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、洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） i plc 在自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 摘 要 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，給人們帶來了便利。 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 簡化，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了 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，給人們的生活帶來了具大的方便。 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、找錢端口和一些對應(yīng)的指示燈；根據(jù)設(shè)計(jì)需

2、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)行對梯形 圖的輸入、調(diào)試與仿真，能夠完全符合設(shè)計(jì)需求。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)售貨機(jī)，可編程序控制器，梯形圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ii plc in the vending machine control system application abstract along with the continuous progress of society, the degree of mechanization and rapid dev

3、elopment of the already, automation control in peoples life has been widely used, has brought people convenient. this paper using plc automatic control has excellent function, flexibility, high universality, input method simplified, simple operation etc, designed a plc automatic control vending mach

4、ine, 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 the life of people brought great convenience. this paper introduced the vending

5、machine design structure, including coin control button, select drink button, and withdrew money button, output beverage 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 c

6、an meet the input and output control, in the design of the control system is given in the design of the software and hardware of gx7ch software, and the input, commissioning ladder diagram with simulation, able to fully comply with the design requirements. key words: vending machine，programmable log

7、ic control ，ladder -diagram 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iii 目 錄 前言.1 第 1 章 自動(dòng)售貨機(jī)簡介.2 1.1 自動(dòng)售貨機(jī)的簡介.2 1.2 采用 plc 控制售貨機(jī)的原因.2 1.3 自動(dòng)售貨機(jī)的功能.3 1.4 自動(dòng)售貨機(jī)工作原理.5 1.5 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)思路.5 第 2 章 plc 自動(dòng)售貨機(jī)的硬件設(shè)計(jì).7 2.1 設(shè)計(jì)目的.7 2.2 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)要求.7 2.3 i/o 分配表和 plc 的選型 .8 2.4 外部接線圖.9 2.5 編程流程圖.10 第 3 章 plc 自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì).12 3.1 系統(tǒng)涉及 plc 指令簡介.12

8、 3.1.1 比較指令 cmp.12 3.1.2 運(yùn)算指令.12 3.2 部分程序注釋.13 3.2.1 投幣程序.13 3.2.2 價(jià)格比較程序.14 3.2.3 根據(jù)投入的錢數(shù)指示燈顯示程序.14 3.2.4 選擇商品和送出部分.15 3.2.5 找錢退幣程序.15 3.3 梯形圖和指令表.17 第 4 章 具體事例的仿真.18 4.1 gx7ch 軟件的簡介.18 4.2 具體事例的分析.19 結(jié)論.25 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iv 謝 辭.26 參考文獻(xiàn).27 附錄.29 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前言 自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無人自動(dòng)售貨,集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備

9、。 自動(dòng)售貨機(jī)不受任何場地限制,方便快捷,很多城市的公共場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)展趨勢來看，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)模式和銷售環(huán)境的 變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的 產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素 的制約，無人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。 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) 展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置,它具有可靠性高、編程簡單、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

10、。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)。 自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)長期以來在美國、日本等國家得到迅猛發(fā)展，目前已在 45 個(gè)國家得到廣泛普及。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，中國的自動(dòng)售貨機(jī)擁有量僅有 2 萬臺(tái)， 相對于 13 億的人口大國和零售業(yè)態(tài)發(fā)展的趨勢而言，中國自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)的發(fā) 展空間將更加廣闊。 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) 展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置，它具有可靠性高、程序簡單、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

11、 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。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 1 章 自動(dòng)售貨機(jī)簡介 1.1 自動(dòng)售貨機(jī)的簡介 在實(shí)際生活中，我們見到的售貨機(jī)可以銷售一些簡單的日用品，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)值判斷是否能夠購買某種商品，并做出相應(yīng)的反應(yīng)，自動(dòng)售貨機(jī)是 可完成無人自動(dòng)售貨,集光、 機(jī)、

12、電一體化的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。自動(dòng)售貨機(jī)不受 任何場地限制,方便快捷,很多城市的公共場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)展趨勢來看，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。 從廣義來講自動(dòng)售貨機(jī)就是在投入錢幣后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來 講就是自動(dòng)銷售商品的機(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)無人售貨的系統(tǒng)可以更省力， 運(yùn)營時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購買的好奇心的自身性能，可以很好 地解決人工費(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。 1.2 采用 plc 控制售貨機(jī)的原因 價(jià)格僅是選擇 plc 品牌的

13、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，毫無疑問，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)，這不僅節(jié)約了勞動(dòng)力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場。 這無疑給企業(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?plc 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

