基于PLC自动售货机控制系统毕业设计

1、编号 _ 淮安信息职业技术学院 毕业论文 题目 基于PLC的自动装卸料系统的 设计 学生姓名 学 号 院 系 电气工程系 专 业 电气自动化 班 级 指导教师 顾问教师 二0四年六月摘要 1 摘要 自动售货机在中国有着广阔的发展前景，文中介绍了自动售货机的发展历史 和现状。在这次毕业设计中，我查阅了大量资料，以 PLCPLC 原理为基础设计了自动 售货机系统。按照自动售货机的工作方式，把一次交易过程分为：运行初期清零 过程、投币过程、价格比较过程、选择商品过程、退币过程。利用梯形图编制各 个过程的程序，完成了设计的基本要求 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 本论文是基于西门子 S7S7- -200200

2、 系列 PLCPLC 进行自动饮料售货机控制系统的设计 的。本文介绍了 PLCPLC 的硬件基本组成，特点以及工作原理。阐述了自动饮料售货 机的来源，发展及系统设计的基本原理及工作流程。在 PLCPLC 梯形图的编写时，文 中采用的是西门子 PLCPLC 梯形图专用编译软件 4.04.0 版本的 STEP7STEP7 来进行编写，并完 成了 PLCPLC 外部接线图。利用 PLCPLC 控制的自动饮料售货机提高了系统的稳定性， 且 逻辑上保证无或者尽量减少漏洞，使自动售货机能够长期稳定运行，不需要经常 有人维护。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 关键词：自动饮料售货机 PLC PLC 梯形图 西门子ab

3、stract 2 ABSTRACT Vending mach ines in China has a bright future, the paper in troduces the history and development of vending machine status. During the graduation project, I reviewed a lot of information to design PLC based on the principle of automatic vending machine system. Vending mach ines wo

4、rk accord ing to a tran sact ion process is divided in to: Run the in itial cleari ng process, the process of coin, the price comparis on process, the process of select ion of goods, coin process. Ladder prepared using the procedure of each process to complete the desig n of the basic requireme nts.

5、残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 The desig n of Automatic Beverage Vending Machi ne PLC Con trol System is based on Sieme ns S7-200 series. The paper in troduces the basic structure of PLC, characteristics and work principle. In the PLC trapezoidal chart compilation, this paper adopts the Siemens PLC ladder special comp

6、iler software version 4 of the STEP7 to write, and completed the PLC exter nal wiri ng diagram. To improve the stability of the system by using automatic beverage vending mach ine PLC control logic, and ensure no or little loopholes, the vending machine can have a Iong-term stable operati on, not of

7、ten n eed some one maintenance 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 Keywords: automatic beverage vending machine ; PLC ; ladder diagram ; Siemens 彈贸 摄尔霁毙攬砖卤庑。目录 3 目录 摘要 . 1謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 ABSTRACT . 2 目录 . 3 第一章.绪论 . 4 1.1 自动售货机的发展历史 . 4 1.2 自动售货机简介 . 5 1.3 自动售货机工作原理 . 5 1.4 自动售货机设计要求 . 6 第二章.总体设计方案 . 7 2.1 总体设计思路 . 7 2.2、PLC 总

8、体设计流程 . 7 第三章硬件设计 . 9 3.1、 I/O 地址分配 . 9 3.2、 中间继电器分配 . 9 3.3、 整体系统工作流程 . 10 3.4、 硬件接线图 . 11 3.5、 实物接线图 . 12 第四章软件设计 . 13 第五章.程序调试 . 25 第六章结论 . 26 致谢 . 27 参考文献 . 28第一章 4 第一章绪论 1.1自动售货机的发展历史 据说世界上最早的自动售货机出现在公元前 3 3 世纪，那是埃及神殿里的投币 式圣水出售机。1717 世纪，英国的小酒吧里设有了香烟的自动售货机。在自动售 货机历史的长河中，日本开发出实用型的自动售货机， 那是在进入本世纪后

9、的事。 日本第一台自动售货机是 19041904年问世的“邮票明信片自动出售机”， 它是集邮票 明信片的出售和邮筒投函为一体的机器。自动售货机的真正普及是在第二次世界 大战以后。5050 年代，“喷水型果汁自动售货机”大受欢迎，果汁被注入在纸杯里 出售。后来，由于美国的饮料大公司进入日本市场， 19621962 年，出现了以自动售 货机为主体的流通领域的革命。19671967 年，100100 日元单位以下的货币全部改为硬币， 从而促进了自动售货机产业的发展。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 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

