PLC的自动售货机的课程设计报告_机械制造-工业自动化.pdf
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1、.资料.工学院 课程设计说明书 课题名称:自动售货机的控制设计 专业名称:自动化 学生班级:自本 0701 学生学号:410070131 学生:源 指导老师:陆秀令 .资料.课程设计任务书 自动售货机的控制设计 一、控制要求 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 种饮料供选择,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
2、 元时,汽水、花茶和咖啡指示灯亮,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。二、设计任务 学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的理论知识,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,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要容包括:1.设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;2.系统有启动、停止功能;3.运用功能指令进行
3、PLC 控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序;4.程序结构与控制功能自行创新设计;5.进行系统调试,实现自动售货机的控制要求。秀令资料课程设计任务书自动售货机的控制设计一控制要求自动售货机有个投币孔分别为元元和元售货共有种饮料供选择分别为汽水花茶和咖啡如投币总额超过销售价格将可由退币钮找回余额投币总额或当前值显示在段数码管上投水和花茶投币值等于或大于元时汽水花茶和咖啡指示灯亮表示种均可选择按下要饮用的饮料按钮则相对应的指示灯开始闪烁后自动停止表示饮料已经掉出动作停止后按退币钮可以退回余额退回金额如果大于元则先退元再退元如果小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知识
4、工程应用能力系统调试能力分析问题与解决问题的能力主要容包括设计出硬件系统的结构图接线图时序图等系统有启动停止功能运用功能指令进行控制程序设.资料.三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课程设计报告写作要求”。秀令资料课程设计任务书自动售货机的控制设计一控制要求自动售货机有个投币孔分别为元元和元售货共有种饮料供选择分别为汽水花茶和咖啡如投币总额超过销售价格将可由退币钮找回余额投币总额或当前值显示在段数码管上投水和花茶投币值等于或大于元时汽水花茶和咖啡指示灯亮表示种均可选择按下要饮用的饮料按钮则相对应的指示灯开始闪烁后自动停止表示饮料已经掉出动作停止后按退币
5、钮可以退回余额退回金额如果大于元则先退元再退元如果小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知识工程应用能力系统调试能力分析问题与解决问题的能力主要容包括设计出硬件系统的结构图接线图时序图等系统有启动停止功能运用功能指令进行控制程序设.资料.目录 第 1 章 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 PLC 控制系统设计编程要求 2 1.3 PLC 控制系统设计的基本原则 3 1.4 本人的主要工作 4 第 2 章 自动售货机 PLC 控制系统的硬件设计 5 2.1 I/O 点的统计 5 2.2 PLC 选型与 I/O 的分配 5 2.3 自动售货机的硬件线路设计 5 第 3 章
6、 自动售货机 PLC 控制系统的软件设计 7 3.1 常见的梯形图的设计方法 7 3.2 自动售货机的 PLC 控制程序设计 7 3.3 组态面板 11 3.4 梯形图的调试 12 第 4 章 课程设计总结 15 参考文献 16 秀令资料课程设计任务书自动售货机的控制设计一控制要求自动售货机有个投币孔分别为元元和元售货共有种饮料供选择分别为汽水花茶和咖啡如投币总额超过销售价格将可由退币钮找回余额投币总额或当前值显示在段数码管上投水和花茶投币值等于或大于元时汽水花茶和咖啡指示灯亮表示种均可选择按下要饮用的饮料按钮则相对应的指示灯开始闪烁后自动停止表示饮料已经掉出动作停止后按退币钮可以退回余额退回
7、金额如果大于元则先退元再退元如果小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知识工程应用能力系统调试能力分析问题与解决问题的能力主要容包括设计出硬件系统的结构图接线图时序图等系统有启动停止功能运用功能指令进行控制程序设.资料.第 1 章 绪 论 1.1 引 言 自动售货机是可完成无人自动售货,集光、机、电一体化的商业自动化设备。自动售货机不受任何场地限制,方便快捷,可以每天24h 售货,因此深受上班族的欢迎,很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机,出售的商品五花八门,从饮料、零食、香烟、糖果,到牙刷、方便面、自动照相机。近年来,我国的自动售货机行业突飞猛进:在汽车总站、商厦
