基于PLC的自動售貨機控制系統(tǒng)設計

1、安徽機電職業(yè)技術學院畢 業(yè) 論 文 自動售貨機設計 系 部 電氣工程系 專 業(yè) 機電一體化 班 級 機電3143班 姓 名 高志超 學 號 1302143162 指導老師 曾勁松、趙曉瑩 2016 2017學年第一學期指導教師評語目 錄1、緒論- 1 -1.1、設計背景- 1 -1.2、應用前景- 1 -1.3、設計的目的和意義- 2 -2、總體設計方案- 2 -2.1、總體設計思路- 2 -2.2、PLC總體設計流程- 3 -3、硬件設計- 4 -3.1、I/O地址分配- 4 -3.2、中間繼電器分配- 4 -3.3、整體系統(tǒng)工作流程- 5 -3.4、硬件接線圖- 6 -3.5、實物接線圖-

2、 7 -4、軟件設計- 7 -5、程序調試- 18 -6、結論- 19 -參考文獻- 19 -1、緒論1.1、設計背景公元1世紀,希臘人希羅制造的自動出售圣水的裝置是世界上最早的自動售貨機。1925年美國研制出售香煙的自動售貨機，此后又出現了出售郵票、車票的各種現代自動售貨機。現代自動售貨機的種類、結構和功能依出售的物品而異，主要有食品、飲料、香煙、郵票、車票、日用品等自動售貨機。一般的自動售貨機由錢幣裝置、指示裝置、貯藏售貨裝置等組成。錢幣裝置是售貨機的核心，其主要功能是確認投入錢幣的真?zhèn)?，分選錢幣的種類，計算金額。如果投入的金額達到購買物品的數值即發(fā)出售貨信號，并找出余錢。指示裝置用以指示

3、顧客所選商品的品種。貯藏售貨裝置保存商品，接收出售指示信號，把顧客選擇的商品送至付貨口。一般售貨機的錢幣裝置由投幣口、選別裝置、確認錢幣真?zhèn)蔚臋z查裝置、計算金額的計算裝置和找錢裝置組成。70年代以來，出現了采用微型計算機控制的各種新型自動售貨機和利用信用卡代替錢幣并與計算機連接的更大規(guī)模的無人售貨系統(tǒng)，如無人自選商場、車站的自動售票和檢票系統(tǒng)、銀行的現金自動支付機等1.2、應用前景現在，自動售貨機產業(yè)正在走向信息化并進一步實現合理化。例如實行聯(lián)機方式，通過電話線路將自動售貨機內的庫存信息及時地傳送各營業(yè)點的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補充以及商品選定的順利進行。并且，為防止地球暖化，自動售貨

4、機的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動售貨機成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費高峰時，這種機型的自動售貨機即使在關掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動售貨機相比，它能夠節(jié)約1015的電力。進入21世紀時，自動售貨機也將進一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，大量生產，大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現新的流通渠道，而相對的超市，百貨購物中心等新的流通渠道的產生，人工費用也不斷上升，在加上場地的局限性和購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器也就有了其相當可觀的前景。1.3、設計的目的和意義PLC的發(fā)展與計算機技術、半

5、導體技術、控制技術、數字技術、通信網絡技術等高新技術的發(fā)展息息相關，這些高新技術的發(fā)展推動了PLC的發(fā)展，而PLC得發(fā)展又對這些高新技術提出了更高更新的要求，促進了他們的發(fā)展。本次設計就在于結合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了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了自動售貨機能夠長期穩(wěn)定的運行。2、總體設計方案2.1、總體設計思路自動售貨機的基本功能就是對投入的錢幣數進行計算，然后根據運算結果做出相應的判斷，看看哪種商品可以進行購買，哪種商品不能購買，本次課程設計的要求是可識別三種錢幣，分別是1元、2元、5元，采用三個按鈕進行模擬，自動售貨機共出售四種貨物，其價格

6、分別定為1元、3元、4元、6元，當投幣數大于等于貨物價格時且售貨機里有這種貨物時，指示燈亮，表示可以進行購買，四種貨物分別用四個小燈代替進行模擬。除此之外，本次設計還涉及了顯示、找零、送貨等功能的實現，其中顯示部分采用數碼管進行顯示，顯示投幣總數和購買后的余額；當按下找零按鈕后，數碼管顯示進行清零，采用從高到低遞減的形式進行清零，例如：當余額為17元時，按下找零按鈕后，先找三個五元數碼管分別顯示12、7、2，然后再找2元，清零。送貨部分采用小車直線運動進行模擬，將四種貨物分別送到四個不同的地點，采用四個光電開關分別代表四個不同的送貨地點，當按下不同的送貨按鈕后，小車會以其對應的光電開關為終點做

