2022年plc自动售货机控制系统的方案设计书.docx

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1、封面作者： PanHongliang仅供个人学习目 录第 1 章自动售货机的掌握工艺流程分析41.1 系统描述与掌握要求 41.2 掌握工艺分析 5第 2 章自动售货机的掌握系统方案设计52.1 自动售货机系统的硬件组成 52.2 I/O 安排 62.3 自动售货机掌握系统外部接线图7第 3 章系统的流程图 8第 4 章程序设计 84.1 计币部分 84.2 比较部分 84.3 挑选和饮料供应部分 94.4 余额运算部分 94.5 退币部分 94.6 整体运行梯形图 9第 5 章梯形图程序调试 10课程设计心得 10参考文献 11第 1 章 自动售货机的掌握工艺流程分析自动售货机是可完成无人自

2、动售货的商业自动化设备，它不受任何场地限制，便利快捷，在我国也越来越普及；传统的自动售货机采纳单片机作为掌握核心，但这样在输入输出接口上消耗很大；PLC 不但可实现类似掌握功能，仍具有牢靠性高、编程简洁、功能强、能耗低、调试便利等优点；本文设计的是售汽水和咖啡这两种饮料的自动饮料机，它的售货过程是：第一由顾客按下商品挑选开关时，然后顾客投入的硬币投入硬币的面值和剩余值由PLC 驱动数码管显示 经过光传感器感应，再由光传感器驱动硬币识别传感器识别硬币（由于才能有限，在识别硬币上不做详细讨论）；假如是无效币就使继电器打开阀门，将硬币退出；假如是真币就系统将硬币自动传送到相应的硬币贮币腔，并经硬币识

3、别传感器将信号送给PLC；最终经顾客挑选，同时 PLC 掌握，使 PLC的输出口上有相应的信号输出；如贮币腔内无硬币（红外检测器感应）、饮料的量位小于设定值（红外传感器感应）、售货机遭损，系统就报警【7】；大体运行如图 1.1：商品挑选开关各种指示灯液位感应器PLC退币电动机硬币感应器出货电磁阀图 1.1 自动售货机掌握系统硬件组成示意图1.1 系统描述与掌握要求PLC掌握的自动售货机系统主要有三个可以感受到投币量的传感器，六个 按钮开关（分别为启动按钮、停止按钮、退币按钮、汽水挑选按钮、花茶挑选 按钮 和咖啡挑选按钮） 三个指示灯，（分别为汽水指示灯，花茶指示灯和咖啡指示灯）， 和两个七段数

4、码管；传感器用来接收投币信号，传送投币量的多少；按钮开关分 别对系统功能进行掌握，当投入的钱币够某一种饮料时，按下这种饮料的挑选按 钮时才会有饮料送出，有剩余钱币时，仍可以通过按下退币按钮来找回剩余钱币；三个指示灯分别用来只是哪种饮料可以挑选，只有投币量大于或等于这种饮料的 价格时，这种饮料的指示灯才会亮；同时，仍有两个七段数码管，用于显示当前 剩余的总钱币；详细对自动售货机的掌握要求如下：1. 自动售货机有 3 个投币孔，分别为 1 元、5 元和 10 元；2. 售货共有 3 种饮料供挑选，分别为汽水、花茶和咖啡；3. 如投币总额超过销售价格，将可由退币钮找回余额；4. 投币总额或当前值显示

5、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，表示只可挑选汽水；6. 投币值等于或大于 15 元时，汽水和花茶指示灯亮，表示可挑选汽水和茶；7. 投币值等于或大于 20 元时，汽水、花茶和咖啡指示灯亮，表示3 种均可挑选；8. 按下要饮用的饮料按钮，就相对应的指示灯开头闪耀，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，退回金额假如大于10 元，就先退10 元再退 1 元，假如小于 10 元就直接退 1 元的；1.2 掌握工艺分析自动售货机的基本功能就是对投入的钱币数进行运算,然后依据运算结果 做 出相应的判定 , 看看哪种商品可以进行购

6、买 , 哪种商品不能购买 , 本次课程设计 的要求是可识别三种钱币 , 分别是 1元,5元,10元, 采纳三个按钮进行模拟 , 自动售货机共出售 3 种货物, 其价格分别定为 12元,15元,20 元, 当投币数大于等于货物价格时 , 该种货物的指示灯亮 , 表示可以进行购买 ,3种货物分别用 3 个信号灯进行指示 . 除此之外 , 本次设计仍涉及了显示 , 找零等功能的实现 ,其中显示部分采纳数码管进行显示 , PLC的外围接口由两个 CD4511 连接两个数码显示管, 以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；整个系统由三个可以感受到投币量的传感器, 六个按钮开

7、关 , 三个指示灯 , 和两个七段数码管和两片 CD4511 组成；第 2 章自动售货机的掌握系统方案设计2.1 自动售货机系统的硬件组成PLC 的硬件主要由中心处理器（ CPU）、储备器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成；其中，CPU 是 PLC 的核心；输入单元/输出单元是 CPU 与现场输入 /输出设备之间的接口电路；通信接口用于连接编程器、上位运算机等外部设备，其硬件构成图如图2.1；2.1.1 系统的 PLC的选型图 2.1 PLC 硬件结构图现在世界上 PLC的生产厂家有 200 多家，供应 400 多个品种的 PLC供用户挑选，目前我国市场上主要的 PLC

