基于plc的飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、鄭州理工職業(yè)學(xué)院畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）論文（設(shè)計(jì)）題目：基于plc的飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)所屬系別 機(jī)電工程系 專業(yè)班級(jí) 數(shù)控112 姓名 學(xué)號(hào) 201104010091指導(dǎo)教師 撰寫日期 2014 年 5 月摘 要在今天的工業(yè)生產(chǎn)中，可編程邏輯控制器（plc）已經(jīng)成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的關(guān)鍵。本文簡(jiǎn)要介紹了有關(guān)可編程邏輯控制器的一些基礎(chǔ)知識(shí)和簡(jiǎn)單的應(yīng)用，而且還介紹了plc的技術(shù)特點(diǎn)，并重點(diǎn)在硬件、軟件和組態(tài)軟件方面進(jìn)行了介紹，對(duì)他們?cè)诠I(yè)自動(dòng)化中的典型應(yīng)用、最新的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)也做了介紹。自動(dòng)售貨機(jī)在中國(guó)有著廣闊的發(fā)展前景，文中介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀。在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我查閱了

2、大量的資料，以plc原理為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)。按照自動(dòng)售貨機(jī)的工作方式，把一次交易過(guò)程分為：運(yùn)行初期清零過(guò)程、投幣過(guò)程、價(jià)格比較過(guò)程、選擇商品過(guò)程、退幣過(guò)程。利用梯型圖編制各個(gè)過(guò)程的程序完成了設(shè)計(jì)的基本要求。 關(guān)鍵詞:自動(dòng)售貨，可編程邏輯控制器。abstractin todays industrial production, programmable logic controller (plc) has become the key to realize industrial automation. this paper briefly introduces the programmab

3、le logic controller some basic knowledge and simple application, but also introduces the technical characteristics of plc, and mainly in hardware, software and configuration software are introduced, the typical application in industrial automation, the latest technology development trend is also int

4、roduced. vending machine in china has a wide development prospect, this paper introduces the vending machine development history and current situation. in this graduation design, i refer to a large amount of material, with plc principle for foundation design the vending machine system. according to

5、the vending machine working way, a transaction process is divided into: early operation period reset process, coin process, price comparison process, choose goods process, return money process. use of ladder type planning each process procedures completed the basic requirements of design.keywords:ve

6、nding machine;programmable logic controller.目 錄摘 要ii第1章任務(wù)與要求11.1課題概述11.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1第2章 引 言12.1研究背景12.2論文研究目標(biāo)和意義32.2.1 自動(dòng)售貨機(jī)3第三章 方案論證與設(shè)計(jì)43.1 總體方案設(shè)計(jì)分析43.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則43.2 方案的選擇與設(shè)計(jì)53.2.1 繼電控制53.2.2 單片機(jī)控制53.2.3 plc控制53.3 方案確定6第4章 自動(dòng)售貨機(jī)的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)64.1 硬件系統(tǒng)組成64.2 軟件設(shè)計(jì)84.2.1 自動(dòng)售貨機(jī)控制要求84.2.2三菱fx2n-32型plc自動(dòng)售貨機(jī)流程

7、圖94.2.3 i/o分配表94.2.4 硬件接線圖104.2.5程序設(shè)計(jì)10第5章 系統(tǒng)調(diào)試145.1調(diào)試的設(shè)備155.2調(diào)試步驟15第6章 總結(jié)16參考文獻(xiàn).17致謝18 第1章 任務(wù)與要求1.1課題概述本課題采用三菱plc-fx2n-32mr對(duì)飲料飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先對(duì)飲料飲料自動(dòng)售貨機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，然后根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求對(duì)飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，給出飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路，并通過(guò)i/o列表、i/o接線圖、梯形圖、指令表等對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)，控制程序經(jīng)上機(jī)調(diào)試運(yùn)行，其結(jié)果基本符合要求。1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1）簡(jiǎn)單介紹飲料自動(dòng)售

