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PLC课 程 设 计 说 明 书

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21

车辆与动力工程学院课程设计说明书

河南科技大学
课 程 设 计 说 明 书

课程名称 电气控制与PLC 应用技术
题 目 自动售货机的控制设计

学 院 车辆与动力工程学院
班 级 农电101
学生姓名 冯宝明
指导教师 张伏
日 期 2013年7月8日

电气控制技术课程设计任务书

班级： 农电101 姓名： 冯宝明 学号： 10103010105
设计题目： 自动售货机的控制设计

一、设计目的
进一步巩固理论知识，培养所学理论知识在实际中的应用能力；掌握一般生产电气控制系统的设计方法；掌握一般生产电气控制系统的施工设计、安装与调试方法；培养查阅图书资料、工具书的能力；培养工程绘图、书写技术报告能力。
二、设计任务及要求
掌握PLC工作原理、编程及调试方法及应用技术；根据控制要求，制定合理的设计方案；真确选用PLC，确定输入、输出设备；PLC的I/O口点的分配并绘制其连接图，以及其他外部硬件图；设计PLC硬件控制程序；绘制有关图纸；编制设计说明书。
三、控制要求
1、 此售货机有三个投币口，分别为1元、5元、和10元。
2、 售货机共有3种饮料供选择，分别为汽水、花茶、咖啡。
3、 如投币总额超过消费总额价格，将有退币钮找回余额。
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12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15元时，汽水和花茶指示灯亮，表示只可选择汽水和花茶
7、 投币值等于或大于20元时，汽水、花茶喝咖啡指示灯亮，表示3种均可选择。
8、 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，表示饮料已经掉出。
9、 动作停止后按退币钮，可以退回余额，退回余额如果大于10元，则先退10元再退1元，如果小于10元则直接退1元的。
四、设计时间安排
查找有关资料(1天)、设计并绘制系统原理图（2天）、设计PLC控制程序（2天）、编写设计报告（2天）和答辩（1天）。
五、主要参考文献
1.黄永红；电气控制与PLC应用技术， 北京：机械工业出版社，2011.
2.王建华；电气工程师手册， 北京：机械工业出版社，2006.
3.吴晓君；电气控制课程设计指导， 北京：中国建材工业出版社，2007.

指导老师签字： 年 月 日

目 录
第一章 绪论 5
§1.1 设计目的和意义 5
第二章 总体设计 7
§2.1系统硬件配置及组成原理 7
§2.1.1 系统变量定义及分配表 7
§2.1.2 系统接线图设计 8
§2.2控制系统设计 9
§2.2.1 控制流程图设计 10
§2.3仿真设计 11
§2.3.1 仿真图形 11
§2.4控制程序梯形图 12
§2.4.1 梯形图 12
第三章 设计结论 19
参考文献 20

自动售货机的控制设计
摘要
本文简要介绍了PLC可编程的基本概念和基本结构，又简要分析了自动售货机的基本功能及工作方式。设计了一个基于PLC的自动售货机控制系统。
本设计使用四门子公司开发的可编程控制器实现对自动售货机的控制，设计了1元、5元和10元三种投币方式。自动售货机内有12元、15元和20元三种商品，当投入币值大于或等于商品价格时，则可以购买该商品。挡自动售货机内还有余额时，则可以实现退币功能。设计实现了货币的自动加、减和比较功能。
自动售货机是台机电一体化的自动化装置，在接受到货币已输入的前提下，靠触摸控制按钮输入信号使控制器启动相关位置的机械装置完成规定动作，将货物输出。用自动控制系统替代现有的人工销售方式，节省人力，减少销售开支，扩大销售覆盖面。
使用仿真软件对PLC程序进行仿真，编写梯形图，仿真过程中，遇到了很多问题，比如将投入的钱进行加法运算，显示在数码管中，编写的程序和仿真时不能完全显示，
实验证明： 该系统程序设计较全面地演示自动售货机的使用功能； 通过修改PLC控制程序， 可在自动售货机上实现多种控制方式、销售方式、销售种类。自动售货机可以根据投入的钱币自动付货。它根据投入钱币的多少，提示你可以买什么东西，再按一下相应的按钮，购买的饮料就可以从出口处提出，出口处提示用户将物品拿走，不买东西了就按下退币按钮，将多余的钱币取回。

关键词：售货机，投币，数码管，按钮。

第一章 绪论
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
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
§1.1 设计目的和意义
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。

