PLC自动售货机课程设计汇本

1、工程技术大学一电气控制技术与_PLC 课程设计设计题目 PLC自动售货机指导教师伟华院系、部 电气与控制工程学院专业班级学号姓名日期2015年6月9日课程设计成绩评定表学期2014/2015学年第2学期专业班级课程名称电气控制技术与PLC设计题目基于PLC的自动售货机控制系统的设计成绩 评分工程优良中及格不及格设 计 表 现1.设计态度非常认真认真较认真一般不认真2.设计纪律严格遵守遵守根本遵守少量违反严重违反3独立工作能力强较强能独立设计 完成根本独立设 计完成不能独立设 计完成4上交设计时间提早或按时按时迟交半天迟交一天迟交一天以 上设 计 说 明 书5设计容设计思路清 晰，构造方 案良好

2、，设 计参数选择 正确，条理 清楚，容完 整，结果正确设计思路清 晰，构造方 案合理，设 计参数选择 正确，条理 清楚，容较 完整，极少量错误设计思路较 清晰，构造 方案根本合 理，设计参 数选择根本 正确，调理 清楚，容根 本完整，有 少量错误设计思路根 本清晰，构 造方案根本 合理，设计 参数选择根 本正确，调 理清楚，容 根本完整，有些错误设计思路不 清晰，构造 方案不合 理，关键设 计参数选择 有错误，调 理清楚，容 不完整，有明显错误6.设计书写、字体、排版规、整洁、有 条理，排版很好较规、整洁、 有条理，个 别排版有冋题根本规、整 洁、有条理， 个别排版有问题根本规、整 洁、有条理

3、， 排版有问题较多不规、不整 洁、无条理， 排版有问题很大7.封面、目录、参 考文献完整较完整根本完整缺项较多不完整图 纸8.绘图效果很出色较出色一般较差很差9布局合理、美观较合理根本合理有些混乱布局混乱10.绘图工程标准符合标准较符合标准根本符合标 准个别不符合 标准完全不符合 标准评定说明： 不及格标准：设计容一项否决制，即5为不及格，整个设计不及格，其他4项否决;优、良、中、及格标准：以设计容为主体，其他项超过三分之一为评定标准，否那么评定为 下一等级；如优秀评定，设计容要符合5，其余九项要有4项符合才能评定为优，否那么评定为良好，以此类推。最终成绩：评定教师签字:电气控制技术与PLC课

4、程设计任务书题目PLC自动售货机设计 要 求1自动售货机可投入 5角、1元的硬币。2所售饮料标价：纯洁水1兀，汽水2.5兀，咖啡3兀。3当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所对应的可购置饮料的指灯亮，作可购置提示。4当物品对应的指示灯亮时，按下相应的按键，相应的物品排出，5s后自动停顿，同时指示灯闪烁。5购置饮料后，系统自动计算剩余币值，并根据剩余币值提示可购置的饮料 指示灯亮。6当顾客成功购置完一件物品后30秒无操作，自动售货时机自动将余款退还顾客。7如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，自动售货时机自动将 余款退还顾客。8如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时，自动售货时机自动

5、将余款 退还顾客。9当物品缺乏时，对应的物品指示灯亮红灯， 顾客按下相应的按键无反响不出物品，不减余额。设 计 的 主 要 容(1) 拟定控制系统的设计的技术要求。(2) 深入了解和分析被控制对象的工艺条件及控制要求。(3) 选择适合的的 PLC类型。(4) 分配I/O点。(5) 设计控制系统梯形图。(6) 输入并调试程序。目录1系统概述22控制要求及设计思路 32.1控制要求32.2方案设计 42.3控制流程图43.自动售货机的相关设备参数的选定 53.1PLC的选择53.2硬币识另别器 63.3开关电源63.4电磁阀63.5液位开关74软件设计74.11/0 口分配74.2控制接线图84.

