基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄第1章 系統(tǒng)描述與設(shè)計(jì)思路11.1系統(tǒng)描述11.2、設(shè)計(jì)思路1第2章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1、系統(tǒng)硬件組成32.2、I/O地址分配32.3、中間繼電器分配42.4、硬件接線圖52.5、實(shí)物接線圖5第3章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)63.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)63.2控制程序設(shè)計(jì)6第4章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析104.1、系統(tǒng)調(diào)試104.2、結(jié)果分析10課程設(shè)計(jì)心得11參考文獻(xiàn)12附錄13 PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)第1章 系統(tǒng)描述與設(shè)計(jì)思路1.1系統(tǒng)描述PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)主要有三個(gè)可以感受到投幣量的傳感器、六個(gè)按鈕開關(guān)（分別為啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、退幣按鈕、汽水選擇按鈕、花茶選擇按鈕和咖啡

2、選擇按鈕）、三個(gè)指示燈（分別為汽水指示燈、花茶指示燈和咖啡指示燈）、和兩個(gè)七段數(shù)碼管。傳感器用來接收投幣信號(hào)，傳送投幣量的多少；按鈕開關(guān)分別對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行控制，當(dāng)投入的錢幣夠某一種飲料時(shí)，按下這種飲料的選擇按鈕時(shí)才會(huì)有飲料送出，有剩余錢幣時(shí)，還可以通過按下退幣按鈕來找回剩余錢幣；三個(gè)指示燈分別用來只是哪種飲料可以選擇，只有投幣量大于或等于這種飲料的價(jià)格時(shí)，這種飲料的指示燈才會(huì)亮；同時(shí)，還有兩個(gè)七段數(shù)碼管，用于顯示當(dāng)前剩余的總錢幣。控制要求如下：1自動(dòng)售貨機(jī)有3個(gè)投幣孔，分別為1元、5元和10元。2售貨共有3種飲料供選擇，分別為汽水、花茶和咖啡。3如投幣總額超過銷售價(jià)格，將可由退幣鈕找回余額。4

3、投幣總額或當(dāng)前值顯示在7段數(shù)碼管上。5投幣值等于或大于12元時(shí)，汽水指示燈亮，表示只可選擇汽水。6投幣值等于或大于15元時(shí)，汽水和花茶指示燈亮，表示只可選擇汽水和花茶。7投幣值等于或大于20元時(shí)，汽水、花茶和咖啡指示燈亮，表示3種均可選擇。8按下要飲用的飲料按鈕，則相對(duì)應(yīng)的指示燈開始閃爍，3s后自動(dòng)停止，表示飲料已經(jīng)掉出。9動(dòng)作停止后按退幣鈕，可以退回余額，退回金額如果大于10元，則先退10元再退1元，如果小于10元?jiǎng)t直接退1元的。1.2、設(shè)計(jì)思路自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的錢幣數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)運(yùn)算結(jié)果做出相應(yīng)的判斷，看看哪種商品可以進(jìn)行購(gòu)買，哪種商品不能購(gòu)買，本次課程設(shè)計(jì)的要求是可識(shí)

4、別三種錢幣，分別是1元、2元、5元，采用三個(gè)按鈕進(jìn)行模擬，自動(dòng)售貨機(jī)共出售四種貨物，其價(jià)格分別定為1元、3元、4元、6元，當(dāng)投幣數(shù)大于等于貨物價(jià)格時(shí)且售貨機(jī)里有這種貨物時(shí)，指示燈亮，表示可以進(jìn)行購(gòu)買，四種貨物分別用四個(gè)小燈代替進(jìn)行模擬。除此之外，本次設(shè)計(jì)還涉及了顯示、找零、送貨等功能的實(shí)現(xiàn)，其中顯示部分采用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，顯示投幣總數(shù)和購(gòu)買后的余額；當(dāng)按下找零按鈕后，數(shù)碼管顯示進(jìn)行清零，采用從高到低遞減的形式進(jìn)行清零，例如：當(dāng)余額為17元時(shí)，按下找零按鈕后，先找三個(gè)五元數(shù)碼管分別顯示12、7、2，然后再找2元，清零。送貨部分采用小車直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬，將四種貨物分別送到四個(gè)不同的地點(diǎn)，采用四個(gè)光