14、。這既經(jīng)濟(jì)又簡捷，可以達(dá)到事半功倍 的目的。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 眾所周知，目前我國 75%的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，都是采用繼電器控制，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，這勢必造成設(shè)計(jì)周期長。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 顯示來輸入，或修改程序使得梯形圖能準(zhǔn)確無誤地反映生產(chǎn)要求。編程人員也可 根據(jù)新產(chǎn)品對生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫程序并把它存儲(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、簡單又可 保

15、密。開發(fā)這種軟件對優(yōu)化生產(chǎn)過程，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。 在現(xiàn)在科技成果迅猛發(fā)展的今天，市場經(jīng)濟(jì)的競爭就是利用最小的投資獲取 最大的利潤，為了使人們在生活購物中得到方便，就出現(xiàn)了自動(dòng)售貨機(jī)。對于一 臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，如果采用電力機(jī)械來進(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， 各種閥體和設(shè)備的組裝較高，反應(yīng)速度相對較慢，用于控制售貨機(jī)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值消 費(fèi)高，從利潤價(jià)值觀來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

16、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)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置，它不但可實(shí)現(xiàn)類似控制功能，還具有可靠 性高、編程簡單、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?動(dòng)售貨機(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?？梢钥闯觯捎?plc 對自動(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。 1.3 自動(dòng)售貨機(jī)的功能 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)最基本的功能即對投入的硬幣進(jìn)行

17、感應(yīng)，并根據(jù)所投入的硬幣 數(shù)值判斷是否能夠購買某種飲料，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) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 警系統(tǒng)等來實(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)值判斷是否能夠購買某種商品，并做出相應(yīng)的反應(yīng)。 售貨機(jī)中有 3 種商品，可樂 3 元，綠茶 3.5 元，奶茶 4.5 元?，F(xiàn)投入錢幣， 當(dāng)投入的貨幣超過可樂的價(jià)格時(shí)，可

18、樂指示燈亮，提示可以購買，當(dāng)投入的貨幣 超過綠茶的價(jià)格時(shí)，綠茶指示燈亮，當(dāng)投入的貨幣超過奶茶的價(jià)格時(shí)，奶茶指示 燈亮，提示可以購買。當(dāng)按下可樂按鈕時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣 總值中減去可樂的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取可樂到出貨口。買綠茶和奶茶 操作同理。操作完成后不再購買而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退 回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。 由此看來，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)來實(shí)現(xiàn)完 整的售貨、退幣功能。 可通過操作屬性把把自動(dòng)售貨機(jī)分為四個(gè)過程： (1) 投幣過程 (

19、2) 價(jià)格比較過程 (3) 選擇商品過程 (4) 退幣過程 可把自動(dòng)售貨機(jī)工作過程分為 4 個(gè)狀態(tài)： (1) 初始狀態(tài) (2) 投幣狀態(tài) (3) 購買狀態(tài) (4) 退幣狀態(tài) 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。 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 買。 購買狀態(tài)。按下可以購買的選擇按鈕，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。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 退幣按鈕。按下退幣按鈕，顯示退幣

20、框，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)。 到此為止，自動(dòng)售貨機(jī)的一個(gè)完整工作過程結(jié)束。 1.4 自動(dòng)售貨機(jī)工作原理 本文設(shè)計(jì)的是售可樂、綠茶和奶茶三種飲料的自動(dòng)飲料機(jī)，它的售貨過程原 理是： (1) 從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)、識(shí)別器判別人民幣的面 值。 (2) 識(shí)別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。 (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。 (4) 顧客選擇商品后，根據(jù)售出的商品包裝類型的不同，采用不同的驅(qū)動(dòng)技 術(shù)把商品送出。 (5) 顯示余額，如果金額足夠多，顧客可

21、以選擇退幣或繼續(xù)買商品；如果款 額不足，售貨機(jī)經(jīng)過延時(shí)予以退幣。 退幣時(shí)是采取由大額面值到小額面值輸出 錢幣的順序。 (6) 系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。 1.5 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)思路 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 的梯形圖來設(shè) 計(jì)控制程序，并簡單介紹相關(guān)的知識(shí)，如：plc 的編程語言、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明該設(shè)計(jì)的控制原 理過程。 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)確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)

22、所畫出的順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的 梯形圖，并反復(fù)調(diào)試做到程序無誤。具體的設(shè)計(jì)控制要求流程、軟硬件組成圖、 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 梯形圖將會(huì)在后面進(jìn)行詳細(xì)介紹。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第 2 章 plc 自動(dòng)售貨機(jī)的硬件設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)目的 通過對自動(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)的方法。 2.2 自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)要求 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