8、貨機(jī)結(jié)構(gòu)；2）分析飲料自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)，確定其控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路；3）采用fx2n系列plc作為飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制plc，正確選取plc型號(hào)，設(shè)計(jì)出其控制程序。4）控制程序上機(jī)調(diào)試。5）所設(shè)計(jì)的飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制程序，應(yīng)符合飲料自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行規(guī)則。如飲料自動(dòng)售貨機(jī)收到識(shí)幣信號(hào)后，自動(dòng)進(jìn)行累計(jì)、外部金額顯示、顧客按鍵后自動(dòng)推出商品和發(fā)出退幣找零等信號(hào)的電控系統(tǒng)。6）設(shè)計(jì)說(shuō)明書要有硬件原理連接圖，i/o分配圖，程序梯形圖、指令表及相應(yīng)的說(shuō)明。要求文字流暢，圖形清晰，便于閱讀。有條件的設(shè)計(jì)方案要求在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證其正確性。第2章 引 言2.1研究背景1968年美國(guó)通用汽車公司提出取代繼

9、電器控制裝置的要求； 1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程邏輯控制器pdp14 ，在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這是第一代可編程邏輯控制器，稱programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)plc。 1969年，美國(guó)研制出世界第一臺(tái)pdp-14； 1971年，日本研制出第一臺(tái)dcs-8； 1973年，德國(guó)研制出第一臺(tái)plc； 1974年，中國(guó)研制出第一臺(tái)plc。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程邏輯控制器，使可編程邏輯控制器增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。此時(shí)的可編程邏輯控制

10、器為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)后，為了方便和反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程邏輯控制器定名為programmable logic controller（plc）。 20世紀(jì)70年代中末期，可編程邏輯控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、pid功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。 20世紀(jì)80年代初，可編程邏輯控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 20世紀(jì)

11、80年代至90年代中期，是可編程邏輯控制器發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。在這時(shí)期，plc在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，可編程邏輯控制器逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的dcs系統(tǒng)。 20世紀(jì)末期，可編程邏輯控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。這個(gè)時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程邏輯控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。plc的組成有中央處理單元（cpu）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（i/o）電路、電源、編程器等幾方面組成。電源輸入電路中

12、央處理單元cpu編程器輸出電路系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器2.1.3 plc的特點(diǎn)使用方便，編程簡(jiǎn)單 采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。 功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高 一臺(tái)小型plc內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。plc可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) plc產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)

13、行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。plc的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。plc有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和小型交流接觸器。 硬件配置確定后，可以通過(guò)修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。 4.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。plc用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 plc采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)

14、到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，plc已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。 5.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少 plc用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。 plc的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。 plc的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)plc上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一

15、般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。 6.維修工作量小，維修方便 plc的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。plc或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)plc上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故。2.2論文研究目標(biāo)和意義 2.2.1 自動(dòng)售貨機(jī) 自動(dòng)售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式，20世紀(jì)70年代自日本和歐美發(fā)展起來(lái)。它又被稱為24小時(shí)營(yíng)業(yè)的微型超市。在日本，70%的罐裝飲料是通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)售出的。全球著名飲料商可口可樂(lè)公司在全世界就布有50萬(wàn)臺(tái)飲料自動(dòng)售貨機(jī)。 在日本全國(guó)各地，共設(shè)有550萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)（

16、據(jù)1998年的統(tǒng)計(jì)），銷售額達(dá)6兆8969億4887萬(wàn)日元，為世界第一。在售貨機(jī)的顯示屏幕上進(jìn)行操作，輸入商品號(hào)碼和購(gòu)買數(shù)量，并投入錢幣后，商品就會(huì)從取貨口出來(lái)，甚至從食品自動(dòng)售貨機(jī)上還能買到熱呼呼的面條和米飯團(tuán)。雖然日本的自動(dòng)售貨機(jī)總臺(tái)數(shù)低于美國(guó)（據(jù)1997年的統(tǒng)計(jì)為689萬(wàn)臺(tái)），但是，從人口占有數(shù)來(lái)看卻是世界上最高的，美國(guó)平均35人占有一臺(tái)，而日本為23人占有一臺(tái)。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