10、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 10101515%的电力。进 入 2121 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。茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 因经济复苏缓慢，社会对扩大就业与工作场所提供茶点饮料的福利事业更为 关注。自动售货机不仅保障了惬意的工休时间，也是最廉价、提高职工工作效率 最有效的手段。特别是在

11、 2424 小时无休工作状态中的办公场所，使用独具魅力的 迷你型饮料冲饮机，解决了不间断提供咖啡饮品服务的问题， 这种服务加速了自 动售货机与咖啡饮品服务的融合。19991999年的全美自动售货机协会和全美咖啡服 务协会的合并使人们更直观地看到了这种融合现象。 鹅娅尽損鹤惨歷茏鴛賴。 日本是自动售货机的天堂。除鸡蛋、米饭之外，报纸、杂志、一次性相机、 干电池、磁带、刮胡刀、袜子、花及宠物食品等各种商品都通过自动售货机进行 销售。连熟知自动售货机的美国游客在日本看到 1010 台自动售货机排成一列的景 象后，也是连声称奇。籟丛妈羥为贍债蛏练淨。 韩国大约有 7878 万台自动售货机，是除了日本、

12、美国、英国之外自动售货机 使用数量最多的国家。从不同的种类来看，咖啡茶的自动售货机约占全部售货机 的 4040 鸠上；另外，还有冰饮料自动售货机、听装饮料自动售货机、办公咖啡自 动售货机和淮安信息职业技术学院毕业设计论文 5 照片胶粘标签自动售货机、票类自动售货机、手机充电自动售货机、 成人用品自动售货机、生活用品自动售货机、烟、方便面自动售货机等多种。主 要的设置场所包括学校、楼房、公共机关、地铁等，公共汽车站、公园、体育场、 展示场、工厂等。运营自动售货机产业的公司在全国大约有 800800 余个，而销售自 动售货机原料、商品流通、机械销售的公司大约达到了 11501150 个。預頌圣鉉儐

13、歲龈讶骅 籴。 1.2自动售货机简介 自动售货机是集声、光、机电一体化的高新智能化产品，在我国也开始得到 应用。在中国人们可以看到现代化的自动售货机摆放在一些大商场门口、 繁华街 道两旁、公园入口处以及其它热闹的场所。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 自动售货机在中国有着广阔的发展前景。 从自动售货机的发展趋势来看，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

14、机 器便应运而生了。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 从广义来讲自动售货机就是在投入硬币、 纸币、信用卡等后便可以销售商品 的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械。 从供给的条件看，自动售货机可 以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化， 2424 小时无人售 货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的 自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点 。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 1.3自动售货机工作原理 1 1） 从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别器判别人民币的真 伪并判别面值。 2 2） 识别器把信息数据传给通信模块。 3 3） 通信模块与

15、售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的 面板键，显示出哪个货道有货，哪个货道已售完，并等待顾客按键选择商品。 贓 熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 4 4） 顾客选择商品后，根据售出的商品包装类型的不同，采用不同的驱动技 术把商品送出。 此次设计的售货机主要出售易拉罐装饮料， 是利用电磁阀带动翻 版驱动的。 坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。淮安信息职业技术学院毕业设计论文 5 5 5）显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择找币或继续买商品；如果款 额不足，售货机经过延时予以退币。 退币分两种情况：一种是由纸币识别器完 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6 成退纸币，另一种是由硬币

16、的通信模块完成退硬币 6 6）系统复零，完成售货。 1.4自动售货机设计要求 1 1） 自动售货机有 3 3 个投币孔，分别为 1 1 元、5 5 元和 1010 元。 2 2） 售货共有 3 3 种饮料供选择，分别为汽水、花茶和咖啡。 3 3） 如投币总额超过销售价格，将可由退币钮找回余额。 4 4） 投币总额或当前值显示在 7 7 段数码管上。 5 5） 投币值等于或大于 1212 元时，汽水指示灯亮，表示只可选择汽水。 6 6） 投币值等于或大于 1515 元时，汽水和花茶指示灯亮，表示只可选择汽水和 花茶。 7 7） 投币值等于或大于 2020 元时，汽水、花茶和咖啡指示灯亮，表示 3

17、 3 种均可 选择。 8 8） 按下要饮用的饮料按钮，则相对应的指示灯开始闪烁， 3s3s 后自动停止， 表示饮料已经掉出。 9 9） 动作停止后按退币钮，可以退回余额，退回金额如果大于 1010 元，则先退 1010 元再退 1 1 元，如果小于 1010 元则直接退 1 1 元。買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。第二章 7 第二章总体设计方案 2.1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 1 元、2 2 元、5 5 元，采用三个按钮进行模拟， 自动售货

18、机共出售四种货物，其价格分别定为 1 1 元、3 3 元、4 4 元、6 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 1717 元时，按下找零按钮后，先找三个五元数码管 分别显示 1212、 7 7、 2 2,然后再找 2 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

