大学课程设计自动售货机PLC控制设计

1、福建电力职业技术学院课 程 设 计课程名称：可编程控制课设 题目：自动售货机PLC控制 专业班次： 08（三）电气2 姓 名：学 号：指导教师：学 期： 2010-2011学年 第一学期 日 期： 2010.12 目录第一章 引言.11.1 自动售货机介绍 .11.2 自动售货机的发展 .21.3 自动售货机的基本功能 .3第二章 PLC控制系统设计.42.1 PLC控制系统设计编程要求 .42.2 PLC控制系统设计的基本原则.5第三章 自动售货机PLC控制 .63.1 自动售货机PLC控制设计任务书.63.2 自动售货机PLC控制方案设计83.3 自动售货机PLC控制电路设计93.4 自动

2、售货机PLC控制程序设计.9第四章 总结. .10参考文献.11附录.11第一章 引言1.1自动售货机介绍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迎,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: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传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心,

3、这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作,而且系统的抗干扰性也比较差。可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller），简称PLC。可编程序控制器是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置,它具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点,已在工业控制领域得到广泛地应用。因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务的独立设施,要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。PLC是以CPU为核心, 综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置, 是现代工业控制的三大支柱(PLC、机器人和CAD/CAM) 之一。PLC的工作原

4、理与计算机的工作原理基本是一致的, 可以简单地表述为在系统程序的管理下, 通过运行应用程序完成用户任务。但是PLC也有它自己的特点, PLC在确定了工作任务, 装入了专用程序后成为一种专用机, 它采用循环扫描工作方式, 系统工作任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的。目前，可编程控制器在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。自动售货机的新奇、文明、高档、灵活方便等深受广大市民青睐。自动售货机最基本的功能是对投入的货币进行运算,并根据所投入的货币数值判断是否能够购买某种商品, 并做出相应的反映。因此, 售货机应能够辨识机内包含的商

5、品, 能够对所投入的币值进行累计, 并提供所要购买的商品。当按下选择商品的按钮时,自动售货机根据投入的币值, 起动电机, 提取商品到出货口, 顾客取出商品, 完成此次交易。它还具有识币系统、货物和货币的传送系统来实现完整的售货功能。1.2 自动售货机的发展自动售货机是现代社会中的一种商务工具，2004年以后，中国的自动售货机产业将实现快速增长，奥运会和世博会为自动售货机市场带来了巨大商机，2008年后已进入发展期。自动售货即将在中国零售业掀起继百货商店、超市之后的第三次零售业革命。中国自动售货机市场将到2012年后进入成熟期。另外，北京的城市改造将使得很多小店小铺消失，同时随着金融支付手段的增

6、多，IC卡、手机移动支付等技术才可以使自动售货机提供便利服务成为可能，这些自动售卖平台的创新模式，无疑为国内的自动售货业迅速成长创造了条件。1.3 自动售货机的基本功能在进行上、下位机程序编写之前，首先要做的工作是确定自动售货机本身所具备的功能及在进行某种操作后所具有的状态。在实际生活中，我们见到的售货机可以销售一些简单的日用品，如饮料、常用药品和小的生活保健用品等。售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并作出相应的反应。举一个简单的例子来说明，例如：售货机中有8中商品，其中01号商品（代表第一种商品）价格为2.60元，02商品为3.50元，其余类推

7、。现投入1个1元硬币，当投入的货币超过01商品的价格时，01商品的选择按钮处应有变化，提示可以购买，其他商品同比。当按下选择01商品的价格时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去01商品的价格同时启动相应的电机，提取01号商品到出货口。此时售货机继续进行等待外部命令，如继续交易，则同上，如果此时不再购买而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。由此看来，售货机一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时的除法运算，这是它的内部功能。还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能。第二章 PLC控制系统设计2.1 PLC控制系统设计编程

8、要求任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC 控制系统时，应遵循以下基本原则：1.最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计过程中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计之前就要深入现场进行调查研究，充分收集控制现场的资料，同时收集相关国内、国外相关的资料。同时还要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员等紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。2.保证PLC控制系统安全可靠保证PLC 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行

9、，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、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。例如：应该保证PLC 控制程序不仅能在正常条件下运行，而且要在非正常情况下，也能正常工作。3.力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。4.适应

10、发展的需要由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O 点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。2.2 PLC控制系统设计的基本原则1. 所编的程序要合乎所使用的PLC的有关的规定主要是对指令要准确地理解，正确地使用。各种PLC指令多有类似之处，但还有些差异。对于有PLC使用经验的人，当选用另一种不太熟悉的型号进行编程设计时，一定要对新型号PLC的指令重新理解一遍，否则容易出错。2. 要使所编的程序尽可能简洁简短的程序可以节省内存，简化调试，而且还可节省执行指令的时间