8、产品有：西门子公司的 S7-4003/ 00/200 系 列， 施奈德公司的 momentum 等，仍有就是日本的欧姆龙、三菱、松下等公司的产品；西门子公司生产的 PLC牢靠性高，特殊适用于大的工业掌握系统，造价比较高，对于小型的自动售货机的掌握系统来说成本过高；相反，目前我国市场上主流的小型的三菱 PLC就比较合适，三菱公司生产的小型PLC的代表为FX-2N系列的 PLC，它具有丰富的内部资源：程序储备器具有16K步的最大储备容量， 128 种应用指令，仍具有 184 点 8 进制编号的输入点数， 184 点 8 进制编号的输出点数，一般型，掉电保持性和给予特殊用途型三种内部继电器，以及状态

9、寄存器、定时器、计数器、数据寄存器、常数与指针等功能与资源；牢靠性高，造价低，对于自动售货机的掌握中心就特殊的合适；因此，本次设计采纳的 PLC为三菱公司生产的 FX-2N系列单片机；2.2 I/O 安排输入/ 输出单元通常也称 I/O 单元或 I/O 模块，是 PLC与工业生产现场之间的连接部件； PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为 PLC对被控对象进行掌握的依据；同时PLC又通过输出接口将处理的结果送给被控对象，以实现掌握目的；本次自动售货机I/O 点的安排表如表2-1 所示；名称输入信号代号输 入点编号X0名称显示指输出信号代号HL1输出点编号1 元投币 感ST

10、1Y0应器示灯Y75 元投币 感ST2X1汽水指HL2Y10表 2-1 I/O口安排应器示灯10 元投币感ST3X2咖啡指HL3Y11应器汽水按钮SB1X3示灯汽水电YVY12花茶按钮SB2X4磁阀花茶电磁阀1YVY132咖啡按钮SB3X5咖啡电YVY14磁阀31 元退币 感ST4X6YVY15应器5 元退币 感ST5X7应器退币掌握按X10无币报警掌握没有汽水报警没有咖啡报警售货机遭破坏报警1 元传动电机掌握5 元传动电机掌握4YVY16510 元退币感ST6X8YVY17应器6SB3YVY18钮71 元剩余 钱币感应器5 元剩余 钱币感应器10 元剩余钱币感应器ST7X11YVY208ST

11、8X12YVY219ST9X1310元YV1Y22汽水液位感ST10X14应器咖啡液位感ST11X15传动电机控制退币指示灯投币不足指示灯0HL4Y23HL5Y24应器售货机遭破坏感应器ST12X162.3 自动售货机掌握系统外部接线图本系统是一个小型集中掌握系统，PLC 选型主要取决于掌握系统输入、输出开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能；依据掌握要求，I/O 点数在48 个左右，挑选性能价格比较高的三菱FX2n-48MR，其中其输入点为24 点， 输出点为 24 点，该 PLC 为继电器输出型；明白各个掌握对象的驱动要求，分析对象的掌握要求，完成PLC 硬件结构配置；本设计中，退币按

12、钮、各种饮料按钮和饮料出口（驱动电磁阀）等均为开关量；依据上述要求，因条件所限输出均用指示灯代替，由此绘制出PLC 掌握电路接线图，如图 2.2 所示：图 2.2掌握接线图第 3 章 系统的流程图第 4 章 程序设计依据自动售货机掌握系统的流程可以知道自动售货机的主要系统包括：计币部分、比较部分、挑选和饮料供应部分、余额运算部分、退币部分、报警部分；妨功害能身份证4.1 计币部分当有顾客购买饮料时，投入硬币时经过光传感器感应，然后由光传感器驱动硬币识别器识别硬币 ,假如是假币就系统自动退出硬币,假如是真币就系统将硬币自动传送到相应的硬币贮存腔 ,并经光传感器感应，然后在 PLC 内进行数据运算

13、，否就认为是假币并退出系统，梯形图如图4.1：图4.1记币部分梯形图4.2 比较部分投币完成后，系统会将D1 内钱币数据和可以购买的饮料价格进行区间比较： 如投币2 元，就指示灯 Y24 亮，显示投币不足，此时可以连续投币或退币；如2 元投币 3 元，就汽水挑选指示灯长亮，此时可以挑选汽水或退币；如投币 3 元,就汽水和咖啡指示灯长亮 ,此时可以挑选汽水、咖啡或退币；梯形图如图4.2：图4.2比较部分梯形图4.3 挑选和饮料供应部分比较完成后，按下指示灯长亮的挑选按钮，相应的电磁阀（Y12 或 Y13 ）起动，并且相应的挑选指示灯由长亮转为以1s 为周期的闪耀直至饮料供应完毕后闪耀停止；当饮料

