畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-plc在自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、<p>　　PLC在自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會(huì)不斷的進(jìn)步，機(jī)械化程度的迅速發(fā)展，自動(dòng)化控制已在人們的生活中得到了廣泛的運(yùn)用，給人們帶來(lái)了便利。</p><p>　　本論文利用PLC自動(dòng)控制具有功能完備、靈活性、通用性好，程序輸入方法簡(jiǎn)化，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了

2、PLC自動(dòng)控制售貨機(jī)，自動(dòng)售貨機(jī)是一種高智能化的產(chǎn)品，操作簡(jiǎn)便，可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，這種自動(dòng)售貨機(jī)外型結(jié)構(gòu)體積小，安置區(qū)域廣，給人們的生活帶來(lái)了具大的方便。</p><p>　　該論文設(shè)計(jì)介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的結(jié)構(gòu)組成，包括投幣控制按鈕、選擇飲料按鈕、退幣按鈕、輸出飲料端口、找錢(qián)端口和一些對(duì)應(yīng)的指示燈；根據(jù)設(shè)計(jì)需要和經(jīng)濟(jì)綜合因素的考慮，選用FX2N-32R型PLC的控制，這樣就能夠滿足輸入與輸出控制，在設(shè)計(jì)中

3、給出了控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，并用GX7CH軟件進(jìn)行對(duì)梯形圖的輸入、調(diào)試與仿真，能夠完全符合設(shè)計(jì)需求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動(dòng)售貨機(jī)，可編程序控制器，梯形圖</p><p>　　PLC in the vending machine control system application</p><p><b>　　ABSTRACT</b>

4、</p><p>　　Along with the continuous progress of society, the degree of mechanization and rapid development of the already, automation control in people's life has been widely used, has brought people con

5、venient.</p><p>　　This paper using PLC automatic control has excellent function, flexibility, high universality, input method simplified, simple operation etc, designed a PLC automatic control vending machin

6、e, automatic vending machine is a kind of high intelligent product, convenient operation, can full complement the lack of human resources, the vending machine exterior structure, small size, resettlement area wide, to th

7、e life of people brought great convenience.</p><p>　　This paper introduced the vending machine design structure, including coin control button, select drink button, and withdrew money button, output beverage

8、 port, change port and some corresponding indicator; According to the design needs and economic comprehensive factors to consider, choose FX2N - 32R type PLC control, so that you can meet the input and output control, in

9、 the design of the control system is given in the design of the software and hardware of GX7CH software, and the input, commis</p><p>　　KEY WORDS: Vending machine，Programmable logic control ，Ladder -diagram&

10、lt;/p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前　言1</b></p><p>　　第1章 自動(dòng)售貨機(jī)簡(jiǎn)介2</p><p>　　1.1 自動(dòng)售貨機(jī)的簡(jiǎn)介2</p><p>　　1.2 采用PLC控制售貨機(jī)的原因2</p>&l

11、t;p>　　1.3 自動(dòng)售貨機(jī)的功能3</p><p>　　1.4 自動(dòng)售貨機(jī)工作原理5</p><p>　　1.5 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)思路5</p><p>　　第2章 PLC自動(dòng)售貨機(jī)的硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)目的7</p><p>　　2.2 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)要求7</p&

12、gt;<p>　　2.3 I/O分配表和PLC的選型8</p><p>　　2.4 外部接線圖9</p><p>　　2.5 編程流程圖10</p><p>　　第3章 PLC自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1系統(tǒng)涉及PLC指令簡(jiǎn)介12</p><p>　　3.1.1 比較指令

13、 CMP12</p><p>　　3.1.2 運(yùn)算指令12</p><p>　　3.2 部分程序注釋13</p><p>　　3.2.1 投幣程序13</p><p>　　3.2.2 價(jià)格比較程序14</p><p>　　3.2.3 根據(jù)投入的錢(qián)數(shù)指示燈顯示程序14</p><p>

14、　　3.2.4 選擇商品和送出部分15</p><p>　　3.2.5 找錢(qián)退幣程序15</p><p>　　3.3 梯形圖和指令表17</p><p>　　第4章 具體事例的仿真18</p><p>　　4.1 GX7CH軟件的簡(jiǎn)介18</p><p>　　4.2 具體事例的分析19</p>

15、<p><b>　　結(jié)　論25</b></p><p><b>　　謝 辭26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　附　錄29</b></p><p><b>　　前　言<

16、;/b></p><p>　　自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無(wú)人自動(dòng)售貨,集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。自動(dòng)售貨機(jī)不受任何場(chǎng)地限制,方便快捷,很多城市的公共場(chǎng)所里面都放置有自動(dòng)售貨機(jī)。從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷(xiāo)售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對(duì)的超市、百貨購(gòu)物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加

