第六组plc课程设计自动售货机详解.docx
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第六组plc课程设计自动售货机详解
2012~2013学年第一学期
《电气控制及PLC》
课程设计报告
题目：
自动售货机的控制设计
专业：
电气工程及其自动化
班级：
09电气工程及其自动化
姓名：
康伟、李德强、李凡、李爽爽
指导教师：
江老师李老师
电气工程系
2012年11月23日
1、任务书
课题名称
自动售货机的控制设计
指导教师（职称）
执行时间
2012~2013学年第1学期第12周
学生姓名
学号
承担任务
康伟
0909141021
整体报告的设计与排版
李德强
0909141022
资料的收集与分析
李凡
0909141023
程序编辑
李爽爽
0909141024
仿真与调试分析
设计目的
1、运用所学的理论知识，进行自动售货机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计
2、提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力
设计要求
1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；
2.系统有启动、停止功能；
3.运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；
4.程序结构与控制功能自行创新设计；
5.进行系统调试，实现自动售货机的控制要求。
摘要
自动售货机是可完成无人自动售货的商业自动化设备，它不受任何场地限制，方便快捷，可以每天24h售货，在我国也越来越普及。
自动售货机解放了人力，方便了生活，创造了效益，方便广大的市民。
所以设计自动售货机是非常必要的，能给我们的生活和社会带来方便，让生活更便捷。
本款售货机是基于汽水和咖啡的自动售货设计的。
论文以三菱PLC设计自动售货机控制系统，简要介绍PLC各硬件选型，软件的设计，PLC梯形图的编写和系统的调试方法。
传统的自动售货机采用单片机作为控制核心，但这样在输入输出接口上消耗很大。
PLC不但可实现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、功能强、能耗低、调试方便等优点。
PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。
目前，PLC的处理速度与计算机相比还比较慢，其高的CPU也不过80486，将来会全面使用64位的RISC芯片，采用多CPU进行处理、分时处理或分任务处理方式，将各种模块智能化.这些优点用于控制和设计自动售货机很简单经济。
目录
第一章引言……………………………………………….4
1.1本设计的意义……………………………….………………………4
1.2PLC的概述……………………………….……………………..4
1.3自动售货机介绍…………………………….…………………….…5
第二章具体设计方案…………………………………….…7
2.1统流程图……………………………………….……………………7
2.2自动售货机的控制要求……………………………………………..8
2.3I/O设置……………………………………………………………8
第三章硬件及其程序设计……………………………….……10
3.1自动售货机结构示意图…………………….…………………….…10
3.2梯形图…………………………………………….…………………12
3.3电器元件的说明…………………………….……………………….13
总结……………..…….……………………….……………..……..14
个人总结….………….…………………………..….……..……………..14
致谢…….………………………….…………….…..……..…………...14
参考文献………………………………….……………..…………...15
答辩记录及评分表……………………….……………………..…..…16
在第二章2.3的后面需要加上PLC的选型，程序应该用编程软件进行绘出，需要加上第四章的内容进行程序调试
第一章引言
1.1本设计的意义
随着社会不断的进步，人们的物质文化与精神文化都在明显的提高，这样表现在出入各个场所采用信用卡支付现金，一人一部手机，节假日看电影，坐地铁，听音乐会，逛步行街。
这个现象都表明在物质生活提高的同时，精神生活也提高了，随处可见的出租车，还有随处可见的售货机，这在繁华的都市也已成为不可缺少的一个为市民提供方便的一部机器，只需要投几个硬币就可以选择自己想要的物品。
自动售货机可以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，24小时无人售货的系统可以更省力，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。
自动售货机解放了人力，方便了生活，创造了效益，方便广大的市民。
所以设计自动售货机是非常必要的。
1.2PLC的概述
可编程控制器简称PLC，是一种以微处理器为核心的用于工程自动控制的工业控制机，其本质是一台工业控制专用计算机。
它的软件，硬件配置与计算机极为类似，只不过它比一般计算机具有更强的与工业过程相连接的接口和更直接的适应于控制要求的编程语言。
硬件主要由中央处理器CPU、存贮器、输入/输出单元以及编程器、电源和智能输入/输出单元等构成。
PLC是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是当今工业发达国家自动控制的标准设备之一。
PLC是专门为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。
它的种类很多、模块丰富、指令功能强大、编程简单、使用方便，而且随着计算机技术的发展，其功能仍然在不断扩大和完善。
PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。
目前，PLC的处理速度与计算机相比还比较慢，其高的CPU也不过80486，将来会全面使用64位的RISC芯片，采用多CPU进行处理、分时处理或分任务处理方式，将各种模块智能化，部分系统程序用门阵列电路固化，这样可使PLC的处理速度达到纳秒级。
1.3自动售货机介绍
从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。
大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。
在实际生活中，我们见到的售货机可以销售一些简单的日用品，如饮料、常用药品和小的生活保健用品等。
售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并作出相应的反应。
