基于plc的饮料自动售货机控制系统的设计毕业论文.doc
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1、郑州理工职业学院毕 业 论 文(设 计)论文(设计)题目:基于plc的饮料自动售货机控制系统的设计所属系别 机电工程系 专业班级 数控112 姓名 学号 201104010091指导教师 撰写日期 2014 年 5 月摘 要在今天的工业生产中,可编程逻辑控制器(PLC)已经成为实现工业自动化的关键。本文简要介绍了有关可编程逻辑控制器的一些基础知识和简单的应用,而且还介绍了PLC的技术特点,并重点在硬件、软件和组态软件方面进行了介绍,对他们在工业自动化中的典型应用、最新的技术发展趋势也做了介绍。自动售货机在中国有着广阔的发展前景,文中介绍了自动售货机的发展历史和现状。在这次的毕业设计中,我查阅了
2、大量的资料,以PLC原理为基础设计了自动售货机系统。按照自动售货机的工作方式,把一次交易过程分为:运行初期清零过程、投币过程、价格比较过程、选择商品过程、退币过程。利用梯型图编制各个过程的程序完成了设计的基本要求。 关键词:自动售货,可编程逻辑控制器。AbstractIn todays industrial production, programmable logic controller (PLC) has become the key to realize industrial automation. This paper briefly introduces the programmab
3、le logic controller some basic knowledge and simple application, but also introduces the technical characteristics of PLC, and mainly in hardware, software and configuration software are introduced, the typical application in industrial automation, the latest technology development trend is also int
4、roduced. Vending machine in China has a wide development prospect, this paper introduces the vending machine development history and current situation. In this graduation design, I refer to a large amount of material, with PLC principle for foundation design the vending machine system. According to
5、the vending machine working way, a transaction process is divided into: early operation period reset process, coin process, price comparison process, choose goods process, return money process. Use of ladder type planning each process procedures completed the basic requirements of design.Keywords:Ve
6、nding machine;Programmable logic controller.目 录摘 要II第1章任务与要求11.1课题概述11.2 设计内容与要求1第2章 引 言12.1研究背景12.2论文研究目标和意义32.2.1 自动售货机3第三章 方案论证与设计43.1 总体方案设计分析43.1.1 控制系统设计原则43.2 方案的选择与设计53.2.1 继电控制53.2.2 单片机控制53.2.3 PLC控制53.3 方案确定6第4章 自动售货机的PLC控制系统设计64.1 硬件系统组成64.2 软件设计84.2.1 自动售货机控制要求84.2.2三菱FX2N-32型PLC自动售货机流程
7、图94.2.3 I/O分配表94.2.4 硬件接线图104.2.5程序设计10第5章 系统调试145.1调试的设备155.2调试步骤15第6章 总结16参考文献.17致谢18 V 第1章 任务与要求1.1课题概述本课题采用三菱PLC-FX2N-32MR对饮料饮料自动售货机控制系统进行设计,首先对饮料饮料自动售货机结构进行简单介绍,然后根据系统的设计要求对饮料自动售货机控制系统、检测系统进行分析,给出饮料自动售货机控制系统的总体设计思路,并通过I/O列表、I/O接线图、梯形图、指令表等对其控制系统进行了程序设计,控制程序经上机调试运行,其结果基本符合要求。1.2 设计内容与要求1)简单介绍饮料自
8、动售货机结构;2)分析饮料自动售货机的控制系统、检测系统,确定其控制系统的总体设计思路;3)采用FX2N系列PLC作为饮料自动售货机控制PLC,正确选取PLC型号,设计出其控制程序。4)控制程序上机调试。5)所设计的饮料自动售货机控制程序,应符合饮料自动售货机运行规则。如饮料自动售货机收到识币信号后,自动进行累计、外部金额显示、顾客按键后自动推出商品和发出退币找零等信号的电控系统。6)设计说明书要有硬件原理连接图,I/O分配图,程序梯形图、指令表及相应的说明。要求文字流畅,图形清晰,便于阅读。有条件的设计方案要求在实验室验证其正确性。第2章 引 言2.1研究背景1968年美国通用汽车公司提出取
9、代继电器控制装置的要求; 1969 年,美国数字设备公司研制出了第一台可编程逻辑控制器PDP14 ,在美国通用汽车公司的生产线上试用成功,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这是第一代可编程逻辑控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC。 1969年,美国研制出世界第一台PDP-14; 1971年,日本研制出第一台DCS-8; 1973年,德国研制出第一台PLC; 1974年,中国研制出第一台PLC。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器,使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能,完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑
10、控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后,为了方便和反映可编程控制器的功能特点,可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller(PLC)。 20世纪70年代中末期,可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初,可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20
