免费基于PLC的自动售货机控制系统研究设计

1、目录 1、 绪论-1 - 1.1、 设计背景 1.2、 应用前景1 - 1.3、 设计的目的和意义-2- 2、 总体设计方案 2.1、 总体设计思路-2- 2.2、 PLC 总体设计流 8-3 - 3、 硬件设计4- 3.1、 I/O 地址分配-4- 3.2、 中间继电器分配-4- 3.3、 整体系统工作流程-5- 3.4、 硬件接线图-6- 3.5、 实物接线图-7- 4、 软件设计 5、 程序调试18 6、 结论-19- 参考文献-in i 绪论 1.1.设计背景 公元 1世纪，希腊人希罗制造的自动出售圣水的装置是世界上最早的自动售货 机。1925 年美国研制出售香烟的自动售货机，此后乂出

2、现了出售邮票、车票的 各种现代自动售货机。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异， 主要有食品、饮料、香烟、邮票、车票、日用品等自动售货机。一般的自动售货 机山钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成。钱币装置是售货机的核心， 其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。如果投入的 金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。指示装置用以指示顾 客所选商品的品种。贮藏售货装置保存商品，接收出售指示信号，把顾客选择 的商品送至付货口。一般售货机的钱币装置山投币口、选别装置、确认钱币真 伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。70 年代以来，出现了 采用微型计算

3、机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与讣算机 连接的更大规模的无人售货系统，如无人自选商场、车站的自动售票和检票系 统、银行的现金自动支付机等 1.2.应用前景 现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机 方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中， 从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，为防止地球暖 化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行 业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的 状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约 10-15%的电

4、 力。进入 21 世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的 方向发展。 从自动售货机的发展趋势来看，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，白货购物中心等新的流通渠 道的产生，人工费用也不断上升，在加上场地的局限性和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也就有了其相当可观的前景。 13、设计的目的和意义 PLC 的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技 术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术的发展推动了 PLC 的发展，而 PLC 得发展乂对这些高新技术提出了更高更新的要求， 促进

5、了他们的发展。 本次设计 就在于结合 PLC的种种优点联系实际悄况来弥补原有系统的不足，利用 PLC 控 制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证了自动售货机能够长期稳定的运行。 2、总体设计方案 21、总体设计思路 自动售货机的基本功能就是对投入的钱币数进行计算，然后根据运算结果做 出相应的判断，看看哪种商品可以进行购买，哪种商品不能购买，本次课程设计 的要求是可识别三种钱币，分别是 1元、2元、5 元，采用三个按钮进行模拟，自 动售货机共出售四种货物，其价格分别定为 1 元、3 元、4 元、6 元，当投币数大 于等于货物价格时且售货机里有这种货物时，指示灯亮，表示可以进行购买，四 种货物分别

6、用四个小灯代替进行模拟。除此之外，本次设计还涉及了显示、找 零、送货等功能的实现，其中显示部分采用数码管进行显示，显示投币总数和购 买后的余额；当按下找零按钮后，数码管显示进行清零，采用从高到低递减的形 式进行清零，例如：当余额为 17 元时，按下找零按钮后，先找三个五元数码管 分别显示 12、7、2,然后再找 2元，清零。送货部分采用小车直线运动进行模 拟，将四种货物分别送到四个不同的地点，采用四个光电开关分别代表四个不同 的送货地点，当按下不同的送货按钮后，小车会以其对应的光电开关为终点做直 线往返运动，表示送货过程 山于售货机的全部功能是在上位机上模拟的，所以售货机的部分硬件是山计 算机

7、软件来模拟替代的这些并不会影响实际程序的操作，完全能模拟现实售货机 的运行。 2.2、PLC总体设计流程 以下为 PLC 的一般工作过程流程图。 图一 PLC 工作过程流程图 3、硬件设计 我们本次采用的是西门子公司的 S7-200系列 PLC,它可以提供 4种不同的 基本单元和 6种型号的扩展单元，其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程 器、存储卡、写入器、文本显示器等。 3仁I/O地址分配 本次课程设计的主要 I/O 分配如下： 表一 0 地址分配 输入单元 PLC地址 输出单元 PLC地址 投币 1元 10.1 A货物显示 Q1.0 投币 2元 10.2 B货物显示 Q1.1 投币 5元

8、 10.3 C货物显示 Q2.0 送货（A货 物） 10.4 D货物显示 Q2.1 送货（B货 物） 10.5 找零出口 Q2.2 送货（C货 物） 10.6 出货口 Q2.3 送货（D货 物） 10.7 电机正转 Q2.6 找零 10.0 电机反转 Q2.5 数码个位显示 10.010.3 数码十位显示 10.410.7 限位开关 S1 11.0 限位开关 S2 11.1 限位开关 S3 11.2 限位开关 S4 11.3 3.2、中间继电器分配 表二中间继电器分配 中间继电器 功能 中间继电器 功能 M0.0 送 A货 M1.2 电机反转 M0.1 限位开关 S1 M1.3 电机正转 M0

9、.2 限位开关 S2 M1.4 电机正转 M0.3 送 B货 M1.5 电机反转 M0.4 送 C货 M1.6 电机正转 M0.5 限位开关 S3 M2.0 送货延时 M0.6 送 D货 M2.1 送货延时 M0.7 限位开关 S4 M2.2 送货延时 M1.0 电机反转 M20.0 找零 M1.1 电机正转 3.3、整体系统工作流程 整个系统的整体工作流程如图二所示 图二整体工作流程图 3.4.硬件接线图 24V 5V 清零按钮 1元按钮 2元按钮 5元按钮 购A货按钮 购B货按钮 购C货按钮 购D货按钮 货1、2限位开关 - 货3限位开关 - 货4限位开关 - 24V 0 0 1 12 2