17、加上場(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。從廣義來(lái)講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來(lái)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(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)優(yōu)點(diǎn)。2.2.2 目的和意義 本次設(shè)計(jì)的主要目的能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的plc設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增強(qiáng)和完善學(xué)生自我的創(chuàng)新與動(dòng)手能力。主要內(nèi)容是首先整個(gè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，從硬件到軟件的資料收集

18、，對(duì)一些硬件以及自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部接線電路都逐一進(jìn)行了研究學(xué)習(xí)。第三章 方案論證與設(shè)計(jì)3.1 總體方案設(shè)計(jì)分析 3.1.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：(1) 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制對(duì)象。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料，并于機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬訂電氣控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。(2) 在滿足控制系統(tǒng)要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。（3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)

19、展和工藝和改進(jìn)，在選擇plc容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。3.2 方案的選擇與設(shè)計(jì)3.2.1 繼電控制利用具有繼電特性的元件進(jìn)行控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)。所謂繼電特性是指在輸入信號(hào)作用下輸出僅為通、斷等幾個(gè)狀態(tài)的特性。繼電控制也稱通斷控制。例如，電爐溫度調(diào)節(jié)中根據(jù)爐溫是否超過(guò)規(guī)定值而斷開(kāi)或接通電源。這種只有通、斷兩個(gè)狀態(tài)的控制又稱雙位式控制。對(duì)于繼電控制型伺服系統(tǒng)，繼電控制是指驅(qū)動(dòng)電源的全部電壓按照控制偏差值符號(hào)的正負(fù)，正向或反向地加到執(zhí)行電動(dòng)機(jī)上。為避免正反向之間的持續(xù)振蕩，在正向和反向之間常設(shè)置一個(gè)死區(qū)。繼電控制中使用的元件并不限于電磁式繼電器，也可用別的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)繼電特性。例如，在雙位式溫度調(diào)節(jié)中，

20、常采用雙金屬片作為敏感元件，溫度變化時(shí)雙金屬片因兩部分金屬的膨脹系數(shù)不同而彎曲變形，接通或斷開(kāi)觸點(diǎn)。其他如液壓和氣動(dòng)閥等也是具有繼電特性的元件。繼電控制系統(tǒng)的主要分析方法有相平面法和描述函數(shù)法。繼電控制的缺點(diǎn)：繼電器已應(yīng)用到家庭及工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。他們比以往的產(chǎn)品具有更高的可靠性。但是，這也是隨之帶來(lái)的一些問(wèn)題。如絕大多數(shù)控制繼電器都是長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞。而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。再者，對(duì)一個(gè)具體使用的裝有上百個(gè)繼電器的設(shè)備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時(shí)也消耗了大量的電

21、能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡(jiǎn)單的改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。3.2.2 單片機(jī)控制目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置 ，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。

22、單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，3.2.3 plc控制 在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可編程控制器(plc)作為自動(dòng)控制以成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)，同時(shí)也給工業(yè)控制帶來(lái)了前所未有的非凡變化。使用plc的工業(yè)控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的用繼電器的工業(yè)控制系統(tǒng)相比，在操作、控制、效率和精度等各個(gè)方面都具有無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。雖然在工業(yè)控制系統(tǒng)中所使用的繼電器控制設(shè)備不會(huì)被完全淘汰，但是由于plc的出現(xiàn)已經(jīng)改變了工業(yè)控制設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想。 可編程序控制器的優(yōu)勢(shì)、特點(diǎn)及功能：可編程控制器以體積小功能強(qiáng)大所著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運(yùn)動(dòng)控制、定時(shí)控制、

23、計(jì)數(shù)控制、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過(guò)輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。特別是現(xiàn)在，由于信息、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，擴(kuò)展了plc的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。1順序控制2閉環(huán)過(guò)程控制3運(yùn)動(dòng)位置控制4生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和管理5網(wǎng)絡(luò)特性3.3 方案確定 plc控制比繼電控制在邏輯上更改方便、控制速度更高、更靈活且便于維護(hù)。plc是建立在單片機(jī)上的產(chǎn)品。單片機(jī)是一種集成電路，不具可比性。單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，plc是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)特例。從工程角度上說(shuō)：對(duì)于單項(xiàng)或重復(fù)極少的項(xiàng)