17、上場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。</p><p>　　可編程序控制器(PLC)是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置,它具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。本課題基于PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。</p><p>　　自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)長(zhǎng)期

18、以來(lái)在美國(guó)、日本等國(guó)家得到迅猛發(fā)展，目前已在45個(gè)國(guó)家得到廣泛普及。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，中國(guó)的自動(dòng)售貨機(jī)擁有量?jī)H有2萬(wàn)臺(tái)，相對(duì)于13億的人口大國(guó)和零售業(yè)態(tài)發(fā)展的趨勢(shì)而言，中國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)的發(fā)展空間將更加廣闊。</p><p>　　可編程序控制器( PLC)是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置，它具有可靠性高、程序簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用，因?yàn)樽詣?dòng)售

19、貨機(jī)作為社會(huì)上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施，要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。利用三菱FX-2N PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。本文就詳細(xì)地介紹一種用三菱FX-2N PLC 實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并編寫(xiě)了系統(tǒng)程序總框圖和一個(gè)具體的梯形圖，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證該控制系統(tǒng)是可行的。</p><p>　　第1章 自動(dòng)售貨機(jī)簡(jiǎn)介</p>&

20、lt;p>　　1.1 自動(dòng)售貨機(jī)的簡(jiǎn)介</p><p>　　在實(shí)際生活中，我們見(jiàn)到的售貨機(jī)可以銷(xiāo)售一些簡(jiǎn)單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買(mǎi)某種商品，并做出相應(yīng)的反應(yīng)，自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無(wú)人自動(dòng)售貨,集光、 機(jī)、電一體化的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。自動(dòng)售貨機(jī)不受任何場(chǎng)地限制,方便快捷,很多城市的公共場(chǎng)所里面都放置有自動(dòng)售貨機(jī)。從自動(dòng)

21、售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。</p><p>　　從廣義來(lái)講自動(dòng)售貨機(jī)就是在投入錢(qián)幣后便可以銷(xiāo)售商品的機(jī)械，從狹義來(lái)講就是自動(dòng)銷(xiāo)售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時(shí)無(wú)人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)買(mǎi)的好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問(wèn)題等各項(xiàng)

22、優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　1.2 采用PLC控制售貨機(jī)的原因</p><p>　　價(jià)格僅是選擇PLC品牌的一個(gè)因素，而可靠性是選擇時(shí)需要考慮的又一個(gè)因素。從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期長(zhǎng)短考慮，不論是老設(shè)備改造，還是設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，毫無(wú)疑問(wèn)，生產(chǎn)、設(shè)計(jì)周期越短越好，甚至希望能夠邊設(shè)計(jì)、邊安裝、邊調(diào)試和生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動(dòng)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線，就能馬上組織生產(chǎn)，這不

23、僅節(jié)約了勞動(dòng)力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場(chǎng)。這無(wú)疑給企業(yè)增加了活力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。如果把這些要求得以實(shí)現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿足，而PLC則完全可以實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槿粲肞LC不必改動(dòng)外部設(shè)備接線，只要在軟件上做文章就可以了。也就是說(shuō)只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。這既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)捷，可以達(dá)到事半功倍的目的。</p><p>　　眾所周知，目前我國(guó)75%的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，都是采用繼電器控制，

24、除了可靠性差外，設(shè)計(jì)程序也很繁雜。從方案的確立到技術(shù)條件的設(shè)計(jì)以及施工的設(shè)計(jì)，圖面的工作量很大，這勢(shì)必造成設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。而采用PLC控制可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。設(shè)計(jì)人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來(lái)輸入，或修改程序使得梯形圖能準(zhǔn)確無(wú)誤地反映生產(chǎn)要求。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫(xiě)程序并把它存儲(chǔ)在EEPROM模塊中去，需要加工哪個(gè)產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時(shí)調(diào)用，這既方便、簡(jiǎn)單又可保密。

25、開(kāi)發(fā)這種軟件對(duì)優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，非常具有實(shí)際意義。僅此一點(diǎn)也深受生產(chǎn)及設(shè)計(jì)者的歡迎。</p><p>　　在現(xiàn)在科技成果迅猛發(fā)展的今天，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)就是利用最小的投資獲取最大的利潤(rùn)，為了使人們?cè)谏钯?gòu)物中得到方便，就出現(xiàn)了自動(dòng)售貨機(jī)。對(duì)于一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，如果采用電力機(jī)械來(lái)進(jìn)行控制，會(huì)造成售貨機(jī)有用價(jià)值空間少，浪費(fèi)不必要的動(dòng)力資源；如果采用液壓系統(tǒng)控制，由于液壓系統(tǒng)控制要求技術(shù)高，

