基于PLC的自动售货机控制系统设计及仿真(共43页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上学 科 类：电气类 学 号：学校代码：13421 密 级：本科毕业设计（论文）基于PLC的自动售货机控制系统设计 学 院： 电气与信息工程学院 姓 名： 蓝波 学 号： 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电子A1222 指导教师： 封淑玲 职 称： 讲师 二一六年 四 月专心-专注-专业毕业论文诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文基于PLC的自动售货机控制系统设计是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人独自承担。 作 者 签 名： 指导教师签名： 年

2、 月 日摘 要这个设计是基于日本的三菱FX系列PLC。以FX2N-48MT型号PLC为核心，搭建的售货机控制系统，本文阐述了自动售货机的历史背景和成长意义，及其在国内外的高速成长轨迹，对自动售货机的设计筹划进行了具体叙述，简介了PLC性能及其如何运行，对三菱FX系列中的FX2N-48MT型号PLC组建的自动售货机控制系统整个过程设计进行了详细的叙述。本文用了较多篇幅描写了售货机的工作方面的组成，画出了较为详尽的PLC接线示意图。当编写PLC梯形图时，这里使用的是三菱公司自发的GX Developer编写软件，以及程序调试软件GX Simulator。具体的介绍了主动售货机如何运行及其运行步骤，

3、然后再挖些模拟交易为基础的案例，在三菱GX Developer编程软件中编写梯形图程序，然后在GX Simulator中调试程序。再用KingView中做出仿真效果。扼要的分析了数码管显示金额是如何工作的。程序涉及到实际售货机的全数运行过程，使用PLC控制的自动售货机更可靠、成本更低，保证了自动售货机的高性价比、稳定运行。关键词： FX2N-48MT 自动售货机 GX Developer GX Simulator KingViewAbstractDesign in this paper is based on Japans mitsubishi FX series PLC, PLC FX2N

4、- 48 mt Design in this paper is based on Japans mitsubishi FX series PLC, PLC FX2N - 48 mt model as the core, set up the vending machine control system, this paper expounds the historical background and growth of the vending machine, high-speed growth trajectory and its both at home and abroad, the

5、design of a vending machine plan has carried on the detailed narration, performance and how to run, introduced the PLC of mitsubishi FX series of 48 mt type PLC FX2N - a vending machine control system design a detailed account of the whole process In this paper, with the more passages about the vend

6、ing machine work, draw a more detailed PLC wiring diagram In writing when plotted trapezoidal diagram of PLC ladder diagram, this article USES the mitsubishi spontaneous GX Developer programming software, and program debugging software GX Simulator specific active vending machine is introduced how t

7、o run and operation step, and then dig some case, based on the simulated trading in mitsubishi GX Developer write ladder diagram program in the programming software, and then in the GX debugger in the Simulator, With configuration king finally to make the simulation effect is briefly analyzed the wo

8、rking principle of digital tube display amount program involves all reality vending machine operation process to use the vending machine has more reliability of PLC control More cost savings, to ensure the steady operation of the vending machineKey words : FX2N - 48 mt；vending machine；developer GX S

9、imulator；configuration king目 录第一章 绪论1.1 自动售货机的背景自从晶体管计算机发明至今，电子技术以飞猛的速度成长，人民群众的生活也因此有了天翻地覆的变化，计算机技术一次又一次的进步让买卖关系有了新的理解，一些技术发达的国家研制出不需要人看守的买卖系统-自动售货机。从一些相对发达的国家国内发展的情况看，自动售货机悄悄地成为了生活中不可或缺的机器。从1962年后销售方式开始了翻天覆地变化，自动售货机也快速更新换代。到了20世纪末，自动售货机广泛的使用于美国和日本，后来世界各地都学习他们并且制造属于自己的，主要是那些经济发展较好的国家。销售的商品可以根据摆放场所的需

