基于PLC的自动售货机控制设计样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除。基于PLC的自动售货机控制设计摘要:本论文设计的是基于三菱FX2N系列PLC构成的自动售货机监控系统,本文阐述了自动售货机的来源与发展,以及它在国内外发展的现状,对自动售货机的方案进行了论证,介绍了PLC的基本组成、特点以及工作原理,对基于三菱FX2N系列PLC构成的自动售货机系统整体设计过程进行较为细致的论述。文中详尽地介绍了自动售货机的各硬件组成,并完成了PLC外部接线图。在PLC梯形图的编写时,文中采用的是三菱PLC梯形图专用编译软件来进行编写。介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程,然后以一次交易过程为例,把交易过程分为几个程序块,然后分别对程序块进行编程。具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性,保证自动售货机能够长期稳定运行。关键词:自动售货机;顺序功能图;梯形图;I/O点的分配。TheControlDesignOfVendingMachineBasedOnPLCAbstract:ThisthesisisbasedonMitsubishiPLCFX2Nseriesmonitoringsystemconsistingofvendingmachines,vendingmachinesthispaperdescribestheoriginanddevelopment,anditsdevelopmentstatusathomeandabroad,onthevendingmachineprogramsweredemonstrated,PLCintroducesthebasiccomposition,characteristicsandworkingprinciple,basedonMitsubishiFX2NseriesPLCvendingmachinesystemasawholeconstitutesthedesignprocessinamoredetaileddiscussion.Thepaperdescribesindetailthevarioushardwarecomponentsofvendingmachines,andcompletedaPLCexternalwiringdiagram.PLCladderinthepreparation,thepaperusesaspecialcompilersoftwareMitsubishiPLCladdertobewritten.Introducesthebasicprinciplesofvendingmachinesandworkprocesses,andthentoatransactionprocess,forexample,thetransactionprocessisdividedintoseveralblocks,andthenprogramtheblockrespectively.Specifytheprogrammablelogiccontroller'sroleinthevendingmachines.Proceduresrelatedtothevendingmachinemostoftheworkprocess.PLC-controlledvendingmachineusetoimprovethestabilityofthesystemtoensurethelong-termstableoperationofvendingmachines.KeyWords:Automat;PLC;SequentialFunctionChart;Ladder;I/OPointOfTheDistribution。目录TOC\o"1-3"\h\u8891绪论

1150641.1设计背景

1185331.2应用前景

120981.3设计的目的和意义

1177012总体设计方案

2143772.1总体设计思路

2175862.2控制要求 212292.3控制原理及示意图 241013软件设计 3219383.1I/O分配 3125143.2程序分析与调试 4133383.2.1梯形图分析 4245193.2.2程序调试 786274硬件设计 877504.1金属硬币的识别原理 8281494.2硬币的贮存和退币 8187864.3光传感器 8183315结论

92982参考文献 1029396致谢 115383附录 121绪论

1.1设计背景

公元1世纪,希腊人希罗制造的自动出售圣水的装置是世界上最早的自动售货机。1925年美国研制出售香烟的自动售货机,此后又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售货机。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异,主要有食品、饮料、香烟、邮票、车票、日用品等自动售货机。一般的自动售货机由钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成。钱币装置是售货机的核心,其主要功能是确认投入钱币的真伪,分选钱币的种类,计算金额。如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号,并找出余钱。指示装置用以指示顾客所选商品的品种。贮藏售货装置保存商品,接收出售指示信号,把顾客选择的商品送至付货口。一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。70年代以来,出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售货系统,如无人自选商场、车站的自动售票和检票系统、银行的现金自动支付机等

。1.2应用前景

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,经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。而且,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10－15％的电力。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。

从自动售货机的发展趋势来看,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,而相正确超市,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,在加上场地的局限性和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机器也就有了其相当可观的前景。

