用PLC編寫的自動售貨機(jī)

1、第1章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1.1.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理1.1.2 系統(tǒng)變量定義及分配表1.1.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)1.1.4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)2.第2章控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.2.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)3.2.2 控制程序時(shí)序圖設(shè)計(jì)4.2.3 控制程序設(shè)計(jì)思路4.2.4 編程系統(tǒng)的調(diào)試5.2.5 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)容5.第3章上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.3.1 PLCt上位監(jiān)控軟件通訊6.3.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)6.3.3 實(shí)現(xiàn)的效果1.0.第4章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析1.14.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題1.14.2 結(jié)果分析1.1.結(jié)束語1.2.參考文獻(xiàn)1.3.附錄1.4.PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)第1章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)1

2、.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理有三個(gè)錢幣輸入按鈕，0.01代表1元，0.02代表5元，0.03代表10元，當(dāng)投入的硬幣總值超過12元時(shí)，汽水指示燈1.00亮，當(dāng)投入的硬幣超過15元時(shí)，花茶指示燈1.01亮，咖啡指示燈1.02亮，如果要汽水則按汽水按鈕0.05,這時(shí)汽水輸出指示燈1.03亮，輸出汽水，然后汽水指示燈閃爍，3s后停止。如果要花茶則按花茶按鈕0.06,這時(shí)花茶輸出指示燈1.04亮，輸出花茶，然后花茶指示燈閃爍，3s后停止。如果要咖啡，則按咖啡按鈕0.07,這時(shí)咖啡輸出指示燈1.05亮，輸出咖啡，然后咖啡指示燈閃爍，3s后也自動停止，當(dāng)要完汽水、花茶或咖啡時(shí)，如有多余的錢，則找錢指示燈1

3、.06亮，如果多余錢超過10元?jiǎng)t找錢口1.07自動退出余額，3s后停止，如果少于十元?jiǎng)t找錢口1.08自動退出余額，如果當(dāng)顧客投入一定的硬幣后什么都不想要時(shí)，則可考慮復(fù)位按鈕0.08,則投入的錢會原數(shù)從出錢口退出。1.2 系統(tǒng)變量定義及分配表表1-1輸入輸出分配表輸入輸出設(shè)備輸入點(diǎn)設(shè)備輸出點(diǎn)復(fù)位按鈕SB10.00汽水指示燈LED1.001元SB20.01花茶指示燈LED1.015元SB30.02咖啡指示燈LED1.0210元SB40.03汽水輸出LED1.03汽水按鈕SB50.05花茶輸出LED1.04咖啡按鈕SB60.06咖啡輸出LED1.05花茶按鈕SB70.07找錢指示燈LED1.06退幣

4、按鈕SB80.08十元出錢口LED1.07一元出錢口LED1.081.3 系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì)16圖1-2硬件連接圖1.4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)當(dāng)自動售貨機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)會給出提示并發(fā)出鳴叫聲，顧客看到這種情況可以直接按下退幣按鈕，將投入的錢幣取回，當(dāng)錢幣出來時(shí)，系統(tǒng)會發(fā)出“?！钡穆曇籼崾绢櫩蛯㈠X幣取回。第2章控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)啟前五元錢幣入口DM。加五十元銀幣入口D M 0和十DM大于三口DM大于1EDM大于12媯琲指示燈亮花茶指示燈亮汽水抬承燈亮一二 按下/啡接%一樓下茶轟一按T5按掘花左輸出曲包弗 EM5.秋后 一啡輸出按鈕和 硯啡指示燈火 珈-卅汽水編出發(fā)粗克 M 戒imTa