19、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，表示送货过程綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 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计 算机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。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 2.2、PLC总体设计流程 以下为 PLCPLC 的一般工作过程流程图。淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 第三章 9 图一 PLC 工作过程流程图淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 第三章硬件设计 我们本次采用的是西门子公司的 S7S7 200200 系

20、列 PLCPLC 它可以提供 4 4 种不同的 基本单元和 6 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。 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 3.1、I/O地址分配 本次课程设计的主要 I/OI/O 分配如下: 表一 I/O 地址分配 输入单元 PLCPLC 地址 输出单元 PLCPLC 地址 投币 1 1 元 I0.1I0.1 A A 货物显示 Q1.0Q1.0 投币 2 2 元 I0.2I0.2 B B 货物显示 Q1.1Q1.1 投币 5 5 元 I0.3I0.3 C C 货物显示 Q2.0Q2.0 送货（A A 货物） I0.4I0.4 D

21、D 货物显示 Q2.1Q2.1 送货（B B 货物） I0.5I0.5 找零出口 Q2.2Q2.2 送货（C C 货物） I0.6I0.6 出货口 Q2.3Q2.3 送货（D D 货物） I0.7I0.7 电机正转 Q2Q2.6.6 找零 I0.0I0.0 电机反转 Q2.5Q2.5 数码个位显示 I0.0 I0.0 10.310.3 数码十位显示 I0.4 I0.4 10.710.7 限位开关 S1S1 I1.0I1.0 限位开关 S2S2 I1.1I1.1 限位开关 S3S3 I1.2I1.2 限位开关 S4S4 I1.3I1.3 3.2、中间继电器分配 表二 中间继电器分配 中间继电器

22、功 能 中间继电器 功能 第三章 11 M0.0M0.0 送 A A 货 M1.2M1.2 电机反转 M0.1M0.1 限位开关 S1S1 M1.3M1.3 电机正转 M0.2M0.2 限位开关 S2S2 M1.4M1.4 电机正转 M0.3M0.3 送 B B 货 M1.5M1.5 电机反转 M0.4M0.4 送 C C 货 M1.6M1.6 电机正转 M0.5M0.5 限位开关 S3S3 M2.0M2.0 送货延时 M0.6M0.6 送 D D 货 M2.1M2.1 送货延时 M0.7M0.7 限位开关 S4S4 M2.2M2.2 送货延时 M1.0M1.0 电机反转 M20.0M20.0

23、 找零 M1.1M1.1 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 初始状态 投币状态 按下 选择 按钮 购买状态 是否有 剩余 按下退币 按钮 退币状态 图二整体工作流程图投入硬币 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 3.4、硬件接线图 清零按钮 i 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 L+ I0.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 I1.0CPU-224.0.6

24、 Q0.7 I1.1 I1.3 Q1.0 Q1.1 Q2.0 Q2.1 Q2.2 图三 硬件接线图 1M Q0.0 5V V 2 A2 f 3 /LT g 4 /BI a 5 LECD4511 b 6 A3 c 7 A4 d 8 GND e 1 |0 16 -1 A1 Vcc A2 f /LT g /BI a LE b A3 c A4 d GND e 3 5 6 7 8 10 9 16 15 14 13 12 11 A货指示灯 B货指示灯 C货指示灯 D货指示灯 退钱灯 反转 Q2.5 Y Q2.6 1L+ 5V -M 正转 _ 24V 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 13 3.5、实物接线

25、图 Q2.2 V. Q2.3 Q2.6 十位 2 投一元投二元投五元货物 货物 购买 D 货物 图四 实物接线图 44視M询直同驾 1 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 岡路2 网絡标题 10.1 1 ADD.I EN ENO IN1 OUT lhJ2 M 1 11- A P 阿络3 I0.2 I ADD | riM 匚Min 1 2 匚IN IN1 OUT zl MW3 - IN2 网络4 I0.3 I ADD 匚ki piMn I EINU A IN1 OUT MW3 MW3- IN2 10.1 10.2 10.3 I日匚D EN EMO MW3- OUT -MW7 10.1 MOV

26、_B EN ENO 1 1 - 10.2 MBS- IN OUT -QBO 10.3 网络7 MW3 TT +1 M20.0 Q1.0 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 15 网貉8 MW3 M20.0 匚2 Q1.1 III I I I I； - 1 X 1 - -I Z i +3 网绪9 MW3 M20.0 cmcm Q2 0 I . 1 I IIII 1 1.f 1 X 1 z 1 1 # # I 十4 用貉10 MV/3 M20.0 C4 Q2.1 III 1 J； _| 1 - 1 +6 104 I I I P I Q1.0 I I EN SUB ENO | 1 11 1 1 1t