10、要设计相应地大小，包括生活用品、主食、儿童小孩食物等。这种智能售货系统比较智能，能够反映出一些信息，让销售商及消费者更便捷。此外，消费者在购买时只需要像投币口投入硬币或者在纸币口插入纸币就能方便的购买。这种智能售货机的特征是含有较多的科技；二十四小时运营，售货方式简单、便捷，不需要人看守，与普通商店相比自动售货机还节约了很多成本，极大的提高了利润，售货范围广泛；另外，它还是一个露天广告，体现出它最大的作用。目前，伴随着互联网的成长，自动售货机的能力会将逐渐增添，也将逐渐更智能化。伴随科技的探究，太阳能的利用率也会慢慢的突破，相信在不就的将来，绿色环保的能源也将用与自动售货机。在国外，相对来说外

11、国人更善于探索、敢于冒险，自动售货机的发展相对成熟。有人统计日本本土的自动售货领域已经有几千种不同规格的机型、近万种销售物品。而美国，生存10000多户经营者，而且具有厚实的与大食物商、大瓶装水商合作经验。在日本，售货机到处都是，全整天上班，便利迅速，售货机深受繁忙人群的接待。在中国，对生活在北京、上海、深圳、青岛等大城市的人们来讲，对售货机相当熟悉。19世纪90年代，它初步走进中国商界。此刻，在火车站、天上运输站、活动中心、市集等人口密集的场所，自动售货机多如牛毛。消费者在投币口投入硬币或在纸币口插入，选择想要购买的东西，只要钱足够就能买到相应的商品。由于好玩便捷，还不需要看老板脸上，自动售

12、货机深受追逐时尚的人群的欢迎。1.2 自动售货机的意义自动售货机简单说就是一台机器，一台不需要人看守就能完成商品交易的智能机器，消费者只需通过简单操作自动售货机的功能键就能购买，投入大于等于想购买商品价格的钱币，点击想购买的商品，几秒钟后，相应的商品就会从商品出口中出来，就买到想买的东西了，如需买多个，操作方法一样。自动售货机是买卖交易的日常机器，他全天候发卖，任何地位放置，撙节了地租以及劳动力费用，使业务加倍便捷。售货机是人类梦想解放本身的产品之一。从自动售货机的发展趋势来看，不就的将来，自动售货机将多如牛毛，不仅仅只是销售饮料，还有水果蔬菜、早餐、日常用品等等。主动售货机将最大化的改变我们

13、的生活。随着人们作息时间、消遣方式的调整，以及大量生产、大量消费模式和销售环境的变化，销售的方法也慢慢的改变，然而像普通店铺、商场超市等销售方式，租地费用和人工费用也不断的增加，利润减少，对那种要租来的店铺来说赚钱更少，再加上传统的销售模式受地方的限制，某种程度上限制了发卖的成长，自动售货机顺应了发展的需求而呈现。1.3 本设计研究的内容本论文采用FX2N系列中的FX2N-48MT型号PLC进行设计自动售货控制系统（1）经由各方面的机能特点、性价比比较以及最终用组态软件进行组态仿真，确定使用三菱FX2N系列PLC作为自动售货机的重要控制系统。（2）在确定四种发卖物品的基础上进行PLC的I/O分

14、拨，绘出硬件方面的连线图，然后根据自动售货机的销售动作进行梯形图程序编写，最后在PLC仿真软件GX Developer上调试程序，修改程序。（3）通过两位数码管显示自动售货机的金额，其中一个数码管用于显示金额数值的十位，另外一个数码管显示金额数值的个位，在PLC与数码管中间使用译码芯片作为桥梁，用于减少PLC的出线口。（4）配合PLC仿真软件运行的地基础上，在组态王中编写组态画面和组态数据，再连接组态王中的数据和画面。 第二章 自动售货机的功能2.1 售货方式通过三个按钮X0,X1和X2分别模拟一块，二块，五块币值，用四个按钮X3、X4、X5、X6分别模拟购买矿泉水、冰红茶、可乐、脉动；用两位