26、各種閥體和設(shè)備的組裝較高，反應(yīng)速度相對(duì)較慢，用于控制售貨機(jī)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值消費(fèi)高，從利潤(rùn)價(jià)值觀來(lái)考慮不適宜用于控制售貨機(jī)。采用單片機(jī)作為控制核心，這樣不僅會(huì)在輸入輸出接口上做大量的工作，而且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差。但是PLC（即可編程序控制器）是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置，它不但可實(shí)現(xiàn)類(lèi)似控制功能，還具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因?yàn)樽詣?dòng)售貨機(jī)作為社會(huì)上

27、完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施，要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高?？梢钥闯?，采用PLC對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，這在現(xiàn)代化商業(yè)社會(huì)的今天尤為重要。</p><p>　　1.3 自動(dòng)售貨機(jī)的功能</p><p>　　自動(dòng)售貨機(jī)應(yīng)能夠辨識(shí)機(jī)內(nèi)包含的飲料，能夠?qū)λ度氲膸胖颠M(jìn)行累計(jì)，并提供該自動(dòng)售貨機(jī)最基本的功能即對(duì)投入的硬幣進(jìn)行感應(yīng)，并根據(jù)所投入的硬幣數(shù)

28、值判斷是否能夠購(gòu)買(mǎi)某種飲料，做出相應(yīng)的反映。當(dāng)按下選擇飲料的按鈕時(shí)，相應(yīng)的電磁閥起動(dòng)，飲料開(kāi)始供應(yīng)，提取飲料到出貨口，顧客取出飲料，完成此次交易。它具有投幣感應(yīng)系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇和飲料供應(yīng)系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)等來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的售貨功能。自動(dòng)售貨機(jī)的各種動(dòng)作功能和控制要求，給出了完整的自動(dòng)售貨機(jī)操作規(guī)程，售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買(mǎi)某種商品，并做出相應(yīng)的反應(yīng)。</p><p

29、>　　售貨機(jī)中有3種商品，可樂(lè)3元，綠茶3.5元，奶茶4.5元?，F(xiàn)投入錢(qián)幣，當(dāng)投入的貨幣超過(guò)可樂(lè)的價(jià)格時(shí)，可樂(lè)指示燈亮，提示可以購(gòu)買(mǎi)，當(dāng)投入的貨幣超過(guò)綠茶的價(jià)格時(shí)，綠茶指示燈亮，當(dāng)投入的貨幣超過(guò)奶茶的價(jià)格時(shí)，奶茶指示燈亮，提示可以購(gòu)買(mǎi)。當(dāng)按下可樂(lè)按鈕時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去可樂(lè)的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取可樂(lè)到出貨口。買(mǎi)綠茶和奶茶操作同理。操作完成后不再購(gòu)買(mǎi)而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退回相應(yīng)的

30、貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。</p><p>　　由此看來(lái)，自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算以及在退幣時(shí)的除法運(yùn)算，這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識(shí)別系統(tǒng)和貨幣的傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。</p><p>　　可通過(guò)操作屬性把把自動(dòng)售貨機(jī)分為四個(gè)過(guò)程：</p><p>　　(1) 投幣過(guò)程 </p>&l

31、t;p>　　(2) 價(jià)格比較過(guò)程 </p><p>　　(3) 選擇商品過(guò)程 </p><p><b>　　(4) 退幣過(guò)程</b></p><p>　　可把自動(dòng)售貨機(jī)工作過(guò)程分為4個(gè)狀態(tài)： </p><p><b>　　(1) 初始狀態(tài)<

32、;/b></p><p><b>　　(2) 投幣狀態(tài)</b></p><p><b>　　(3) 購(gòu)買(mǎi)狀態(tài)</b></p><p><b>　　(4) 退幣狀態(tài)</b></p><p>　　初始狀態(tài)，自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部各元件都處于復(fù)位狀態(tài)，內(nèi)部電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，等待投幣操作。&

33、lt;/p><p>　　投幣狀態(tài)。按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣顯示屏顯示投入、消費(fèi)、余額數(shù)值，當(dāng)所投幣超過(guò)商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)價(jià)格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購(gòu)買(mǎi)。</p><p>　　購(gòu)買(mǎi)狀態(tài)。按下可以購(gòu)買(mǎi)的選擇按鈕，所選的商品出現(xiàn)在出貨框中，同時(shí)顯示屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費(fèi)情況相應(yīng)變化。取走商品后出貨框消失。</p><p>　　退幣按鈕。按下退幣按鈕，顯示退幣框，

34、同時(shí)顯示出應(yīng)退幣值及數(shù)量。按下確認(rèn)鈕，則恢復(fù)初始狀態(tài)。</p><p>　　到此為止，自動(dòng)售貨機(jī)的一個(gè)完整工作過(guò)程結(jié)束。</p><p>　　1.4 自動(dòng)售貨機(jī)工作原理</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的是售可樂(lè)、綠茶和奶茶三種飲料的自動(dòng)飲料機(jī)，它的售貨過(guò)程原理是：</p><p>　　(1) 從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)、識(shí)別器判別