7、直線往返運動，表示送貨過程由于售貨機的全部功能是在上位機上模擬的，所以售貨機的部分硬件是由計算機軟件來模擬替代的這些并不會影響實際程序的操作，完全能模擬現實售貨機的運行。2.2、PLC總體設計流程以下為PLC的一般工作過程流程圖。 圖一 PLC工作過程流程圖3、硬件設計我們本次采用的是西門子公司的S7200系列PLC，它可以提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元，其系統(tǒng)構成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。3.1、I/O地址分配本次課程設計的主要I/O分配如下：表一 I/O地址分配輸入單元PLC地址輸出單元PLC地址投幣1元I0.1A貨物顯示Q1.0投幣2元I0

8、.2B貨物顯示Q1.1投幣5元I0.3C貨物顯示Q2.0送貨（A貨物）I0.4D貨物顯示Q2.1送貨（B貨物）I0.5找零出口Q2.2送貨（C貨物）I0.6出貨口Q2.3送貨（D貨物）I0.7電機正轉Q2.6找零I0.0電機反轉Q2.5數碼個位顯示I0.0I0.3數碼十位顯示I0.4I0.7限位開關S1I1.0限位開關S2I1.1限位開關S3I1.2限位開關S4I1.33.2、中間繼電器分配 表二 中間繼電器分配中間繼電器功 能中間繼電器功 能M0.0送A貨M1.2電機反轉M0.1限位開關S1M1.3電機正轉M0.2限位開關S2M1.4電機正轉M0.3送B貨M1.5電機反轉M0.4送C貨M1.

9、6電機正轉M0.5限位開關S3M2.0送貨延時M0.6送D貨M2.1送貨延時M0.7限位開關S4M2.2送貨延時M1.0電機反轉M20.0找零M1.1電機正轉3.3、整體系統(tǒng)工作流程整個系統(tǒng)的整體工作流程如圖二所示圖二 整體工作流程圖3.4、硬件接線圖 圖三 硬件接線圖3.5、實物接線圖圖四 實物接線圖4、軟件設計5、程序調試在整個程序的調試過程中，我遇到了一些問題，最初的設計比較簡單，只是將投幣，購買的過程考慮進去，而沒有將購買之后送貨的過程加進設計的方案中，后來在老師的提醒之下，我又將送貨的過程采用了小車直線運動進行模擬，將四個光電開關模擬成四種貨物的送貨地點，分別在按下四個送貨按鈕之后，

10、將貨物送到四種地點，使得整個系統(tǒng)更加完善，功能更加強大。在數碼顯示的過程中也遇到了一些問題，數碼顯示時數據的傳輸所用到的中間繼電器和后來送貨時的中間繼電器發(fā)生了沖突，使得程序運行過程發(fā)生了紊亂，后來在同學的幫助下，我明白了問題的關鍵，將其解決，使數碼顯示功能順利實現。在最后的送貨過程中，由于有四個地點，所以要對電機的正反轉分別進行控制，最初我是將所有的正轉輸入都采用了Q2.6進行驅動，所有的反轉輸入都采用了Q2.5進行驅動，當程序運行時，發(fā)現得不到預期的現象，經檢查程序沒有問題，后來經過考慮和同學的提醒，采用中間繼電器進行驅動，現象就出現了，實現了最初預想的送貨過程。在找零階段，最初只是按下找

11、零按鈕后直接將數碼顯示清零，后來經過思考和老師的提醒，將找零部分又逐步進行了完善，將找零的過程在數碼管上顯示了出來先找大面額的錢幣，后找小面額的錢幣，其內部進行減法運算，使得整個找零的過程清晰可見。在購買貨物的過程中最初忽略了如果貨物售完該怎么辦，后來經過完善將貨物的數量進行了設定，只有當投幣金額大于等于所要購買的貨物時，且貨物數量大于零時才能進行購買，這使得整個過程更加完善。6、結論通過本次PLC課程設計使得我對PLC的操作更加的熟練，同時掌握了自動售貨機的基本工作原理，對自動售貨機的發(fā)展也有了一定的了解更加充分的體會到了PLC在實際生活中的重要應用與在當今控制領域的重要地位。與此同時，我也對S7200系列的PLC有了更進一步的了解，同時對PLC的高效性和實用性有了更進一步的認識，在整個課程設計過程中，在遇到問題的時候，我學會了如何借助外界的幫助和自身的努力來解決實際問題，懂得如何進行獨立思考，如何冷靜的面對要解決的問題，這些都是今后學習生活的寶貴經驗，在以后的各個方面都有著至關重要的作用。參考文獻1趙相賓.可編程控制器技術與應用系統(tǒng)設計.機械工