15、数码管显示投入的钱币总数，其中Y10、Y11、Y12、Y13用于显示钱币总数的低位（个位），Y14、Y15、Y16、Y17用来显示钱币的高位（十位），例：按下X0则高位显示0，低位显示1,自动售货机里有可乐（3元/瓶）、冰红茶（4元/瓶）、脉动（5元/瓶）和矿泉水（2元/瓶）四种商品，用LED灯Y0、Y1、Y2、Y3分别指示当数码管显示的值是否大于等于矿泉水、冰红茶、可乐、脉动的价格；用LED灯Y4、Y5、Y6、Y7分别指示当按下X3、X4、X5、X6按钮时商品从商品出口出来，当按下购买按钮后，商品出口中相应的商品指示灯亮，数码管显示减去相应商品的价格后的值，5秒钟后商品出口处指示灯熄灭；用按

16、钮X7模拟找零，用LED灯Y20模拟当按下找零按钮X7时，剩余的钱从找零出口出来；当X7按下后LED灯Y20亮，1秒钟后LED灯Y20熄灭，数码显示的数值清零。模拟图商品一商品二金额显示钱是否足够指示Y1Y0Y17-Y14Y13-Y10高位低位X4商品选择按钮X3找零按钮商品四商品三X71元5元2元钱是否足够指示Y2Y3X0X1X2商品出口X5X6找零指示Y20Y6Y4Y7Y5 图2.1.1 仿真I/O分配图2.2 售货流程图投币判断真假开始NY比较币值矿泉水灯亮可乐灯亮脉动灯亮冰红茶灯亮=5元=2元=4元=3元=来比较投币总数是否足够购买商品，当投币总数大于等于2时矿泉水下方的指示灯Y0亮，

17、表示能够购买矿泉水用一个上升沿X3模拟购买矿泉水，当按下X3一瞬间，按钮导通中间继电器M3、M20置位，用SUB语句将钱币数据存放器D0中的数值减去2。当钱币寄存器中D0大于等于3时，可乐下方的指示灯Y2亮，表示能够购买可乐，由于D0比3大，所以矿泉水的指示灯Y0也亮，当按下按钮X5的一瞬间，中间继电器M4、M21置位，同时用SUB语句将钱币数据存放器D0中的数值减去3。当钱币寄存器中D0大于等于4时，冰红茶下方的指示灯Y1亮，表示能够购买冰红茶，由于D0比4大，所以矿泉水、可乐的指示灯Y0和Y2也亮，当按下按钮X4的一瞬间，中间继电器M5、M22置位，同时用SUB语句将钱币数据存放器D0中的

18、数值减去4。当钱币寄存器中D0大于等于5时，脉动下方的指示灯Y3亮，表示能够购买脉动，由于D0比5大，所以矿泉水、可乐、冰红茶的指示灯Y0、Y2和Y1都亮，当按下按钮X6的一瞬间，中间继电器M6、M23置位，同时用SUB指令将钱币数据存储器D0中的值减去5。图4.2.3 价格比较PLC梯形图将中间继电器M0、M1、M2、M3、M4、M5、M6并联，只要其中一个继电器导通，定时器T7就开始定时，0.5秒钟后T7接通，定时器T0开始定时0.1秒，同时定时器T1也开始定时0.2秒，0.1秒后T0闭合，中间继电器M10、M11、M12、M13、M14、M15、M16闭合，0.2秒后定时器T1接通，常闭

19、定时器T1断开，T0失电断开，中间继电器M10、M11、M12、M13、M14、M15、M16断开，下降沿T0闭合RST指令使T1复位，常闭定时器T1又恢复原始状态，T0又闭合，一直循环，以此同时，下降沿的中间继电器M10、M11、M12、M13、M14、M15、M16闭合，只要M0、M1、M2、M3、M4、M5、M6其中有一个闭合，相应的计数器C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6将计数，计数1后计数器闭合。以买矿泉水为实例，当按下X3的瞬间，中间继电器M3置位，定时器T7定时，0.5秒后定时器T7接通，定时器T7接通后，定时器T0、T1分别定时0.1秒、0.2秒。0.1秒后M10、M11