35、人民幣的面值。</p><p>　　(2) 識(shí)別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。</p><p>　　(3) 通信模塊與售貨機(jī)的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動(dòng)售貨機(jī)的面板鍵，顯示出哪個(gè)通道有貨，哪個(gè)通道已售完，并等待顧客按鍵選擇商品。 </p><p>　　(4) 顧客選擇商品后，根據(jù)售出的商品包裝類(lèi)型的不同，采用不同的驅(qū)動(dòng)技術(shù)把商品送出。</p>&

36、lt;p>　　(5) 顯示余額，如果金額足夠多，顧客可以選擇退幣或繼續(xù)買(mǎi)商品；如果款額不足，售貨機(jī)經(jīng)過(guò)延時(shí)予以退幣。 退幣時(shí)是采取由大額面值到小額面值輸出錢(qián)幣的順序。</p><p>　　(6) 系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。</p><p>　　1.5 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)思路</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的題目是自動(dòng)售貨機(jī)，主要是應(yīng)用三菱FX-2N型PLC的梯形圖來(lái)設(shè)計(jì)控

37、制程序，并簡(jiǎn)單介紹相關(guān)的知識(shí)，如：PLC的編程語(yǔ)言、自動(dòng)售貨機(jī)的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求畫(huà)出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù)PLC的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)出它的外部接線圖，結(jié)合梯形圖和外部接線圖分析說(shuō)明該設(shè)計(jì)的控制原理過(guò)程。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的重要部分是自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)。首先就得根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求準(zhǔn)確畫(huà)出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫(huà)出的順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的梯形圖，并反復(fù)調(diào)試做到程序無(wú)誤。具體的設(shè)

38、計(jì)控制要求流程、軟硬件組成圖、梯形圖將會(huì)在后面進(jìn)行詳細(xì)介紹。</p><p>　　第2章 PLC自動(dòng)售貨機(jī)的硬件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)的工作原理的分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程、及上機(jī)調(diào)試工作的實(shí)踐，了解電器控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)思路，熟悉和掌握外圍電路系統(tǒng)和軟件設(shè)計(jì)的方

39、法。</p><p>　　2.2 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　自動(dòng)售貨機(jī)是機(jī)電一體化的自動(dòng)化裝置，在接受到貨幣已輸入的前提下，靠觸摸控制按鈕輸入信號(hào)使控制器啟動(dòng)相關(guān)位置的機(jī)械裝置完成規(guī)定動(dòng)作，將貨物輸出，自動(dòng)售貨機(jī)的實(shí)際要求如下：</p><p>　　(1) 自動(dòng)售貨機(jī)可投入五角、一元和五元的錢(qián)幣。</p><p>　　(2)

40、所售飲料的價(jià)格為：可樂(lè)——3元，綠茶——3.5元，奶茶——4.5元。</p><p>　　(3) 當(dāng)投入的錢(qián)幣總值超過(guò)所購(gòu)飲料的標(biāo)價(jià)時(shí)，所有可購(gòu)買(mǎi)飲料的指示燈均亮，作為購(gòu)買(mǎi)提示（當(dāng)投入的錢(qián)幣總值超過(guò)3元，可樂(lè)指示燈亮；當(dāng)投入的錢(qián)幣總值超過(guò)3.5元時(shí)，綠茶和可樂(lè)指示燈亮；當(dāng)投入的錢(qián)幣總值超過(guò)4.5元時(shí)奶茶、綠茶和可樂(lè)的指示燈都會(huì)亮）。</p><p>　　(4) 當(dāng)可樂(lè)指示燈亮?xí)r，按選擇可樂(lè)

41、按鈕，則排出可樂(lè)，8s后自動(dòng)停止。</p><p>　　(5) 當(dāng)綠茶指示燈亮?xí)r，按選擇綠茶按鈕，則排出綠茶，8s后自動(dòng)停止。</p><p>　　(6) 當(dāng)奶茶指示燈亮?xí)r，按選擇奶茶按鈕，則拍出奶茶，8s后自動(dòng)停止。</p><p>　　(7) 系統(tǒng)根據(jù)顧客投入的錢(qián)幣，判斷錢(qián)幣是否足夠，若足夠則根據(jù)顧客的要求自動(dòng)售貨，投幣不足則給出提示。</p>&