5、秋后 WOWW 啡指示燈滅，中啡3一段有按下遢用授釗-0 M大于10; |方出一口投下量市措鈕1 DMIO一元出錢B圖2-1控制程序流程圖2.2 控制程序時(shí)序圖設(shè)計(jì)C.00_|1.00I1DL|I1,度0,05Tli03IIOSn1D40,07n1.05l.XC.081；1.071.06圖2-2時(shí)序圖2.3 控制程序設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)一臺完整的銷售汽水和咖啡的自動售貨機(jī)，具有硬幣識別、幣值累加，自動售貨、自動找錢功能，此售貨機(jī)可接受的硬幣為1元、5元和10元。汽水的售價(jià)為12元，花茶的售價(jià)為15元，咖啡的售價(jià)為20元。自動售貨機(jī)是臺機(jī)電一體化的自動化裝置，在接受到貨幣已輸入的前提下，靠觸摸控制按鈕輸

6、入信號使控制器啟動相關(guān)位置的機(jī)械裝置完成規(guī)定動作，將貨物輸出。用自動控制系統(tǒng)替代現(xiàn)有的人工銷售方式，節(jié)省人力，減少銷售開支，擴(kuò)大銷售覆蓋面，當(dāng)投入的硬幣總值超過12元時(shí)，汽水指示燈亮。當(dāng)投入的硬幣總值超過15元時(shí)，汽水和花茶的指示燈都亮。當(dāng)投入的硬幣總值超過20元時(shí)，汽水、花茶和咖啡的指示燈都亮。當(dāng)汽水指示燈亮?xí)r，按汽水按鈕，則汽水從售貨口自動售出，汽水指示燈閃爍（閃爍頻率為1sON,1sOFF）,3秒后自動停止。當(dāng)花茶指示燈亮?xí)r，按咖啡按鈕，則花茶從售貨口自動售出，花茶指示燈閃爍（閃爍頻率為1sON,1sOFF,3秒后自動停止。當(dāng)咖啡指示燈亮?xí)r，按咖啡按鈕，則咖啡從售貨口自動售出，咖啡指示燈

7、閃爍（閃爍頻率為1sON,1sOFF,3秒后自動停止。當(dāng)按下汽水按鈕、花茶按鈕或咖啡按鈕后，如果投入的硬幣總值超過所需的錢數(shù)時(shí)，找錢指示燈亮，自動售貨機(jī)自動退出多余的錢，3s后自動停止。動作停止后按退幣鈕，可以退回余額，退回金額如果大于10元，則先退10元再退1元，如果小于10元?jiǎng)t直接退1元的。2.4 編程系統(tǒng)的調(diào)試如果顧客所付的金額不足，系統(tǒng)不會有任何一只指示燈亮起來，顧客還需要再投入金額，當(dāng)顧客兩次投入的金額加起來足夠時(shí)，可選擇自己所需要的飲料如果顧客投入的金額大于飲料價(jià)格，進(jìn)入自動找零，無法找零時(shí)，給出提示并退回硬幣，實(shí)現(xiàn)找零時(shí)，進(jìn)行找零操作，提示找零金額和取飲料信息。2.5 創(chuàng)新設(shè)計(jì)內(nèi)

8、容當(dāng)顧客交易完畢，點(diǎn)擊退幣按鈕時(shí)，自動售貨機(jī)將剩余的錢幣從錢幣輸出口輸出，或許由于顧客大意忘記從輸出口取出錢幣，這樣將給顧客帶來不必要的損失，針對此種情況，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)自動報(bào)警系統(tǒng)，就是當(dāng)錢從自動售貨機(jī)中輸出超過6秒紅外線掃描發(fā)現(xiàn)沒有取出時(shí)，這時(shí)將啟動報(bào)警，及時(shí)提醒顧客，增強(qiáng)了售貨機(jī)的安全性。第3章上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 PLC與上位監(jiān)控軟件通訊本次課程設(shè)計(jì)涉及到歐姆龍PLC與力控組態(tài)軟件的通訊。目前歐姆龍的小型PLC組要是CPM1庶DCPM2解歹1；PLC與組態(tài)軟件通過串口RS232信，那么就要了解PLC的通信協(xié)議是什么方式的。第一步：通過PLC的編程軟件來了解通信協(xié)議，在歐姆龍PLC的

