機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)范本

1、江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)課題_系 部_專 業(yè)_班 級(jí)_姓 名_學(xué) 號(hào)_指導(dǎo)老師_任務(wù)書發(fā)給日期_預(yù)定完成日期_ 課程設(shè)計(jì)完成的技術(shù)文件1. 課題的目的和意義.12. 課題任務(wù)的控制要求.23. PLC外部硬件連接圖.24. 輸入輸出點(diǎn)地址分配.4 5. 梯形圖程序.5 5.1符號(hào)表.5 5.2梯形圖.66. 指令語句表.127. 模擬調(diào)試的過程和出現(xiàn)問題的分析.16 7.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題.16 7.2結(jié)果分析.168. 調(diào)試程序所用的試驗(yàn)設(shè)備.179. 設(shè)計(jì)體會(huì).2010. 參考文獻(xiàn).21 自動(dòng)售貨機(jī)的模擬控制1.課題的目的和意義 PLC的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)

2、、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(dòng)了PLC的發(fā)展，而PLC得發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了他們的發(fā)展。本次設(shè)計(jì)就在于結(jié)合PLC的種種優(yōu)點(diǎn)聯(lián)系實(shí)際情況來彌補(bǔ)原有系統(tǒng)的不足，利用PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。 自動(dòng)售貨機(jī)能夠充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。很多城市的公共場(chǎng)所里面都放置有自動(dòng)售貨機(jī)。出售的商品五花八門,從飲料、零食、香煙、糖果、方便面、照相機(jī)等。

3、這種方便快捷的購物方式越來越受到人們的青睞,同時(shí)也是現(xiàn)代化城市配套設(shè)施的需求。傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心,這樣不僅會(huì)在輸入輸出接口上做大量的工作,而且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差。可編程序控制器(PLC)是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置,它具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因?yàn)樽詣?dòng)售貨機(jī)作為社會(huì)上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施,要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。本文就詳細(xì)地介紹一種用PLC實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。2.課題任務(wù)的控制要求 一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)用于出售汽水和咖啡，

4、汽水12元一杯，咖啡15元一杯，顧客可以投入1元，5元，10元三種硬幣，當(dāng)投入的硬幣大于或等于12元時(shí)，汽水燈亮。當(dāng)投入的硬幣大于或等于15元時(shí)，咖啡燈亮，按下汽水按鈕，自動(dòng)出汽水一杯，并找出多余零錢，按下咖啡按鈕，自動(dòng)出咖啡一杯，并找出多余零錢。3. PLC外部硬件連接圖本系統(tǒng)是一個(gè)小型集中控制系統(tǒng)，PLC選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開關(guān)信號(hào)的數(shù)量、用戶程序的長(zhǎng)短及相關(guān)的功能。根據(jù)控制要求，I/O點(diǎn)數(shù)在48個(gè)左右，選擇性能價(jià)格比較高的西門子S7-200PLC，其中其輸入點(diǎn)為24點(diǎn)，輸出點(diǎn)為24點(diǎn)，該P(yáng)LC為繼電器輸出型。了解各個(gè)控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求，分析對(duì)象的控制要求，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配

5、置。本設(shè)計(jì)中，退幣按鈕、各種飲料按鈕和飲料出口（驅(qū)動(dòng)電磁閥）等均為開關(guān)量。根據(jù)上述要求，因條件所限輸出均用指示燈代替，由此繪制出PLC控制電路接線圖，如圖3-1所示：圖3-1 外部硬件接線圖電氣硬件清單 序號(hào)電氣符號(hào) 型號(hào) 生產(chǎn)廠家 數(shù)量 備注 1 PLCCPU224CN6ES7 214-2BD23-0XBB 西門子 1 5 KA J27 浙江正泰 524V線圈 7 SBK22 浙江正泰 33個(gè)常開 8 SQ JM 歐姆龍 3 無源型 9 HL AD17 浙江正泰 2 指示燈 13 二次線 RV 浙江正泰 若干1MM2表3-1電氣硬件清單4.輸入輸出點(diǎn)地址分配輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或

6、I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。PLC通過輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過輸出接口將處理的結(jié)果送給被控對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。本次自動(dòng)售貨機(jī)I/O點(diǎn)的分配表如表4-1所示。 表4-1 輸入輸出地址分配輸入功能輸出功能I0.01元檢測(cè)信號(hào)Q0.0汽水指示燈I0.15元檢測(cè)信號(hào)Q0.1咖啡指示燈I0.210元檢測(cè)信號(hào)Q0.2汽水出貨機(jī)構(gòu)I0.3汽水出貨按鈕Q0.3咖啡出貨機(jī)構(gòu)I0.4咖啡出貨按鈕Q0.4退幣1元I0.5退幣按鈕Q0.5退幣5元Q0.6退幣10元 5.梯形圖程序5.1符號(hào)表5.2梯形圖6.指令語句表.7