20、、M12、M13、M14、M15、M16闭合，0.2秒后T1闭合，常闭T1断开，T0断开,中间继电器 M10、M11、M12、M13、M14、M15、M16断开，下降沿的中间继电器M10、M11、M12、M13、M14、M15、M1闭合，由于继电器M3接通，所以计数器C3开始计数，计数到1后，计数器C3接通。图4.2.4 实现按钮多次使用PLC梯形图当计数器C0接通时，用RST语句让继电器M0和计数器C0复位,其主要作用是使按钮X0再次按下时，能够实现显示的钱币总数继续加1。同时用DIV语句将存放数据的D0数值除以10，把商存入存放数据的D3中，余数存入存放数据的D4中。当计数器C1闭合时，用

21、RST指令让中间继电器M1和计数器C1复位,其主要作用是使按钮X1再次按下时，能够实现显示的钱币总数继续加2。同时用DIV指令将存放数据的D0除以10，把商存入存放数据的D3中，余数存入存放数据的D4中。当计数器C2闭合时，用RST指令让中间继电器M2和计数器C2复位,其主要作用是使按钮X2再次按下时，能够实现显示的钱币总数继续加5。同时用DIV语句将存放数据的D0除以10，把商存入存放数据的D3中，余数存入存放数据的 D4中。当计数器C3闭合时，用RST指令让中间继电器M3和计数器C3复位,其主要作用是使按钮X3再次按下时，能够实现显示的钱币总数继续减2。同时用DIV语句将存放数据的D0除以

22、10，把商存入存放数据的D3中，余数存入存放数据的D4中。当计数器C4闭合时，用RST语句让继电器M4和计数器C4复位,其主要作用是使按钮X5再次按下时，能够实现显示的钱币总数继续减3。同时用DIV语句将存放数据的D0除以10，把商存入存放数据的D3中，余数存入存放数据的D4中。当计数器C5闭合时，用RST语句让继电器M5和计数器C5复位,其主要作用是使按钮X4再次按下时，能够实现显示的钱币总数继续减4。同时用DIV语句将存放数据的D0除以10，把商存入存放数据的D3中，余数存入存放数据的D4中。当计数器C6闭合时，用RST语句让继电器M6和计数器C6复位,其主要作用是使按钮X6再次按下时，能

23、够实现显示的钱币总数继续减5。同时用DIV语句将存放数据的D0除以10，把商存入存放数据的D3中，余数存入存放数据的D4中。图4.2.5 数据显示PLC梯形图使用一个常闭的中间继电器M30让后面指令一直运行，通过BCD指令将存放数据的D3和存放数据的D4中的数值转换成BCD码，用于驱动数码管显示。图4.2.6 数码管驱动PLC梯形图当钱币存放数据的D0中的值大于等于2，且按下按钮X3时，继电器M20接通，指示灯Y4亮，用来模拟矿泉水从商品出口处出来，同时定时器T2定时5秒，5秒后T2接通，用RST语句复位Y4,表示购买的矿泉水已经出来，用RST语句复位M20，使指示灯Y4恢复到原来状态，以便下

24、一次选购后指示。当钱币存放数据的D0中的数值大于等于3，且按下按钮X5时，中间继电器M21接通，指示灯Y5亮，用来模拟可乐从商品出口处出来，同时定时器T3定时5秒，5秒后T3接通，用RST语句复位Y5,表示购买的可乐已经出来，用RST语句复位M21，使指示灯Y5恢复到原来状态，以便下一次选购后指示。当钱币存放数据的D0中的数值大于等于4，且按下按钮X4时，中间继电器M22接通，指示灯Y6亮，用来模拟冰红茶从商品出口处出来，同时定时器T4定时5秒，5秒后T4接通，用RST语句复位Y6,表示购买的冰红茶已经出来，用RST语句复位M22，使指示灯Y6恢复到原来状态，以便下一次选购后指示。当钱币存放数