24、目，采用plc是更明智、快捷的途徑。功率高，可靠性好！通過(guò)對(duì)各種控制的優(yōu)缺點(diǎn)分析，各適用于不同控制要求的場(chǎng)合。對(duì)于自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)。要求控制速度快、靈活、可靠性高、易于維護(hù)和改動(dòng)、屬于單項(xiàng)重復(fù)數(shù)少的項(xiàng)目。用plc來(lái)控制是最好的選擇。它少了幾點(diǎn)控制的笨重和單片機(jī)控制的復(fù)雜性。但分析各種廠家生產(chǎn)的plc。西門子plc多用于大型、超大型的場(chǎng)合。所以我選用了三菱fx2n-32mr型plc來(lái)進(jìn)行自動(dòng)售貨機(jī)的控制。第4章 自動(dòng)售貨機(jī)的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1硬件系統(tǒng)組成 1主控制板2溫控模版溫度采集加熱制冷等3貨幣識(shí)別模塊在投入貨幣之后，系統(tǒng)會(huì)用紅外線識(shí)別器識(shí)別貨幣的面額。4銷售模塊在顧客選擇商品時(shí)，

25、用電機(jī)驅(qū)動(dòng)相關(guān)的硬件設(shè)施送出相應(yīng)的商品。在退幣時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成退幣動(dòng)作。完成銷售過(guò)程。4.1.2 電氣設(shè)備的選擇 在整個(gè)硬件控制中包括各種電氣設(shè)備：斷路器、接觸器、繼電器、隔離開(kāi)關(guān)、熱繼電器、和電動(dòng)機(jī)。繼電器的選用原則：(1)按使用類別選用：中小型工廠的生產(chǎn)實(shí)際，90kw及以下的籠型電動(dòng)機(jī)占全廠電機(jī)總數(shù)的90以上，基本屬于按ac-3使用類別選用。(2)確定容量等級(jí)：接觸器的容量即主觸頭在額定電壓等技術(shù)條件下，其額定電流的確定，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：工作制及工作頻率的影響：選用接觸器時(shí)，應(yīng)注意其控制對(duì)象是長(zhǎng)期工作制，還是重復(fù)短時(shí)工作制。在操作頻率高時(shí)，還必須考慮電弧能量的影響。在水泥廠屬于長(zhǎng)期工作制，但

26、操作頻率不高，應(yīng)盡可能選用銀、銀合金或鑲銀觸頭的接觸器，如cj20型系列產(chǎn)品。環(huán)境條件的影響：在水泥廠，生產(chǎn)流程的環(huán)境是比較惡劣的，粉塵污染嚴(yán)重，通風(fēng)條件差，工作場(chǎng)所溫度較高。因此，對(duì)接觸器的選擇宜采取降容使用的技術(shù)措施。熱繼電器的選用原則：熱繼電器主要用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載，為了保證電動(dòng)機(jī)能夠得到既必要又充分的過(guò)載保護(hù)，就必須全面了解電動(dòng)機(jī)的性能，并給其配以合適的熱繼電器，進(jìn)行必要的整定。一般涉及到電動(dòng)機(jī)的情況有工作環(huán)境、起動(dòng)電流、負(fù)載性質(zhì)、工作制、允許的過(guò)載能力等。原則上應(yīng)使熱繼電器的安秒特性盡可能接近甚至重合電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性，或者在電動(dòng)機(jī)的過(guò)載特性之下，同時(shí)在電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載和起動(dòng)的瞬間，熱

