机电一体化系统设计课程设计范本.docx
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机电一体化系统设计课程设计范本
江西机电职业技术学院
毕业设计
设计课题___________________________
系部___________________________
专业___________________________
班级___________________________
姓名___________________________
学号___________________________
指导老师___________________________
任务书发给日期______________________
预定完成日期________________________
课程设计完成的技术文件
1.课题的目的和意义....................................................1
2.课题任务的控制要求.................................................2
3.PLC外部硬件连接图.................................................2
4.输入输出点地址分配.................................................4
5.梯形图程序............................................................5
5.1符号表.............................................................5
5.2梯形图.............................................................6
6.指令语句表...........................................................12
7.模拟调试的过程和出现问题的分析................................16
7.1系统调试及解决的问题.........................................16
7.2结果分析.........................................................16
8.调试程序所用的试验设备..........................................17
9.设计体会.............................................................20
10.参考文献............................................................21
自动售货机的模拟控制
1.课题的目的和意义
PLC的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术的发展推动了PLC的发展，而PLC得发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了他们的发展。
本次设计就在于结合PLC的种种优点联系实际情况来弥补原有系统的不足，利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证了自动售货机能够长期稳定的运行。
自动售货机能够充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。
很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机。
出售的商品五花八门,从饮料、零食、香烟、糖果、方便面、照相机等。
这种方便快捷的购物方式越来越受到人们的青睐,同时也是现代化城市配套设施的需求。
传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心,这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作,而且系统的抗干扰性也比较差。
可编程序控制器（PLC）是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置,它具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点,已在工业控制领域得到广泛地应用。
因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务的独立设施,要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。
本文就详细地介绍一种用PLC实现的自动售货机控制系统的硬件设计和软件设计。
2.课题任务的控制要求
一台自动售货机用于出售汽水和咖啡，汽水12元一杯，咖啡15元一杯，顾客可以投入1元，5元，10元三种硬币，当投入的硬币大于或等于12元时，汽水灯亮。
当投入的硬币大于或等于15元时，咖啡灯亮，按下汽水按钮，自动出汽水一杯，并找出多余零钱，按下咖啡按钮，自动出咖啡一杯，并找出多余零钱。
3.PLC外部硬件连接图
本系统是一个小型集中控制系统，PLC选型主要取决于控制系统输入、输出开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能。
根据控制要求，I/O点数在48个左右，选择性能价格比较高的西门子S7-200PLC，其中其输入点为24点，输出点为24点，该PLC为继电器输出型。
了解各个控制对象的驱动要求，分析对象的控制要求，完成PLC硬件结构配置。
本设计中，退币按钮、各种饮料按钮和饮料出口（驱动电磁阀）等均为开关量。
根据上述要求，因条件所限输出均用指示灯代替，由此绘制出PLC控制电路接线图，如图3-1所示：
图3-1外部硬件接线图
电气硬件清单
序号
电气符号
型号
生产厂家
数量
备注
1
PLC
CPU224CN
6ES7214-2BD23-0XBB
西门子
1
5
KA
J27
浙江正泰
5
24V线圈
7
SB
K22
浙江正泰
3
3个常开
8
SQ
JM
欧姆龙
3
无源型
9
HL
AD17
浙江正泰
2
指示灯
13
二次线
RV
浙江正泰
若干
1MM2
表3-1电气硬件清单
4.输入输出点地址分配
输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。
PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理的结果送给被控对象，以实现控制目的。
本次自动售货机I/O点的分配表如表4-1所示。
表4-1输入输出地址分配
输入
功能
输出
功能
I0.0
1元检测信号
Q0.0
汽水指示灯
I0.1
5元检测信号
Q0.1
咖啡指示灯
I0.2
10元检测信号
Q0.2
汽水出货机构
I0.3
汽水出货按钮
Q0.3
咖啡出货机构
I0.4
咖啡出货按钮
Q0.4
退币1元
I0.5
退币按钮
Q0.5
退币5元
Q0.6
退币10元
5.梯形图程序
5.1符号表
5.2梯形图
6.指令语句表.