6、3 程序设计9计币局部9比拟局部10选择和饮料供给局部 11余额计算局部 11退币局部12报警局部135系统调试136结论14参考文献15摘要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，可以每天24h售货，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不但可以实现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、功能强、能耗低、调试方便等优点。 本售货机系统主要是针对纯洁水、汽水和咖啡的自动销售。自动售货机的普及在某种程度上能反映一个国家的科技开展水平， 是一个国 家的文明程度的象征，实践和直觉告诉我们，自动售货机

7、在中国的横空出世，必 将国的食品、香烟、饮料等诸多行业的开展带来新的契机。设计以三菱PL（设计自动售货机控制系统，简要介绍PL（各硬件选型，软件的 设计，并具体的进展了 PLC梯形图的编写和系统的调试，仿真证明该系统切实可 行。关键词：自动售货机；PL（调试1系统概述自动售货机是可完成无人自动售货，集光、机、电一体化的商业自动化设备。 自动售货机不受任何场地限制，方便快捷，可以每天24h售货，因此深受上班族 的欢送。随着科技开展和市场繁荣，很多城市的公共场所里面都放置有自动售货 机，出售的商品五花八门，从饮料、零食、香烟、糖果，到牙刷、方便面、自动 照相机。近年来，我国的自动售货机行业突飞猛进

8、：在汽车总站、商厦、医院、 小区、学校等地区纷纷涌现出自动售货机的踪迹。这种方便快捷的购物方式越来 越受到人们的青睐，同时也是现代化城市配套设施的需求。在人口集中的学校、 车站、医院等地方，瓶装的饮料造成大量资金与产品的浪费，本课题就研究用 PLC实现散装饮料的自动销售。自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪 70年代自日本和欧美开展起来。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。从自动售货机的开展趋势来看，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

9、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，是兴旺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承受。 但由于售货机分布零散、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

10、方法，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本钱和难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便2。本系统的设计和实现可以使自动售货机的经营者根据网络统计的销售状况 进展商品销售状况分析，预测商品的销售走势，确定合理的采购和配送策略，以 获得最高的投资回报率。同时售货机的一些故障信息和警报信息可以实时的传送 到相应的运营人员，从而可以在第一时间发现并解决问题。 而且本次设计的题目 是基于PLC的自动售货机控制系统的设计，主要是应用三菱FX-2N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的工作原理、PLC的硬件组成等。根据设计容和控制

11、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 控制原理过程。2控制要求及设计思路2.1控制要求1自动售货机可投入5角、1元的硬币。2所售饮料标价：纯洁水1元，汽水 2.5元，咖啡3元。3当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所对应的可购置饮料的指 灯亮，作可购置提示。4当物品对应的指示灯亮时，按下相应的按键，相应的物品排出，5s后自动停顿，同时指示灯闪烁。5购置饮料后，系统自动计算剩余币值，并根据剩余币值提示可购置的 饮料指示灯亮。6当顾客成功购置完一件物品后30秒无操作，自动售货时机自动将余款 退还顾客。7如果顾客投入硬币后

12、又不想买物品，按下退款按键，自动售货时机自 动将余款退还顾客。8如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时，自动售货时机自动将 余款退还顾客。9当物品缺乏时，对应的物品指示灯亮红灯，顾客按下相应的按键无反 响不出物品，不减余额。2.2方案设计1通过分析，取最有把握的思路，故采取一般梯形图进展程序设计。2注意点，程序运行开场阶段要有上电复位，让机子清零。3本自动售货机可使用5角、1元硬币，计币时用ADD指令进展累加从而 得到一个投币总额；比拟币值时使用CMP旨令来判断是否符合纯洁水排出或汽水 排出或咖啡排出的条件；余额计算时用 SUB旨令从投币总额中扣除顾客所消费的 币值总额；退币计算时用到触点型

13、比拟指令。4PLC选用继电器输出型。5要现顾客的循环购置，故需实现控制程序的跳转。6退币完毕时，使用ZRS指令进展购置完成的复位，以准备下一个顾客 购置饮料，防止出现错误。2.3控制流程图自动售货机PLC的控制流程图，如图2.1所示图2.1控制流程图3.自动售货机的相关设备参数的选定3.1PLC的选择目前的PLC品牌很多，比拟有名的有美国 AB, ABB,松下，西门子，三菱， 欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷等。而不同的PLC其产品价格差价也是很大， 在质量和I/O点数几乎一样的情况下可以相差较多10。三菱FX2N系列是作为一种小型机，其功能较为完善，性能价格比高，较为 适合自动售货机。另外在

14、本设计中PLC需要接11个输入点和12个输出点，以及 为了以后的扩展需要，由以上三点因素，选择了三菱PLC FX2N-48MR型。三菱PLC FX2N-48MR是具有高级处理功能的型号，其输入和输出点数之和为48 点，还可以扩展到256点，构造紧凑，速度高。三菱PLC FX2N-48M性能规格：1运转控制方式：通过储存的程序周期运转。2运转处理时间：根本指令：0.8卩指令，应用指令：1.52至几百卩s/旨 令。3编程语言：逻辑梯形图和指令清单。4程式容量：8000步置。5指令数目：根本顺序指令 27,步进梯形指令2，应用指令128。6I/O配置：最大硬件I/O配置点256。7辅助继电器M线圈：

