用PLC编写的自动售货机

1、第1章系统总体方案设计1.1.1 系统硬件配置及组成原理1.1.2 系统变量定义及分配表1.1.3 系统接线图设计1.1.4 系统可靠性设计2.第2章控制系统设计3.2.1 控制程序流程图设计3.2.2 控制程序时序图设计4.2.3 控制程序设计思路4.2.4 编程系统的调试5.2.5 创新设计内容5.第3章上位监控系统设计6.3.1 PLCt上位监控软件通讯6.3.2 上位监控系统组态设计6.3.3 实现的效果1.0.第 4 章 系统调试及结果分析1.14.1 系统调试及解决的问题1.14.2 结果分析1.1.结 束 语 1.2.参 考 文 献 1.3.附 录 1.4.PLC控制系统课程设计

2、第1章系统总体方案设计1.1 系统硬件配置及组成原理有三个钱币输入按钮，0.01代表1元，0.02代表5元，0.03代表10元， 当投入的硬币总值超过12元时，汽水指示灯1.00亮，当投入的硬币超过15元 时，花茶指示灯1.01亮，咖啡指示灯1.02亮，如果要汽水则按汽水按钮0.05, 这时汽水输出指示灯1.03亮，输出汽水，然后汽水指示灯闪烁，3 s后停止。 如果要花茶则按花茶按钮0.06,这时花茶输出指示灯1.04亮，输出花茶，然后 花茶指示灯闪烁，3 s后停止。如果要咖啡，则按咖啡按钮 0.07,这时咖啡输出 指示灯1.05亮，输出咖啡，然后咖啡指示灯闪烁，3s后也自动停止，当要完汽 水

3、、花茶或咖啡时，如有多余的钱，则找钱指示灯1.06亮，如果多余钱超过10元则找钱口 1.07自动退出余额，3s后停止，如果少于十元则找钱口 1.08自动 退出余额，如果当顾客投入一定的硬币后什么都不想要时，则可考虑复位按钮 0.08,则投入的钱会原数从出钱口退出。1.2 系统变量定义及分配表表1-1输入输出分配表输入输出设备输入点设备输出点复位按钮SB10.00汽水指示灯LED1.001元SB20.01花茶指示灯LED1.015元SB30.02咖啡指示灯LED1.0210元SB40.03汽水输出LED1.03汽水按钮SB50.05花茶输出LED1.04咖啡按钮SB60.06咖啡输出LED1.0

4、5花茶按钮SB70.07找钱指示灯LED1.06退币按钮SB80.08十元出钱口LED1.07一元出钱口LED1.081.3 系统接线图设计16图1-2硬件连接图1.4 系统可靠性设计当自动售货机发生故障时，系统会给出提示并发出鸣叫声，顾客看到这种情 况可以直接按下退币按钮，将投入的钱币取回，当钱币出来时，系统会发出“叮” 的声音提示顾客将钱币取回。第2章控制系统设计2.1 控制程序流程图设计启前五元钱币入口DM。加五十元银币入口D M 0和十DM大于三口DM大于1EDM大于12妫琲指示灯亮花茶指示灯亮汽水抬承灯亮一二 按下/啡接%一楼下茶轰一按T5按掘花左输出曲包弗EM5.秋后 一啡输出按钮

5、和 砚啡指示灯火 珈-卅汽水编出发粗克 M 戒imTa秋后 WOWW 啡指示灯灭，中啡3一段有按下遢用授钊-0 M大于10; |方£出一口投下量市措钮1 DMIO一元出钱B图2-1控制程序流程图2.2 控制程序时序图设计C.00 _|1.00 I1DL |I1,度0,05 Tli03 I IOSn1D4 0,07n1.05 l.XC.081；1.07 1.06 图2-2时序图2.3 控制程序设计思路设计一台完整的销售汽水和咖啡的自动售货机，具有硬币识别、币值累加， 自动售货、自动找钱功能，此售货机可接受的硬币为1元、5元和10元。汽水的售价为12元，花茶的售价为15元，咖啡的售价为2

6、0元。自动售货机是台机电一体化的自动化装置，在接受到货币已输入的前提下，靠触摸控制按钮输入信号使控制器启动相关位置的机械装置完成规定动作，将货物输出。用自动控制系统替代现有的人工销售方式，节省人力，减少销售开支，扩大销售覆盖面，当投入的硬币总值超过 12元时，汽水指示灯亮。当投入的硬币总 值超过15元时，汽水和花茶的指示灯都亮。当投入的硬币总值超过20元时，汽 水、花茶和咖啡的指示灯都亮。当汽水指示灯亮时，按汽水按钮，则汽水从售货 口自动售出，汽水指示灯闪烁（闪烁频率为1s ON,1s OFF） ,3秒后自动停止。当花茶指示灯亮时，按咖啡按钮，则花茶从售货口自动售出，花茶指示灯闪烁（闪 烁频率