1.3设计的目的和意义

PLC的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、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得发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求,促进了她们的发展。本次设计就在于结合PLC的种种优点联系实际情况来弥补原有系统的不足,利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性,保证了自动售货机能够长期稳定的运行。2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,看看哪种商品能够进行购买,哪种商品不能购买,本次课程设计的要求是可识别两种硬币,分别是1元、5角,采用两个按钮进行模拟,自动售货机共出售三种货物,其价格分别定为1元、2.5元、3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,表示能够进行购买,三种货物分别用三个小灯代替进行模拟。除此之外,本次设计还涉及了显示、找零等功能的实现。由于售货机的全部功能是在上位机上模拟的,因此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。2.2控制要求1)自动售饮料机可投入5角、1元。2)所售饮料标价:纯净水——1元,汽水2.5元,咖啡3元。3)当投入的硬币总值超过所购饮料的价值时,所对应的可购买饮料的指示灯亮,作可购买提示。4)当物品对应的指示灯亮时,按下相应的按键,相应的物品排出,5s后自动停止,同时指示灯闪烁。5)购买饮料后,系统自动计算剩余币值,并根据剩余币值提示可购买的饮料(指示灯亮)。6)当顾客成功购买完一件物品后30秒无操作,自动售货机会自动将余款退还给顾客。7)如果顾客投入硬币后又不想买物品,按下退款按键,自动售货机会自动将余款退还给顾客。8)如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时,自动售货机会自动将余款退还给顾客。9)当物品不足时,对应的物品指示灯亮红灯,顾客按下相应的按键无反应(不出物品,不减余额)。10)如果顾客投入的币值在限定的时间内(1分钟)不按任何按键,自动售货机将退还所投硬币。在本控制系统中,自动售货机只售3种商品,即纯净水,汽水和咖啡。自动售货机可识别1元,5角;自动售货机可退币。2.3控制原理及示意图首先由顾客投入钱币,然后顾客按下商品选择开关,经钱币识别器后将信号送给PLC。由用户编写的PLC程序运行能够识别出钱币的真伪以及币值,并显示投入钱币的数值,同时与商品的价格比较。当投入的钱币满足某商品的购买价格后,则能够购买该商品的指示灯亮。PLC经过计算还能够显示出余额数值,商品驱动机构收到控制信号后即出售电磁阀动作,送出商品,若有余额,则退币电动机动作,能够退出余额数值的相应币值,同时完成内部清零过程。这样就完成一次商品提货过程。该自动售货机还具有售货口故障处理和商品低液位报警等功能。整个过程由1台PLC控制,其控制示意图如图2-1所示。响铃报警响铃报警各种指示退币电动出货电磁PLC商品选择开关钱币识别器图2-1控制原理示意图3软件设计3.1I/O分配根据设计要求,列出I/O分配如表3-1所示。表3-1I/O分配表输入输出输入点功能输出点功能X0五角投币口Y0纯净水出口X1一元投币口Y1汽水出口X2纯净水按钮Y2咖啡出口X3汽水按钮Y3纯进水指示灯X4咖啡按钮Y4汽水指示灯X5找钱按钮Y5咖啡指示灯X6急停按钮Y6余钱指示灯X7启动按钮Y7无纯净水报警X10纯净水液量不足Y10无汽水报警X11汽水液量不足Y11无咖啡报警X12咖啡液量不足Y12一元出口Y13五角出口3.2程序分析与调试3.2.1梯形图分析1)如图3-1所示,这一部分为整个梯形图的开关控制设计。使用了主控指令来控制整个自动售货机的开关。图3-1开关控制设计2)如图3-2所示,这一部分代表了自动售货机的复位开关以及三种饮料的出水条件设计。图3-2复位出水设计3)如图3-3所示,这一部分是3种饮料的指示灯变化控制设计。饮料能够购买时的常亮以及出水完毕后的闪烁。图3-3指示灯变化控制设计4)如图3-4所示,这一部分是找零设计。当符合找零条件时,会优先找零一元,然后才找零五毛,而且在找零时进行减法指令运算。图3-4找零设计5)如图3-5所示,这一部分为投币设计。当客户投币后,系统会将D0中的数据与饮料的价格数据进行比较,当客户购买饮料后,饮料出水的同时会将D0中的数据做出相应的扣除。图3-5投币设计6)如图3-6所示,这一部分为饮料出水时间设计。当客户购买某一饮料时,从按下饮料按钮开始,饮料出水5秒后,结束饮料出水。图3-6饮料出水时间设计7)如图3-7所示,这一部分为无操作设计。当客户投币后1分钟内无操作或者购买某一饮料后30秒内无操作时,会自动找零。图3-7无操作设计3.2.2程序调试在这次设计中我也遇到了不少问题,例如:找钱的最后一次闪烁因为时间太短,肉眼无法看出,当然指示灯也就不闪烁。后来经过加上了辅助继电器、时间继电器,成功实现了最后一次闪烁。