则。 3.所编写的设计说明书应重点突出，层次清楚，条理分明，篇幅不少于7000字。主要设计条件1.电气控制技术课程设计题选（赖指南编，院内印书）一本。实物PLC设计说明书装订顺序1.课程设计说明书封面。2.课程设计任务书。3.说明书目录。4.前言。5.正文（按设计内容逐项书写）。6.总结。7.参考文献。8.附录。9.课程设计评分表。设计进度安排1. 第一周星期一上午：课题内容介绍。2. 第一周星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集设计资料，准备设计工具。3. 第一周星期二第一周星期五：确定控制方案。绘制自动贩卖机控制系统的电气原理图、控制系统的PLC I/O接线图和梯形

4、图，写出指令程序清单。选择电器元件，列出电器元件明细表。4. 第二周星期一第二周星期三：试验调试5. 第二周星期四第二周星期五：编写设计说明书,答辩。参考文献1.可编程序控制器的编程方法与工程应用 廖常初 重庆大学出版社2.可编程序控制器及其应用 万太福 重庆大学出版社3.毕业设计指导 刘祖润 机械工业出版社4.新旧图形符号对照读本 兵器工业出版社5.电力拖动与控制 谢桂林 中国矿业大学出版社6.工厂常用电气设备手册（上、中、下） 水利电力出版社7.电气控制技术实验指导书 刘星平 湖南工程学院1. 课题介绍及控制要求 本课程设计利用学习电气可编程控制原理及应用基本知识，结合实验课程内容实现自动

5、贩卖机基本功能。以巩固基础知识、加强实验动手能力、提升自身创新思维为设计目的。 自动贩卖机商品分为2元、3元、4元区，当消费者从自动贩卖机投币口投入硬币，投入2个硬币，则只可以选择2元区商品；投入3个硬币，可选择2元、3元区商品；当投入4个硬币，三个商品区物品都可以选。选中的物品在两秒内送到窗口外，当遇到破坏机器时，机器可以实现自动报警机制。2.设计要求 根据以上动作顺序和要求有PLC设计控制系统。目 录第1章 概述1第2章 系统整体设计方案2第3章 硬件电路设计33.1 PLC类型选择33.2 PLC I/O口分配3第4章 系统软件设计44.1 系统流程图44.2 各系统梯形图5第5章 调试

6、与分析10第6章 总结11参考文献12第1章 概述 自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。在日本，70的罐装饮料是通过自动售货机售出的；全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。在中国,自动售货机1999年开始进人中国市场如今，在机场、地铁、商场、公园等客流较大的场所，已不难发现自动售货机的身影。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

7、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。它的售货领域非常广泛，是发达国家商品零售的一种主要方式。近几年，自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。但由于售货机分布零散、范围广阔的特点，自动售货机在为消费者带来方便的同时，也为经营者在监控、管理、维护等方面带来很大的不便。目前售货机运行的各种情况都需要由人工判断，包括缺货、缺零钱、币箱已满、售货机机械故障等，经营者普遍采用人工定时巡回视察的管理办法，既费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告，给经营者增加了管理成本和难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便。按设计要求

8、，本系统设计的自动贩卖机商品分为2元、3元、4元区，当消费者从自动贩卖机投币口投入硬币，投入2个硬币，则只可以选择2元区商品；投入3个硬币，可选择2元、3元区商品；当投入4个硬币，三个商品区物品都可以选。选中的物品在两秒内送到窗口外，当遇到破坏机器时，机器可以实现自动报警机制。第2章 系统整体设计方案本次设计的题目是自动贩卖机，主要是应用西门子S7-200型PLC的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识，如：PLC的定义、PLC的编程语言、PLC的硬件组成等。根据设计内容和控制要求画出顺序功能图和梯形图，再根据PLC的相关知识设计出它的外部接线图，结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制

9、原理过程。为了实现本系统的自动售货功能，其自动控制系统主要包括：计币系统、比较系统、选择系统、商品供应系统、退币系统以及报警及提示系统。1.计币系统： 本系统识别一元硬币，故计币以一元为单位。当有硬币投入后，将其放入一个已经清零的寄存器vw0中，再次投币时用累加器进行累加。2.比较系统： 投币完成后，当投入的硬币总额2元时，2元区商品灯亮，可以选择其中的商品；当总额3元时，2元和3元区商品灯亮，可以选择其中的商品；当硬币总额4元时，2元、3元、4元区的商品灯都亮，顾客可以选择任意商品。3.选择系统： 当按下相应商品区的按钮时，相应的指示灯亮。当商品供应完毕，指示灯灭。4.商品供应系统： 按下选

