基于PLC自动售货机的专业系统设计精.doc

I基于 PLC 自动售货机系统设计摘要本论文基于西门子 S7-200 系列 PLC 进行自动售货机控制系统设计,阐述 了自动售货机系统设计基本原理及工作流程,然后以一次交易过程为例,把交 易过程分为几种程序块,分别对程序块进行编程。在 PLC 梯形图编写时,文中 采用是西门子 PLC 梯形图专用编译软件 STEP7来进行编写,并完毕了 PLC 外部 接线图。运用 PLC 控制自动售货机提高了系统稳定性,保证自动售货机可以 长期稳定运营。核心词 :PLC ;自动售货机;控制系统1、格式存在错误,如段前段后间距、字体大小等等2、整个文章太简朴,基本上没什么内容,可以恰当填充3、总结有错4、参照文献有错The System Design for Automatic Vending Machine Based on PLCTutor：Guilin liuII AbstractProfessional Electrical automation No.12713 Name :wei yuan The design of this paper is based on Siemens S7-200 series automatic vending machine PLC control system，explains the vending system design principle and workflow，and then to a course of dealing，for example，the transaction process is divided into several blocks on blocks，respectively. In the preparation of the PLC ladder diagram，the text is a Siemens PLC ladder diagram private compile software to write the STEP7，and completed a PLC external wiring diagram. Use of PLC control vending machine improves the stability of the system，ensure the long-term stability of the vending machine to run.Keywords :PLC ；vending system;(格式有错 目 录I第 1章 引言 . 3 1.1自动售货机发展 . 3 1.2 自动售货机控制系统设计重要内容 . . 3 第 2章 可编程控制器 PLC . 4 2.1 PLC发展 . 4 2.2 PLC选型原则及选型办法 6 第 3章 自动售货机 PLC 程序设计 . 8 3.1 自动售货机控制规定及有关阐明 . . 8 3.2 自动售货机 I/O点分派 . . 9 3.3自动售货机顺序功能图 . 10 3.4 自动售货机梯形图编写 . . 11 3.5 自动售货机外部接线图 13 结论 . . 14 道谢 . .15 参照文献 . .16 附录 . .17文字选型,大小,格式有错,请修改II第 1章 引言1.1自动售货机发展自动售货机是一种全新商业零售形式，20世纪 70年代自日本和欧美发展起来。 它浮现是劳动密集型产业构造向技术密集型社会转变产物。 消费模式和销售环 境变化,规定新流通渠道,相对于超市、百货购物中心等流通渠道而言,场地 局限性以及购物便利性等这些因素制约，无人自动售货机作为一种必要机器便 应运而生了。自动售货机售货领域非常广泛,是发达国家商品零售一种重要方式。近几年，自动售货机逐渐被越来越多消费者所接受。 采用可编程控制器实现自动售货机系统 设计,不但编程以便,并且增强了系统抗干扰能力。(把摘要和这里相应起来 1.2 自动售货机控制系统设计重要内容1. 此自动售货机可以投入五角、一元硬币;2. 如果顾客投入硬币在限定期间内(2分钟不按任何按键,自动售货机将退 还所投硬币;3. 