34-1234自动售货机控制系统的设计已修

1、(34)-12345- 自动售货机控制系 统的设计 ( 已修) 课程设计任务书 设计题目：自动售货机的 PLC 控制 学院：机械工程学院 一 任务描述： 自动售货机是可完成无人自动售货的商业自动化设备， 它不受任何 场地限制，方便快捷，在我国也越来越普及。传统的自动售货机采用单 片机作为控制核心，但这样在输入输出接口上消耗很大。PLC不但可实 现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、功能强、能耗低、调试 方便等优点。 本文设计的是售汽水和咖啡这两种饮料的自动饮料机， 它 的售货过程是： 首先由顾客按下商品选择开关时， 然后顾客投入的硬币 （ 投入硬币的面值和剩余值由 PLC驱动数码管显示 ）

2、 经过光传感器感应， 再由光传感器驱动硬币识别传感器识别硬币 （由于能力有限， 在识别硬 币上不做具体研究） 。如果是无效币则使继电器打开阀门， 将硬币退出； 如果是真币则系统将硬币自动传送到相应的硬币贮币腔， 并经硬币识别 传感器将信号送给 PLC。最后经顾客选择，同时 PLC控制，使 PLC的输 出口上有相应的信号输出。若贮币腔内无硬币（红外检测器感应） 、饮 料的量位小于设定值 （红外传感器感应） 、售货机遭损， 系统就报警 大体运行如图 2-1 ： 商品选 液位感 硬币感 各种指 退币电 PLC 出货电 报 图 2-1 自动售货机控制系统硬件组成示意图 图 2-2 是自动售货机简单示意

3、图。 在该机中有两种已经配制好的饮 料储液桶（未画出来） ，一种为汽水，另一种为咖啡。汽水出口和咖啡 出口分别代表由两个电磁阀控制放入杯中的饮料品种的饮料出口 投币 II 图 2-2 自动售货机简单示意图 二 控制要求 1）自动售饮料机可投入 1角、5 角、 1元的硬币。 2）所售饮料标价：汽水 2 元，咖啡 3 元。 3）投币总额或现在值显示在 7 段数码管上。 （4）当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所有可购买饮料 的指示灯均亮，作可购买提示。 （如：当投入的硬币总值超 过 2 元，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过 3 元时，汽 水、咖啡指示灯均亮） 。 （ 5）当汽水指示灯亮时，按

4、选择汽水按钮，则排出汽水， 7s 后自 动停止。在这段时间内，汽水指示灯闪烁。 （ 6）当咖啡指示灯亮时，按选择咖啡按钮，则排出咖啡， 7s 后自 动停止。在这段时间内，咖啡指示灯闪烁。 （ 7）系统根据顾客投入的硬币，判断硬币是否足够，若足够则根 据顾客的要求自动售货，投币不足则给出提示。 （ 8）购买饮料后， 系统自动计算剩余币值， 并根据剩余币值提示可 购买的饮料（指示灯亮）。 （9）若投入的硬币总值超过所需的钱数（汽水2 元，咖啡 3元）， 则找钱指示灯亮 , 当按退币控制按钮时，退出找回的钱。 10）在报警系统中， PLC只起到开关连接的作用。 III 三 系统配置及输入 / 输出继

5、电器地址分配 1 I/O 口分配 列出 I/O 口分配表，如表所示： 输入信号 输出信号 名称 代号 输入 点编 号 名称 代号 输出 编号 点 1 角投币感 应器 ST1 X0 显示指 示灯 HL1 Y0Y7 5 角投币感 应器 ST2 X1 汽水指 示灯 HL2 Y10 1 元投币感 应器 ST3 X2 咖啡指 示灯 HL3 Y11 汽水按钮 SB1 X3 汽水电 磁阀 YV1 Y12 咖啡 按钮 SB2 X4 咖啡电 磁阀 YV2 Y13 1 角退币感 应器 ST4 X5 无币报 警控制 YV3 Y14 5 角退币感 应器 ST5 X6 没有汽 水报警 YV4 Y15 IV 1 元退币感

6、 应器 ST6 X7 没有咖 啡报警 YV5 Y16 退币控制按 SB3 X10 售货机 YV6 Y17 钮 遭破坏 报警 1 角剩余钱 币感应器 ST7 X11 1 角 传 动电机 控制 YV7 Y20 5 角剩余钱 币感应器 ST8 X12 5 角 传 动电机 控制 YV8 Y21 1 元剩余钱 币感应器 ST9 X13 1 元 传 动电机 控制 YV9 Y22 汽水液位感 应器 ST10 X14 退币指 示灯 HL4 Y23 咖啡液位感 应器 ST11 X15 投币不 足指示 灯 HL5 Y24 售货机遭破 坏感应器 ST12 X16 I/O 口分配表 V 2 控制接线图 本系统是一个小

7、型集中控制系统， PLC选型主要取决于控制系统输 入、输出开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能。根据控制要 求，I/O 点数在 48 个左右， 选择性能价格比较高的三菱 FX2n-48MR， 中其输入点为 24 点，输出点为 24 点，该 PLC为继电器输出型。 了解各个控制对象的驱动要求， 分析对象的控制要求， 完成 PLC硬 件结构配置。本设计中，退币按钮、各种饮料按钮和饮料出口（驱动电 PLC 磁阀）等均为开关量。 根据上述要求，因条件所限输出均用指示灯代替，由此绘制出 控制电路接线图，如图所示： VI 1角钱币输入 5角钱币输入 1元钱币输入 汽水按钮 咖啡按钮 1角退币感应器