15、一般：500点，锁定：2572点，特殊：256点。8状态继电器S线圈：一般：490点，锁定：400点，初始：10点， 信号报警器：100点。9定时器T： 100毫秒，围0至3276.7秒: 200点；10毫秒，围0至327.67 秒46点；1毫秒保持型，围0至32.767秒: 4点。10计数器C：一般16位，围0至32767数:200点，锁定16位，围100 点，一般32位，围15点,锁定32位，围15点。3.2硬币识别器硬币识别器主要识别现在国家发行的一元、五角、一角的硬币。我国目前发行的一元，五角和一角硬币的金属原材料是为制造硬币而专门使用的特殊合金， 因此在它通过投币入口进入由电感和电容

16、组成的特定传感器，金属材质和体积的差异对电容量和电感量的影响大小也出现微弱差异。电容量、电感量的变化引起电压的变化，再通过检测电路将信号放大，与设定值进展比拟，确定某种硬币种 类并对PLC的输入单元发出信号，PLC根据接收到的信号，对硬币值进展累加计数。 根据对硬币识别器的了解及选择，确定使用侧投类CPU硬币识别器。3.3开关电源在自动售货机中指示灯、警铃、等电源为DC 24V,因此需要配备直流24V开关电源，本文选择了 WP10-S-24关电源的性能规格如下：1交流电压输入围：170264VAC2直流调整围：额定输出电压 土 10%。3输出过载保护：110 % ?150 %。4工作温度：-1

17、0+50C。3.4电磁阀电磁阀是用来控制流体的自动化根底元件， 属于执行器；并不限于液压，气 动。用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制， 所以就会用 到它的工作原理，里面有密闭的腔，在不同的位置开有通孔，每个孔都通向不同 的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引 到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油孔，而进油孔是常开的， 液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞， 活塞又带 动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运 动。追朔的开展史，到目前为止，国外的从原理上分为三大类（即：直动式、分

18、布直动式、先导式），而从阀瓣构造和材料上的不同与原理上的区别又分为六个 分支小类（直动膜片构造、分步重片构造、先导膜式构造、直动活塞构造、分步 直动活塞构造、先导活塞构造），本次设计采用直动式电磁阀。通电时，电磁线 圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门翻开；断电时，电磁力消失，弹簧把 关闭件压在阀座上，关闭。3.5液位开关液位开关，也称水位开关，液位传感器，顾名思义，就是用来控制液位的开 关。从形式上主要分为接触式和非接触式。常用的非接触式开关有电容式液位开关，接触式的浮球式液位开关应用最广 泛。电极式液位开关，电子式液位开关，电容式液位开关也可以采用接触式方法 实现。本次设计电子式液位开关

19、，电子式液位开关通过置电子探头对水位进展检 测，再由芯片对检测到的信号进展处理，当判断到有水时，芯片输出高电平24V或5V等（PNP型或NPN型均可，当判断到无水时，芯片输出0V。上下电平的信 号通过PLC或其它控制电路来读取，并驱动水泵等用电器工作。4软件设计4.11/0 口分配列出I/O 口分配表，如表4.1所示表4.1 I/O 口分配表输入输出输入点功能输出点功能X0五角投币器Y0纯洁水电磁阀X1一元投币器Y1汽水电磁阀X2纯洁水按钮Y2咖啡电磁阀X3汽水按钮Y3纯洁水指示灯X4咖啡按钮Y4汽水指示灯X5找钱按钮Y5咖啡指示灯X6急停按钮Y6余钱指示灯X7启动按钮Y10无纯洁水报警灯X1

20、0纯洁水液位开关Y11无汽水报警灯X11汽水液位开关Y12无咖啡报警灯X12咖啡液位开关Y13一元退币马达Y14五角退币马达4.2控制接线图本系统是一个小型集中控制系统，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24个左右，选择性能价格比拟高的三菱 FX2N-48MR其中其输入点为24点，输出点为24点，该PLC为继电器输出型。本设计中，退币按钮、各种饮料按钮和饮 料出口驱动电磁阀等均为开关量。根据上述要求，绘制出PLC控制电路接线图，如图4.2所示。五角投帀器SQP元投币器纯净水按钮汽水按钮咖啡按钮找钱按钮急停核钮启动按钮纯