27、t 1 11 1 - -2121 MW3- IH1 OUT 1- IN2 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 10.5 Q2.0 Q2.1 P 1 EH SUBJ ENO r MW3- IN1 OUT MW3 IN2 Q1.1 I0.B P | EN SUE ENO | I A MW3- IN1 OUT MW3 4- IN2 Q2.0 I0.7 I I I P I Q2.1 I I SUB_ Chi I ENO N N I I I H I 1 1 Ln MW3- 6- IN1 IN2 OUT -MW3 I0.4 I I Q1.0 l_BCD E忖 ENO I II I II - I05I0

28、5 Q1.1 MW3- IM OUT 10.4 | | Q1.0 _ 1 1 _ M0V_B EN ENO 1 1 10.5 QI 1 MBS- IN OUT QB0 I0.B Q2.0 10.7 Q2.1 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 1 16 Q2.0 133 I IIM TOF 1 45r PT 100 ms 网绪20 T39 阿第21 10.7 Q21 T40 IN TOF 72- PT 1 00 ms 网貉22 T40 M2.2 T I - () 网绪23 M2.0 Q2.3 I I1- M2.1 M2.2 网路24 10.4 Q1 0 M0 0 I I - 1 | - C S

29、)10.4 10.5 Q1.0 Q1.1 T37 IN T(JF PT 100 ms 16- 冋路18 T37 网谿19 I0.E M2.1 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 17 11.1 M0.2 I | - C S ) 1 冋絡27 MO.O MQ1 M1.0 网跻30 I0.5 Q1.1 M0.3 I I - 1 I - (: s ) 1 冋绪31 II 0 M0.1 I I - C ) 1 网络32 II.1 M0.2 I I - (占 1 3333 M0.3M0.3 M0.1 M1.0M1.0阿络25 II 0 M0.1 网珞2G 岡貉28 11 1 M1.4 M0.0 冋络29

30、M0.2 M0.1 M1.4 M1.0 M1.1M1.1 () 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 11.1 1 网络35 M0.2 M0.1 M1.1 M1.0 ) 冋络38 M0 4 冋络39 II.2 I M0.5 IQ7 网络42 11.0 M0 1 3 M0.5 3 M0.1 Q2.1 M1.2 M0 4 IIC A ) M01 M0.E $ M1.2 ) 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 19 网绪43 111.3 MQ7 I | - C 3 ) 1 网络44 M0.8 M0.1 M1.5 冋貉45 网貉47 M1.4 Q2.6 I I|C ) Mil Ml 3 Ml 6II

31、3 M1 6 M0 6 阿绪46 M0.7 MO.l M1 6 Ml 5 ) M1.6 1 1 1 1 -1 1 - 11 - 匚L IN U /I 5 MW3- IN1 OUT -MW3 IN2 网绻50 10.5 C2 SM01 CD 匚TD LD 5 - FV J 1 p 1 J1 1 1 1 1 1 1 - CD CTD LD 5- FV SM0.1 -1 I n I I I CD CTD 1 1 1 1 LD PV 网緖53 IO.O IQ.G Q2.0 SM0.1 C3 网谿52 Q2.1 C4 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 22 网貉55 M20.0 MW3 1-1 5 EN

32、 LB CD ENO MW3- IN OUT -MW10 屁貉56 M200 MW3 5 M0V_8 - EN ENO - MB11 IN _ OUT ； QBQ M200 IMW3 MW3 1 ( ( 1 1 1 - 1 一 1 - 1 2 I IN TON 1 10- PT 100 ms T41 冏路50 M30.0 T41 SM05 I SUB_I EN rijn 1 LUU MW3- IN1 OUT 2- IN2 F -MW3 网貉59 SM0.0 MIW3 MW3 =1 1 MW3 1 2 IN TON PT 100 ms T42 10- 20.0 SM0.5 P MW3- DEC_

33、W EN ENO IN OUT MW3 MW3 1 I MB4 M0V_B EN END IN OUT -QBO 网第65 10.0 同踣64 ID.1 0.2 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 24 T38 第五章 25 第五章程序调试 在整个程序的调试过程中，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计的方案中， 后来在老师的提醒之下，我又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。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅

34、薔。 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，我明白了问题的关键，将其解决，使数码显示功能顺 禾 I I实现。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。 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别进行控 制，最初我是将所有的正转输入都采用了 Q2.6Q2.6 进行驱动，所有的反转输入都采 用了 Q2.5Q2.5 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。輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 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，将找零部分又逐步进行了完善，将找零的过程在数码管上显