9、“PLC設(shè)定”對話框中“外圍端口”標(biāo)簽中設(shè)置“通信協(xié)議”為“標(biāo)準(zhǔn)”，模式是“HostLink”，單元號為“0”，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置對話框的“驅(qū)動器”標(biāo)簽中，設(shè)置“端口名稱”為“COM3,“波特率”為“9600”，“數(shù)據(jù)位”為“7”，“校驗(yàn)”為“偶校驗(yàn)”，“停止位”為“2”，在“設(shè)備類型設(shè)置”的“通用”標(biāo)簽中，設(shè)置“CPU類型”為“CPU40在“變更PLC對話框中，“設(shè)備類型”為“CPM1CPM1A,“網(wǎng)絡(luò)類型”為“SYSMACWAY。第二步：與力控的通訊：在上位機(jī)力控組態(tài)軟件的“設(shè)備配置一第一步”的對話框中，設(shè)置“設(shè)備地址”為“0”，“通訊方式”為“用口(RS232/422/485)”，在“設(shè)備配置一

10、第二步”的對tS框中，設(shè)置“串口”為“COM8，點(diǎn)擊“設(shè)置”按鈕設(shè)置通信參數(shù)“波特率”為“9600”，“數(shù)據(jù)位”為“7”，“校驗(yàn)”為“偶校驗(yàn)”，“停止位”為“2”。3.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)1、仿真系統(tǒng)組成本仿真系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)組成。上、下位機(jī)通過用行口進(jìn)行通信交換數(shù)據(jù)。上位機(jī)內(nèi)裝北京組態(tài)軟件FORCECONTROL2.6和CX-P編程軟件。組態(tài)軟件FORCECONTROL用以制作仿真畫面、編寫仿真程序并與下位機(jī)進(jìn)行通信，是專用的自動化軟件，集數(shù)據(jù)采集監(jiān)控功能于一體。CX_P是可編程控制器與PC機(jī)聯(lián)機(jī)的編程支持工具，用戶利用它可以實(shí)現(xiàn)程序輸入、程序注釋、程序修改、程序編譯、狀態(tài)監(jiān)控和測試

11、以及設(shè)計(jì)系統(tǒng)寄存器和PLC各種參數(shù)等。CX_P是WINDOWS操作系統(tǒng)下使用的軟件，有多種編程方式，其中主要是梯形圖和助記符編程。需要注意的一點(diǎn)是在進(jìn)行程序的上傳下傳時(shí)一定要把PLC的COM口連接方式設(shè)置成“計(jì)算機(jī)鏈接”否則PLC將自鎖，不再與外界通信，只有使用手持編程器才能再次開啟。2、仿真實(shí)驗(yàn)的售貨分析由于售貨機(jī)的全部功能是在上位機(jī)上模擬的，所以售貨機(jī)的部分硬件是由計(jì)算機(jī)軟件來模擬代替的。如錢幣識別系統(tǒng)，可以用按某個(gè)“仿真對象”輸出一個(gè)脈沖直接給PLC發(fā)布命令，而傳動系統(tǒng)也是由計(jì)算機(jī)直接模擬的，這些并不會影響實(shí)際程序的操作，完全能模擬實(shí)際自動售貨機(jī)的運(yùn)行。(1)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)假設(shè)a、由于是在計(jì)算

