自动售货机控制系统课程设计报告书

1、- 学院课程设报告课程称专业级学生名指导师完成间报告绩专业合程设计2013 年 6 月 12 日阅意阅教期 - 学制目 录设计目 . 1控制求 . 1设计用与目 . 所用仪设备与软 . 3系统计 . 45.1 、统总设计 . 5.1.1 、统设总思 . 5.1.2 、序设的步 . 5.1.3 的统结构 . 75.2 、子模设计 . 5.2.1 、币系 95.2.2 、格比系统 . 105.2.3 、品选系统 . 115.2.4 退系统 125.3 分配 135.4 、PLC 外部接线图 . 14实验试结果 . 15设计的问题解决法 . 18设计得 . 18参考献 致 谢 . 20一、设题目设计

2、题目：自动售货机控制系统设计课题内容：自动售货机广泛用于娱乐场所本设计要求用 PLC 控制自动售货机的运行。使其能在运算指令的控制，巧妙地实现投币币值累加，从而 自动完成汽水、可乐、咖啡的售货工作。二、控要求此自动售货机可投入 1 、 2 和 5 元硬币。当投入的硬币总值等于或超过 2 元时，汽水按钮指灯亮；当投入的硬币总值等于或超过 3 元时，汽水、可乐按钮指示都亮；当投入的硬币总值 等于或超过 5 元时，汽水、可乐、咖啡按钮指示灯都亮。3 当汽水按钮指示灯亮时，按下汽水按，则汽水排出 10 秒后自动停止。 4 当可乐按钮指示灯亮时，动作同上。5 当咖啡按钮指示灯亮时，动作同上。6 若投入的

3、硬币总值超过所需的钱数时找钱指示灯亮。 示意图如图 1 所示。图 1 、动售货机示意图三、设作用与的近几年 随着我国商品市场的不断繁和城市现代化程度的不断提高， 动售货机也已悄然步入了我国的大中城市在国家相关政府部门的大力支持自下，中国的自售货机产业以超常规的速度迅猛发展，并带动了一批新的服务业、物流运输配送业的快速发展，丰富了国的商业产业结构，开创了一个全 新的自动销售和自助服务时代。为适应当前形势，我们选择了自动售货机制这一课题，按要求用 PLC设计出自动售货机控制电路，选择 PLC 机型，列出 I/O 地址分配表，绘制售货机梯形图。 PLC 的发展与计算机技术、半导技术、控制技术、数字技

4、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 的发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了他们的 发展。本次设计就在于结合 PLC 的种种优点联系实际情况弥补原有系统的不足，利用 PLC 控制的自动售货机提系统的稳定性，保证自动售货机能够长 期稳定的运行。本课题主要的目的是为了通过课程设计，学生了解 PLC 控制的应用背景，掌握 PLC 控制系统设计的基本骤，程序设计的基本方法，理论联系实 际。培养学生分析问题和解决问题的能力四、所的仪设器与件三菱 FX-2N 系列 PLC 、GX 软件、感应器、光度传感、温度传感器、缺货 传感器、传动电机

5、、指示灯、计算机一台实验导线若干五、系设计 、系统总体设计 统设总思由于设计中的货物品种不多，因此要求上有现实中的自动售货机功能强大。本自动售货机的自动控制系统要包括：计币系统、比较系统、选 择系统、饮料供应系统和退币系统。 计币系统：当有顾客买饮料时投入的钱币经过识别机构，记录 5 角、1 或 5 钱的个数， 通过数与币值相乘或者相加， 并将总钱币数据存放在 （数据寄存器）中。 价格比较系统：投入钱币完毕，系统会把 D9 内的钱币数据和可以 购买饮料的价格进行比较，当投入的钱币总超过 1 元小于 2 元时，西瓜汁、橙汁、葡萄汁的指示灯亮；当投入的钱币值超过 2 小于 3 元时，西瓜汁、橙汁、

6、葡萄汁、绿茶、红茶、奶茶的指示亮；当投入的钱币总值超过 3 元 时，9 饮料的指示灯都亮，并且多选键“ 2 ”也亮；当投入的钱币总值超过 5 元 时，所有的指示灯都亮，此时可以选择饮或选择退币。 商品选择系统：比较电路完成选择电路指示灯亮，当按下西瓜汁或绿茶选择按钮时，相应的指示灯转为 1 秒为周期的闪烁。当相应的饮料供应完毕后，闪烁同时停止。此时可以按续购买按钮，继续购买饮料，实现循环购买。(4) 退系统：当顾客购完饮料后，多余的钱币只要下退币按钮，系统就会把数据寄存器 中的钱币退回。总体设计结构框图如下图 2 示。记币统价格较系统商品购系统退币统FZPLC图 2 自动售货机总体设计结构框图