11、，提高对输入的响应速度。要使所编的程序简短，就要注意编程方法，用好指令，用巧指令，还要能优化结构。要实现某种功能，一般而言，在达到的目的相同时，用功能强的指令比用功能单一的指令，程序步数可能会少些。3. 要使所编的程序尽可能清晰这样既便于程序的调试、修改或补充，也便于别人了解和读懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的层次，讲究模块化、标准化。特别是在编制复杂的程序时，更要注意程序的层次，可积累自己的与吸收别人的经验，整理出一些标准的具有典型功能的程序，并尽可能使程序单元化，像计算机中的常用的一些子程序一样，移来移去都能用，这样，设计起来简单，别人也易了解。4. 要使所编的程序合乎PLC的性能指

12、标及工作要求所编程序的指令条数一定少于所选用的PLC内存的容量，即程序在PLC中能放得下，所用的输入、输出点数要在所选用PLC的I/O点数范围之内，PLC的扫描时间要少于所选用PLC的程序运行监测时间。PLC的扫描时间不仅包括运行用户程序所需的时间，而且还包括运行系统程序，（如I/O处理、自监测）所需的时间。5. 所编程序能够循环运作PLC的工作特点是循环反复、不间断地运行同一程序。它的运行从初始化后的状态开始，待控制对象完成了工作循环（完整程序执行一次），则又返回初始化状态继续运行。因为只有这样才能使控制对象在新的工作周期中也得到相同的控制。第三章自动售货机PLC控制3.1 自动售货机PLC

13、控制设计任务书1.简易自动售货机的控制设计2.控制要求1) 自动售货机有3个投币孔，分别为1元、5元、10元的纸币识别装置2) 售货机共有3种饮料供选择，分别为汽水、花茶和咖啡3) 如投币总额超过销售价格，将可由退币按钮找回余额4) 投币值等于或大于2元时，汽水指示灯亮，表示只可选择汽水5) 投币值等于或大于4元时，汽水和花茶指示灯亮，表示可选择汽水或花茶6) 投币值等于或大于6元时，汽水、花茶和咖啡指示灯亮，表示3种均可选择7) 投币总额或当前值显示在7段数码管上8) 按下要饮用的饮料按钮，则相对应的指示灯开始闪烁，4S后自动停止，表示饮料已经掉出9) 动作停止后按退币按钮，可以退回余额，退

14、回余额如果大于5元，则先退5元再退1元的，如果小于5元直接退1元的3.2 自动售货机PLC控制方案设计 10 RMB 显示屏 5 RMB 1 RMB 汽水 花茶 咖啡 汽水指示灯及按钮 花茶指示灯及按钮 咖啡指示灯及按钮 电磁阀 退币按钮 杯子 出口图3.1饮料自动售货机工作框图图3.2 自动售货机PLC控制流程图3.3 自动售货机PLC控制电路设计表3.3I/0分配表输入（I）X01元投币关电开关输出（O）Y0-Y77段数码管X15元投币关电开关Y10汽水指示灯X210元投币关电开关Y11花茶指示灯X3汽水按钮Y12咖啡指示灯X4花茶按钮Y30汽水电磁阀X5咖啡按钮Y31花茶电磁阀X6退币按

15、钮Y32咖啡电磁阀Y16退币机构图3.4 I/O接线图3.4 自动售货机PLC控制控制程序设计图3.5 自动售货机PLC控制梯形图第五章 总结经过两周的奋战，我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次设计过程，我发现学习过程中不容得半点马虎和随意。首先，程序设计过程中，要按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、总体检查反复修改与完善的先后顺序进行。PLC控制程序既要满足生产机械和工艺的各种控制，又要满足电气控制装置本身的制造、使用和维修的需要。原理设计决定着生产机械设备的合理性与先进性，考虑其是否具有生产可行性、经济性、美观、使用维

16、修方便等特点PLC控制系统设计要全面考虑两方面的内容；其次，应注重与同学间的协作，每一个人的思维不同，对程序的理解、功能的实现方式也会有所不同，因而往往会对程序的编制产生影响不到的效果。这种同学间的相互协作，可以使程序日益完善、精简，实现模块化编程（这也是公司中运行模式，可以提前感受社会生产活动），进而培养自己的团队意识；再者，在熟练掌握典型环节控制电路、具有对一般电气控制电路分析能力之后，应该能举一反三。我认为做到已上几点，就达到课程设计的目的，即在实践之中灵活运用书本中的知识，进一步直观的理解课堂中所学的知识；学会在实践之中发现问题、分析问题、解决问题；培养自己的团队意识，为将来进入工厂，踏入社会做一次预演。参考文献1张鹤鸣，刘耀元主编.可编程控制器原理及应用教程 M.北京大学出版社,出版时间:2007.22马小军主编.可编程控制器及应用.南京：东南大学出版社，2007.43瞿大中主编.可编程控制器应用与