42、lt;p>　　(8) 購(gòu)買(mǎi)飲料后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算剩余錢(qián)幣，若投入的錢(qián)幣總值超過(guò)所需的錢(qián)數(shù)，則找錢(qián)指示燈亮自動(dòng)售貨機(jī)自動(dòng)退出多余的錢(qián)。動(dòng)作停止后按退幣按鈕，可以退回余額，退回余額如果大于5元，則先退5元，再比較余額如果大于1元，再退1元，如果小于1元?jiǎng)t直接退0.5元的。</p><p>　　(9) 當(dāng)退幣或報(bào)警時(shí)則不能再投入錢(qián)幣</p><p>　　2.3 I/O分配表和PLC的選型&l

43、t;/p><p>　　PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)考慮留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，以作備用。通常，一條邏輯指令占存儲(chǔ)器一個(gè)字。計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等指令需占存儲(chǔ)器的空間。在選擇存儲(chǔ)器容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的10%至25%考慮裕量。I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的10%至15%考慮備用。用戶存儲(chǔ)容量是指PLC用于存儲(chǔ)用戶程序的存儲(chǔ)器容量。需要的用戶存儲(chǔ)容量的大小由用戶程序的長(zhǎng)短決定。</p><

44、;p>　　I/O點(diǎn)數(shù)即PLC面板上連接輸入、輸出信號(hào)用的端子的個(gè)數(shù)，常稱為點(diǎn)數(shù),用輸入的點(diǎn)數(shù)和輸出的點(diǎn)數(shù)的和來(lái)表示。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接入的器件和輸出的器件就越多，控制規(guī)模就越大。因此，I/O點(diǎn)數(shù)是衡量衡量PLC性能的重要指標(biāo)之一。國(guó)際上流行將PLC的點(diǎn)數(shù)作為PLC規(guī)模分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)，I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下的為小型PLC，64點(diǎn)及64點(diǎn)以下的為微型PLC，總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上的為大型機(jī)。PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)

45、；二是用戶存儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。</p><p>　　PLC物理結(jié)構(gòu)的選擇</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是微型PLC，其中外部輸入端有五角、一元、五元投入端口，可樂(lè)、綠茶、奶茶選擇按鈕，開(kāi)始按鈕，退幣按鈕；外部輸出端有可樂(lè)、綠茶、奶茶指示燈，退幣指示燈，可樂(lè)、綠茶、奶茶輸出端口，退幣端口，本設(shè)計(jì)采用一個(gè)小型電機(jī)控制電磁閥產(chǎn)生對(duì)飲料和錢(qián)幣的輸出，在選擇飲料的同時(shí)會(huì)有相應(yīng)的指示燈亮，其指示

46、采用的電是經(jīng)過(guò)變壓器調(diào)制成的24V電壓，安全可靠。由此可知，系統(tǒng)所需的輸入點(diǎn)數(shù)為8點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為11點(diǎn)。根據(jù)以上分析，可選用32點(diǎn)（16I/16O）的PLC，現(xiàn)選用三菱公司的FX2N-32MR型PLC，這種類(lèi)型的PLC能夠滿足功能的設(shè)計(jì)需要，又在經(jīng)濟(jì)上得到了節(jié)省，完全符合設(shè)計(jì)需求。</p><p>　　其PLC的I/O分配表如表2-1所示:</p><p>　　表2-1 PLC的I/O接線

47、表</p><p><b>　　2.4 外部接線圖</b></p><p>　　本系統(tǒng)是一個(gè)小型集中控制系統(tǒng)，PLC選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)的數(shù)量、用戶程序的長(zhǎng)短及相關(guān)的功能。根據(jù)控制要求，I/O點(diǎn)數(shù)在32個(gè)左右，選擇性能價(jià)格比較適宜的三菱FX2n-32MR，其中其輸入點(diǎn)為16點(diǎn)，輸出點(diǎn)為16點(diǎn)，該P(yáng)LC為繼電器輸出型。</p><

48、p>　　了解各個(gè)控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求，分析對(duì)象的控制要求，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。本設(shè)計(jì)中輸入有開(kāi)始按鈕、錢(qián)幣的投入按鈕、選擇飲料按鈕、退幣按鈕；輸出有指示燈顯示輸出、飲料輸出、退幣輸出。這些功能都能夠通過(guò)PLC進(jìn)行得到很好的控制；電機(jī)提供動(dòng)力進(jìn)行對(duì)飲料的輸出。</p><p>　　根據(jù)上述要求，因條件所限輸出均用指示燈代替，由此繪制出PLC控制電路接線圖，如圖2-1所示：</p><p&

49、gt;　　圖2-1 PLC外部I/O接線圖</p><p>　　該P(yáng)LC自動(dòng)售貨機(jī)I/O接線圖中， PLC元件X004，X005，X006，X007是選擇控制按鈕，選擇可樂(lè)，綠茶，奶茶。線圈Y010，Y011，Y012，Y016，是作為指示燈的輸出線圈。當(dāng)你投幣，選擇可樂(lè)、綠茶，或奶茶時(shí)的指示引導(dǎo)購(gòu)物作用。按鈕和指示燈，直接明了，方便簡(jiǎn)單，易于操作。</p><p><b>　　