7、.模擬調(diào)試的過程和出現(xiàn)問題的分析7.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題 先在PLC試驗(yàn)臺(tái)上連接好本試驗(yàn)中要用到的輸入/輸出接口，然后連接計(jì)算機(jī)與PLC 設(shè)備之間的通訊線，連接好之后各自都接通電源。接著在計(jì)算機(jī)中打開STEP 7 Micro/WIN V4.0編程軟件，輸入該自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)梯形圖，然后進(jìn)行保存、綜合、編譯、調(diào)試、修改等過程確定無誤后，下載至PLC中，最后進(jìn)行硬件調(diào)試，在PLC的操作臺(tái)上進(jìn)行，一邊調(diào)試一邊觀察試驗(yàn)臺(tái)，看是否可以按我們事先預(yù)計(jì)的效果運(yùn)行。 此次自動(dòng)售貨機(jī)的聯(lián)機(jī)調(diào)試中，出現(xiàn)了三個(gè)主要問題是： （1）投幣邏輯失控的問題：調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，正在進(jìn)行假幣處理時(shí)，如再投入 真幣將會(huì)出現(xiàn)計(jì)算顯示投

8、幣值的現(xiàn)象，造成投幣邏輯失控。 （2）對(duì)應(yīng)液指示燈控制的時(shí)候，指示燈閃爍的時(shí)間不好控制。 （3） 數(shù)碼管顯示不亮的問題。在調(diào)試中對(duì)以上出現(xiàn)的問題的解決如下： （1）投幣邏輯失控的問題的解決：在各幣值處理的網(wǎng)絡(luò)中分別串聯(lián)一個(gè)假幣取反信號(hào)進(jìn)行封鎖，則投幣邏輯正常。 （2）針對(duì)對(duì)應(yīng)液體指示燈閃爍時(shí)間不好控制，我在程序中加了特殊繼電器 SM0.5，通過SM0.5產(chǎn)生的周期性的脈沖信號(hào)來控制，從而達(dá)到所要求的閃爍控制時(shí)間。 （3）對(duì)于數(shù)碼管顯示不亮，主要原因是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)臺(tái)上的LED數(shù)碼管為共陰 極接法，顯示時(shí)要求公共端應(yīng)接低電位。將各位譯碼公共端輸出線圈的控制信號(hào)由邏輯取指令改為取反指令后，數(shù)碼管則按要求

9、顯示。 7.2結(jié)果分析由于本設(shè)計(jì)為課程設(shè)計(jì), 因此要求上沒有現(xiàn)實(shí)中的自動(dòng)售貨機(jī)功能強(qiáng)大, 沒有過多的商品選擇和各種報(bào)警系統(tǒng)。本自動(dòng)售貨機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括: 投幣計(jì)數(shù)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）從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)、識(shí)別器判別人民幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。 （2）識(shí)別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。 （3）通信模塊與售貨機(jī)的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動(dòng)售貨機(jī)的面板鍵，顯示出哪個(gè)貨道有貨，哪個(gè)貨道已售完，并等待顧客按鍵選擇商品。 （4）顧客選擇商品后，根據(jù)售出的商品包裝類型的不同，采用不同的驅(qū)動(dòng)技術(shù)把商品送出。此次設(shè)計(jì)的售貨機(jī)主要出售易拉罐裝飲料

10、，是利用電磁閥帶動(dòng)翻版驅(qū)動(dòng)的。 （5）顯示余額，如果金額足夠多，顧客可以選擇找?guī)呕蚶^續(xù)買商品；如果款額不足，售貨機(jī)經(jīng)過延時(shí)予以退幣。 退幣分兩種情況：一種是由紙幣識(shí)別器完成退紙幣，另一種是由硬幣的通信模塊完成退硬幣。 （6）系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。8.調(diào)試程序所用的試驗(yàn)設(shè)備 調(diào)試程序所用的試驗(yàn)設(shè)備：西門子S7-200PLC 天煌教儀 電腦一臺(tái) 導(dǎo)線若干 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 編程軟件 9.設(shè)計(jì)體會(huì) 經(jīng)過此次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多新的知識(shí)，學(xué)到了很多書本上沒有的東西，對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，有了更進(jìn)一步的加深和鞏固。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)前，通過對(duì)題目的分析，借閱了相關(guān)的資料，做好設(shè)計(jì)

11、準(zhǔn)備。在課程設(shè)計(jì)過程中，遇到了很多專業(yè)上的問題，在老師的幫助下，得以解決。由于缺乏閱歷與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)還存在許多不足的地方。但是我仍對(duì)這方面很感興趣，相信本次設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)我的今后生活或工作中會(huì)有很大的幫助。以后我會(huì)不斷學(xué)習(xí)，不斷地充實(shí)自己的。 總結(jié)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，它對(duì)我來說是對(duì)大學(xué)三年的學(xué)習(xí)成果的總結(jié)和考核，通過對(duì)本課題的設(shè)計(jì)，使自己學(xué)會(huì)調(diào)研和查閱文獻(xiàn)資料，達(dá)到對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用。提高了分析問題的能力，解決問題和獨(dú)立工作的能力，為將來的工作打下良好的基礎(chǔ)。針對(duì)老師提出的問題進(jìn)行了調(diào)整和補(bǔ)充，完成了自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并畫出自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線圖要保持上進(jìn)的頭腦，不斷的接受新的事物和新的知識(shí)，挑戰(zhàn)新的問題。這次的課程設(shè)計(jì)讓我們有實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，課本上學(xué)的是些理論的知識(shí)，此次實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了我們的動(dòng)手能力10.參考文獻(xiàn)1趙相賓.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，2002，72鐘肇新.范建東.可編程控制器原理及應(yīng)用.華南理工大學(xué)出版社，20033PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì).吳中俊編著.-北京：科學(xué)出版社，20034現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京：北