当投入硬币总值等于或超过物品价值时,相应物品批示灯亮绿灯;4. 当物品相应批示灯亮绿灯时,按下相应按键,相应物品排出,同步批示 灯绿灯闪烁;5. 如果顾客投入硬币总值超过所选物品价值时，自动售货机会自动将余款退还 顾客;6. 当顾客成功购买完一件物品后 20秒无操作,自动售货机会自动将余款退还顾 客;7. 如果顾客投入硬币后又不想买物品,按下退款按键,自动售货机会自动将余款 退还顾客;8. 找零时顾客可选取退一元还是五角;第 2章 可编程控制器 PLC2.1 可编程控制器 PLC 发展前景2.1.1 可编程控制器 PLCPLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计数字运算操作电子装置,它采用可 以编制程序存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术 运算等操作指令,并能通过数字式或模仿式输入和输出,控制各种类型机械或生 产过程。 PLC 具备体积小、构造简朴、操作以便、可靠性好等特点,2.1.2 PLC发展前景PLC 总发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向 发展。详细体当前如下几种方面。(1向小型化、专用化、低成本方向发展(2向大容量、高速度方向发展(3智能型 I/O模块发展(4基于 PC 编程软件取代编程器(5 PLC 编程语言原则化(6 PLC 通信易用化(7组态软件与 PLC 软件化(8 PLC 与现场总线相结合(9开发新型特殊功能模块(10 CPU解决速度进一步加快2.1.3 PLC工作原理PLC 工作原理与计算机工作原理基本是一致,可以简朴地表述为在系统程 序管理下,通过运营应用程序完毕顾客任务。 PLC 通电后,一方面对硬件和软件作一 些初始化操作,初始化重复不断地分阶段解决各种不同任务(见图 2-1。2.1.4 PLC循环扫描工作对每个程序，CPU 从第一条指令开始执行,按指令步序号做周期性程序循 环扫描,如果无跳转指令,则从则从第一条指令开始逐条顺序执行顾客程序,直 至遇到结束符后又返回第一条指令,如此周而复始不断循环,每一种循环称为一 个扫描周期。 PLC 扫描全过程如图 2-2所示。(1 输入刷新阶段在输入刷新阶段，CPU 扫描所有输入端口,读取其状态并写入输入状态寄存 器。完毕后关闭输入端口,转入程序执行阶段。(2 程序执行阶段在程序执行阶段,依照顾客输入控制程序,从第一条开始逐条执行,并 将相应逻辑运算成果存入相应内部辅助寄存器和输出状态寄存器。(3 输出刷新阶段当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中内容，依次送到输出锁存电 路,并通过一定输出方式输出,驱动外部相应执行元件工作,这才形成 PLC 实际输出。 图 2-2 PLC扫描全过程2.1.5 PLC硬件构成PLC 硬件重要由中央解决器(CPU 、存储器、输入单元、输出单元、通信 接口、扩展接口、电源等几某些构成。其中，CPU 是 PLC 核心;输入单元 /输出 单元是 CPU 与现场输入 /输出设备之间接口电路；通信接口用于连接编程器、上 位计算机等外部设备,其硬件构成图如图 2-3。 图 2-3 PLC硬件构造图2.1.6 PLC编程语言PLC 为顾客提供了完善编程语言来满足编制顾客程序规定。它提供编程语言普通有如下 5种:梯形图(LAD 、语句表(STL 、顺序功能图(SFC 、功 能块图(FBD 和构造文本(ST 。2.1.7 PLC特点(1抗干扰能力强,可靠性好(2控制系统构造简朴,通用性强(3编程以便,易于使用(4功能完善(6体积小,维护操作以便(7易于实现网络化(8可实现三电一体化2.2 PLC选型原则及选型办法2.2.1 PLC选型原则当某一种控制任务决定由 PLC 来完毕后，选取 PLC 就成为最重要事情。 一方 面要选取多大容量 PLC ,另一方面是选取什么公司 PLC 及外设。