还有饮料出水的时候我原本的设计是出水的同时指示灯在闪烁,后来经过老师的矫正,我才知道是出水完了之后闪烁。还有整个电路的开关控制,原本我是在各个环节都加上常闭开关来实现关闭,后来发现还有更加简单的方式那就是主控触点指令,经过一开始加上的MCN0M21和结尾的MCRN0来实现整个电路的开关控制。在进行投币和购买饮料的时候需要用到加减法的指令ADD、SUB还有比较指令CMP,这些指令的应用能够说是比较少的,因此刚刚开始做的时候还不是很熟悉。投币的时候,投币按钮要设置成上升沿的开关,不然按一次就会计数N次,扣钱也是同样的原理。4硬件设计4.1金属硬币的识别原理中国当前发行的1元、5角和1角硬币的金属原材料是为造币而专门使用的特殊合金,因此在它经过投币入口进入由电感和电容组成的特定高频振荡线路所产生的磁场时．金属材质和体积的差异对电感量的影响大小也出现微弱差异,电感量的变化引起振荡频率的变化;再经过检测频率的变化,与设定值进行比较,确定某种硬币种类后,经窄带选频电路将频率信号变成电压信号输出,完成对金属硬币的识别。4.2硬币的贮存和退币在本设计中,采用的是圆筒式贮币,步进电机退币,当硬币投入后经过识别识出电信号后,伪币和异物被排出,真币按面值由几组分布电磁阀分配到不同贮币腔内备用。当收到退币找零电信号后,经过退币电机,将贮币腔内下部硬币依电信号程序退出,完成自动售货机的退币找零功能。4.3光传感器在本设计中,用到光传感器:当硬币投入开始由光传感器感应,然后由光传感器驱动硬币识别器;硬币经识别后进入贮存腔时,由光传感器感应,给PLC一个信号,进行硬币的相加运算;当退币时,退出的硬币经光传感器感应,给PLC一个信号,进行退币的相减运算。光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器件,它的敏感波长在可见光波长附近,包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测,它还能够作为探测元件组成其它传感器,对许多非电量进行检测,只要将这些非电量转换为光信号的变化即可,本设计是运用红外线传感器的原理对投币进行检测。图4-1所示是红外线传感器的工作原理图。它是由光源、接收器和PLC运行电路三部分组成。光源使用普通的白炽灯泡,当点亮灯泡时,由于灯丝的温度很高,能产生较强的红外辐射,灯泡发出的可见光经滤光片滤掉,红外光便可向外发射。在距光源发射点一定距离处,设置有红外接收器。这样,在红外光源和接收器之间就形成一条用肉眼看不见的红外界线。无硬币遮挡红外线时,红外线经凸透镜聚光后直接照射在光敏二极管VD1上,光敏二极管的电阻变小,从而使V1导通、V2处于截止状态,接在V2集电极的继电器K不工作,输出为低电平,因此,PLC得不到相应的信号。当有硬币经过红外界线时,红外线被硬币遮挡,光敏二极管因无光照射其内阻增大,于是VT1截止,VT2变为导通,则输出为高电平,使PLC得到相应的信号。图4-1红外线传感器工作原理图5结论

毕业论文是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会,经过这次比较完整的自动售货机系统设计,我摆脱了单纯的理论知识学习状态,和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识,解决实际问题的能力,同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其它专业能力水平,而且经过对整体的掌控,对局部的取舍,以及对细节的斟酌处理,都使我的能力得到了锻炼,经验得到了丰富,而且意志品质力,抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。虽然毕业设计内容繁多,过程繁琐但我的收获却更加丰富。我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。提高是有限的但提高也是全面的,正是这一次设计让我积累了无数实际经验,使我的头脑更好的被知识武装了起来,也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力,更强的沟通力和理解力。在设计过程中投币的设计让我很头痛,原因是由于系统设计本身按键的抖动和扫描时间的框定,而又必须考虑本专业的一些要求规范,从而形成了一些矛盾点,这些矛盾在处理上让人很难斟酌,正是基于这种考虑我意识到,想要更为完美的设计,我花了大量时间在上面。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心,让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。比如我的设计还有很多的不足之处,可这些不足正是我们去更好的研究更好的创造的最大动力,只有发现问题面对问题才有可能解决问题,不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行,今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现,并争取尽快的掌握这些