25、据的D0中的数值大于等于5，且按下按钮X6时，中间继电器M23接通，指示灯Y7亮，用来模拟脉动从商品出口处出来，同时定时器T5定时5秒，5秒后T5接通，用RST语句复位Y7,表示购买的脉动已经出来，用RST语句复位M23，使指示灯Y7恢复到原来状态，以便下一次选购后指示。图4.2.7 商品出口指示PLC梯形图用按钮X7模拟找零，当按钮X7时，用ZRST语句复位Y0至Y20，定时器T0至T5，计数器C0至C6，继电器M0至M23，同时，通过触点比较指令AND比较钱币存放数据的D0的值是否大于零，要是大于零则置位中间继电器M24，继电器M24置位后，定时器T6开始定时，同时找零指示灯Y20亮，1秒

26、后，定时器T6闭合，用RST语句将中间继电器M24复位，同时用MOV语句把0赋给存放数据的D0、D3和D4。让数据存储器的值清零，以便再次存储投币总数。图4.2.8 找零系统PLC梯形图总程序梯形图图4.2.9 PLC总梯形图第五章 自动售货机的仿真5.1 组态王组态建立因为要实现仿真，所以的设计软件之间会有数据通讯，本文使用OPC新建一个数据库来实现PLC滤波器仿真软件与组态王之间的数据通讯，所以先安装MX OPC Server软件，为了简化步骤，组态王软件的安装方法就不在这里叙述。安装后，打开里面的MX OPC Configurator，进入主页后，右击左边栏中的Address Space

27、，选择新建 Device，在弹出的Communication Setting Wizard-PC side窗口中，PC side I/F选择GX Simulator，Stotion type用默认值Host station， 下方的CPU type选择FX2N(C)，下方的Time out 填，点击Next，再点Finish，再单击关闭，在Device Properties对话框中的Name填一个名字（例如NAME1），点击保存，然后选击Address Space前面的十字展开符号，在Address Space下方能够查看刚刚新建的NAME1，右击NAME1选New Group，在弹出来的对话

28、框中的Name填X，再点击Save，按照同样的方法，再新建Y和D，新建完后，左击NAME1前面的十字符号，可以查询刚刚新建的D文件、X和Y文件；右击D选新建DataTag，在弹出的对话框中的Name填D3，I/O Addres选D3，其他选项使用默认值，点Save；以此类推新建一个D4，值得关注的是I/O Addres要使用D4；同样的方法在X中新建X0至X7，Y中新建Y0至Y7，另建一个Y20；要注意的是I/O Addres要选择相应的地址；新建好后点击File，选择Save as，保存到桌面或其他地方，仿真软件与组态王数据通讯的数据库就新建完成了，图5.1.1为新建好的效果。图5.1.1

29、新建数据库图本文使用的组态软件是组态王6.53。为了减少篇幅，组态王软件的安装方法就不在这里叙述。双击安装好的组态王，进入工程管理器，首先新建一个工程，在工具栏中点击新建，点下一步，选择工程新建的路径，点下一步，输入一个工程名（例如填2），点下一步完成2这个工程的新建。双击新建的工程2，进入工程浏览器，先连接数据，由于是使用OPC进行数据通信，所以先建立与OPC之间的通道，点击工程浏览器中左边栏的OPC服务器，双击右边栏的新建，在弹出的对话框中读写方式选择同步读、同步写，其他选项保持默认值右边栏中选择Mitsubishi.MXOPC.4，点击确定；再新建数据，点击左边栏中的数据词典，在右边栏中

30、点击新建，弹出定义变量窗口，在窗口中的变量名太填X0，变量类型选I/O离散，在连接设备中点击下拉按钮，选择“本机Mitsubishi.MXOPC.4”，点击寄存器的下拉按钮，双击NAME1，双击NAME1.X，选择NAME1.X.X0，数据类型选Bit，读写属性选读写，点确定，用同样的方法一次新建X1至X7，Y0至Y7，再新建一个Y20，需要注意的是寄存器要选择相应的；再新建D3，变量类型选I/O整数，连接设备与新建X相同，寄存器选择对应的，数据类型选BYTE，读写选只读，其他选项使用默认值，点确定，同样的方法新建D4，数据就全部新建完成，图5.1.2为新建好的数据图。图5.1.2 新建数据库