一方面要对控制任务进行详细分析,把所有 I/O点找出来,涉及开关量 I/O和模仿量 I/O以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。 控制系统输出点类 型非常核心，如果她们之中既有交流 220V 接触器、电磁阀，又有 24V 批示灯，则最后选用 PLC 输出点数有也许不不大于实际电数。 由于 PLC 输出点普通是几种 一组共用一种公共端，这一组输出只能有一种电源种类和级别。 因此一旦它们是 交流 220V 负载负载使用。则直流 24V 负载只能使用其她输出端了。这样有 也许导致输出点挥霍，增长成本。 因此要尽量选取相似级别和种类负载，例如 使用交流 220V 批示灯等。普通状况下继电器输出 PLC 使用最多,但对于规定 高速输出状况,就要使用无触点晶体管输出 PLC 了。对第二个问题,则有如下几种方面要考虑:(1功能方面 所有 PLC 普通都具备常规功能,但对某些特殊规定,就要 懂得所选用 PLC 与否有能力控制任务。 如对 PLC 与 PLC 、PLC 与智能仪表及上位机 之间有灵活以便通信规定;或对 PLC 计算速度、顾客程序容量等有特殊规定；或对 PLC 位置控制有特殊规定等。这就规定顾客对市场上流行 PLC 品种有一种 详细理解,以便做出对的选取。(2 价格方面 不同厂家 PLC 产品价格相差很大，有些功能类似、质量相称、I/O点数相称 PLC 价格能相差 40%以上。第 3章 自动售货机系统设计3.1自动售货机控制规定3.1.1自动售货机控制规定自动售货机基本功能就是对投入货币进行运算,并依照货币数值判断是 否可以购买某种商品,并作出相应反映。例如:售货机中有 2种商品，A 商品 价格为 0.5元，B 商品为 1元。现投入 1个 1元硬币,当投入货币超过 A 商品 价格时，A 商品选取按钮处应有变化，提示可以购买，B 商品也提示。 当按下 选取 A 商品价格时,售货机进行减法运算,从投入货币总值中减去 A 商品 价格同步启动相应电机,提取 A 号商品到出货口。此时售货机继续进行等待外 部命令,如继续交易,则同上,如果此时不再购买而按下退币按钮,售货机则要 进行退币操作,退回相应货币,并在程序中清零,完毕本次交易。由此看来，售货机一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时除法运算,这是它 内部功能。还要有货币辨认系统和货币传动来实现完整售货、退币功能。 3.1.2 自动售货机有关阐明当投入五角时加 5投入 1元是加 10，SUB_DI是双整数减法当成功购买物品时就 减去物品相应数；T37 T56表达通电延时定期器 ，按下物品按钮时 T37 T42延时 8秒,无操作时 T43启动计时 20秒，T44与 T43配合构成投币 2分钟无操作找零，T46 T56两两配合形成闪烁电路。 图 3-1自动售货机模仿操作面板本设计统一采用按钮开关模仿物品选取,按钮内有绿灯和红灯分别表达可购买 物品和物品销售完;批示灯模仿物品输出及找零如图 3-1示。3.1.3定期器定期器是 PLC 中重要编程元件,是合计时间增量内部器件。定期器 工作过程与继电器控制系统时间继电器基本相似,但它没有瞬动触点,失电 时,常闭触点闭合,常开触点打开;定期器得电时,常闭触点打开,常开触点闭 合。 定期器当前值、设定值均为 10位有符号整数 (INT ，容许最大值为 32767。 定期器指令表见表 3-1。 3.1.4数学运算指令在梯形图中,整数、双整数与浮点数加、减、乘、除指令(见表 3-2分别 执行下列运算:IN1+IN2=OUT，IN1 IN2=OUT，IN1*IN2=OUT，IN1/IN2=OUT。 表 3-2 加减乘除指令 算:IN1+ OUT =OUT，OUT IN1=OUT，IN1* OUT =OUT，OUT /IN2=OUT。3.2 自动售货机 I/O点分派输入 /输出单元普通也称 I/O单元或 I/O模块，是 PLC 与工业生产现场之间 连接部件。 