8、、医院、小区、学校等地区纷纷涌现出自动售货机的踪迹。这种方便快捷的购物方式越来越受到人们的青睐,同时也是现代化城市配套设施的需求 传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心,这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作,而且系统的抗干扰性也比较差。可编程逻辑控制器(Programmable Logical Controller),简称PLC。可编程序控制器是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置,它具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点,已在工业控制领域得到广泛地应用。因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务的独立设施,要求它的结构必须可靠、稳定和执行效
9、率高。PLC是以CPU 为核心,综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置,是现代工业控制的三大支柱(P L C、机器人和C A D/C A M)之一。P L C 的工作原理与计算机的工作原理基本是一致的,可以简单地表述为在系统程序的管理下,通过运行应用程序完成用户任务。但是P L C 也有它自己的特点,P L C 在确定了工作任务,装入了专用程序后成为一种专用机,它采用循环扫描工作方式,系统工作任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的。目前,可编程控制器在国外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。自动售货机的新奇、
10、文明、高档、灵活方便等深受广大市民青睐。自动售货机最基本的功能是对投入的货币进行运算,并根据所投入的货币数值判断是否能够购买某种商品,并做出相应的反映。因此,售货机应能够辨识机包含的商品,能秀令资料课程设计任务书自动售货机的控制设计一控制要求自动售货机有个投币孔分别为元元和元售货共有种饮料供选择分别为汽水花茶和咖啡如投币总额超过销售价格将可由退币钮找回余额投币总额或当前值显示在段数码管上投水和花茶投币值等于或大于元时汽水花茶和咖啡指示灯亮表示种均可选择按下要饮用的饮料按钮则相对应的指示灯开始闪烁后自动停止表示饮料已经掉出动作停止后按退币钮可以退回余额退回金额如果大于元则先退元再退元如果小动售货
11、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知识工程应用能力系统调试能力分析问题与解决问题的能力主要容包括设计出硬件系统的结构图接线图时序图等系统有启动停止功能运用功能指令进行控制程序设.资料.够对所投入的币值进行累计,并提供所要购买的商品。当按下选择商品的按钮时,自动售货机根据投入的币值,起动电机,提取商品到出货口,顾客取出商品,完成此次交易。它还具有识币系统、货物和货币的传送系统来实现完整的售货功能。1.2 PLC 控制系统设计编程要求 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求,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
12、被控对象的控制要求 充分发挥PLC 的功能,最大限度地满足被控对象的控制要求,是设计PLC 控制系统的首要前提,这也是设计过程中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计之前就要深入现场进行调查研究,充分收集控制现场的资料,同时收集相关国、国外相关的资料。同时还要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员等紧密配合,拟定控制方案,共同解决设计中的重点问题和疑难问题。2.保证PLC 控制系统安全可靠 保证PLC 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程等方面要全面考虑,以确保控制系统安全可靠。例如:应该保证PLC 控制
13、程序不仅能在正常条件下运行,而且要在非正常情况下,也能正常工作。3.力求简单、经济、使用及维修方便 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量,带来巨大的经济效益和 社会效益,但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此,在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济,而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低,不宜盲目追求自动化和高指标。4.适应发展的需要 秀令资料课程设计任务书自动售货机的控制设计一控制要求自动售货机有个投币孔分别为元元和元售货共有种饮料供选择分别为汽水花茶和咖啡
14、如投币总额超过销售价格将可由退币钮找回余额投币总额或当前值显示在段数码管上投水和花茶投币值等于或大于元时汽水花茶和咖啡指示灯亮表示种均可选择按下要饮用的饮料按钮则相对应的指示灯开始闪烁后自动停止表示饮料已经掉出动作停止后按退币钮可以退回余额退回金额如果大于元则先退元再退元如果小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知识工程应用能力系统调试能力分析问题与解决问题的能力主要容包括设计出硬件系统的结构图接线图时序图等系统有启动停止功能运用功能指令进行控制程序设.资料.由于技术的不断发展,控制系统的要求也将会不断地提高,设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选
