自動售貨機控制系統(tǒng)課程設(shè)計

1、-學院課程設(shè)計報告課程名稱： 專業(yè)綜合課程設(shè)計 專業(yè)班級： 學生姓名： 指導教師： 完成時間： 2013年 6 月 12 日 報告成績： 評閱意見： 評閱教師 日期 2013.6.20 -學院制21 目 錄一、設(shè)計題目1二、控制要求2三、設(shè)計作用與目的3四、所用的儀設(shè)備器與軟件4五、系統(tǒng)設(shè)計45.1、系統(tǒng)總體設(shè)計45.1.1、系統(tǒng)設(shè)計總思路45.1.2、程序設(shè)計的步驟55.1.3、PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)75.2、各子模塊設(shè)計85.2.1、計幣系統(tǒng)85.2.2、價格比較系統(tǒng)95.2.3、商品選擇系統(tǒng)105.2.4、.退幣系統(tǒng)115.3、I/O分配表125.4、PLC外部接線圖14六、實驗調(diào)試結(jié)果14七

2、、設(shè)計中的問題及解決方法17八、設(shè)計心得18參考文獻20致 謝21一、設(shè)計題目 設(shè)計題目：自動售貨機控制系統(tǒng)設(shè)計 課題內(nèi)容：自動售貨機廣泛用于娛樂場所。本設(shè)計要求用PLC控制自動售貨機的運行。使其能在運算指令的控制下，巧妙地實現(xiàn)投幣幣值累加，從而自動完成汽水、可樂、咖啡的售貨工作。二、控制要求1、此自動售貨機可投入1元、2元和5元硬幣。2、當投入的硬幣總值等于或超過2元時，汽水按鈕指示燈亮；當投入的硬幣總值等于或超過3元時，汽水、可樂按鈕指示燈都亮；當投入的硬幣總值等于或超過5元時，汽水、可樂、咖啡按鈕指示燈都亮。3、當汽水按鈕指示燈亮時，按下汽水按鈕，則汽水排出10秒后自動停止。4、當可樂按

3、鈕指示燈亮時，動作同上。5、當咖啡按鈕指示燈亮時，動作同上。6、若投入的硬幣總值超過所需的錢數(shù)時，找錢指示燈亮。示意圖如圖1所示。 圖1、自動售貨機示意圖三、設(shè)計作用與目的 近幾年，隨著我國商品市場的不斷繁榮和城市現(xiàn)代化程度的不斷提高，自動售貨機也已悄然步入了我國的大中城市。在國家相關(guān)政府部門的大力支持下，中國的自動售貨機產(chǎn)業(yè)以超常規(guī)的速度迅猛發(fā)展，并帶動了一批新的服務(wù)業(yè)、物流運輸配送業(yè)的快速發(fā)展，豐富了中國的商業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了一個全新的自動銷售和自助服務(wù)時代。為適應(yīng)當前形勢，我們選擇了自動售貨機控制這一課題，按要求用PLC設(shè)計出自動售貨機控制電路，選擇PLC機型，列出I/O地址分配表，繪制

4、售貨機梯形圖。PLC的發(fā)展與計算機技術(shù)、半導體技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，這些高新技術(shù)的發(fā)展推動了PLC的發(fā)展，而PLC的發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進了他們的發(fā)展。本次設(shè)計就在于結(jié)合PLC的種種優(yōu)點聯(lián)系實際情況來彌補原有系統(tǒng)的不足，利用PLC控制的自動售貨機提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定的運行。本課題主要的目的是為了通過課程設(shè)計，使學生了解PLC控制的應(yīng)用背景，掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟，程序設(shè)計的基本方法，理論聯(lián)系實際。培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。四、所用的儀設(shè)備器與軟件三菱FX-2N系列PLC、GX軟件、感應(yīng)器

5、、光度傳感器、溫度傳感器、缺貨傳感器、傳動電機、指示燈、計算機一臺、實驗導線若干五、系統(tǒng)設(shè)計 5.1、系統(tǒng)總體設(shè)計 5.1.1、系統(tǒng)設(shè)計總思路 由于設(shè)計中的貨物品種不多，因此要求上沒有現(xiàn)實中的自動售貨機功能強大。本自動售貨機的自動控制系統(tǒng)主要包括：計幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應(yīng)系統(tǒng)和退幣系統(tǒng)。(1) 計幣系統(tǒng)：當有顧客買飲料時，投入的錢幣經(jīng)過識別機構(gòu)，記錄5角、1元或5元錢的個數(shù)，通過個數(shù)與幣值相乘或者相加，并將總錢幣數(shù)據(jù)存放在D9（數(shù)據(jù)寄存器）中。(2)價格比較系統(tǒng)：投入錢幣完畢后，系統(tǒng)會把D9內(nèi)的錢幣數(shù)據(jù)和可以購買飲料的價格進行比較，當投入的錢幣總值超過1元小于2元時，西瓜汁、橙汁

