最新PLC自动售货机.docx

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最新PLC自动售货机

PLC自动售货机

1绪论

1.1设计背景

公元1世纪,希腊人希罗制造的自动出售圣水的装置是世界上最早的自动售货机。

1925年美国研制出售香烟的自动售货机，此后又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售货机。

现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要有食品、饮料、香烟、邮票、车票、日用品等自动售货机。

一般的自动售货机由钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成。

钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。

如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。

指示装置用以指示顾客所选商品的品种。

贮藏售货装置保存商品，接收出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口。

一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。

70年代以来，出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售货系统，如无人自选商场、车站的自动售票和检票系统、银行的现金自动支付机等

1.2应用前景

现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。

例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。

并且，为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。

在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约10－15％的电力。

进入21世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。

从自动售货机的发展趋势来看，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，在加上场地的局限性和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也就有了其相当可观的前景。

1.3设计的目的和意义

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。

2设计方案

2.1实现方法分析与可行性讨论

2.1.1单片机自动售货控制系统

单片机也成为单片机微型计算机，是把微型计算机的各部件——中央处理器、存储器、输入输出接口电路、定时器/计数器等制作在一块集成电路芯片上，构成一个完整微型计算机。

由于单片机在一块小芯片上就集成了一台计算机有具备的功能，所以其在工业控制中占据很重要的地位。

它具有超小型化、结构紧凑、抗干扰能力强等优势。

特别适用于实时工业测量控制、智能化仪器仪表和家用电器控制等应用系统。

目前，市场上流行的单片机种类繁多，如MCS-51系列、凌阳公司的SPCE061A16位单片机、美国TEXASINSTRUMENTS公司的MSP430系列单片机、ARM嵌入式单片机等都是各优点，在不同的领域中有着很好的应用。

单片机控制系统用于自动售货控制是完全可行的。

2.1.2工控机自动售货控制系统

工控机即工业控制计算机，但现在更时髦的叫法是产业电脑或工业电脑，英文简称IPC。

工程机通俗的说就是专门为工业现场儿设计的计算机。

而工业现场一般具有强烈的震动，灰尘特别多，另有很高的电磁力干扰等特点，且一般工厂均是连续作业急一年中一般没有休息。

因此，工控机与普通计算机相比必须具有以下特点：

1）机箱采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。

2）机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽。

3）机箱内有专门电源，电源有较强的抗干扰能力。

4）要求具有长时间工作能力。

对于工控机作为自动售货控制系统，由于自动售货控制系统的环境相对工业控制的环境要好得多，而且自动售货控制控制系统队连续长时间工作的能力要求不是很高。

用工控机设计自动售货控制系统实属大材小用。

而且工控机的价格较同层次的PC机要偏高，这样就增加了系统的成本，降低了整体的性价比。

2.1.3PLC自动售货控制系统

自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各国得到了广泛应用。

PLC是由模仿原继电器控制原理发展起来的，二十世纪七十年代的PLC只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。

它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。

用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入PLC的用户程序存储器中。

运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。

一个PLC的控制器，可以接收几千个I/O点。

对于喷泉控制系统这样，被控对象是设备连锁、回路很少，采用PLC较为合适。

PLC由于采用通用监控软件，在组态软件设计方面要容易一些。

且PLC通常都支持现场总线，会使得系统通信得到有利保障，更适合实现上位机的远程监控。

目前适用于自动售货控制的中小型PLC种类繁多，价格低廉。

使设计者会有更多的选择余地。

系统整体造价会比工控机低，而且不会降低系统的稳定性。

所以PLC实现自动售货控制的设计是最佳设计，本文中采用，因为售货机的全部功能是在上位机上模拟的，所以控制起来很方便。

2.2总体设计思路

自动售货机的基本功能就是对投入的钱币数进行计算，然后根据运算结果做出相应的判断，看看哪种商品可以进行购买，哪种商品不能购买，本次课程设计的要求是可识别三种钱币，分别是1元、2元、5元，采用三个按钮进行模拟，自动售货机共出售四种货物，其价格分别定为1元、3元、4元、6元，当投币数大于等于货物价格时且售货机里有这种货物时，指示灯亮，表示可以进行购买，四种货物分别用四个小灯代替进行模拟。

除此之外，本次设计还涉及了显示、找零、送货等功能的实现，其中显示部分采用数码管进行显示，显示投币总数和购买后的余额；当按下找零按钮后，数码管显示进行清零，采用从高到低递减的形式进行清零，例如：

当余额为17元时，按下找零按钮后，先找三个五元数码管分别显示12、7、2，然后再找2元，清零。

送货部分采用小车直线运动进行模拟，将四种货物分别送到四个不同的地点，采用四个光电开关分别代表四个不同的送货地点，当按下不同的送货按钮后，小车会以其对应的光电开关为终点做直线往返运动，表示送货过程

由于售货机的全部功能是在上位机上模拟的，所以售货机的部分硬件是由计算机软件来模拟替代的这些并不会影响实际程序的操作，完全能模拟现实售货机的运行。

3硬件设计

我们本次采用的是西门子公司的S7—200系列PLC，它可以提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元，其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。

3.1I/O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对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。

本次课程设计的主要I/O分配如下：

表一I/O地址分配

输入单元

PLC地址

输出单元

PLC地址

投币1元

I0.1

A货物显示

Q1.0

投币2元

I0.2

B货物显示

Q1.1

投币5元

I0.3

C货物显示

Q2.0

送货（A货物）

I0.4

D货物显示

Q2.1

送货（B货物）

I0.5

找零出口

Q2.2

送货（C货物）

I0.6

出货口

Q2.3

送货（D货物）

I0.7

电机正转

Q2.6

找零

I0.0

电机反转

Q2.5

数码个位显示

I0.0—I0.3

数码十位显示

I0.4—I0.7

限位开关S1

I1.0

限位开关S2

I1.1

限位开关S3

I1.2

限位开关S4

I1.3

3.2中间继电器分配

中间继电器

功能

中间继电器

功能

M0.0

送A货

M1.2

电机反转

M0.1

限位开关S1

M1.3

电机正转

M0.2

限位开关S2

M1.4

电机正转

M0.3

送B货

M1.5

电机反转

M0.4

送C货

M1.6

电机正转

M0.5

限位开关S3

M2.0

送货延时

M0.6

送D货

M2.1

送货延时

M0.7

限位开关S4

M2.2

送货延时

M1.0

电机反转

M20.0

找零

M1.1

电机正转

3.3硬件接线图

图三硬件接线图

3.4实物接线图

4软件设计

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AC220V。

第四章总结

4.1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。

经过两个礼拜的学习、研究以及经过张老师的指导.终于按时完成了课程设计.设计主要研究的是自动售货机中有关于PLC的部分.自动售货机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。

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。

所以说,自动售货机是今后小商品和饮料销售方式的一个很好的发展趋势.它的出现将极大的方便人们购买所需要的小商品.

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。

4.2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！