23、物 輸出，自動(dòng)售貨機(jī)的實(shí)際要求如下： (1) 自動(dòng)售貨機(jī)可投入五角、一元和五元的錢幣。 (2) 所售飲料的價(jià)格為：可樂3 元，綠茶3.5 元，奶茶4.5 元。 (3) 當(dāng)投入的錢幣總值超過所購飲料的標(biāo)價(jià)時(shí)，所有可購買飲料的指示燈均 亮，作為購買提示（當(dāng)投入的錢幣總值超過 3 元，可樂指示燈亮；當(dāng)投入的錢幣 總值超過 3.5 元時(shí)，綠茶和可樂指示燈亮；當(dāng)投入的錢幣總值超過 4.5 元時(shí)奶茶、 綠茶和可樂的指示燈都會(huì)亮） 。 (4) 當(dāng)可樂指示燈亮?xí)r，按選擇可樂按鈕，則排出可樂，8s 后自動(dòng)停止。 (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。 (6) 當(dāng)奶茶指示燈亮?xí)r，

24、按選擇奶茶按鈕，則拍出奶茶，8s 后自動(dòng)停止。 (7) 系統(tǒng)根據(jù)顧客投入的錢幣，判斷錢幣是否足夠，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。 (8) 購買飲料后，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算剩余錢幣，若投入的錢幣總值超過所需的錢 數(shù)，則找錢指示燈亮自動(dòng)售貨機(jī)自動(dòng)退出多余的錢。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。 (9) 當(dāng)退幣或報(bào)警時(shí)則不能再投入錢幣 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 2.3 i/o 分配表和 plc 的選型 plc 容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)考慮留

25、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短決定。 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。國際上

26、流行將 plc 的點(diǎn)數(shù)作為 plc 規(guī)模分類的標(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)；二是用戶存儲(chǔ)器的容量（字 數(shù)） 。 plc 物理結(jié)構(gòu)的選擇 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、綠茶、奶茶選擇按鈕，開始按鈕，退幣按鈕；外部輸出端有可樂、綠茶、 奶茶指示燈，退幣指示燈，可樂、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)生對飲料和錢幣的輸出，在選擇飲料的同時(shí)會(huì)有相應(yīng) 的指示燈亮，其指示采

27、用的電是經(jīng)過變壓器調(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。 其 plc 的 i/o 分配表如表 2-1 所示: 表 2-1 plc 的 i/o 接線表 輸入輸出 設(shè)備輸入設(shè)備輸出 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 開始按鈕sb0x000可樂指示燈hl2y010 0.5 元sb1x001綠茶指示燈hl3y011 1 元sb2x002奶茶指示燈hl4

28、y012 5 元sb3x003找錢指示燈hl5y016 可樂按鈕sb4x004可樂輸出yv1y013 綠茶按鈕sb5x005綠茶輸出yv2y014 奶茶按鈕sb6x006奶茶輸出yv3y015 退幣按鈕sb7x0070.5 元退幣口yv4y020 1 元退幣口yv5y021 5 元退幣口yv6y022 2.4 外部接線圖 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 開關(guān)信號(hào)的數(shù)量、用戶程序的長短及相關(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 plc 為繼電器

29、輸出型。 了解各個(gè)控制對象的驅(qū)動(dòng)要求，分析對象的控制要求，完成 plc 硬件結(jié)構(gòu)配 置。本設(shè)計(jì)中輸入有開始按鈕、錢幣的投入按鈕、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 plc 進(jìn)行得到 很好的控制；電機(jī)提供動(dòng)力進(jìn)行對飲料的輸出。 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： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 2-1 plc 外部 i/o 接線圖 該 plc 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，綠茶，奶茶。線

30、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、綠茶，或奶茶時(shí)的指示引導(dǎo)購物作 用。按鈕和指示燈，直接明了，方便簡單，易于操作。 2.5 編程流程圖 繪制出自動(dòng)售貨機(jī) plc 控制流程圖，表達(dá)各控制對象的動(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： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖 2-2 編程流程圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 3 章 plc 自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)涉及 plc 指令簡介 3.1.1 比較指令 cmp 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

31、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 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。 圖 3-1 cmp 指令使用說明 3.1.2 運(yùn)算指令 運(yùn)算指令有加法運(yùn)算和減法運(yùn)算，運(yùn)用運(yùn)算指令是用來計(jì)算錢幣的總值和剩 余的錢幣。 加法運(yùn)算：加法運(yùn)算指令是把指定的源元件中的二進(jìn)制

32、數(shù)相加，結(jié)果送到指 定的目標(biāo)元件中，如圖 3-2 所示。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 當(dāng) x000 為 1 時(shí)， （d0）+（d5）=（d6） ，運(yùn)算是代數(shù)運(yùn)算 圖 3-2 加法運(yùn)算使用說明圖 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）=（d14） ， 運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。 圖 3-3 減法運(yùn)算使用說明圖 3.2 部分程序注釋 3.2.1 投幣程序 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