7.模拟调试的过程和出现问题的分析
7.1系统调试及解决的问题
先在PLC试验台上连接好本试验中要用到的输入/输出接口，然后连接计算机与PLC设备之间的通讯线，连接好之后各自都接通电源。
接着在计算机中打开STEP7—Micro/WINV4.0编程软件，输入该自动售货机的相关梯形图，然后进行保存、综合、编译、调试、修改等过程确定无误后，下载至PLC中，最后进行硬件调试，在PLC的操作台上进行，一边调试一边观察试验台，看是否可以按我们事先预计的效果运行。
此次自动售货机的联机调试中，出现了三个主要问题是：
（1）投币逻辑失控的问题：
调试中发现，正在进行假币处理时，如再投入真币将会出现计算显示投币值的现象，造成投币逻辑失控。
（2）对应液指示灯控制的时候，指示灯闪烁的时间不好控制。
（3）数码管显示不亮的问题。
在调试中对以上出现的问题的解决如下：
（1）投币逻辑失控的问题的解决：
在各币值处理的网络中分别串联一个假币取反信号进行封锁，则投币逻辑正常。
（2）针对对应液体指示灯闪烁时间不好控制，我在程序中加了特殊继电器SM0.5，通过SM0.5产生的周期性的脉冲信号来控制，从而达到所要求的闪烁控制时间。
（3）对于数码管显示不亮，主要原因是因为实验台上的LED数码管为共阴极接法，显示时要求公共端应接低电位。
将各位译码公共端输出线圈的控制信号由逻辑取指令改为取反指令后，数码管则按要求显示。
7.2结果分析
由于本设计为课程设计,因此要求上没有现实中的自动售货机功能强大,没有过多的商品选择和各种报警系统。
本自动售货机的自动控制系统主要包括:
投币计数系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统和退币系统。
（1）从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别器判别人民币的真伪并判别面值。
（2）识别器把信息数据传给通信模块。
（3）通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的面板键，显示出哪个货道有货，哪个货道已售完，并等待顾客按键选择商品。
（4）顾客选择商品后，根据售出的商品包装类型的不同，采用不同的驱动技术把商品送出。
此次设计的售货机主要出售易拉罐装饮料，是利用电磁阀带动翻版驱动的。
（5）显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择找币或继续买商品；如果款额不足，售货机经过延时予以退币。
退币分两种情况：
一种是由纸币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。
（6）系统复零，完成售货。
8.调试程序所用的试验设备
调试程序所用的试验设备：
西门子S7-200PLC天煌教仪电脑一台导线若干V4.0STEP7MicroWINSP3编程软件
9.设计体会
经过此次课程设计，我学到了很多新的知识，学到了很多书本上没有的东西，对所学的专业知识，有了更进一步的加深和巩固。
在进行课程设计前，通过对题目的分析，借阅了相关的资料，做好设计准备。
在课程设计过程中，遇到了很多专业上的问题，在老师的帮助下，得以解决。
由于缺乏阅历与实际经验，本次设计还存在许多不足的地方。
但是我仍对这方面很感兴趣，相信本次设计会对我的今后生活或工作中会有很大的帮助。
以后我会不断学习，不断地充实自己的。
总结这次的毕业设计，它对我来说是对大学三年的学习成果的总结和考核，通过对本课题的设计，使自己学会调研和查阅文献资料，达到对所学知识的综合运用。
提高了分析问题的能力，解决问题和独立工作的能力，为将来的工作打下良好的基础。
针对老师提出的问题进行了调整和补充，完成了自动售货机系统设计，并画出自动售货机的外部接线图要保持上进的头脑，不断的接受新的事物和新的知识，挑战新的问题。
这次的课程设计让我们有实际动手设计的经验，课本上学的是些理论的知识，此次实验培养了我们的动手能力
10.参考文献
[1]赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计.机械工业出版社，2002，7
[2]钟肇新.范建东.可编程控制器原理及应用.华南理工大学出版社，2003
[3]PLC电气控制与组态设计.吴中俊编著.-北京：
科学出版社，2003
[4]现代电气控制及PLC应用技术.北京：
北京航空航天大学出版社，2000
[5]齐从谦.PLC技术及应用主编[M].北京：
北京机械工业出版社，2002
[6]王兆明.电气控制与PLC技术[M].北京：
清华大学出版社，2005
[7]胡学林.可编程控制器原理及应用[M].北京：
电子工业出版社，2007.01
[8]俞志根.传感器与检测技术[M].北京：
科学出版社，2007
[9]PLC电气控制与组态设计.吴中俊编著.-北京：
科学出版社，2003
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