7、选择显示电机制缺币警5.1.2 程序计的对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制程图，用以清楚地表明动作的 顺序和条件。设计梯形图。这程序设计的关键一步，也比较困难的一步。根据梯形图编制程序清单。用编程器将程序输入到 PLC 用户存储器中，并检查输入程序是否正确。 5 对程序进行调试和修改，直到满足要为止。6 待控制台及现场施工完成后，就可以行联机调试。若未满足要求，再从 新修改程序或检查接线，直到满足为止。7 编写技术文件。8 交付使用。自动售货机工作流程图如 2 所示。开始投币投币数金额算N可买选择水输出选择乐输出可选择啡输出汽水乐咖啡计算额计算额计算额Y余额Y余额Y余额N退币序余为 N退币序

8、余为 0N退币序余为 0图 2 、自售货机工作流程图5.1.3 统结目前 PLC 种类繁多，功能和指令系统也都各不相同，但都是微处理器为核心用做工业控制的专用计算机， 所以其结构和工作原理都大致同， 硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元 CPU 存储器 RAM 和 、输入输出接口电路、电源、 I/O 扩展接口、外部设备接口等。其内部也采用总线结 构来进行数据和指令的传输。如图 3 示 PLC 控制系统由输入量 PLC 输出量组成，外部的各种关信号模拟信号、感器检测的各种信号均作为 PLC 的输入量，它们经 PLC外部输入端子， 作为 PLC 的输出量对外围设备进行各种控制 由此可见， PL

9、C 的基本结构有控制部分输入和输出组成。图 3 PLC 硬件结构图 、各子模块设计 币系当有顾客购买时，每投入一次钱币都得经感应器进行真假监辨后，再给PLC 进行计币的指令。当发现伪币时，感应器不给 PLC 累计投币值的指令， 同时自行退出伪币。而当 PLC 接收到感应器传来的记币的指令， PLC 自动把接收来的货币对应的数据累加到寄存器 D0 中。 PLC 编程梯形图如图 4 。图 4 进行记币过程的梯形图由图可以知道我是把投进的不同货币，进行不同的记录， 并把总数目都寄存到寄存器 D0 中。为了避免小数点的影响我是把货币的数据化成整数进行处理的，这样可以减少自己在编程时会出的差错。 X00

10、2X004 为设置为高电平的输入，这样中继电器 M1M3 侧为一周期内都会保证了 X002X004的输入有效。 一方面避免了扫描漏了有投币的有效反应；另一方面也可以避免了不良输入对记数的不良影响。5.2.2 价格较系价格的比较要贯穿实验过程的始终， 只要余额大于某种商品价格时， 就需要输出一个信号，提示可以购买。投币完后，系统会将 D0 内钱币数据和可以购买的饮料价格进行比较：当投币 2 元，则没有可购买的商品指示灯亮，表示所投钱币不能购买任何东西，此时可继续投币或退币；只有投币在 2元或以上时会见到汽水选择的指示灯长亮此时可以选择购买汽水或退币； 同样，大于 3 的就有汽水和可乐的选择显示，

11、 5 就出现汽水、可乐和咖啡的选择显示，此时都是可以选择购买或退币 PLC 编程梯形图如图 5 。图 5 进行价格比较过程的梯形图在 梯 形 图 5 中， 为 了 实 数 据 的 比 较 ， 了 一 个 特 殊 内 部 继 电器M8000, 程序执行过程中， M800 始终保持闭合， FNC10 CMP 是 16 位数据比较指令，用来比较余额和商品的价格。 当余额大于等于某种商品价格时， 程序使相应的指示灯亮起来表示可以购买种商品。5.2.3 商品择系当投入的币值可以购买某种商品时，即商下相应的指示灯亮了，按下相应的“选择”按纽即可在出货框中出现该商品，同时消费显示栏中显示出扣除已经消费掉的金

12、额的余额币值， 接着余额继续与价格相比较， 判断是否能继 续购买。若余额还能符合上面比较过程的条件时，应商品的指示灯还会亮的，不 然灯不亮了。 PLC 编程梯形图如图 6 图 6 PLC 进行选购商品过程的梯形图在梯形图 6 中，一是要使商品出现在出货框中，二是要实现内部货币的运算。以第一步为例，按下选择汽水相应键 X005 施加一个脉冲的信号（只能接受一次的脉冲信号） ，X006 ，X007 的常闭可以保证了汽水的选时就不能同时执行其他商品的选购运作。 当 X005 接收到一个脉冲信号时， 在这个工作周期内 系统就会只对汽水进行出货的操作， 同时也会对余额进行扣除汽水价格的处理。这样就完成了