10、 0 0 0 00.0. n n H H 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 IO.IO.IO.IO.IO.IO.IO.IO.IO.IO.O O 1 1 1M1MQO.QO.QO.QO. 2 2 3 3 o o O O Q0.4 Q0.5 noCPU-224 llU Q0.6 II Q0.7 11.3 Q1.0 Qll Q2.0 Q2.1 Q2.2 M Q2.5 Q2.6 !L+ 图三硬件接线图 Voc 14 73 b it C 10 9 16 A2 丿LT 1 /Bl i LECD451Ib A3 A4 GND i 8 A货指示灯 T B货指示灯 f c货指示灯 ：x D货指示灯 一0

11、退钱灯 反转 （M）正转 3.5、实物接线图 * =1 +1 M20.0 Cl I丿I I I 1 f 1 1 J 1 Q1 0 阿络8 MW3 =1 +3 M20.0 C2 Q1.1 ( 冋络9 MW3 =l I 十4 网路10 MW3 =l I +6 ! M20.C3 I |丄| 1 1 / 1 1 1 / 1 ! M20.0 C4 1 - 1 / 1 1 - 1 7 k 10.4 Q1.0 P Q2.0 同貉20 T33 Q2.1 T40 1 IM TOF 1 IIN 72 - PT 100 rns 冋络22 T40 冋络23 网络13 10.6 Q2.0 IN TOF 45- PT 1

12、00 ms T39 M2.0 Q2.3 阿錨24 I0.4 Q1.0 M0.0 IN TOF 1A- PT 1仃仃ma 冋络21 10.7 M2.1 T37 M2.2 阿路25 11.0 阿络30 10.5 Q1.1 M0.3 I I - 1 I - ( S ) 1 网络31 11.0 MO.1 I I -C S ) 1 网络32 11.1 M0.2 I I - S) 1 网络33 M0 3 MO.1 M1.0M1.0 M1.4 阿络28 11.1 阿络29 M0.2 MO.1 M1.4 M1.0 M0.2 5 ) 1 1 1 阿路36 II.0 M0.1 I I - C S 1 冋珞37 1

13、1.2 M0.5 I I - C S ) 1 內帘38 M0 4 M0 1 阿绪34 11.1 网络35 M0.2 M0.1 M1.0 阿络39 1 阿络40 M0.5 M0.1 M1.3 M1.2 阿络41 10.7 Q2.1 M0.6 s) 1 M0.1 MO. 7 =I 2 MW3 5 IN TON 10- PT 100 m$ T41 网络55 M20.0 MW3 1=-J 网络5G M20.0 MW3 1=| 5 冋络G4 10.1 M20.0 I rR) 1 I0.0 T38 IN TOF PT 100 m$ 网络66 T38 Q2.2 I I -() 5、程序调试 在整个程序的调试

14、过程中，我遇到了一些问题，最初的设计比较简单，只是 将投币，购买的过程考虑进去，而没有将购买之后送货的过程加进设讣的方案 中，后来在老师的提醒之下，我乂将送货的过程采用了小车直线运动进行模拟， 将四个光电开关模拟成四种货物的送货地点，分别在按下四个送货按钮之后，将 货物送到四种地点，使得整个系统更加完善，功能更加强大。 在数码显示的过程中也遇到了一些问题，数码显示时数据的传输所用到的中 间继电器和后来送货时的中间继电器发生了冲突，使得程序运行过程发生了紊 乱，后来在同学的帮助下，我明口了问题的关键，将其解决，使数码显示功能顺 利实现。 在最后的送货过程中，由于有四个地点，所以要对电机的正反转分

15、别进行控 制，最初我是将所有的正转输入都采用了 Q2.6进行驱动，所有的反转输入都采用 7 Q2.5 进行驱动，当程序运行时，发现得不到预期的现象，经检查程序没有问 题，后来经过考虑和同学的提醒，采用中间继电器进行驱动，现象就出现了，实 现了最初预想的送货过程。 I0.2 I0.3 冋络G5 在找零阶段，最初只是按下找零按钮后直接将数码显示清零，后来经过思考 和老师的提醒，将找零部分乂逐步进行了完善，将找零的过程在数码管上显示了 出来先找大面额的钱币，后找小面额的钱币，其内部进行减法运算，使得整个找 零的过程清晰可见。 在购买货物的过程中最初忽略了如果货物售完该怎么办，后来经过完善将货 物的数

16、量进行了设定，只有当投币金额大于等于所要购买的货物时，且货物数量 大于零时才能进行购买，这使得整个过程更加完善。 6、结论 通过本次 PLC 课程设计使得我对 PLC 的操作更加的熟练，同时掌握了自动 售货机的基本工作原理，对自动售货机的发展也有了一定的了解更加充分的体会 到了 PLC在实际生活中的重要应用与在当今控制领域的重要地位。 与此同时，我也对 S7200系列的 PLC 有了更进一步的了解，同时对 PLC 的高效性和实用性有了更进一步的认识，在整个课程设计过程中，在遇到问题的 时候，我学会了如何借助外界的帮助和自身的努力来解决实际问题，懂得如何进 行独立思考，如何冷静的面对要解决的问题，这些都是今后学习生