14、输出达到 7s 时，电磁阀关断；梯形图如图：图4.3挑选部分梯形图4.4 余额运算部分饮料输出的同时减去相应的购买币数；梯形图如图4.4：图4.4余额运算梯形图4.5 退币部分顾客可在购完饮料后，由退币指示灯Y23 可知是否可以退币，指示灯亮，就可以退币，当按下退币掌握按钮后，数据寄数器D1 内的币数除以10，商的整数部分是需要退回 1 元的个数并储存在 D2 中； D3 的数据除以 5，商的整数部分是需要退回的 5 角钱的个数，并储存在 D4 中，依次类推挑选退币的同时起动3 个退币电动机； 3 个感应器开头计数，当感应器记币的个数等于数据寄存器退回的币数时，退币电动机停止运转； PLC 编

15、程梯形图如图 4.5：图4.5退币部分梯形图4.6 整体运行梯形图第 5 章 梯形图程序调试由于试验室没有相应的实物掌握模型 自动售货机 ，因此，在调试系统掌握程序时，全部的输入信号均用开关信号和复位按钮来代替，全部的输出均用指示灯来表示；调试时，第一按掌握系统PLC 接线图完成硬件接线，并认真检查接线是否有误，特殊要留意接线时不能显现短路、断路及反接等情形，否就会造成硬件损坏及人身意外；开头程序调试：第一将PLC 掌握程序写入到 PLC 机器中，再挑选监控状态，使 PLC 处于“ RUN ”状态，然后逐一按投币感应器（即硬币识别机构用复位按钮信号来表示硬币的输入），观看有没有进行累加币值；或

16、按挑选按钮， 观看输出指示灯是否按估计成效闪灭（即显示饮料挑选提示、饮料送出、送出 时间和退币提示），并通过监控状态观看程序的运行过程及输入输出信号、内 部描述实际显现的问题及解决方案；对报警部分进行调试，只需给相应的输入 端口信号，然后相应的指示灯变亮即可；要对比设计掌握要求，逐一检验设计 功能是否能有效的实现，并对程序进行改进和完善；例如，调试过程中，发觉 重复线圈问题，需将程序进行合并，防止重复线圈等等；总而言之，对程序必 必要反复调试，不断改进，以获得既完全实现功能，而又简洁、严谨性高的 PLC 掌握程序；课程设计心得通过一周的 PLC 的课程设计 ,在自己的努力下 ,最终完成 FX-

17、2N 系列 PLC 掌握自动售货机系统的设计 .本掌握系统就是充分利用了PLC,接口电路芯片以 及显示模块 .实现了对自动售货机的掌握 ,达到了设计的目的 .这次设计的 PLC 掌握自动售货机系统的主要内容包括设计出了硬件系统的接线图,梯形图等；并 且系统具有启动 ,停止功能；运用功能指令进行PLC 掌握程序设计；仍进行了系统 调试,实现自动售货机的掌握要求. 在设计中运用所学的理论学问 ,进行自动售货机运行原理设计 ,硬件系统设 计,软件系统设计 ,创新设计 ,提高理论学问工程应用才能,系统调试才能 ,分 析问题与解决问题的才能 .综合运用了所学的学问 ,理论与实际相结合 ,提出并 论证设计

18、方案 ,然后进行软 ,硬件的设计 ,制作与调试 ,最终获得正确的结果 . 加深了对所学理论学问的巩固,加强了建立 PLC 掌握工业机械和生产过程系统 的整体概念 ,初步把握了 PLC 掌握工业生产和社会生活的软,硬件开发方法, 为以后进行实际的 PLC 软,硬件应用开发奠定了良好的基础.与此同时 ,也加 强了我们对问题的分析解决才能, 为以后的毕业设计和毕业后的工作做了充分的 预备. 在本次课程设计中受到老师的耐心指导 , 使我们进一步学习到了对问题的整 体把握,学会了分析及解决方法的才能；在此表示诚心的感谢.参考文献1 廖常初.FX 系列 PLC 编程及应用 M. 北京:机械工业出版社 .2

19、005.1127.2 罗宇航 .流行 PLC 有用程序及设计 西门子 S7-200 系列M. 西安:西安电子科技高校出版社 .2006.246 252.3 高 勤. 可编程掌握器原理及应用 （ 三 菱机 型） M. 北京: 电子工业出版社.2006.41 46.4 钱锐.PLC 应用技术 M. 北京:科学出版社 .2006.112113.5 黄继昌等 .传感器工作原理及应用实例 M. 北京:人民邮电出版社 .1998.6 朱军等 .自动售货机中的纸钞及硬币识别原理 J.7 董 淑冷 等.PLC 在自 动售 货机 掌握 系 统中 的应 用J. 上 海师 范大 学学报.2007,362:47 51

20、.8 赵红梅等 .自动售货机 PLC 掌握系统的设计 J.9 孙余凯等 .传感器应用电路 300 例M. 北京:电子工业出版社 .2021.157 158.10 何希才等 .有用传感器接口电路实例 M. 北京:中国电力出版社 .2007.218 219.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article includes some parts, including text,pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personalownership.用户可将本文的内容或服务用于

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