50、2.5 編程流程圖</b></p><p>　　繪制出自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制流程圖，表達(dá)各控制對(duì)象的動(dòng)作順序，相互間的制約關(guān)系。本文的流程圖如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 編程流程圖</p><p>　　第3章 PLC自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1系統(tǒng)涉及PLC指令簡(jiǎn)介</p><

51、;p>　　3.1.1 比較指令 CMP</p><p>　　比較指令在PLC控制系統(tǒng)中是一條十分重要的功能指令，它將[S1]、[S2]中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，比較結(jié)果送到目的操作數(shù)[D]中，如下圖3-1所示，當(dāng)X000為OFF時(shí)，不執(zhí)行CMP指令，M10，M11，M12保持不變；當(dāng)X000為ON時(shí)，執(zhí)行CMP指令，[S1]、[S2]中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，即C10計(jì)數(shù)器值與K10（數(shù)值K10）比較。如果C10當(dāng)前值小于

52、10，則M10=1；如果C10當(dāng)前值大于10，則M12=1；如果C10當(dāng)前值等于10，則M11=1。</p><p>　　圖3-1 CMP 指令使用說(shuō)明</p><p>　　3.1.2 運(yùn)算指令</p><p>　　運(yùn)算指令有加法運(yùn)算和減法運(yùn)算，運(yùn)用運(yùn)算指令是用來(lái)計(jì)算錢(qián)幣的總值和剩余的錢(qián)幣。</p><p>　　加法運(yùn)算：加法運(yùn)算指令是把指定

53、的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中，如圖3-2所示。</p><p>　　當(dāng)X000為1時(shí)，（D0）+（D5）=（D6），運(yùn)算是代數(shù)運(yùn)算</p><p>　　圖3-2 加法運(yùn)算使用說(shuō)明圖 </p><p>　　減法運(yùn)算：減法運(yùn)算指令是把指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中，如圖3-3所示。當(dāng)X000為1時(shí)，（D10）+（D12）=（

54、D14），運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。</p><p>　　圖3-3 減法運(yùn)算使用說(shuō)明圖</p><p>　　3.2 部分程序注釋</p><p>　　3.2.1 投幣程序 </p><p>　　X001、X002、X003為投幣識(shí)別，每識(shí)別一次，即X001、X002或X003接通一次，往寄存器D10中累加按鍵代表的相應(yīng)金額，但是在報(bào)警和退幣的時(shí)候不可投

55、幣，此時(shí)繼電器M206和M208會(huì)分別斷開(kāi)，此時(shí)投幣無(wú)效，只有在退幣過(guò)程結(jié)束4s后，再投幣才有效，若在4s內(nèi)投幣則直接退幣。M204在系統(tǒng)上電按下啟動(dòng)鍵X000后接通后，M205接通時(shí)方可開(kāi)始下一次操作。其具體梯形圖如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 投幣梯形圖</p><p>　　3.2.2 價(jià)格比較程序</p><p>　　寄存在D10中的貨幣金額和

56、商品的單價(jià)相比較，如第一句中如果（D10）>45，則M6=1；（D10）=45，則M7=1；（D10）<45，則M8=1。以此類(lèi)推，其價(jià)格比較梯形圖如下圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 價(jià)格比較梯形圖</p><p>　　3.2.3 根據(jù)投入的錢(qián)數(shù)指示燈顯示程序</p><p>　　根據(jù)選擇的飲料價(jià)格不同，投入的錢(qián)幣多少，則飲料的指示燈亮的情

57、況也不一樣，指示燈分別有Y010，Y011和Y012分別表示三種飲料的指示燈，具體表現(xiàn)將會(huì)在后面具體實(shí)例中體現(xiàn)，指示燈的編程梯形圖如下圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 指示燈顯示梯形圖</p><p>　　3.2.4 選擇商品和送出部分</p><p>　　選擇商品的輸出，當(dāng)投入的錢(qián)幣達(dá)到規(guī)定的價(jià)格時(shí)，相對(duì)應(yīng)商品的指示燈就會(huì)亮，當(dāng)按下所對(duì)應(yīng)的按鈕，則對(duì)應(yīng)

58、的商品就會(huì)輸出。例如當(dāng)錢(qián)幣足夠時(shí)，選擇可樂(lè)按鈕即X004，其中X005和X006的常閉觸點(diǎn)起到互鎖的作用，這樣的目的就是保證不能同時(shí)選擇兩種飲料，其具體的部分梯形圖如下圖3-7所示：</p><p>　　圖3-7 選擇商品輸出程序圖</p><p>　　3.2.5 找錢(qián)退幣程序</p><p>　　自動(dòng)售貨機(jī)的退幣鍵為X007，當(dāng)接通自動(dòng)售貨機(jī)X007按鈕后，線路構(gòu)