33、代表的相應(yīng)金額，但是在報(bào)警和退幣的時(shí)候不 可投幣，此時(shí)繼電器 m206 和 m208 會(huì)分別斷開，此時(shí)投幣無效，只有在退幣過 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)方可開始下一次操作。其具體梯形圖如圖 3-4 所示： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 圖 3-4 投幣梯形圖 3.2.2 價(jià)格比較程序 寄存在 d10 中的貨幣金額和商品的單價(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。以此類推，其 價(jià)格比較梯形圖如下圖 3-5 所

34、示： 圖 3-5 價(jià)格比較梯形圖 3.2.3 根據(jù)投入的錢數(shù)指示燈顯示程序 根據(jù)選擇的飲料價(jià)格不同，投入的錢幣多少，則飲料的指示燈亮的情況也不 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： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 3-6 指示燈顯示梯形圖 3.2.4 選擇商品和送出部分 選擇商品的輸出，當(dāng)投入的錢幣達(dá)到規(guī)定的價(jià)格時(shí)，相對應(yīng)商品的指示燈就 會(huì)亮，當(dāng)按下所對應(yīng)的按鈕，則對應(yīng)的商品就會(huì)輸出。例如當(dāng)錢幣足夠時(shí)，選擇 可樂按鈕即 x004，其中 x005 和 x006 的常閉觸

35、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： 圖 3-7 選擇商品輸出程序圖 3.2.5 找錢退幣程序 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)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 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 系統(tǒng)執(zhí)行的完善性。其中常開開關(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。其找錢程序如圖 3-8 所示： 圖 3-8 找錢程序梯形圖 自

36、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。 其控制的過程就是先進(jìn)行錢幣的比較，如果剩余錢幣滿足大于五元，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 角的面值。在梯形圖中，常 開開關(guān) y020、y021、y022 所起的作用是自鎖作用，這樣能夠較為準(zhǔn)

37、確的控制錢 幣的輸出。 其退幣程序如圖 3-9 所示： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 圖 3-9 退幣程序梯形圖 3.3 梯形圖和指令表 本設(shè)計(jì)的總梯形圖和指令表見附錄。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 第 4 章 具體事例的仿真 4.1 gx7ch 軟件的簡介 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) 帶來了巨大的進(jìn)步，它可以編寫程序，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)利用率，總之在模擬電路中

38、起到了良好的運(yùn)用。 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。 圖 4-1 gx7ch 操作圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 4-2 gx7ch 輸出顯示圖 4.2 具體事例的分析 例如向自動(dòng)給售貨機(jī)里面投入一個(gè) 1 元和 5 元的錢幣，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，買過之 后退出錢幣，找錢幣燈亮，然后會(huì)退出錢幣，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： 圖 4-3 投入 1 元后的調(diào)試梯形圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（

39、論文） 20 圖 4-4 投入 5 元后的程序調(diào)試梯形圖 圖 4-5 顯示燈亮的梯形圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 4-6 燈亮軟元件顯示圖 圖 4-7 y 軟元件測試圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 4-8 選擇奶茶后的程序動(dòng)作梯形 圖 4-9 輸出奶茶程序動(dòng)作梯形圖 圖 4-10 軟元件輸出奶茶顯示圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖 4-11 找錢的程序梯形圖 圖 4-12 退幣指示燈和找錢動(dòng)作軟元件梯形 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 4-13 退幣指示燈程序梯形圖 圖 4-14 清零動(dòng)作程序梯形圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 結(jié)論 本次課程

40、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?簡單使用方便的自動(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，通過仿真以此實(shí)現(xiàn)它的功能。 設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)的功能主要是對飲料進(jìn)行自動(dòng)交易，通過對 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)投入錢幣時(shí)，根據(jù)投入錢幣 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)自動(dòng)輸出要選擇的飲料，并退還余額。 本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)是：通過程序的自鎖與互鎖，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)裝置簡單、易操作，結(jié)構(gòu)線路設(shè)置容易，耗能低， 能夠滿足

41、在一些商店和工廠無人售貨的目的，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)別的錢幣有些限制。沒有顯示器顯示所投入的錢幣總值。 本設(shè)計(jì)的結(jié)果能夠滿足設(shè)計(jì)需求，課題的效果明確，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，以滿足人們在生活中的 需求！ 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 26 謝 辭 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?？?似簡單使用方便的自動(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。 在接到題目后，起初感覺無從下手，在思考過一段時(shí)間后，我和同組同學(xué)通 過網(wǎng)絡(luò)以及去

42、圖書館查閱資料，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了程序。經(jīng)過多 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 光電開關(guān)、電磁閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等我們沒怎么接觸過的電子器件，之前我對這些元 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，對它們的原理以及 應(yīng)用有了深刻地認(rèn)識(shí)。 經(jīng)過不斷的學(xué)習(xí)、研究以及經(jīng)過老師的指導(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)無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，