12、機(jī)上模擬運(yùn)行的，實(shí)驗(yàn)中有些區(qū)別于實(shí)際情況的假設(shè)：b、自動售貨機(jī)只售出三種商品；c、自動售貨機(jī)可以識別10元、5元、1元；d、自動售貨機(jī)可以退幣10元、5元、1元；e自動售貨機(jī)有液晶顯示功能；f、試驗(yàn)中售貨機(jī)忽略了各種故障以及缺貨等因素；(2)一次交易過程分析為了方便分析，我們以一次交易過程為例a、初始狀態(tài)：有電子標(biāo)簽顯示各商品價(jià)格，顯示屏顯示界面，此時(shí)不能購買任何商品；b、投幣狀態(tài)：按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣值，顯示屏顯示投入、消費(fèi)、余額數(shù)值，當(dāng)所投幣值超過某商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)商品選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購買。c、購買狀態(tài)：按下可以購買的選擇按鈕，所選的出現(xiàn)在出貨框中，同時(shí)顯示屏上的

13、金額數(shù)字根據(jù)消費(fèi)情況相應(yīng)變化。取走商品則出貨框消失。d、退幣狀態(tài)：按下退幣按鈕顯示退幣框，同時(shí)顯示相應(yīng)的退幣值和數(shù)量，按下確認(rèn)按鈕則恢復(fù)初始狀態(tài)。到此為止，自動售貨機(jī)的一個(gè)完整工作結(jié)束。這也是本仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。3、設(shè)計(jì)任務(wù)的確定在清楚自動售貨機(jī)運(yùn)行工作過程的基礎(chǔ)上，制定出設(shè)計(jì)方案，確定任務(wù)的目標(biāo)，以設(shè)計(jì)出合理的仿真系統(tǒng)首先，應(yīng)該做上位機(jī)和下位機(jī)的任務(wù)分工：上位機(jī)主要用來完成仿真界面的制作工作，而下位機(jī)則主要完成PLC程序的編寫。其次，要分別對上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行資料的查找和收集。例如在進(jìn)行仿真界面的設(shè)計(jì)時(shí)，可以去觀察一下真正售貨機(jī)的外觀，必要時(shí)可以借助于一些宣傳圖片來設(shè)計(jì)自動售貨機(jī)的外形，在

14、進(jìn)行PLC程序的編寫時(shí)，需要先分配PLC的I/O點(diǎn)，確定上下位機(jī)的接口。然后對上下位機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。最后進(jìn)行上位機(jī)和下位機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果的配合工作，經(jīng)調(diào)試后，完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。4、程序設(shè)計(jì)部分仿真程序的編寫利用利用組態(tài)軟件FORCECONTROL2.6,下位機(jī)程序的編制則利用PLC專用編程軟件歐姆龍完成的。在詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中，沒有將上位機(jī)的設(shè)計(jì)和下位機(jī)的設(shè)計(jì)整體分開來寫，而是相互交替，盡量清楚地?cái)⑹?。PLC程序已經(jīng)介紹，現(xiàn)在我們看一下仿真界面設(shè)計(jì)。(1)銷售機(jī)背景的設(shè)計(jì)售貨機(jī)背景是一個(gè)不動的畫面，可以利用圖片處理的方法按照制定樣式的功能畫出售貨機(jī)的整體。先分幾部分進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，如圖3-1所示。(2)

15、顯示屏部分的設(shè)計(jì)顯示屏部分的設(shè)計(jì)利用了組態(tài)軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)顯示畫面，一個(gè)是未交易時(shí)初始狀態(tài)的歡迎界面如圖3-2,在交易過程中的幣值顯示畫面如圖3-3所示，其中圖3-1中的歡迎字符是可以閃爍變化的，aaaai字符可以顯示系統(tǒng)時(shí)間，圖3-2中的8888用來顯示幣值，它們均是可以定義的變量。圖3-1售貨機(jī)背景投人田日日元訪8888元余就8888元圖3-2歡迎界面圖3-3幣值界面(3)標(biāo)簽設(shè)計(jì)電子標(biāo)簽用來顯示程序中傳上來的價(jià)格，所以其中要有可以定義的字符，所以標(biāo)簽設(shè)計(jì)為.03司，其中“J.03顯示03商品價(jià)格的變量。(4)按鈕設(shè)計(jì)“選擇”按鈕的設(shè)計(jì)要反映出可以購買和不可以購買的差異，所以其中也要有可以變化

