【PLC自动售货机设计与实现6600字（论文）】

I第1章绪论1.1课题研究的意义随着科学技术的发展和社会的进步,商业机械逐渐的变的越来越自动化,其中被广泛运用的是自动售货机，它是自动化商业机械被广泛用于公共场所的代表。通过自动售货机人们可以买到很多的商品，像饮料、食品、香烟、报纸等。自动售货机凭借和消费者“一对一”的无店铺自动售货销售模式，成为在现有市场销售模式下消费者的又一种选择，自动售货机让商品的需求化和多样化得以发展和实现。方便和快捷使越来越多的人喜欢上了这种购物，这既是现代化城市配套设施中所需求的，也方便了人们的生活。自动售货机凭借着其别致、文明、高级、灵敏便利等特色受到了很多人的喜欢。自动售货机可以依据消费者所投入的货币数值进行判断和运算，判别消费者是不是可以采办某种商品，而且做出相对应的反映。因而，售货机除了可以辨识售货机里边一切的商品外，还要可以对消费者所投入的货币进行判别和累计，并能够根据消费者的选择提供所要购买的商品。售货机能够根据所投入的币值，通过消费者按下商品的选择按钮,带动电机工作，将商品传送到出货口,以便顾客取出商品,完成此次交易。它的售货功能是通过识币系统、货物和货币的传送系统来实现的。所以本课题来设计解决自动售货机的控制系统，采用可编程控制器,用来在其内部存贮实行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字和模拟的输入和输出,来控制整个系统，并实现完整的售货功能。1.2国内外研究动态在中国，自动售货机将变成一个潜力无穷的产业，从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于产业构造的转变而产生的。随着生产和消费的逐渐增多以及消费模式和销售环境的逐渐变化，新的商品流通渠道需要出现以来适应市场的要求；相对于现在市场上其它的商品销售模式人工费用的上升，受场地的限制和购物的不方便等，无人自动售货机作为一种适应市场的机器便应运而生了。它的其前景十分广阔，相信在不久得将来它会在商品的销售行业又一次掀起革命。自动售货机出售的商品可以先根据其摆放的场所然后进行选择，这里面包括饮料、零食、以及特色商品等。通过这种智能的售货系统，客户和管理人员可以准确的得到商品的存货和销售等信息。此外，还支持多种交易支付模式，同时方便实现较大金额的支付和交易结算。新型的自动售货机不仅更方便货品的销售，而且还是广告使用非常普遍的一种媒介。自动售货机在国外的发展相对来说比较成熟。在日本的自动售货业已经有超过2000种机型、可以售卖超过6000种商品，无处不在，而且24小时供应，因此非常受人们的欢迎。在美国，运营商就超过10000家，并且具有与大饮料商、大食品商的合作经验。自动售货机在全球一切关联的范畴研讨中，研讨的关键技术主要包含以下几个方面：1．怎么完成系统内部的出售动作；2．怎么完成出售信息的计算与资金结算的办理；3．怎么削减功耗。根据相关文献资料，怎么完成系统内部的出售动作的研讨现已基本上老练，如今最多的研讨主要是在怎么完成出售信息的统计与资金结算的办理和怎么削减功耗。第2章自动售货机控制系统的整体设计方案2.1自动售货机的工作原理自动售货机的工作原理是：1、从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别器判别货币的面值。2、识别器把信息数据传给通信模块。3、通信模块与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。4、顾客选择商品后，售货机自动把商品送出，等待顾客取走。5、如果余额足够多，顾客可以选择退币或继续买商品；如果余额不足，顾客可以选择退币或继续投币购买商品。退币可以分为两种情况：一种是由纸币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。6、系统复零，完成售货。2.2自动售货机设计的基本思路本设计的目的是设计一个便利、方便的具有自动区分货品的功用，并且能对所投的钱币币值进行累计，根据币值选择商品的自动售货机。而且商品交易完成后会显示余额并可以随时退币；当自动售货机遭受到外界因素破坏时报警指示灯会闪烁报警。2.3自动售货机控制系统设计的基本内容2.3.1主要内容1．课题设计要求1）分析了解自动售货机的工作原理2）完成对应的硬件和软件设计3）完成自动售货机的PLC控制2．课题内容1）根据题意设计显示电路，并按图连接2）画PLCI/O接口连线图3）编制梯形图及指令语句表4）完成系统调试，实现控制要求该设计主要包括硬件设计和软件设计。其中，硬件设计包括：1.控制要求分析；2.PLC类型的选择；3.I/O点统计；4.感应器的选择；5.传送机构的选择设计。系统软件的设计包括：1.I/O口的分配；2.自动售货机控制流程图设计；3.梯形图程序设计；4.对编好的梯形图程序进行调试和仿真运行。2.3.2拟解决的关键性问题1）设计基于PLC的控制系统方案；2）编写PLC程序；3）利用PLC实现工作系统的控制。本次设计的题目是自动售货机，主要是应用西门子S7-200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的编程语言、PLC的硬件组成等。