5、電開關(guān)分別代表四個(gè)不同的送貨地點(diǎn)，當(dāng)按下不同的送貨按鈕后，小車會(huì)以其對(duì)應(yīng)的光電開關(guān)為終點(diǎn)做直線往返運(yùn)動(dòng)，表示送貨過程由于售貨機(jī)的全部功能是在上位機(jī)上模擬的，所以售貨機(jī)的部分硬件是由計(jì)算機(jī)軟件來模擬替代的這些并不會(huì)影響實(shí)際程序的操作，完全能模擬現(xiàn)實(shí)售貨機(jī)的運(yùn)行。第2章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1、系統(tǒng)硬件組成我們本次采用的是西門子公司的S7200系列PLC，它可以提供4種不同的基本單元和6種型號(hào)的擴(kuò)展單元，其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲(chǔ)卡、寫入器、文本顯示器等。2.2、I/O地址分配本次課程設(shè)計(jì)的主要I/O分配如下： 表2-1 I/O地址分配輸入單元PLC地址輸出單元PLC地址投

6、幣1元I0.1A貨物顯示Q1.0投幣2元I0.2B貨物顯示Q1.1投幣5元I0.3C貨物顯示Q2.0送貨（A貨物）I0.4D貨物顯示Q2.1送貨（B貨物）I0.5找零出口Q2.2送貨（C貨物）I0.6出貨口Q2.3送貨（D貨物）I0.7電機(jī)正轉(zhuǎn)Q2.6找零I0.0電機(jī)反轉(zhuǎn)Q2.5數(shù)碼個(gè)位顯示I0.0I0.3數(shù)碼十位顯示I0.4I0.7限位開關(guān)S1I1.0限位開關(guān)S2I1.1限位開關(guān)S3I1.2限位開關(guān)S4I1.32.3、中間繼電器分配表2-2 中間繼電器分配中間繼電器功 能中間繼電器功 能M0.0送A貨M1.2電機(jī)反轉(zhuǎn)M0.1限位開關(guān)S1M1.3電機(jī)正轉(zhuǎn)M0.2限位開關(guān)S2M1.4電機(jī)正轉(zhuǎn)M0

7、.3送B貨M1.5電機(jī)反轉(zhuǎn)M0.4送C貨M1.6電機(jī)正轉(zhuǎn)M0.5限位開關(guān)S3M2.0送貨延時(shí)M0.6送D貨M2.1送貨延時(shí)M0.7限位開關(guān)S4M2.2送貨延時(shí)M1.0電機(jī)反轉(zhuǎn)M20.0找零M1.1電機(jī)正轉(zhuǎn)2.4、硬件接線圖 圖2-3 硬件接線圖2.5、實(shí)物接線圖 圖2-4 實(shí)物接線圖第3章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì)3.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的整體工作流程如圖3-1所示圖3-1 整體工作流程圖3.2控制程序設(shè)計(jì)3.2.1、投幣部分X0、X1、X2為投幣識(shí)別，每識(shí)別一次，即X0、X1或X2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)候不可投幣，此時(shí)M206和M208

8、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，再投幣方才有效，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X6后接通后，M205接通時(shí)方可開始下一次操作。3.2.2、價(jià)格比較部分寄存在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。最后一句用于判斷用戶投幣金額是否大于99，只有當(dāng)（D10）<100時(shí)，即M9=1時(shí)方可調(diào)用下列程序，否則系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用退幣程序。當(dāng)投幣金額不大于99時(shí)，并且大于相應(yīng)商品的單價(jià)時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈會(huì)點(diǎn)亮，當(dāng)某種商品被選擇后，對(duì)應(yīng)的指示燈會(huì)以1s為周