第二章 总体设计
§2.1系统硬件配置及组成原理
有三个钱币输入按钮，I0.1代表1元，I0.2代表5元，I0.3代表10元，当投入的硬币总值等于或超过12元时，汽水指示灯O1.0亮；当投入的硬币等于或超过15元时，汽水指示灯O1.0亮，花茶指示灯O1.1亮；当投入的硬币总值等于或超过20元时，汽水指示灯O1.0亮，花茶指示灯O1.1亮，咖啡指示灯O1.2亮；如果要汽水则按汽水按钮I0.5，这时汽水输出指示灯O1.0亮，输出汽水，然后汽水指示灯闪烁，3 s后停止。如果要花茶则按花茶按钮I0.6，这时花茶输出指示灯I1.4亮，输出花茶，然后花茶指示灯闪烁，3 s后停止。如果要咖啡，则按咖啡按钮0.07，这时咖啡输出指示灯Q1.5亮，输出咖啡，然后咖啡指示灯闪烁，3s 后也自动停止，当要完汽水、花茶或咖啡时，，如果多余钱超过10元则找钱口1.07自动退出余额，3s 后停止，如果少于十元则找钱口Q1. 7自动退出余额，如果当顾客投入一定的硬币后什么都不想要时，则可考虑复位按钮O.01，则投入的钱会原数从出钱口退出。
§2.1.1 系统变量定义及分配表
表2-1 输入输出分配表
输入
输出
设备
输入点
设备
输出点
复位
SB1
I0.0
汽水指示灯
LED
O1.0
1元
SB2
I0.1
花茶指示灯
LED
O1.1
5元
SB3
I0.2
咖啡指示灯
LED
O1.2
10元
SB4
I0.3
汽水输出
LED
O1.3
汽水按钮
SB5
I0.4
花茶输出
LED
O1.4
花茶按钮
SB6
I0.5
咖啡输出
LED
O1.5
咖啡按钮
SB7
I0.6
十元出钱口
LED
O1.6
退币按钮
SB8
I0.7
一元出钱口
LED
O1.7

数码管显示
LED
O0.0-0.7

中间继电器
功 能
中间继电器
功 能
M0.0
送A货
SM0.0
总为ON
M0.1
送B货

M0.2
送C货

表2-2 中间继电器分配表

§2.1.2 系统接线图设计

图2-3 硬件接线图

§2.2控制系统设计
当投入的硬币总值等于超过12元时，汽水指示灯亮。当投入的硬币总值等于超过15元时，汽水和花茶的指示灯都亮。当投入的硬币总值等于超过20元时，汽水、花茶和咖啡的指示灯都亮。当汽水指示灯亮时，按汽水按钮，则汽水从售货口自动售出，汽水指示灯闪烁（闪烁频率为1s ON,1s OFF）,3秒后自动停止。当花茶指示灯亮时，按花茶按钮，则花茶从售货口自动售出，花茶指示灯闪烁（闪烁频率为1sON,1sOFF）,3秒后自动停止。当咖啡指示灯亮时，按咖啡按钮，则咖啡从售货口自动售出，咖啡指示灯闪烁（闪烁频率为1sON,1sOFF）,3秒后自动停止。当按下汽水按钮、花茶按钮或咖啡按钮后，如果投入的硬币总值超过所需的钱数时，找钱指示灯亮，自动售货机自动退出多余的钱，3s后自动停止。动作停止后按退币钮，可以退回余额，退回金额如果大于10元，则先退10元再退1元，如果小于10元则直接退1元的。
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。

§2.2.1 控制流程图设计

图2-4流程图

§2.3仿真设计
§2.3.1 仿真图形

图2-5仿真图
§2.4控制程序梯形图
§2.4.1 梯形图

第三章 设计结论
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。
通过本次PLC 课程设计使得我对PLC 的操作更加的熟练，同时掌握了自动
售货机的基本工作原理，对自动售货机的发展也有了一定的了解更加充分的体会
到了PLC 在实际生活中的重要应用与在当今控制领域的重要地位。与此同时我也对S7—200 系列的PLC 有了更进一步的了解，同时对PLC的高效性和实用性有了更进一步的认识，在整个课程设计过程中，在遇到问题的时候，我学会了何借助外界的帮助和自身的努力来解决实际问题，懂得如何进行独立思考，如何面对要解决的问题，这些都是今后学习生活的宝贵经验，在以后的各个方面都有着至关重要的作用。

参考文献
[1]赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计.机械工业出版社，2002，7
[2]钟肇新.范建东.可编程控制器原理及应用.华南理工大学出版社，2003
[3]陈金华.可编程序控制器(PC)应用技术.北京电子工业出版社,1995
[4]陈在平.赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计.北京机械出版社,2002
[5]廖常初主编.PLC 编程及应用.北京机械工业出版社,2002
[6]何衍庆.可编程序控制器原理及应用技巧.北京化学工业出版社,2000