10、择按钮，相对应的商品阀门打开，商品2s内供应。同时，硬币的总额减去相应商品的费用。5. 退币系统： 当购买完成后，若还有余额，则退币指示灯亮，按下退币按钮，完成退币。6. 报警及提示系统： 遇到破坏机器时，机器可以实现自动报警机制。当还有余额剩下，但是却买不起商品：比如，还有2元剩余，而顾客却按下3元或4元的商品灯，此时会有提示灯亮，提示顾客余额不足。第3章 硬件电路设计3.1 PLC类型选择根据系统的设计方案，控制系统采用西门子S7-200系列的CPU224XP CN。其数字量I/O为14/10，可以满足该系统的输入输出端口要求。3.2 PLC I/O口分配根据系统的总体设计方案，这里有5个

11、输入信号：1个投币信号、3个购买信号以及1个退币信号；10个输出信号:3个商品指示灯信号、3个执行信号、1个退币信号、1个退币执行退币信号、1个报警信号以及1个提示信号。表3.1 I/O口分配表根据所选PLC类型及其I/O口的分配情况，连接好实物PLC。第4章 系统软件设计4.1 系统流程图 该自动贩卖机控制系统工作过程主要包括：投币并且进行累加，再将硬币总额与商品价格进行比较，从而显示出可购买商品。接着进行选择购买商品，然后供应商品，之后在计算硬币余额，退币或继续购买。根据上述过程，画出系统流程图如下所示：图4.1 系统流程图4.2 各系统梯形图根据系统的总体设计方案以及其流程图，画出其各个

12、部分的梯形图。系统各部分如下图所示：投币系统：首先对寄存器vw0清零，然后按下I0.0进行投币，用累加器累加并放入vw0里。如图4.2和4.3。图4.2 寄存器清零 图4.3 累加计数 2元区系统：首先进行判断，当投币总额2时，辅助继电器M0.0通电，继而Q0.0通电，2元区商品灯亮，顾客可以选择其中的商品。按下I0.1，贩卖机在两秒后出商品。之后控制系统将会减去买商品的费用，用减法指令执行，将余额重新放在寄存器vw0里。如图4.4-4.7。 图4.4 判断总额是否2 图4.5 2元商品灯 图4.6 2s后放出2元区商品 图4.7 余额 3元区系统：首先进行判断，当总额3时，辅助继电器M0.1

13、通电，继而Q0.1通电，3元区商品灯亮，顾客可以选择其中的商品。按下I0.2，贩卖机在两秒后出商品。之后控制系统将会减去买商品的费用，用减法指令执行，将余额重新放在寄存器vw0里。如图4.8-4.11。 图4.8 判断总额是否3 图4.9 3元商品灯亮 图4.10 2s后放出3元区商品 图4.11 余额3元区系统：首先进行判断，当总额4时，辅助继电器M0.2通电，继而Q0.2通电，4元区商品灯亮，顾客可以选择其中的商品。按下I0.3，贩卖机在两秒后出商品。之后控制系统将会减去买商品的费用，用减法指令执行，将余额重新放在寄存器vw0里。如图4.12-4.15。图4.12 判断总额是否4图4.13

14、 4元商品灯亮图4.14 2s后放出4元区商品图4.15 余额退币系统：当购买商品后，且余额0，这时Q0.6通电，余额灯亮，显示有余额，可以选择退币。按下I0.4,进行退币。如图4.16和图4，17。图4.16 判断余额图4.17 退币提示系统：当购买商品后，有余额剩余，且不足以购买其它商品时 ，系统进行提示。提示指示灯Q1.0亮。 如图4.18。图4.18 提示第5章 调试与分析首先将系统梯形图输入西门子S7-200 PLC编程软件STEP 7-Micro/WIN V4.0中，编译，显示没有错误，然后保存。之后再导出，生成awl格式的文件。然后打开西门子仿真软件S7-200，选择CPU型号，

15、然后装载程序，运行。如图5.1.图5.1 仿真调试 首先动作I0.03次，表示投了3次1元硬币，此时Q0.0和Q0.1亮，表示2元和3元区商品可选。按下I0.1，购买2元区商品。2s后Q0.0灭，此时Q0.6和Q1.1亮，表示此时有余额且不再足以购买商品，并且提示顾客。按下I0.4，进行退币，所有灯都熄灭。 第6章 总结在过去的三年多大学时光中，我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想课程设计就为我们提供了良好的实践平台。我的课题是自动贩卖机控制系统。老师下发任务书后，我首先确定了总

16、体的设计方向，并且设计出大概的系统设计方案。然后根据老师课堂上讲的知识，画出流程图，再设计出梯形图。通过这次设计，我意识到了PLC编程技术在现实中的广泛应用，并了解到自己学习中的不足之处，看到了理论与实践的差距。 通过将近两周的PLC设计实践，我掌握了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。 通过此次课设，让我了解了PLC梯形图、指令表有了更好的了解，也让我了解了关于PLC设计原理。有很多设计