16、的字符，設(shè)計(jì)如右圖重生，其中字符“選擇”在滿足條件下可以閃爍變色，退幣按鈕設(shè)計(jì)成退巾樣式,按鈕均可以動作。(5)投退幣提示框設(shè)計(jì)投退幣提示框要有可已投入的硬幣，確認(rèn)按鈕以及框架，其中硬幣、確認(rèn)按鈕和字符“a”均是可以定義的變量圖3-4投幣提示框圖3-5退幣提示框(6)出貨框的設(shè)計(jì)出貨框中要有01-03商品的示意圖以及框架，其中商品在滿足條件后可以出現(xiàn)，鼠標(biāo)點(diǎn)擊后可以消失，因此也是可定義的變量效果如圖3-6所示圖3-6出貨框3.3 實(shí)現(xiàn)的效果圖3-7運(yùn)行結(jié)果圖第4章系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析4.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題一、硬件調(diào)試：一、硬件調(diào)試1、斷電時(shí)檢查電源是否接好，地線是否接好，各輸入/輸出點(diǎn)是否

17、接好接牢；2、接通PLC電源，確認(rèn)“PWR”指示燈點(diǎn)亮，傳入程序，檢查“RUN”指示燈點(diǎn)亮。二、軟件調(diào)試：1、在梯形圖編輯器中配合使用編譯器查找、修改程序中的語法錯(cuò)誤；2、將編輯好的程序傳入PLC運(yùn)行，使用編輯器聯(lián)機(jī)調(diào)試操作，檢查各點(diǎn)工作狀態(tài)，并配合觀察PLC各點(diǎn)輸入/輸出指示LED或輸入/輸出設(shè)備工作是否符合程序功能要求。配合著上位機(jī)軟件動畫效果來觀察硬件的連接。三、解決的問題：通過軟件的調(diào)試發(fā)現(xiàn)了梯形圖中設(shè)計(jì)時(shí)的一些錯(cuò)誤，比如7段數(shù)碼管的清零問題，開始設(shè)計(jì)時(shí)用的是RESET指令，后來通過調(diào)試得知此指令只能置位位，考慮到實(shí)質(zhì)是把通道清零，用MOVE指令即可。對其他一些平時(shí)實(shí)驗(yàn)用不到的指令及程

18、序設(shè)計(jì)，經(jīng)過梯形圖的設(shè)計(jì)及調(diào)試加深了理解，比如七段譯碼指令的使用。4.2 結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)證明：該系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)較全面地演示自動售貨機(jī)的使用功能；通過修改PLC控制程序，可在自動售貨機(jī)上實(shí)現(xiàn)多種控制方式、銷售方式、銷售種類。自動售貨機(jī)可以根據(jù)投入的錢幣自動付貨。它根據(jù)投入錢幣的多少，提示你可以買什么東西，再按一下相應(yīng)的按鈕，購買的飲料就可以從出口處提出，出口處提示用戶將物品拿走，不買東西了就按下退幣按鈕，將多余的錢幣取回，經(jīng)過6秒后錢幣沒有取回則自動啟動報(bào)警，避免顧客有不必要的損失。在交易的過程中，幣值界面會顯示投入錢幣的金額、消費(fèi)錢幣的金額、余額。結(jié)束語現(xiàn)在，自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)

19、現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過電話線路將自動售貨機(jī)內(nèi)的庫存信息及時(shí)地傳送各營業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動售貨機(jī)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(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約1015%勺電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。通過這次課程設(shè)計(jì)，我體會到了很多，也讓我懂得了不少知識，讓我知道在學(xué)習(xí)方面還是有欠缺的，這次課程設(shè)計(jì)包括許多方面的知識，主要是可編程控制器（PLC是以微處理器為核心的工業(yè)控制裝