7、为1sON,1sOFF ,3秒后自动停止。当咖啡指示灯亮时，按咖啡按钮，则 咖啡从售货口自动售出，咖啡指示灯闪烁（闪烁频率为1sON,1sOFF ,3秒后自动停止。当按下汽水按钮、花茶按钮或咖啡按钮后，如果投入的硬币总值超过所 需的钱数时，找钱指示灯亮，自动售货机自动退出多余的钱，3s后自动停止。动作停止后按退币钮，可以退回余额，退回金额如果大于10元，则先退10元再 退1元，如果小于10元则直接退1元的。2.4 编程系统的调试如果顾客所付的金额不足，系统不会有任何一只指示灯亮起来， 顾客还需要 再投入金额，当顾客两次投入的金额加起来足够时，可选择自己所需要的饮料如果顾客投入的金额大于饮料价格

8、， 进入自动找零，无法找零时，给出提示 并退回硬币，实现找零时，进行找零操作，提示找零金额和取饮料信息。2.5 创新设计内容当顾客交易完毕，点击退币按钮时，自动售货机将剩余的钱币从钱币输出口 输出，或许由于顾客大意忘记从输出口取出钱币， 这样将给顾客带来不必要的损 失，针对此种情况，我们可以设计一个自动报警系统， 就是当钱从自动售货机中 输出超过6秒红外线扫描发现没有取出时，这时将启动报警，及时提醒顾客，增 强了售货机的安全性。第3章上位监控系统设计3.1 PLC与上位监控软件通讯本次课程设计涉及到欧姆龙 PLC与力控组态软件的通讯。目前欧姆龙的小 型PLC组要是CPM1庶口 CPM2解歹1；

9、PLC与组态软件通过串口 RS232®信，那么 就要了解PLC的通信协议是什么方式的。第一步：通过PLC的编程软件来了解通信协议，在欧姆龙PLC的“PLC设定” 对话框中“外围端口”标签中设置“通信协议”为“标准”，模式是“Host Link”， 单元号为“0”，在网络设置对话框的“驱动器”标签中，设置“端口名称”为“COM3, “波特率”为“ 9600”，“数据位”为“ 7”，“校验”为“偶校验”，“停止位”为 “2”，在“设备类型设置”的“通用”标签中，设置“ CPU类型”为“ CPU40 在“变更PLC对话框中，“设备类型”为“CPM1CPM1A', “网络类型”为“S

10、YSMAC WAY。第二步：与力控的通讯：在上位机力控组态软件的“设备配置一第一步” 的对话框中，设置“设备地址”为“0”，“通讯方式”为“用口(RS232/422/485)”， 在“设备配置一第二步”的对tS框中，设置“串口”为“COM8，点击“设置”按钮设置通信参数“波特率”为“ 9600”，“数据位”为“ 7”，“校验”为“偶校 验”，“停止位”为“ 2”。3.2 上位监控系统组态设计1、仿真系统组成本仿真系统由上位机和下位机组成。 上、下位机通过用行口进行通信交换数 据。上位机内装北京组态软件 FORCECONTROL2.6和CX-P编程软件。组态软 件FORCECONTROL用以制作

11、仿真画面、编写仿真程序并与下位机进行通信， 是专用的自动化软件，集数据采集监控功能于一体。CX_P是可编程控制器与PC机联机的编程支持工具，用户利用它可以实现 程序输入、程序注释、程序修改、程序编译、状态监控和测试以及设计系统寄存 器和PLC各种参数等。CX_P是WINDOWS操作系统下使用的软件，有多种编 程方式，其中主要是梯形图和助记符编程。需要注意的一点是在进行程序的上传 下传时一定要把PLC的COM 口连接方式设置成“计算机链接”否则 PLC将自 锁，不再与外界通信，只有使用手持编程器才能再次开启。2、仿真实验的售货分析由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由

12、计 算机软件来模拟代替的。如钱币识别系统，可以用按某个“仿真对象”输出一个 脉冲直接给PLC发布命令，而传动系统也是由计算机直接模拟的，这些并不会 影响实际程序的操作，完全能模拟实际自动售货机的运行。(1)实验状态假设a、由于是在计算机上模拟运行的，实验中有些区别于实际情况的假设：b、自动售货机只售出三种商品；c、自动售货机可以识别10元、5元、1元；d、自动售货机可以退币10元、5元、1元；e自动售货机有液晶显示功能；f、试验中售货机忽略了各种故障以及缺货等因素；(2)一次交易过程分析为了方便分析，我们以一次交易过程为例a、初始状态：有电子标签显示各商品价格，显示屏显示界面，此时不能购 买任

13、何商品；b、投币状态：按下投币按钮，显示投币框，按下所投币值，显示屏显示投 入、消费、余额数值，当所投币值超过某商品价格时，相应商品选择按钮发生变 化，提示可以购买。c、购买状态：按下可以购买的选择按钮，所选的 出现在出货框中，同时显 示屏上的金额数字根据消费情况相应变化。取走商品则出货框消失。d、退币状态：按下退币按钮显示退币框，同时显示相应的退币值和数量， 按下确认按钮则恢复初始状态。到此为止，自动售货机的一个完整工作结束。这 也是本仿真系统的设计思想。3、设计任务的确定在清楚自动售货机运行工作过程的基础上，制定出设计方案，确定任务的目标，以设计出合理的仿真系统首先，应该做上位机和下位机的