9、期閃爍。在退幣時(shí)LED燈不在點(diǎn)亮，即M300的常閉觸點(diǎn)斷開。3.2.3、選擇商品和送出部分選擇商品部分由三段程序構(gòu)成，分別用來處理汽水，花茶和咖啡的選擇，下面以選擇汽水為例進(jìn)行詳細(xì)說明。汽水的單價(jià)為3元，當(dāng)汽水指示燈點(diǎn)亮，即Y10接通時(shí)，每按鍵一次汽水選擇按鈕X10 ，系統(tǒng)將把用戶的可消費(fèi)余額減去3元，如按鍵前數(shù)碼管顯示5.0元，按鍵后則顯示2元，并由M40控制汽水輸出。這里須注意的是按鍵X10時(shí)，不可同時(shí)按X11，X12，否則，按鍵無效。同樣在商品送出時(shí)按選擇商品鍵也是無效的，這里由M30的常閉來實(shí)現(xiàn)。 商品的送出由代表該商品的指示燈閃爍4次來表示。當(dāng)選擇該商品后在實(shí)現(xiàn)上述處理的同時(shí)，將M3

10、0置“1”，它的常閉觸點(diǎn)可以屏蔽用戶再次選擇該商品，它的一對(duì)常開觸點(diǎn)用于產(chǎn)生四個(gè)周期為4s的方波，每個(gè)方波的占空比為50%。其波形如下所示。當(dāng)C0在四次計(jì)數(shù)完畢后，釋放M30，并將C0復(fù)位清零。3.2.4、退幣找零部分退幣鍵為X7，當(dāng)接通X7后，退幣指示燈Y14亮，以表示系統(tǒng)退幣正在進(jìn)行中。亮的時(shí)間由T14設(shè)置，這里設(shè)置T14=40，就是亮4s。M207的常開在用戶投幣金額大于99元系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用退幣時(shí)接通。退幣時(shí)，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。在按退幣鍵X7后

11、，為保證系統(tǒng)的可靠性，用戶在4s內(nèi)后才可在投幣，即T26的常閉觸點(diǎn)接通M208，而前面已經(jīng)說明M208的常閉觸點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)阻止用戶投幣的作用。第4章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析4.1、系統(tǒng)調(diào)試在整個(gè)程序的調(diào)試過程中，我遇到了一些問題，最初的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，只是將投幣，購(gòu)買的過程考慮進(jìn)去，而沒有將購(gòu)買之后送貨的過程加進(jìn)設(shè)計(jì)的方案中，后來在老師的提醒之下，我又將送貨的過程采用了小車直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬，將四個(gè)光電開關(guān)模擬成四種貨物的送貨地點(diǎn)，分別在按下四個(gè)送貨按鈕之后，將貨物送到四種地點(diǎn)，使得整個(gè)系統(tǒng)更加完善，功能更加強(qiáng)大。在數(shù)碼顯示的過程中也遇到了一些問題，數(shù)碼顯示時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸所用到的中間繼電器和后來送貨時(shí)的中

12、間繼電器發(fā)生了沖突，使得程序運(yùn)行過程發(fā)生了紊亂，后來在同學(xué)的幫助下，我明白了問題的關(guān)鍵，將其解決，使數(shù)碼顯示功能順利實(shí)現(xiàn)。在最后的送貨過程中，由于有四個(gè)地點(diǎn)，所以要對(duì)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)分別進(jìn)行控制，最初我是將所有的正轉(zhuǎn)輸入都采用了Q2.6進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所有的反轉(zhuǎn)輸入都采用了Q2.5進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)得不到預(yù)期的現(xiàn)象，經(jīng)檢查程序沒有問題，后來經(jīng)過考慮和同學(xué)的提醒，采用中間繼電器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，現(xiàn)象就出現(xiàn)了，實(shí)現(xiàn)了最初預(yù)想的送貨過程。在找零階段，最初只是按下找零按鈕后直接將數(shù)碼顯示清零，后來經(jīng)過思考和老師的提醒，將找零部分又逐步進(jìn)行了完善，將找零的過程在數(shù)碼管上顯示了出來先找大面額的錢幣，后找小面額的錢