31、图下一步就是新建一个画面了，在工程浏览器左边栏中点击画面，在主页右侧双击新建，在弹出的窗口中的画面名称填一个名（例如填3），点击确定，双击新建好的3，进入开发系统界面，选择工具箱里的直线，在开发系统中画出一个自动售货机的框架，再双击直线，选择合适的颜色；然后选择工具箱里的按钮，在开发系统中画出一个适当大小的按钮，复制按钮，再粘贴七个按钮，用四个仿真选购四种商品，三个模拟投放不同币值的硬币，一个用于找零，把按钮分别摆放到相应的位置，在四个仿真选购按钮旁边用工具箱中的文本分别写矿泉水、冰红茶、可乐和脉动，并放在对应的位置，同理把商品的价格也分别写出，并放到对应的位置，价格分别为矿泉水2元/瓶、冰红

32、茶4元/瓶、可乐3元/瓶、脉动5元/瓶；选择工具箱中的打开图库，点击指示灯，选一个LED灯，双击后在开发系统中画出一个LED灯，调整大小，再复制粘贴八次，四个用于指示投币金额是否足够购买四件商品，四个用于指示四件商品从商品出口出来，一个用于指示多余的钱从找零出口出来，分别把这些指示灯放到相应的位置，使用四个指示，商品从出口处出来，用工具箱中的文本按钮，分别标明相应的商品，标明物品取口，用于指示找零的指示灯也同样标明零钱出；再选工具箱中的文本，注明金额，并写两个#符号，用于显示金额，所需要的都插入完毕。双击矿泉水旁边的按钮，选按下时，在出来的页面中写入“本站点X3=1;”点击确定，再选弹起时，在

33、出来的页面中写入“本站点X3=0;”然后确定；双击旁边的指示灯，点击连接变量后面的问号，选择Y0，点击确定。双击冰红茶按钮，选按下时，在出来的页面中写入“本站点X4=1;”然后确定，再选弹起时，在出来的命令语言页面中写入“本站点X4=0;”点击确定按钮。双击旁边的指示灯，点击连接变量后面的问号，选择Y1，点击确定。双击可乐按钮，选按下时，在出来的页面中写入“本站点X5=1;”然后确定，再选弹起时，在出来的页面中写入“本站点X5=0;”点击确定按钮。双击指示灯，选择连接变量后面的问号，选择Y2，再确定。双击脉动旁边的按钮，再选按下时，在出来的页面中写入“本站点X6=1;”然后确定，再选弹起时，在

34、出来的页面中写入“本站点X6=0;”点击确定按钮。双击指示灯，选择连接变量后面的问号，选择Y3，再确定。双击找零按钮，再选按下时，在出来的页面中写入“本站点X7=1;”然后确定，再选弹起时，在出来的页面中输入“本站点X7=0;”点击确定按钮。双击1元仿真按钮，再选按下时，在出来的页面中写入“本站点X0=1;”然后确定，再选弹起时，在出来的页面中输入“本站点X0=0;”点击确定按钮。双击2元仿真按钮，再选按下时，在出来的页面中写入“本站点X2=1;”然后确定，再选弹起时，在出来的页面中输入“本站点X2=0;”点击确定按钮。双击5元仿真按钮，再选按下时，在出来的页面中写入“本站点X0=1;”然后确定，再选弹起时，在出来的页面中输入“本站点X0=0;”点击确定按钮。在商品出口中双击矿泉水指示灯，点击连接变量后面的问号，选择Y4，然后确定；在商品出口中双击可乐指示灯，点击连接变量后面的问号，选择Y5，然后确定；在商品出口中双击冰红茶指示灯，点击连接变量后面的问号，选择Y6，然后确定；在商品出口中双击脉动指示灯，点击连接变量后面的问号，选择Y7，然后确定，双击零钱出口指示灯，点击连接变量后面的问号，选择Y20，然后确定；然后双击全部的指示灯，把指示灯正常颜色改成红色，绿色为报警颜色。双击金额旁边的第一个#符号，在弹出的窗口中的值输出选择模拟值输出，在出来的页面中，选择表