59、成閉合，退幣指示燈Y016亮，以表示系統(tǒng)退幣正在進(jìn)行中，這種顯示結(jié)果能夠表明系統(tǒng)執(zhí)行的完善性。其中常開(kāi)開(kāi)關(guān)M34作為自鎖作用，目的是在退幣按鈕選擇以后，能夠使時(shí)間繼電器繼續(xù)執(zhí)行其要求的功能，即亮的時(shí)間由T6設(shè)置，這里設(shè)置T6=40，就是亮4s。其找錢(qián)程序如圖3-8所示：</p><p>　　圖3-8 找錢(qián)程序梯形圖</p><p>　　自動(dòng)售貨機(jī)退幣時(shí)，其系統(tǒng)根據(jù)用戶所剩余額進(jìn)行比較，當(dāng)余

60、額大于或者等于5元時(shí)，先退幣面值為5元的貨幣，然后再根據(jù)大于或者等于1元的余額退1元的貨幣，最后再退回0.5元的用戶余額退回給用戶。</p><p>　　其控制的過(guò)程就是先進(jìn)行錢(qián)幣的比較，如果剩余錢(qián)幣滿足大于五元，Y022就會(huì)有結(jié)果，并且在總的剩余幣值里面減去5元；如果剩余錢(qián)幣不夠5元，而大于一元，其結(jié)果就是Y021會(huì)顯示動(dòng)作，并且從總的錢(qián)幣值中減去所統(tǒng)計(jì)的一元的面值；有5角的，其Y020就會(huì)顯示動(dòng)作，并減去5角

61、的面值。在梯形圖中，常開(kāi)開(kāi)關(guān)Y020、Y021、Y022所起的作用是自鎖作用，這樣能夠較為準(zhǔn)確的控制錢(qián)幣的輸出。</p><p>　　其退幣程序如圖3-9所示：</p><p>　　圖3-9 退幣程序梯形圖</p><p>　　3.3 梯形圖和指令表</p><p>　　本設(shè)計(jì)的總梯形圖和指令表見(jiàn)附錄。</p><p>

62、;　　第4章 具體事例的仿真</p><p>　　4.1 GX7CH軟件的簡(jiǎn)介 </p><p>　　GX7CH是一種模擬調(diào)試PLC梯形圖的一種軟件，它的出現(xiàn)給現(xiàn)代電子行業(yè)帶來(lái)了巨大的進(jìn)步，它可以編寫(xiě)程序，調(diào)試程序，還可以顯示效果，利用這些功能可以仿真自己所設(shè)計(jì)的梯形圖，看看是否能夠達(dá)到預(yù)期的效果，可以反復(fù)的修改、調(diào)試、運(yùn)行，一直達(dá)到自己所要實(shí)現(xiàn)的目的，這樣可以在設(shè)計(jì)中節(jié)約成本，提高經(jīng)濟(jì)利

63、用率，總之在模擬電路中起到了良好的運(yùn)用。</p><p>　　它具體的操作效果及步驟將會(huì)在下面設(shè)計(jì)中體現(xiàn)，具體一些顯示圖框如圖4-1和4-2及所示。</p><p>　　圖4-1 GX7CH操作圖</p><p>　　圖4-2 GX7CH輸出顯示圖</p><p>　　4.2 具體事例的分析</p><p>　　例如向

64、自動(dòng)給售貨機(jī)里面投入一個(gè)1元和5元的錢(qián)幣，則Y010、Y011和Y012都會(huì)顯示亮，當(dāng)按下奶茶按鈕之后，則奶茶輸出，即Y015顯示亮，買(mǎi)過(guò)之后退出錢(qián)幣，找錢(qián)幣燈亮，然后會(huì)退出錢(qián)幣，即Y020和Y021顯示亮，梯形圖的動(dòng)作情況及輸出結(jié)果的顯示如下圖所示：</p><p>　　圖4-3 投入1元后的調(diào)試梯形圖</p><p>　　圖4-4 投入5元后的程序調(diào)試梯形圖</p>&l

65、t;p>　　圖4-5 顯示燈亮的梯形圖</p><p>　　圖4-6 燈亮軟元件顯示圖</p><p>　　圖4-7 Y軟元件測(cè)試圖</p><p>　　圖4-8 選擇奶茶后的程序動(dòng)作梯形</p><p>　　圖4-9 輸出奶茶程序動(dòng)作梯形圖</p><p>　　圖4-10 軟元件輸出奶茶顯示圖</p>

66、;<p>　　圖4-11 找錢(qián)的程序梯形圖</p><p>　　圖4-12 退幣指示燈和找錢(qián)動(dòng)作軟元件梯形</p><p>　　圖4-13 退幣指示燈程序梯形圖</p><p>　　圖4-14 清零動(dòng)作程序梯形圖</p><p><b>　　結(jié)　論</b></p><p>　　本次課