13、幣，其內(nèi)部進(jìn)行減法運(yùn)算，使得整個(gè)找零的過程清晰可見。在購(gòu)買貨物的過程中最初忽略了如果貨物售完該怎么辦，后來經(jīng)過完善將貨物的數(shù)量進(jìn)行了設(shè)定，只有當(dāng)投幣金額大于等于所要購(gòu)買的貨物時(shí)，且貨物數(shù)量大于零時(shí)才能進(jìn)行購(gòu)買，這使得整個(gè)過程更加完善。4.2、結(jié)果分析通過本次PLC課程設(shè)計(jì)使得我對(duì)PLC的操作更加的熟練，同時(shí)掌握了自動(dòng)售貨機(jī)的基本工作原理，對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展也有了一定的了解更加充分的體會(huì)到了PLC在實(shí)際生活中的重要應(yīng)用與在當(dāng)今控制領(lǐng)域的重要地位。與此同時(shí)，我也對(duì)S7200系列的PLC有了更進(jìn)一步的了解，同時(shí)對(duì)PLC的高效性和實(shí)用性有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程中，在遇到問題的時(shí)候，我學(xué)會(huì)

14、了如何借助外界的幫助和自身的努力來解決實(shí)際問題，懂得如何進(jìn)行獨(dú)立思考，如何冷靜的面對(duì)要解決的問題，這些都是今后學(xué)習(xí)生活的寶貴經(jīng)驗(yàn)，在以后的各個(gè)方面都有著至關(guān)重要的作用。課程設(shè)計(jì)心得通過一周的 PLC 的課程設(shè)計(jì),在自己的努力下,最終完成 FX-2N 系列 PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).本控制系統(tǒng)就是充分利用了 PLC,接口電路芯片以 及顯示模塊.實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的控制,達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的.這次設(shè)計(jì)的 PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的主要內(nèi)容包括設(shè)計(jì)出了硬件系統(tǒng)的接線圖,梯形圖等;并 且系統(tǒng)具有啟動(dòng),停止功能;運(yùn)用功能指令進(jìn)行 PLC 控制程序設(shè)計(jì);還進(jìn)行了 系統(tǒng)調(diào)試,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求.

15、 在設(shè)計(jì)中運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí),進(jìn)行自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行原理設(shè)計(jì),硬件系統(tǒng)設(shè) 計(jì),軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì),創(chuàng)新設(shè)計(jì),提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力,系統(tǒng)調(diào)試能力,分 析問題與解決問題的能力.綜合運(yùn)用了所學(xué)的知識(shí),理論與實(shí)際相結(jié)合,提出并 論證設(shè)計(jì)方案,然后進(jìn)行軟,硬件的設(shè)計(jì),制作與調(diào)試,最后獲得正確的結(jié)果. 加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的鞏固,加強(qiáng)了建立 PLC 控制工業(yè)機(jī)械和生產(chǎn)過程系統(tǒng) 的整體概念,初步掌握了 PLC 控制工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的軟,硬件開發(fā)方法, 為以后進(jìn)行實(shí)際的 PLC 軟,硬件應(yīng)用開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ).與此同時(shí),也加 強(qiáng)了我們對(duì)問題的分析解決能力, 為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)后的工作做了充分的 準(zhǔn)備. 在本次課程設(shè)計(jì)中受到老師的耐心指導(dǎo), 使我們進(jìn)一步學(xué)習(xí)到了對(duì)問題的整 體把握,學(xué)會(huì)