PLC通过输入接口可以检测被控对象各种数据，以这些数据作为 PLC 对被控制对象进行控制根据;同步 PLC 又通过输出接口将解决成果送给被控制 对象,以实现控制目。 I/O点分派表如表 3-3示。 3.3 自动售货机顺序功能图编写由于顺序功能图(SFC 有五种基本构造:顺序构造、选取性分支构造、并发 性分支构造、循环构造、复合构造。本次自动售货机 SFC 图,依照控制规定选 用选取性分支构造和并发性分之构造。由于选取性分支构造是一种控制流可 以转入各种也许控制流中某一种且不容许多路分支同步执行。详细进入哪个 分支,取决于控制流前面转移条件哪一种为真。而并发性分之构造是一种工作 步执行完后,需要同步启动若干条分之,并采用双水平线相连且要有一种公共转 移条件,这两种顺序功能图构造符合本次自动售货机控制规定,因此选取这两 种构造。本次自动售货机 SFC 图如下图 3-2示:图 3-2自动售货机顺序功能图3.4.1梯形图梯形图是用最多 PLC 图形编程语言。梯形图语言是在老式电器控制系统 中惯用接触器、继电器等图形表达符号基本上演变而来。它与电器控制线 路图相似,如图 3-3示。继承了老式电器控制逻辑中使用框架构造、逻辑运算 方式和输入输出形式,具备形象、直观、实用特点。因而,这种编程语言为广 大电气技术人员所熟知,是应用最广泛 PLC 编程语言,是 PLC 第一编程语 言。 图 3-3老式继电器控制线路图和 PLC 梯形图a 老式继电器控制线路图 b PLC梯形图在梯形图中,有两根竖直直线,被称为母线,当前诸多 PLC 只保存了左边 母线,而把右边母线略去不写。在梯形图中引入了“能流”概念。左边 母线就如电源“正极”,而右边母线就如电源“负极”。如果有“能流” 从左至右流向线圈,则线圈被勉励。如果没有能流,则线圈未被勉励,“能流” 在任何时刻都不会通过接点自右向左流。3.4.2 自动售货机设计梯形图本此设计自动售货机重要销售食品、饮料、日用三大类,而食品有五角和一 元,饮料有一元和二元,日用有二元和三元。(见附录自动售货机外部接线图如图 3-4示，SB2 SB7为物品选取按钮,当投入货币 物品绿灯亮(Q2.1 Q2.6,按下 SB2 SB7其中一种,对用 KM 线圈得电电机转 动出相应物品(Q0.1 Q0.6,当有物品销售完其行程开关断开,物品红灯亮并 同步向总部发送物品销售完信息;当收买物品总值低于投入总值时,可按找零按 钮 SB1选取找一元还是五角(SB10、SB11后 KM1得电电机转动找零 (Q0.0。 图 3-4售货机外部接线图总结毕业设计对我来说是对大学三年学习成果总结和考核,通过对本课题设 计,使自己学会调研和查阅文献资料,达到对所学知识综合运用。提高了分析问 题能力,解决问题和独立工作能力,为将来工作打下良好基本。我认真 撰写了毕业设计,针对教师提出问题进行了调节和补充,完毕了自动售货机系统 设计,并画出自动售货机外部接线图。道谢一方面感谢学院为本人提供学习机会和条件,以及对本人悉心教诲。本文工 作是在导师刘桂林悉心指引下完毕。从论文选题,及研究工作进一步,最后 到论文撰写和修改都凝聚着教师心血。每当我遇到不懂、不会地方,刘教师 都会给我解说。她严谨教学作风、渊博知识、诲人不倦精神,让咱们深深敬 佩,也正是在教师协助下,我毕业设计才得以顺利完毕。在此,我对刘教师和 所有协助过我教师和同窗们表达衷心感谢。衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩各位教师。参照文献1 程周可编程序控制器原理与应用 M 北京:高等教诲出版社，2 王永华当代电气控制及 PLC 应用技术 . 北京:北京航空航天大学出版社， 3 周美兰,周封,忘岳宇PLC 电气控制与组态设计北京:科学出版社， 4 吴建强,姜三勇可编程控制器原理及应用哈尔滨工业大学出版社， 5 吴中俊,黄永红可编程序控制器原理及应用北京:机械工业出版社， 6 张万忠,刘明芹电器与 PLC 控制技术北京:化学工业出版社。 7 王兆义可编程序控制器教程北京:机械工业出版社，8 廖常初S7-200 PLC 基本教程北京:机械工业出版社，(格式有错 附录 自动售货机梯形图