27、繼電器應(yīng)不受影響(不動(dòng)作)。 熱繼電器的正確選用與電動(dòng)機(jī)的工作制有密切關(guān)系。當(dāng)熱繼電器用以保護(hù)長(zhǎng)期工作制或間斷長(zhǎng)期工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般按電動(dòng)機(jī)的額定電流來(lái)選用。例如，熱繼電器的整定值可等于0.951.05倍電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者取熱繼電器整定電流的中值等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，然后進(jìn)行調(diào)整。 當(dāng)熱繼電器用以保護(hù)反復(fù)短時(shí)工作制的電動(dòng)機(jī)時(shí)，熱繼電器僅有一定范圍的適應(yīng)性。如果每小時(shí)操作次數(shù)很多，就要選用帶速飽和電流互感器的熱繼電器。 對(duì)于正反轉(zhuǎn)相通斷頻繁的特殊工作制電動(dòng)機(jī)，不宜采用熱繼電器作為過(guò)載保護(hù)裝置，而應(yīng)使用埋入電動(dòng)機(jī)繞組的溫度繼電器或熱敏電阻來(lái)保護(hù)。電動(dòng)機(jī)的選用原則：1）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、啟動(dòng)

28、、制動(dòng)、調(diào)速及其它控制性能應(yīng)滿足機(jī)械特性和生產(chǎn)工藝過(guò)程的要求，電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中對(duì)電源供電質(zhì)量的影響（如電壓波動(dòng)、謝波干擾等），應(yīng)在容許的范圍內(nèi)；2）按預(yù)定的工作制、冷卻方法基輔在情況所確定的電動(dòng)機(jī)功率，電動(dòng)機(jī)的溫升應(yīng)在限定的范圍內(nèi)；3）根據(jù)環(huán)境條件、運(yùn)行條件、安裝方式、傳動(dòng)方式，選定電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、安裝、防護(hù)形式，保證電動(dòng)機(jī)可靠工作；4）綜合考慮一次投資幾運(yùn)行費(fèi)用，整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、合理、可靠和安全。4.2 軟件設(shè)計(jì)4.2.1 自動(dòng)售貨機(jī)控制要求1.投幣類型分為1元、5元、10元、20元、50元2.各種紙幣各一個(gè)投錢處3.分為五種飲料汽水、可樂(lè)、牛奶、咖啡、紅茶。價(jià)格分別為3元、4元、5元

29、、6元、7元5.當(dāng)錢數(shù)大于3時(shí)汽水燈亮6.當(dāng)錢數(shù)大于4時(shí)汽水、可樂(lè)燈亮7.當(dāng)錢數(shù)大于5時(shí)汽水、可樂(lè)、牛奶燈亮等等8.按下飲料的按鈕，電動(dòng)機(jī)得電指示燈亮，相應(yīng)飲料的燈閃。錢數(shù)減去飲料錢數(shù)，等閃爍3秒，出貨結(jié)束。9.按下退幣錢退出1元硬幣4.2.2三菱fx2n-32型plc自動(dòng)售貨機(jī)流程圖4.2.3 i/o分配表輸入符號(hào)功能地址輸出符號(hào)功能地址sb11元x0hl1汽水顯示燈y0sb25元x1hl2可樂(lè)顯示燈y1sb310元x2hl3牛奶顯示燈y2sb420元x3hl4咖啡顯示燈y3sb550元x4hl5紅茶顯示燈y4sb6汽水按鈕x5yv1汽水電磁閥y5sb7可以按鈕x6yv2可樂(lè)電磁閥y6sb8

30、牛奶按鈕x7yv3牛奶電磁閥y7sb9咖啡按鈕x10yv4咖啡電磁閥y10sb10紅茶按鈕x11yv5紅茶電磁閥y11sb11退幣按鈕x12yv6退幣電磁閥y124.2.4 硬件接線圖4.2.5程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)可分為6個(gè)部分。分別為：1啟動(dòng)清零部分、2投幣部分、3表示可購(gòu)買顯示部分、4選擇飲料部分、5貨幣相減部分和6退幣部分。1 啟動(dòng)清零 m8002為初始脈沖。當(dāng)plc從stop撥到run時(shí)接通瞬間。自動(dòng)初始清零。 指令表：2） 投幣部分 用pls上升沿觸發(fā)投幣。用add指令作加法運(yùn)算。指令表：3表示可購(gòu)買顯示部分 用 d1 k3 比較指令，當(dāng)d1k3輸出。 指令表：4）飲料選擇部分（購(gòu)買、出