11、世纪80年代至90年代中期,是可编程逻辑控制器发展最快的时期,年增长率一直保持为3040%。在这时期,PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期,可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元,使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。PLC的组成有中央处理单元(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)电路、电源、编程器等几方面组成。电源输入电
12、路中央处理单元CPU编程器输出电路系统程序存储器用户程序存储器2.1.3 PLC的特点使用方便,编程简单 采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言,而无需计算机知识,因此系统开发周期短,现场调试容易。另外,可在线修改程序,改变控制方案而不拆动硬件。 功能强,性能价格比高 一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件,有很强的功能,可以实现非常复杂的控制功能。它与相同功能的继电器系统相比,具有很高的性能价格比。PLC可以通过通信联网,实现分散控制,集中管理。 硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强 PLC产品已经标准化、系列化、模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活方便
13、地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便,一般用接线端子连接外部接线。PLC有较强的带负载能力,可以直接驱动一般的电磁阀和小型交流接触器。 硬件配置确定后,可以通过修改用户程序,方便快速地适应工艺条件的变化。 4.可靠性高,抗干扰能力强 传统的继电器控制系统使用了大量的中间继电器、时间继电器,由于触点接触不良,容易出现故障。PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器,仅剩下与输入和输出有关的少量硬件元件,接线可减少到继电器控制系统的1/10-1/100,因触点接触不良造成的故障大为减少。 PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时
14、间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场,PLC已被广大用户公认为最可靠的工业控制设备之一。 5.系统的设计、安装、调试工作量少 PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件,使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少。 PLC的梯形图程序一般采用顺序控制设计法来设计。这种编程方法很有规律,很容易掌握。对于复杂的控制系统,设计梯形图的时间比设计相同功能的继电器系统电路图的时间要少得多。 PLC的用户程序可以在实验室模拟调试,输入信号用小开关来模拟,通过PLC上的发光二极管可观察输出信号的状态。完成了系统的安装和接线后,在现场的统调过程中发现的问
15、题一般通过修改程序就可以解决,系统的调试时间比继电器系统少得多。 6.维修工作量小,维修方便 PLC的故障率很低,且有完善的自诊断和显示功能。PLC或外部的输入装置和执行机构发生故障时,可以根据PLC上的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查明故障的原因,用更换模块的方法可以迅速地排除故。2.2论文研究目标和意义 2.2.1 自动售货机 自动售货机是一种全新的商业零售形式,20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。在日本,70%的罐装饮料是通过自动售货机售出的。全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。 在日本全国各地,共设有550万台自动售货
16、机(据1998年的统计),销售额达6兆8969亿4887万日元,为世界第一。在售货机的显示屏幕上进行操作,输入商品号码和购买数量,并投入钱币后,商品就会从取货口出来,甚至从食品自动售货机上还能买到热呼呼的面条和米饭团。虽然日本的自动售货机总台数低于美国(据1997年的统计为689万台),但是,从人口占有数来看却是世界上最高的,美国平均35人占有一台,而日本为23人占有一台。从自动售货机的发展趋势来看,它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。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道的产生,人工费用也不断上升
17、;再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约,无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械,从狭义来讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看,自动售货机可以充分补充人力资源的不足,适应消费环境和消费模式的变化,24小时无人售货的系统可以更省力,运营时需要的资本少、面积小,有吸引人们购买好奇心的自身性能,可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。2.2.2 目的和意义 本次设计的主要目的能够实现自动售货机的自动控制系统的PLC设计,进一步增强和完善学生自我的创新与动手能力。主要内容是首先整个控制系统的设计思路,从硬件到软件的资料
18、收集,对一些硬件以及自动售货机内部接线电路都逐一进行了研究学习。第三章 方案论证与设计3.1 总体方案设计分析 3.1.1 控制系统设计原则 任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象(生产设备或生产过程)的工艺要求,以提高生产效率和产品质量。因此,在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则:(1) 最大限度地满足被控对象的控制对象。设计前,应深入现场进行调查研究,收集资料,并于机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合,共同拟订电气控制方案,协同解决设计中出现的各种问题。(2) 在满足控制系统要求的前提下,力求使控制系统简单、经济,使用及维修方便。(3)保证控制系统的安全、可靠。(4)考虑到生产
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