21、净水液位开关汽水液位开关咖啡液位开关SQ2SB_SB2_SB_SB5_SQSQ_SQ_FXZNI48MRXlomxl2co0123 4 5 6 1 1 lv-1yyyy yyyyyyyy1CM1L2CON纯净水电磁阀 汽水电磯阀 咖啡电磁阀纯净水指示灯汽水指示灯 咖啡指示灯 余钱指示灯纯净水不足报警灯 汽水不足报警灯少匚咖啡不足报警灯pKM4一元退币马达五角退币马达图4.2控制接线图4.3程序设计由于本设计为毕业设计，因此要求上要有现实中的自动售货机的多种功能。 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：计币局 部、比拟局部、选择和饮料供给局部、余额计算局部、退币局部、报警

22、局部。计币局部当有顾客购置饮料时，投入硬币时由硬币识别器识别硬币，如果是真币那么 系统将硬币自动传送到相应的硬币贮存局部，然后在PLCS展数据运算，如果是假 币那么系统自动退出硬币，梯形图如图4.3所示。DODO廿吊创*计Fh盘證KChOI仲希总世计希筑ttMM601DOHWvhFFifiiK250HZ*汁吊越欖D«MS*图4.3 计币局部432比拟局部投币完成后，系统会将DO钱币数据和可以购置的饮料价格进展区间比拟： 假设1元W投币2.5元，那么纯洁水选择指示灯长亮，此时可以选择纯洁水或退 币；假设2.5元投币3元，那么纯洁水和汽水指示灯长亮，此时可以选择纯洁 水、汽水或退币；投币

23、3元,那么纯洁水、汽水和咖啡指示灯长亮，此时可以选择纯洁水、汽水、咖啡或退币。梯形图如图4.4所示:¥0>10朕TE噹M12M2.1讪啊碇H1仙qI I1-344W匚卩2皈 瓦诽虑犯 电礬壮口理心网険甘利虫 憑値嚼IM31TOO* nlHEY»1EM3S图4.4比拟局部IK5CB51rt04 刚3II I尺虑砧I斩fT（伽1 丹虑HiCIKE* <Ti10»YOAfi >0041 Ib汀12l-H-同VOO£田嘩號口Z¥*02 曲嘩U4 口K50P1433选择和饮料供给局部比拟完成后，按下指示灯长亮的选择按钮，相应的电磁阀起动

24、，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给完毕后闪烁停顿。当饮料 输出到达5s时，电磁阀关断。梯形图如图4.5所示：rI Iafax 叩科TfT4图4.5选择和饮料供给局部434余额计算局部饮料输出的同时减去相应的购置币数。梯形图如图4.6所示:钏-1 I trpAitjY0C1Y04己II I-12:7D17D1-5UBPDO觀虻irhart：oi图4.6余额计算局部退币局部顾客可在购完饮料后，由退币指示灯 Y6可知是否可以退币。指示灯亮，那 么可以退币，当按下退币控制按钮后，数据寄数器 D1的币数除以10，商的整数 局部是需要退回1元的个数并储存在D10中；D11的数

25、据除以5,商的整数局部 是需要退回的5角钱的个数，并储存在D12中，依次类推选择退币的同时起动2 个退币电动机。2个感应器开场计数，当感应器记币的个数等于数据存放器退回 的币数时，退币电动机停顿运转。PLC编程梯形图如图4.7所示：YOI?T<414H4亦T+井1卜ZRST D4D15R5TnMI41(FKTtMISK350些3P葩直隸 2B»rK|wogiKOCH图4.7 退币局部436报警局部PL（在报警系统中，只起到开关连接的作用，当售货机里面没有饮料时，对 应的指示灯就会亮红灯，作报警提示。具体梯形图如图4.8所示：HHI吋蘇5YOID<Y0H ISM*JETMi

26、l 琳I |-VOti图4.8报警局部5系统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，在调试系统控制 程序时，所有的输入信号均用开关按钮来代替，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，否那么会造成硬件损坏及 人身意外。开场程序调试：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相对应的输入 开关，观察有没有进展累加币值；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程序的运行过程及输入输出信号、部描述实际出现的问题及解决方 案。对报警局部进展调试，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 展改良和完善。调试过程中，发现了很多在设计之初没有考虑到的问题， 经过反复的调试和 不