14、任务分工：上位机主要用来完成仿真界面的 制作工作，而下位机则主要完成 PLC程序的编写。其次，要分别对上位机和下 位机进行资料的查找和收集。例如在进行仿真界面的设计时，可以去观察一下真 正售货机的外观，必要时可以借助于一些宣传图片来设计自动售货机的外形，在进行PLC程序的编写时，需要先分配 PLC的I/O点，确定上下位机的接口。然 后对上下位机进行设计工作。最后进行上位机和下位机设计结果的配合工作，经 调试后，完成整个系统的设计。4、程序设计部分仿真程序的编写利用利用组态软件 FORCECONTROL2.6,下位机程序的编 制则利用PLC专用编程软件欧姆龙完成的。在详细设计过程中，没有将上位机

15、 的设计和下位机的设计整体分开来写，而是相互交替，尽量清楚地叙述。PLC程序已经介绍，现在我们看一下仿真界面设计。(1)销售机背景的设计售货机背景是一个不动的画面，可以利用图片处理的方法按照制定样式的功 能画出售货机的整体。先分几部分进行仿真设计，如图 3-1所示。(2)显示屏部分的设计显示屏部分的设计利用了组态软件设计两个显示画面，一个是未交易时初始 状态的欢迎界面如图3-2,在交易过程中的币值显示画面如图 3-3所示，其中图 3-1中的欢迎字符是可以闪烁变化的，'aaaai字符可以显示系统时间，图3-2中 的8888'用来显示币值，它们均是可以定义的变量。图3-1售货机背景

16、投人田日日元 访 8888元 余就8888元图3-2欢迎界面图3-3币值界面(3)标签设计电子标签用来显示程序中传上来的价格， 所以其中要有可以定义的字符，所 以标签设计为.03司，其中“J.03显示03商品价格的变量。(4)按钮设计“选择”按钮的设计要反映出可以购买和不可以购买的差异，所以其中也要有可以变化的字符，设计如右图 重生，其中字符“选择”在满足条件下可以 闪烁变色，退币按钮设计成 退巾 样式,按钮均可以动作。(5)投退币提示框设计投退币提示框要有可已投入的硬币， 确认按钮以及框架，其中硬币、确认按 钮和字符“ a”均是可以定义的变量图3-4投币提示框图3-5退币提示框(6)出货框的

17、设计出货框中要有01-03商品的示意图以及框架，其中商品在满足条件后可以出现，鼠标点击后可以消失，因此也是可定义的变量效果如图3-6所示图3-6出货框3.3 实现的效果图3-7运行结果图第4章系统调试及结果分析4.1 系统调试及解决的问题一、硬件调试：一、硬件调试1、断电时检查电源是否接好，地线是否接好，各输入/输出点是否接好接牢；2、接通PLC电源，确认“ PWR”指示灯点亮，传入程序，检查“ RUN” 指示灯点亮。二、软件调试：1、在梯形图编辑器中配合使用编译器查找、修改程序中的语法错误；2、将编辑好的程序传入PLC运行，使用编辑器联机调试操作，检查各点工 作状态，并配合观察PLC各点输入

18、/输出指示LED或输入/输出设备工作 是否符合程序功能要求。配合着上位机软件动画效果来观察硬件的连接。 三、解决的问题：通过软件的调试发现了梯形图中设计时的一些错误，比如7段数码管的清零问题，开始设计时用的是 RESET指令，后来通过调试得知此指令只能置位位， 考虑到实质是把通道清零，用 MOVE指令即可。对其他一些平时实验用不到的 指令及程序设计，经过梯形图的设计及调试加深了理解， 比如七段译码指令的使 用。4.2 结果分析实验证明：该系统程序设计较全面地演示自动售货机的使用功能；通过修改PLC控制程序，可在自动售货机上实现多种控制方式、 销售方式、销售种类。 自动售货机可以根据投入的钱币自

19、动付货。它根据投入钱币的多少，提示 你可以买什么东西，再按一下相应的按钮，购买的饮料就可以从出口处提 出，出口处提示用户将物品拿走，不买东西了就按下退币按钮，将多余的 钱币取回，经过 6秒后钱币没有取回则自动启动报警，避免顾客有不必要 的损失。在交易的过程中，币值界面会显示投入钱币的金额、消费钱币的 金额、余额。结束语现在，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 1015%勺电力。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。通过这次课程设计，我体会到了很多，也让我懂得了不少知识，让我知道 在学习方面还是有欠缺的，这次课程设计包括许多方面的知识，主要是可编程控 制器（PLC是以微处理器为核心的工业控制装置。它将传统的继电器控制系统