67、程設(shè)計(jì)我的主要任務(wù)是用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的功能。一個(gè)平?？此坪?jiǎn)單使用方便的自動(dòng)售貨機(jī)，其實(shí)并不是那么容易就做成的。本次設(shè)計(jì)所做的只是PLC編程部分，通過(guò)仿真以此實(shí)現(xiàn)它的功能。</p><p>　　設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)的功能主要是對(duì)飲料進(jìn)行自動(dòng)交易，通過(guò)對(duì)PLC的程序輸入達(dá)到自動(dòng)售貨的目的。這次設(shè)計(jì)課題的效果是：當(dāng)投入錢(qián)幣時(shí)，根據(jù)投入錢(qián)幣的多少，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)判斷，然后做出相應(yīng)的結(jié)果即燈亮的變化，根據(jù)顧客的選擇，會(huì)

68、自動(dòng)輸出要選擇的飲料，并退還余額。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)是：通過(guò)程序的自鎖與互鎖，能夠正確的做出判斷，給出結(jié)果，設(shè)計(jì)出的自動(dòng)售貨機(jī)裝置簡(jiǎn)單、易操作，結(jié)構(gòu)線路設(shè)置容易，耗能低，能夠滿足在一些商店和工廠無(wú)人售貨的目的，老人和孩子都能夠運(yùn)用：本設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)有收獲品種較少，識(shí)別的錢(qián)幣有些限制。沒(méi)有顯示器顯示所投入的錢(qián)幣總值。</p><p>　　本設(shè)計(jì)的結(jié)果能夠滿足設(shè)計(jì)需求，課題的

69、效果明確，雖然售貨品種少，但是理論明確且統(tǒng)一，在此基礎(chǔ)上可以增加輸入與輸出端口，以滿足人們?cè)谏钪械男枨螅?lt;/p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)我們的主要任務(wù)是用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的功能。一個(gè)平?？此坪?jiǎn)單使用方便的自動(dòng)售貨機(jī)，其實(shí)并不是那么容易就做成的。我們本次設(shè)計(jì)所做的只是PLC編程部分，以此實(shí)現(xiàn)它的功能。</p>

70、;<p>　　在接到題目后，起初感覺(jué)無(wú)從下手，在思考過(guò)一段時(shí)間后，我和同組同學(xué)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以及去圖書(shū)館查閱資料，獲得了一些有關(guān)自動(dòng)售貨機(jī)以及PLC編程方面的信息?；谖覀儽緦W(xué)期所學(xué)習(xí)的PLC課程，我們自己嘗試著編寫(xiě)了程序。經(jīng)過(guò)多次修改以及調(diào)試，我們最終獲得成功，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的功能。在設(shè)計(jì)中我們用到了光電開(kāi)關(guān)、電磁閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等我們沒(méi)怎么接觸過(guò)的電子器件，之前我對(duì)這些元器件不是很了解，由于在設(shè)計(jì)中用到了，我查閱了一些資料，對(duì)它們的

71、原理以及應(yīng)用有了深刻地認(rèn)識(shí)。</p><p>　　經(jīng)過(guò)不斷的學(xué)習(xí)、研究以及經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo).終于按時(shí)完成了課程設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)主要研究的是自動(dòng)售貨機(jī)中有關(guān)于PLC的部分.自動(dòng)售貨機(jī)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時(shí)無(wú)人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)買(mǎi)好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的

72、問(wèn)題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。所以說(shuō),自動(dòng)售貨機(jī)是今后小商品和飲料銷(xiāo)售方式的一個(gè)很好的發(fā)展趨勢(shì).它的出現(xiàn)將極大的方便人們購(gòu)買(mǎi)所需要的小商品.</p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我的收獲很大，對(duì)PLC的編程有了更進(jìn)一步的掌握，增加了我的實(shí)踐動(dòng)手能力。我看到了理論知識(shí)在實(shí)踐應(yīng)用中的重要性，同時(shí)也看到理論并不等同于實(shí)踐。另外，我還學(xué)會(huì)了一些基本軟件的應(yīng)用，比如GX7CH等。本次課程設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的

73、斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，在今后的學(xué)習(xí)和工作中我將會(huì)受益匪淺。這將為將來(lái)我們走入社會(huì)，工作打下基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]廖常初.FX系列PLC編程及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.1～127</p><p>　　[2]高勤.可編程控制器原理及應(yīng)用（三菱機(jī)型

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79、t;On-Line Condition Monitoring of Substation Power Equipment Utility Needs," December, 1996(2):512-51</p><p><b>　　附　錄 </b></p><p><b>　　程序梯形圖</b></p><p>