6、、葡萄汁的指示燈亮；當投入的錢幣總值超過2元小于3元時，西瓜汁、橙汁、葡萄汁、綠茶、紅茶、奶茶的指示燈亮；當投入的錢幣總值超過3元時，9種飲料的指示燈都亮，并且多選鍵“2”也亮；當投入的錢幣總值超過5元時，所有的指示燈都亮，此時可以選擇飲料或選擇退幣。(3)商品選擇系統(tǒng)：比較電路完成后選擇電路指示燈亮，當按下西瓜汁或綠茶選擇按鈕時，相應(yīng)的指示燈轉(zhuǎn)為1 秒為周期的閃爍。當相應(yīng)的飲料供應(yīng)完畢后，閃爍同時停止。此時可以按繼續(xù)購買按鈕，繼續(xù)購買飲料，實現(xiàn)循環(huán)購買。(4) 退幣系統(tǒng)：當顧客購完飲料后，多余的錢幣只要按下退幣按鈕，系統(tǒng)就會把數(shù)據(jù)寄存器D9中的錢幣退回?？傮w設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖如下圖2所示。FZ2N

7、系列PLC記幣系統(tǒng)選擇燈顯示 價格比較系統(tǒng)電機控制商品選購系統(tǒng)缺幣報警退幣系統(tǒng) 圖2、自動售貨機總體設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖5.1.2、程序設(shè)計的步驟1、對于較復雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制流程圖，用以清楚地表明動作的順序和條件。2、設(shè)計梯形圖。這程序設(shè)計的關(guān)鍵一步，也是比較困難的一步。3、根據(jù)梯形圖編制程序清單。4、用編程器將程序輸入到PLC用戶存儲器中，并檢查輸入的程序是否正確。5、對程序進行調(diào)試和修改，直到滿足要求為止。6、待控制臺及現(xiàn)場施工完成后，就可以進行聯(lián)機調(diào)試。若未滿足要求，再從新修改程序或檢查接線，直到滿足為止。7、編寫技術(shù)文件。8、 交付使用。自動售貨機工作流程圖如圖2所示。開始投幣投幣

8、計數(shù)金額計算NNYYYNN余額為0余額為0余額為0可買嗎選擇汽水選擇可樂計算余額計算余額選擇咖啡計算余額退幣程序退幣程序退幣程序輸出可樂輸出汽水輸出咖啡余額=0？余額=0？余額=0？ 圖2、自動售貨機工作流程圖5.1.3、PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)目前PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計算機，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機相似。主要包括中央處理單元CPU、存儲器RAM和ROM、輸入輸出接口電路、電源、I/O擴展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如圖3所示，PLC控制系統(tǒng)由輸入量PLC輸出量組成，外部的各種

9、開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為PLC的輸入量，它們經(jīng)PLC外部輸入端子，作為PLC的輸出量對外圍設(shè)備進行各種控制。由此可見，PLC的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。圖3 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖5.2、各子模塊設(shè)計 5.2.1、計幣系統(tǒng)當有顧客購買時，每投入一次錢幣都得經(jīng)過感應(yīng)器進行真假監(jiān)辨后，再給PLC進行計幣的指令。當發(fā)現(xiàn)偽幣時，感應(yīng)器不給PLC累計投幣值的指令，同時自行退出偽幣。而當PLC接收到感應(yīng)器傳來的記幣的指令時，PLC自動把接收來的貨幣對應(yīng)的數(shù)據(jù)累加到寄存器D0中。PLC編程梯形圖如圖4。 圖4、PLC進行記幣過程的梯形圖由圖可以知道我是把投進的不同貨幣，進行不同的記錄