根据设计内容和控制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。本次设计的重要部分是第三部分的设计部分，即自动售货机梯形图的设计。首先就得根据设计内容和控制要求准确画出它的顺序功能图，再根据所画出的顺序功能图准确设计出它的梯形图，再对已经编好的梯形图程序进行仿真调试，这样才能真正理解本次自动售货机的控制原理。2.4自动售货机控制系统设计的步骤（1）深入了解和分析自动售货机控制系统的要求。（2）根据自动售货机控制系统的要求确定所需要的输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。（3）根据I/O点数，选择合适的PLC类型。（4）分配PLC的I/O点，画出I/O连接图。（5）根据自动售货机控制系统的要求，进行自动售货机控制系统的梯形图程序的设计。（6）对编制好的梯形图程序进行调试，将编制好的程序输入调试软件当中，查找错误，使设计的梯形图程序更加的完善。第4章软件的设计第3章硬件的设计3.1控制要求分析由于对本次自动售货机控制系统设计没有给出特定的要求，所以在设计的时候给出一些特定的假设。假设本设计中自动售货机控制过程如下所述：1.自动售货机出售一元、二元、三元三种商品。2.A、B两种商品价格分别为1元、2元、3元。3.自动售货机可识别5角、1元硬币。4.当投入的钱币总值等于或超过相应的商品价值时、对应的商品指示灯亮。5.当顾客投入钱币在1分钟内不按任何按钮，自动售货机将会自动按照余额退还给顾客。6.当对应的商品指示灯亮时，按下相应的按钮，相应的商品将会排出。7.当顾客选购完商品后，自动售货机会计算余额，按下退钱按钮，自动售货机将按照余额退还给顾客。8.当顾客买完一件商品后8秒无操作，自动售货机将会按照余额自动退还给顾客。9.如果顾客投入钱币后又不想买物品，按下退钱按钮，自动售货机将会按照余额自动退还给顾客。10.自动售货机在遭受到外力破坏时，自动售货机报警指示灯闪烁。3.2PLC的硬件组成PLC的硬件主要是由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源和其它部件组成。其中，CPU是PLC的核心部件；输入单元/输出单元是CPU与现场输入/输出设备之间的接口；通信接口用于连接编程器、主计算机等外部设备的接口。通过本设计的自动售货机系统的控制要求分析可以知道，本设计的主要有2个钱币输入，分别是5角硬币、1元硬币投入，4个按钮开关，分别是1元饮料商品选择按钮、2元饮料商品选择按钮、3元饮料商品选择按钮和退币按钮，以及1个能够感应到自动售货机遭到破坏的感应器，6个指示灯,分别为1元饮料正常指示灯、1元饮料缺货指示灯、2元饮料正常指示灯、2元饮料缺货指示灯、3元饮料正常指示灯、3元饮料缺货指示灯，4个输出分别是1元饮料输出、2元饮料输出和3元饮料输出和余额输出等。本设计采用的是电磁阀来控制商品和钱币的输出，商品的指示灯采用的经过开关电源调制成的DC24V电压，安全可靠。由此可知，系统所需的输入点数为8点，输出点数为6点。根据上面的分析，至少选用24点（14I/10）的PLC，现选用西门子公司的S7-2OOCPU226型号为6ES7214-1AD23-0XB的PLC，

这种型号的PLC不仅能够满足设计的功能需要，还能够减少经济上支出，完全符合设计需求。第4章软件的设计4.1PLC软件系统设计的方法PLC软件系统设计的方法主要有图解法编程、经验法编程、计算机辅助设计编程。图解法编程主要是通过画梯形图来对PLC程序进行设计。经验法编程主要是运用自己和别人的设计经验来进行设计。设计前先选择和自己设计要求相视的程序，然后结合自己的设计要求情况，对梯形图程序进行适当的修改，使它符合自己的设计要求。计算机辅助设计编程主要是在计算机上通过PLC编程软件进行程序设计和编程、在线仿真调试等。在本次设计中，采用的是梯形图法编程。4.2I/O口的分配输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。本次智能抢答器I/O点的分配如表3-3所示。表3-3自动售货机I/O点的分配表序号定义点符号功能1I0.0SB1找零按钮2I0.1SB2饮料一元按钮3I0.2SB3饮料二元按钮4I0.3SB4饮料三元按钮5I0.4SB5投五角硬币6I0.5SB6投一元硬币7I0.6SB7找零五角8I0.7SB8找零一元9I1.0SQ1饮料一元行程开关10I1.1SQ2饮料二元行程开关11I1.2SQ3饮料三元行程开关12Q0.0HL1饮料一元红灯(物品售完)13Q0.1HL2饮料二元红灯(物品售完)14Q0.2HL3饮料三元红灯（物品售完）15Q0.3DT1找零16Q0.4DT2出饮料一元17Q0.5DT3出饮料二元18Q0.6DT4出饮料三元19Q0.7HL4饮料一元绿灯（可以购买）20Q1.0HL5饮料二元绿灯（可以购买）21Q1.1HL6饮料三元绿灯（可以购买）4.3自动售货机控制流程图设计图4-1自动贩卖售货机流程图设计4.4自动售货机控制梯形图程序的设计根据自动售货机控制系统流程我们可以将自动售货机控制系统任务分成几个主要部分来进行设计，主要包括：计币部分的设计，比较部分的设计，选择部分的设计，余额计算部分的设计。4.4.1计币部分设计当消费者投入钱币时，钱币经过红外感应器的感应，然后由红外感应器驱动钱币识别器对钱币进行识别，如果是假币，钱币会自动退出来，如果是真币，系统则会进入下一个环节，系统会将钱币自动传送到钱币贮存腔，然后在PLC内自行运算。在梯形图中，整数、双整数与实数的加法、减法、乘法、除法指令运算分别如下：IN1+IN2=OUT，IN1—IN2=OUT，IN1*IN2=OUT，IN1/IN2=OUT。表4-2加减乘除指令表梯形图指令格式指令名称梯形图指令格式指令名称ADD_I+IIN1，OUT整数加法SUB_I-IIN2，