15、择PLC、输入/输出模块、I/O 点数和存容量时,要适当留有裕量,以满足今后生产的发展和工艺的改进。1.3 PLC 控制系统设计的基本原则 1、所编的程序要合乎所使用的 PLC 的有关的规定 主要是对指令要准确地理解,正确地使用。各种 PLC 指令多有类似之处,但还有些差异。对于有 PLC 使用经验的人,当选用另一种不太熟悉的型号进行编程设计时,一定要对新型号 PLC 的指令重新理解一遍,否则容易出错。2、要使所编的程序尽可能简洁 简短的程序可以节省存,简化调试,而且还可节省执行指令的时间,提高对输入的响应速度。要使所编的程序简短,就要注意编程方法,用好指令,用巧指令,还要能优化结构。要实现某
16、种功能,一般而言,在达到的目的相同时,用功能强的指令比用功能单一的指令,程序步数可能会少些。3、要使所编的程序尽可能清晰 这样既便于程序的调试、修改或补充,也便于别人了解和读懂程序。要想使程序清晰,就要注意程序的层次,讲究模块化、标准化。特别是在编制复杂的程序时,更要注意程序的层次,可积累自己的与吸收别人的经验,整理出一些标准的具有典型功能的程序,并尽可能使程序单元化,像计算机中的常用的一些子程序一样,移来移去都能用,这样,设计起来简单,别人也易了解。4、要使所编的程序合乎 PLC 的性能指标及工作要求 所编程序的指令条数一定少于所选用的 PLC 存的容量,即程序在 PLC 中能放得下,所用的
17、输入、输出点数要在所选用 PLC 的 I/O 点数围之,PLC 的扫描时间要少于所选用 PLC 的程序运行监测时间。PLC 的扫描时间不仅包括运行用户程序所需的时间,而且还包括运行系统程序所需的时间。5、所编程序能够循环运行 PLC 的工作特点是循环反复、不间断地运行同一程序。它的运行从初始化后的状态开始,待控制对象完成了工作循环(完整程序执行一次),则又返回初秀令资料课程设计任务书自动售货机的控制设计一控制要求自动售货机有个投币孔分别为元元和元售货共有种饮料供选择分别为汽水花茶和咖啡如投币总额超过销售价格将可由退币钮找回余额投币总额或当前值显示在段数码管上投水和花茶投币值等于或大于元时汽水花
18、茶和咖啡指示灯亮表示种均可选择按下要饮用的饮料按钮则相对应的指示灯开始闪烁后自动停止表示饮料已经掉出动作停止后按退币钮可以退回余额退回金额如果大于元则先退元再退元如果小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知识工程应用能力系统调试能力分析问题与解决问题的能力主要容包括设计出硬件系统的结构图接线图时序图等系统有启动停止功能运用功能指令进行控制程序设.资料.始化状态继续运行。因为只有这样才能使控制对象在新的工作周期中也得到相同的控制。1.4 本人的主要工作 我的主要工作是设计自动售货机的所有硬件系统与软件程序。其中包括对I/O 点的统计与分配,对 PLC 的选型,对硬件线路的
19、设计,对 PLC 梯形图的编程设计,与最终的调试仿真。秀令资料课程设计任务书自动售货机的控制设计一控制要求自动售货机有个投币孔分别为元元和元售货共有种饮料供选择分别为汽水花茶和咖啡如投币总额超过销售价格将可由退币钮找回余额投币总额或当前值显示在段数码管上投水和花茶投币值等于或大于元时汽水花茶和咖啡指示灯亮表示种均可选择按下要饮用的饮料按钮则相对应的指示灯开始闪烁后自动停止表示饮料已经掉出动作停止后按退币钮可以退回余额退回金额如果大于元则先退元再退元如果小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知识工程应用能力系统调试能力分析问题与解决问题的能力主要容包括设计出硬件系统的结构
20、图接线图时序图等系统有启动停止功能运用功能指令进行控制程序设.资料.第 2 章 自动售货机 PLC 控制系统的硬件设计 2.1 I/O 点的统计 本系统是一个小型集中控制系统,PLC 选型主要取决于控制系统输入、输出开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能。根据控制要求,I/O 点数在 32个左右,其中其输入点为 16 点,输出点为 16 点。2.2 PLC 选型与 I/O 的分配 根据 PLC 的程序选择性能价格比较高的三菱 FX2N32MR,自动售货机的I/O 分配表如表 2-1。表 2-1 I/O 分配表 输入 输出 X 说明 Y 说明 X0 总开关 Y0 汽水指示灯 X1 1 元硬币
21、识别器 Y1 花茶指示灯 X2 5 元硬币识别器 Y2 咖啡指示灯 X3 10 元硬币识别器 Y3 汽水出口 X4 汽水按钮 Y4 花茶出口 X5 花茶按钮 Y5 咖啡出口 X6 咖啡按钮 Y6 10 元硬币退币机构 X7 退币按钮 Y7 1 元硬币退币机构 Y10-Y17 带锁存的七段显示器 2.3 自动售货机的硬件控制电路设计 了解各个控制对象的驱动要求,分析对象的控制要求,确定所控制参数的精度及类型,如:对开关量、模拟量的控制等,完成 PLC 硬件结构配置。本设计中,退币按钮、各种饮料按钮、开始购买按钮、继续按钮退币机构和饮料出 秀令资料课程设计任务书自动售货机的控制设计一控制要求自动售
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