31、貨） y0：可購(gòu)買汽水 x5：選擇汽水 y5：輸出汽水。當(dāng)按下購(gòu)買的按鈕之后，相應(yīng)的商品指示燈閃爍，同時(shí)排出商品。3秒后貨物排出完畢、相應(yīng)指示燈停止閃爍。 指令表： 5）貨幣相減部分 這里使用了sub減法運(yùn)算用于計(jì)算投幣額與商品價(jià)格之差。 指令表： 6）退幣部分 按下退幣按鈕x12（機(jī)械自鎖按鈕）后，當(dāng)d1大于1時(shí)，m61得電。d1等于1時(shí)，m62得電。執(zhí)行decp指令（減1）、并輸出。退幣線圈y12得電。退幣完成后，把x12按鈕復(fù)位，完成售貨。 指令表：第5章 系統(tǒng)調(diào)試 正確的調(diào)試系統(tǒng)才能使各模塊電路正常工作，實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性的顯示。此段程序首先采用m8002進(jìn)行自動(dòng)清零。用pls上升沿觸發(fā)實(shí)現(xiàn)

32、投幣。用add指令進(jìn)行貨幣的累加并把數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在d1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。用 d1 k3指令來(lái)表示可買的物品。還使用了t計(jì)時(shí)器用于計(jì)時(shí)。用減法指令進(jìn)行貨幣的相減以及退幣程序。完成整個(gè)自動(dòng)售貨的程序。 正確的編寫程序是調(diào)試成功的關(guān)鍵。下面就要說(shuō)說(shuō)調(diào)試所用到的設(shè)備和過(guò)程。5.1調(diào)試的設(shè)備三菱fx2n-32型plc一臺(tái)接觸器5臺(tái)指示燈10個(gè)電機(jī)5臺(tái)熱繼電器一個(gè)5.2調(diào)試步驟一：硬件調(diào)試1）按照相關(guān)的要求連接繼電器、和熱繼電器以及相關(guān)的飲料輸出電機(jī)。2）檢查繼電器的觸點(diǎn)是否有問(wèn)題。沒(méi)有問(wèn)題正確接線。3）檢查電機(jī)是否能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。把熱繼電器連入電路中。二：軟件調(diào)試 1 運(yùn)行plc，d1自動(dòng)清零。 2 按下1元投幣

33、開(kāi)關(guān)x0和5元投幣開(kāi)關(guān)x1后，表示投了6塊錢。然后汽水顯示燈（y0）、可樂(lè)顯示燈（y1）、牛奶顯示燈（y2）、咖啡顯示燈（y3）亮。表示可以購(gòu)買。 3 按下可樂(lè)購(gòu)買開(kāi)關(guān)（x6），后可樂(lè)顯示燈（y2）閃爍，同時(shí)可樂(lè)輸出線圈（y6）亮。三秒后完成。說(shuō)明可樂(lè)排出！按下找零按鈕（x12）后，退幣線圈（y12）得電（亮），表示退出1元硬幣。 4 結(jié)束。開(kāi)始調(diào)試程序時(shí)在可購(gòu)買顯示部分出了點(diǎn)問(wèn)題。我們把= d1 k3指令寫成了 d1 k3導(dǎo)致我在投入3元時(shí)顯示燈不亮，后來(lái)經(jīng)過(guò)檢查要寫成=3，改正了過(guò)來(lái)！在退幣程序中的m8012忘記加了。導(dǎo)致我按下退幣按鈕看不見(jiàn)退幣電磁閥的動(dòng)作。加入了之后，效果就明顯了。有幾塊錢可以看見(jiàn)電磁閥（燈）閃幾次。表示退幣。經(jīng)過(guò)程序的多次改動(dòng)和最后的調(diào)試，所有功能都實(shí)現(xiàn)了。達(dá)到了這次設(shè)計(jì)的目的！第6章 總結(jié)這次設(shè)計(jì)采用三菱plc-fx2n-32mr對(duì)飲料飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先對(duì)飲料飲料自動(dòng)售貨機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，然后根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求對(duì)飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析，給出飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路