13、一次购买的执行这时，系统又跑回了比较的过程中去。5.2.4 、. 退币系统可在顾客购买完饮料后退回余币。按退币按钮后，数据寄数器 D0内的币数除以 ，商的整数部分就是需要退回 1 元硬币的个数并储存在 D1 上，余数就自动的默认在 D2 上；在把 D2 的数据除以 5 ，商的数部分就是需要退回 1 元的数，并储存在 D3 中（这里由所可投的货币限制看， 1 元个数 就只有两种情况， 0 1 故在选 PLC 时可以只给这里的留一个端口就行。 ）选择退币的同时起动 2 退币电动机。 2 感应器开始记数， 当感应器记币的 个数等于数据寄存器的退币数时， 退币电动机停止运转。 编程梯形图如图 7 。图

14、 7 进行退币过程的梯形图 分配表此控制系统可采用自动工作方式，输入信为汽水、可乐、咖啡选择， 1元、 2 元、 5 硬币投入识别口记数手动复位按钮输出信号为汽水、可乐、咖啡出货电机控制、出币选择灯及相应指灯，共 18 个输入点， 16 个输出 点，均为开关量。 I/O 地址定义如表 1 示。输入地址X0000X0001X0002X0003X0004X0005X0006X0007X0010X0011X0012X0013X0014X0015功能启动暂停元输元输 元入汽水择可乐择咖啡择元退感应器元退感应器出币择温度感器光度感器 元币传感器输出地址功能汽水择灯汽水货电机制可乐择灯可乐货电机制咖啡择灯

15、咖啡货电机制元传电机控元传电机控出币择灯制冷制照明制元缺报警元缺报警缺货警X0016X0017 元币传感器缺货感器表 1 分配表 外部接线图Fx2N系列图 8 外部接线图六、实调试结应用我们所学过的 MCGS 组态软件模拟了自动售货机的运行过程，如图 9所示。图 9 、动售货机当投入的硬币总值等于 2 时，汽水按钮指示灯亮，按下汽水钮，出货 口就出来了汽水。其运行效果图如图 10 所示。图 、选择汽水的运行效果图当投入的硬币总值等于 3 元时，汽水、可乐按钮指示灯都亮，按下可乐 按钮，出货口就出来了可乐。其运行效果如图 11 所示。图 、选择可乐的运行效果图当投入的硬币总值等于 5 元时，汽水

16、、可乐、咖啡按钮指示灯都亮，按下咖啡按钮，出货口就出来了咖啡。其运效果图如图 12 所示。图 12 、选择咖啡的运行效果图图 、自动售货机的实时数据库七、设中的问及解方法程序设计流程图的设计思路要清晰，我一始没有做程序设计流程图对于 接下来的步骤显得很模糊， 不知道该如何动手。 程序设计流程图概括了全篇的 内容，起到一个指导作用。梯形图的设计绝不能模糊不清，得先把思构思好，一步步来，从易到难。一旦思路不清晰，程序就很容易出错。例我在制作过程中把汽水按钮、可乐按钮、咖啡按钮这三个和汽水按钮指示灯可乐按钮指示灯、咖啡按钮指示灯混合起来了，结果在运行过程中总是出错这就是一个典型的思路混乱，没有理清思

17、路的后果。后来我是对照 I/O 分配表一个个对照起来才把它做好的3 运用 MCGS 组态软件时，一定要把实时数据库整理好，数据库的各种 开关型、数值型、字符型分清，才能保证它运。还有循环程序里的脚本程序编写必须得 “清晰第一” 把在第一位， 多写一没关系， 关键在于程序的可靠性。八、设心得通过两周的课程设计，在自己的努力下，终完成 FX 2N 系列 PLC 控 制自动售货机系统的设计。本控制系统就充分利用了 PLC 、接口电路芯片。 实现了对自动售货机的控制，达到了设计目的。这次设计的 PLC 控制自动售货机系统的主要内容包括设计出了硬件统的接线图、梯形图等； 且系统具有启动、停止功能；运用功

18、能指令进行 PLC 控制程序设计；还进行了系统 调试，实现自动售货机的控制要求。在设计中运用所学的理论知识， 进行自动售货机运行原理设计、 硬件系统设计、软件系统设计、 创新设计， 提高理论知识工程应用能力、 系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。综合运用了学的知识，理论与实际相结合，提出并论证设计方案，然后进行软、硬件的计、制作与调试，最后获得正确的结果。加深了对所学理论知识的巩固，加了 PLC 控制工业机械和生产过程系统的整体概念，初步掌握了 PLC 控制工业生产和社会生活的软、硬件开发方法，为以后进行实际 PLC 软、硬件应用开发奠定了良好的基础。与此同时， 也加强了我们对问题的分析解决能力， 为以后的毕业设计和毕业后的实