10、，并把總數(shù)目都寄存到寄存器D0中。為了避免小數(shù)點的影響，我是把貨幣的數(shù)據(jù)化成整數(shù)進行處理的，這樣可以減少自己在編程時會出現(xiàn)的差錯。X002X004為設(shè)置為高電平的輸入，這樣中間繼電器M1M3側(cè)為一周期內(nèi)都會保證了X002X004的輸入有效。一方面避免了掃描漏了有投幣的有效反應(yīng)；另一方面也可以避免了不良輸入對記數(shù)的不良影響。5.2.2、價格比較系統(tǒng)價格的比較要貫穿實驗過程的始終，只要余額大于某種商品價格時，就需要輸出一個信號，提示可以購買。投幣完成后，系統(tǒng)會將D0內(nèi)錢幣數(shù)據(jù)和可以購買的飲料價格進行比較：當投幣<2元，則沒有可購買的商品指示燈亮，表示所投錢幣不能購買任何東西，此時可以繼續(xù)投幣

11、或退幣；只有投幣在2元或以上時會見到汽水選擇的指示燈長亮，此時可以選擇購買汽水或退幣；同樣，大于3元的就有汽水和可樂的選擇顯示，5元就出現(xiàn)汽水、可樂和咖啡的選擇顯示，此時都是可以選擇購買或退幣。PLC編程梯形圖如圖5。圖5 、PLC進行價格比較過程的梯形圖在梯形圖5中，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時比較，用了一個特殊內(nèi)部繼電器M8000,在程序執(zhí)行過程中，M800始終保持閉合，F(xiàn)NC10 CMP是16位數(shù)據(jù)比較指令，用它來比較余額和商品的價格。當余額大于等于某種商品價格時，程序使相應(yīng)的指示燈亮起來表示可以購買該種商品。5.2.3、商品選擇系統(tǒng)當投入的幣值可以購買某種商品時，即商品下相應(yīng)的指示燈亮了，按下相

12、應(yīng)的“選擇”按紐即可在出貨框中出現(xiàn)該種商品，同時消費顯示欄中顯示出扣除已經(jīng)消費掉的金額的余額幣值，接著余額繼續(xù)與價格相比較，判斷是否能繼續(xù)購買。 若余額還能符合上面比較過程的條件時，相應(yīng)商品的指示燈還會亮的，不然燈不亮了。PLC編程梯形圖如圖6。 圖6 PLC進行選購商品過程的梯形圖在梯形圖6中，一是要使商品出現(xiàn)在出貨框中，二是要實現(xiàn)內(nèi)部貨幣的運算。以第一步為例，按下選擇汽水相應(yīng)鍵，X005施加一個脈沖的信號（只能接受一次的脈沖信號），X006，X007的常閉可以保證了汽水的選購時就不能同時執(zhí)行其他商品的選購運作。當X005接收到一個脈沖信號時，在這個工作周期內(nèi)，系統(tǒng)就會只對汽水進行出貨的操作

13、，同時也會對余額進行扣除汽水價格的處理。這樣就完成了一次購買的執(zhí)行。這時，系統(tǒng)又跑回了比較的過程中去。5.2.4、.退幣系統(tǒng)系統(tǒng)可在顧客購買完飲料后退回余幣。按下退幣按鈕后，數(shù)據(jù)寄數(shù)器D0內(nèi)的幣數(shù)除以10，商的整數(shù)部分就是需要退回1元硬幣的個數(shù)并儲存在D1上，余數(shù)就自動的默認在D2上；在把D2的數(shù)據(jù)除以5，商的整數(shù)部分就是需要退回1元的個數(shù)，并儲存在D3中（這里由所可投的貨幣限制來看，1元個數(shù)就只有兩種情況，0或1，故在選PLC時可以只給這里的留一個端口就行了。）選擇退幣的同時起動2個退幣電動機。2個感應(yīng)器開始記數(shù)，當感應(yīng)器記幣的個數(shù)等于數(shù)據(jù)寄存器的退幣數(shù)時，退幣電動機停止運轉(zhuǎn)。PLC編程梯形

14、圖如圖7。 圖7、PLC進行退幣過程的梯形圖5.3、I/O分配表此控制系統(tǒng)可采用自動工作方式，輸入信號為汽水、可樂、咖啡選擇，1元、2元、5元硬幣投入識別口記數(shù)手動復位按鈕；輸出信號為汽水、可樂、咖啡出貨電機控制、出幣選擇燈及相應(yīng)指示燈，共18個輸入點，16個輸出點，均為開關(guān)量。I/O地址定義如表1所示。 輸入點地址功能輸出點地址功能X0000啟動Y0000汽水選擇燈X0001暫停Y0001汽水出貨電機控制X00021元輸入Y0002可樂選擇燈X00032元輸入Y0003可樂出貨電機控制X00045元輸入Y0004咖啡選擇燈X0005汽水選擇Y0005咖啡出貨電機控制X0006可樂選擇Y000