举一个简单的例子来说明，例如：
售货机中有8中商品，其中01号商品（代表第一种商品）价格为2.50元，02商品为3.50元，其余类推。
现投入1个1元硬币，当投入的货币超过01商品的价格时，01商品的选择按钮处应有变化，提示可以购买，其他商品同比。
当按下选择01商品的价格时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去01商品的价格同时启动相应的电机，提取01号商品到出货口。
此时售货机继续进行等待外部命令，如继续交易，则同上，如果此时不再购买而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。
由此看来，售货机一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时的除法运算，这是它的内部功能。
还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能。
自动售货机是集声、光、机、电于一体的智能科技产物，进入21世纪之后，自动售货机进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。
使未来的自动售货机不仅仅具有售货功能，而是更加多元化，以及人性化；如：
手机支付、远程联机管理、个性的LCD广告显示屏，更节能。
自动售货机的普及在某种程度上反应一个国家的科技水平，是一个国家文明程度的象征。
实践和直觉告诉我们，自动售货机在中国的横空出世，必将为国内的食品、香烟、饮料等诸多行业带来新的契机，中国的现代文明又将以自动售货机的应用和普及开启一个新的里程碑！
第二章具体设计方案
2.1系统流程图
图2-1自动售货机系统流程图
2.2自动售货机的控制要求
自动售货机的plc控制要求如下：
（1）自动售货机有3个投币孔，分别为1角、5角和1元。
（2）售货共有2种饮料供选择，分别为汽水和咖啡。
（3）如投币总额超过销售价格，将可由退币钮找回余额。
（4）投币总额或当前值显示在7段数码管上。
（5）投币值等于或大于2.5元时，汽水指示灯亮，表示只可选择汽水。
（6）投币值等于或大于3.5元时，汽水和牛奶指示灯亮，表示只可选择汽水和牛奶。
（7）按下要饮用的饮料按钮，则相对应的指示灯开始闪烁，3s后自动停止，表示料已经掉出。
（8）动作停止后按退币钮，可以退回余额，退回金额如果大于1元，则先退1元再退1元，如果小于1元则直接退1角的。
2.3I/O设置
2.3．1I/O分配表的确定
很据要求写出I/O分配表，见表2-1。
表2-1I/O分配表
输
入
（I）
类别
元件
plc元件
输
出
（O）
类别
元件
plc元件
一角钱入口
X1
汽水指示灯
L1
Y0
五角钱入口
X2
牛奶指示灯
L2
Y1
一块钱入口
X3
钱币不足
L3
Y2
汽水按钮
SB1
X10
汽水出口
KM1
Y3
牛奶按钮
SB2
X11
牛奶出口
KM2
Y4
不购物退币
SB3
X20
找钱指示
L4
Y5
退币出口
KM3
Y7
2.3．2PLC的I/O接线图
根据控制要求及I/O分配表，可画出I/O接线图，如图2-1所示。
图2-2PLC自动售货机I/O接线图
该PLC自动售货机I/O接线图中，PLC元件X10，X11，X20是选择控制按钮。
选择汽水，牛奶，或是不购物退币。
线圈Y0，Y1，Y2，Y5，是作为指示灯的输出线圈，当你投币，选择牛奶、汽水，或是钱币不足时的指示引导购物作用。
按钮跟指示灯，直接明了，方便简单，易于操作。
第三章硬件及其程序设计
3.1自动售货机结构示意图
图3-1饮料自动售货机结构示意图
该饮料自动售货机结构示意图中，主要用到的电器元件有光电开关、电磁阀、执行机构、指示灯以及按钮。
光电开关是用来检测投入的硬币的数目，而电磁阀是用来控制饮料的输出，指示灯作为在各种情况下的操作指示。
按钮用来控制选择饮料及是否退币等。
3.2梯形图
3.3电器元件的说明
本系统中主要用到的电器元件有光电开关、电磁阀、执行机构、指示灯以及按钮。
光电开关是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的。
光电开关一般情况下由三部分构成，分别是：
发送器接收器和检测电路，目前使用最多的是红外线光电开关。
在设计中使用的光电开关是为了检测投入的硬币的数目，可选用普通的红外线光电开关。
电磁阀是利用电磁线圈通电后产生的磁场来实现动作的，因此电磁阀只有开、关两个位置，即常闭（不通电时关闭状态）、常开（不通电时打开状态）。
由于开启时间少于关闭时间，所以选用常闭型电磁阀。
选用交流型电磁阀，电压规格用尽量优先选用AC220。
总结
个人总结
本次课程设计我们的主要任务是用PLC实现自动售货机的功能。
一个平常看似简单使用方便的自动售货机，其实并不是那么容易就做成的。
我们本次设计所做的只是PLC编程部分，以此实现它的功能。
在接到题目后，起初感觉无从下手，在思考过一段时间后，我和同组同学通过网络以及去图书馆查阅资料，获得了一些有关自动售货机以及PLC编程方面的信息。
基于我们本学期所学习的PLC课程，我们自己尝试着编写了程序。
经过多次修改以及调试，我们最终获得成功，实现了预期的功能。
在设计中我们用到了光电开关、电磁阀、执行机构等我们没怎么接触过的电子器件，之前我对这些元器件不是很了解，由于在设计中用到了，我查阅了一些资料，对它们的原理以及应用有了深刻地认识。
通过本次课程设计，我的收获很大，对PLC的编程有了更进一步的掌握，增加了我的实践动手能力。
另外，我还学会了一些基本软件的应用，比如Protel,Visio等。
致谢
这次课程设计之所以取得成功，得到了多方面的帮助。
首先，感谢学校为我们提供这次学习的机会，使我们在多方面有了提高和完善，在理论方面得到了巩固，实践动手能力方面有了提高。
再次，感谢指导老师的帮助，在设计过程中遇到难题时，指导老师总是耐心的提供帮助，在这里向老师表示由衷地感谢。
最后，对同组同学表示感谢，这次设计能取得成功，也离不开彼此之间的团结互助！
参考文献
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机械工业出版社，2003
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科学出版社，2003
[9]吴建强，姜三勇.可编程控制器原理及应用[M].哈尔滨工业大学出版社，2000
答辩记录及评分表
课题名称
自动售货机的控制设计
答辩教师（职称）
答辩时间
答
辩
记
录
评分表
学生姓名
学号
评分
康伟
0909141021
李德强
0909141022
李凡
0909141023
李爽爽
0909141024
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