8、5角退币感应器 1元退币感应器 退币控制按钮 1角剩余钱币感应器 5角剩余钱币感应器 1元剩余钱币感应器 汽水液位感应器 咖啡液位感应器 售货机遭破坏感应器 COM C OM1 C OM2 C OM3 C OM4 Y 0-Y7 Y10 X0 Y11 X1 X2 Y12 X3 Y13 X4 Y14 X5 Y15 X6 Y16 X7 Y17 X10 Y20 X11 Y21 X12 Y22 X13 Y23 X14 X15 X16 Y24 汽水选择灯 咖啡选择灯 Po rt 显示 Po rt 2 20V 控制接线图 VII 汽水电磁阀 咖啡电磁阀 无币报警控制 没有汽水报警 没有咖啡报警 售货机遭破坏

9、报警 1角传动电机控制 5角传动电机控制 1元传动电机控制 退币指示灯 投币不足指示灯 3 系统的流程图 四 程序设计 根据自动售货机控制系统的流程可以知道自动售货机的主要系统包 括：计币部分、比较部分、选择和饮料供应部分、余额计算部分、退币 部分、报警部分。 1 计币部分 当有顾客购买饮料时， 投入硬币时经过光传感器感应， 然后由光传感 器驱动硬币识别器识别硬币 , 如果是假币则系统自动退出硬币 , 如果是 币则系统将硬币自动传送到相应的硬币贮存腔 , 并经光传感器感应， 然后 4-3： 在PLC内进行数据运算，否则认为是假币并退出系统，梯形图如图 2 比较部分 投币完成后，系统会将 D1内

10、钱币数据和可以购买的饮料价格进行区间 比较：若投币 2元，则指示灯 Y24亮，显示投币不足，此时可以继续投币 或退币；若2元投币 3元，则汽水选择指示灯长亮， 此时可以选择汽水 或退币；若投币 3元, 则汽水和咖啡指示灯长亮 , 此时可以选择汽水、 咖 啡或退币。梯形图如图： 3 选择和饮料供应部分 比较完成后， 按下指示灯长亮的选择按钮， 相应的电磁阀（ Y12或Y13） 起动，并且相应的选择指示灯由长亮转为以 1s为周期的闪烁直至饮料供 应完毕后闪烁停止。当饮料输出达到 7s时，电磁阀关断。梯形图如图： 4 余额计算部分 饮料输出的同时减去相应的购买币数。梯形图如图： 5 退币部分 顾客可

11、在购完饮料后，由退币指示灯 Y23可知是否可以退币，指示 灯亮，则可以退币，当按下退币控制按钮后，数据寄数器D1内的币数除 以 10，商的整数部分是需要退回 1元的个数并储存在 D2中；D3的数据除以 5，商的整数部分是需要退回的 5角钱的个数，并储存在 D4中，依次类推 选择退币的同时起动 3个退币电动机。 3个感应器开始计数，当感应器记 币的个数等于数据寄存器退回的币数时， 退币电动机停止运转。 PLC编程 梯形图如图： 6 报警部分 PLC在报警系统中，只起到开关连接的作用，具体梯形图如图： 整体运行梯形图 梯形图程序调试 由于实验室没有相应的实物控制模型 （ 自动售货机 ） ，因此，在

12、 调试系统控制程序时，所有的输入信号均用开关信号和复位按钮来 代替，所有的输出均用指示灯来表示。 调试时， 首先按控制系统 PLC 接线图完成硬件接线，并仔细检查接线是否有误，特别要注意接线 时不能出现短路、断路及反接等情况，否则会造成硬件损坏及人身 意外。 开始程序调试：首先将 PLC控制程序写入到 PLC机器中，再选 择监控状态，使 PLC处于“ RUN”状态，然后逐一按投币感应器（即 硬币识别机构用复位按钮信号来表示硬币的输入） ，观察有没有进行 累加币值； 或按选择按钮， 观察输出指示灯是否按预计效果闪灭 （即 显示饮料选择提示、饮料送出、 送出时间和退币提示） ，并通过监控 状态观察

13、程序的运行过程及输入输出信号、内部描述实际出现的问 题及解决方案。 对报警部分进行调试， 只需给相应的输入端口信号， 然后相应的指示灯变亮即可。要对照设计控制要求，逐一检验设计 功能是否能有效的实现，并对程序进行改进和完善。 例如，调试过程中，发现重复线圈问题，需将程序进行合并， 避免重复线圈等等。总而言之， 对程序必须要反复调试， 不断改进， 以获得既完全实现功能，而又简单、严谨性高的PLC控制程序。 参考文献 1 廖常初 .FX 系列 PLC编程及应用 M. 北京: 机械工业出版 社.2005.1 127. 2 罗宇航 . 流行 PLC实用程序及设计 （西门子 S7-200 系列）M. 西安: 西安电子科技大学出版社 .2006.246 252. 3 高勤. 可编程控制器原理及应用 （三菱机型） M. 北京: 电子工业 出版社 .2006.41 46. 10 4 钱锐.PLC 应用技术 M. 北京: 科学出版社 .2006.112 113. 5 黄继昌等 . 传感器工作原理及应用实例 M. 北京: 人民邮电出版 社.1998. 6 朱军等 . 自