OUT整数减法ADD_DI+D IN1，OUT双整数加法SUB_DI-DIN2，OUT双整数减法ADD_R+RIN1，OUT实数加法SUB_R-RIN2，OUT实数减法MUL_I*RIN1，OUT整数乘法DIV_I/IIN1，OUT整数除法MULMULIN1，OUT完全整数乘法DIVDIVIN2，OUT完全整数除法MUL_DI*DIN1，OUT双整数乘法DIV_DI/DIN2，OUT双整数除法MUL_R*RIN1，OUT实数乘法DIV_R/RIN2，OUT实数除法根据表编制计币部分程序如下图所示：图4-2硬币投入计币梯形图4.4.2比较部分设计在整个售货过程中，价格的比较要贯穿整个过程的始终，只要当余额大于等于某种商品价格时，就需要输出一个信号，提示哪些商品可以购买。这里通过指示灯来代表此信号。所以在编写梯形图时我们要用到一些比较指令，是数据比较符号，用它来比较余额和商品的价格，是大于等于价格的标志。一般当余额大于等于某种商品价格而且时，程序使相应的指示灯亮表示可以购买该种商品，但是这应该是在当顾客买完一件商品后20秒内操作，否者系统会自动退币。如果是顾客投入钱币在1分钟内不按任何按钮或按退币按钮，自动售货机也将会自动按照余额退还给顾客。当有达到了这些条件的话，指示灯就会灭了，所以用几个常闭的定时器T37,T38,T39和一个常闭的退币按钮I0.7来和比较符号进行串联，如图4-3所示。图4-3比较部分梯形图4.4.3选择部分设计当投入的币值可以购买某种商品时，按下相应的“选择”按纽即可在出货框中出现该种商品，同时也将扣除已消费的币值，接着余额继续与价格相比较，判断是否能继续购买。对应的梯形图程序如梯形图4-4所示。图4-4选择部分梯形图4.4.4余额计算部分设计当顾客选择了一种商品后，自动售货机系统会自动的减去相应的商品价值，显示出所剩的余额。根据加减乘除指令表余额计算部分编写梯形图如下：图4-5余额计算部分梯形图自动饮料贩卖机的控制系统仿真设计梯形图如下：结论结论本论文根据目前国内自动化商业机械的发展现状，针对其中一种自动化商业机械自动售货机进行自动售货机控制系统的分析和设计。主要内容如下：1.深入了解和分析自动售货机控制系统的要求。2.根据自动售货机控制系统的要求和工作原理确定所需要的输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。3.对系统进行硬件设计，根据I/O点数，选择合适的PLC类型，选择感应器件的类型，钱币的贮存和退币机构，商品的送出机构。4.对系统进行软件设计，首先分配PLC的I/O点，设计I/O连接图。然后根据自动售货机控制系统流程先将自动售货机控制系统任务分成几个主要部分来进行设计，主要包括：计币部分设计，比较部分设计，选择部分设计，余额计算部分设计，然后进行整理将完整的自动售货机控制系统的梯形图程序设计出来。5.对编制好的梯形图程序进行调试，查找错误，使设计的梯形图程序更加的完善。但是由于缺乏实际调试设备，我采用了仿真软件对设计出来的梯形图进行仿真运行，查找出来了些错误并进行完善，但我认为在一些方面还可以再进行深一步研究和完善，只是由于本人能力有限，不能再进行深一步完善。参考文献参考文献[1]裴进灵.一种新型自动售货机的研制[J].科技情报开发与经济.2002,(12):141-142.[2]GuHong.QiaoShuang.TianJiang.AwirelessvendingmachinesystembasedonGSM[A].Proceedingsofthe6thWorldCon-gressonIntelligentControlandAutomation[C].Dalian,China,2006:8501-8504[3]白丽.自动售货机:第三次零售业革命[J].电子商务.2005,(3):64-66[4]余世明.晁岳磊.缪仁将.自动售货机研究现状及展望[J].浙江工业大学信息工程学院,杭州310014[5]SakaiH.NakajimaH.HigashiharaM,eta.lDevelopmentofafuzzysalesforecastingsystemforvendingmachines[J].Compu-ters&IndustrialEngineering,1999,36(2):427-449[6]GlennW,EmilyB,JeremyP,eta.lOn-campuscomparisonofenergysavingtechnologiesforvendingmachines