15、61元傳動電機控制X0007咖啡選擇Y00072元傳動電機控制X00101元退幣感應(yīng)器Y0010出幣選擇燈X00112元退幣感應(yīng)器Y0011制冷控制X0012出幣選擇Y0012照明控制X0013溫度傳感器Y00131元缺幣報警X0014光度傳感器Y00142元缺幣報警X00151元硬幣傳感器Y0015缺貨報警X00161元硬幣傳感器Y0016X0017缺貨傳感器Y0017表1、I/O分配表5.4、PLC外部接線圖Fx2N系列PLC 圖8、PLC外部接線圖六、實驗調(diào)試結(jié)果應(yīng)用我們所學過的MCGS組態(tài)軟件模擬了自動售貨機的運行過程，如圖9所示。 圖9、自動售貨機 當投入的硬幣總值等于2元時，汽水按

16、鈕指示燈亮，按下汽水按鈕，出貨口就出來了汽水。其運行效果圖如圖10所示。 圖10、選擇汽水的運行效果圖當投入的硬幣總值等于3元時，汽水、可樂按鈕指示燈都亮，按下可樂按鈕，出貨口就出來了可樂。其運行效果圖如圖11所示。 圖11、選擇可樂的運行效果圖當投入的硬幣總值等于5元時，汽水、可樂、咖啡按鈕指示燈都亮，按下咖啡按鈕，出貨口就出來了咖啡。其運行效果圖如圖12所示。 圖12、選擇咖啡的運行效果圖 圖13、自動售貨機的實時數(shù)據(jù)庫七、設(shè)計中的問題及解決方法1、程序設(shè)計流程圖的設(shè)計思路要清晰，我一開始沒有做程序設(shè)計流程圖對于接下來的步驟顯得很模糊，不知道該如何動手。程序設(shè)計流程圖概括了全篇的內(nèi)容，起到

17、一個指導作用。2、梯形圖的設(shè)計絕不能模糊不清，得先把思路構(gòu)思好，一步步來，從易到難。一旦思路不清晰，程序就很容易出錯。例如我在制作過程中把汽水按鈕、可樂按鈕、咖啡按鈕這三個和汽水按鈕指示燈、可樂按鈕指示燈、咖啡按鈕指示燈混合起來了，結(jié)果在運行過程中總是出錯。這就是一個典型的思路混亂，沒有理清思路的后果。后來我是對照I/O分配表一個個對照起來才把它做好的。3、 運用MCGS組態(tài)軟件時，一定要把實時數(shù)據(jù)庫整理好，數(shù)據(jù)庫里的各種開關(guān)型、數(shù)值型、字符型分清，才能保證它運行。還有循環(huán)程序里的腳本程序編寫必須得把“清晰第一”把在第一位，多寫一點沒關(guān)系，關(guān)鍵在于程序的可靠性。八、設(shè)計心得 通過兩周的課程設(shè)計

18、，在自己的努力下，最終完成FX2N系列PLC控制自動售貨機系統(tǒng)的設(shè)計。本控制系統(tǒng)就是充分利用了PLC、接口電路芯片。實現(xiàn)了對自動售貨機的控制，達到了設(shè)計的目的。這次設(shè)計的PLC控制自動售貨機系統(tǒng)的主要內(nèi)容包括設(shè)計出了硬件系統(tǒng)的接線圖、梯形圖等；并且系統(tǒng)具有啟動、停止功能；運用功能指令進行PLC控制程序設(shè)計；還進行了系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)自動售貨機的控制要求。在設(shè)計中運用所學的理論知識，進行自動售貨機運行原理設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計，提高理論知識工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。綜合運用了所學的知識，理論與實際相結(jié)合，提出并論證設(shè)計方案，然后進行軟、硬件的設(shè)計、制作與調(diào)試，最后獲得正確的結(jié)果。加深了對所學理論知識的鞏固，加強了PLC控制工業(yè)機械和生產(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)和社會生活的軟、硬件開發(fā)方法，為以后進行實際PLC軟、硬件應(yīng)用開發(fā)奠定了良好的基