畢業(yè)論文——發(fā)動機自動熄火的診斷分析2(2).doc

畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計（論文） （成教）（成教） 題題 目：目：基基于于p pl lc c原原理理的的自自動動售售貨貨機機的的設設計計 院院 ( (系系) )： 機機 電電 工工 程程 系系 專專 業(yè)：業(yè)： 機械制造與自動化機械制造與自動化 姓姓 名：名： 王王 俊俊 學學 號：號： 20090045832009004583 指導教師：指導教師： 鄧鄧 文文 亮亮 二一二 年 三 月 十五 日 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名王俊 學號 2009004583 專 業(yè)機械制造與自動化 院（系）機電工程系 畢業(yè)設計（論文）題目基于 plc 原理的自動售貨機的設計 任務與要求 本設計要求用西門子系列 plc 構成的自動售貨機 監(jiān)控系統(tǒng)，本文闡述了自動售貨機的來源與發(fā)展，以及它 在國內外發(fā)展的現(xiàn)狀，對自動售貨機的方案進行了論證， 介紹了 plc 的基本組成、特點以及工作原理，介紹了自動 售貨機的基本原理以及工作流程，然后以一次交易過程為 例，把交易過程分為幾個程序塊，然后分別對程序塊進行 編程。具體說明了可編程序控制器在自動售貨機中的作用。 程序涉及到了自動售貨機工作的絕大部分過程。利用 plc 控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。設計的重要部分 是自動售貨機梯形圖的設計。首先就得根據(jù)設計內容和控 制要求準確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功 能圖準確設計出它的梯形圖，并反復調試做到程序無誤。 完成時間段2011 年 12 月 15 日至 2012 年 3 月 15 日共 13 周 指導教師單位重慶科創(chuàng)職業(yè)學院職稱講師 院（系）審核意見 畢業(yè)設計(論文)進度計劃表 日 期工 作 內 容執(zhí) 行 情 況 指導教師 簽 字 12 月 15 日 至 12 月 25 日 選題 12 月 26 日 至 1 月 2 日 論文提綱寫作 1 月 3 日 至 2 月 15 日 初稿寫作 2 月 15 日 至 2 月 29 日 二稿寫作 3 月 1 日 至 3 月 10 日 定稿并上交論文的電子文稿 3 月 10 日 至 3 月 15 日 做好論文評閱準備 教師對進 度計劃 實施情況 總評 簽名 年 月 日 畢業(yè)設計(論文)中期檢查記錄表 畢業(yè)設計(論文)題目: 基于 plc 原理的自動售貨機的設計 學生姓名:王俊 學號：2009004583 專業(yè)：機械制造與自動化 學生填寫 指導教師姓名: 鄧文亮職稱: 講師 畢業(yè)設計(論文)題目工作量飽滿 一般 不夠 畢業(yè)設計(論文)題目難度大 適中 不夠 畢業(yè)設計(論文)題目涉及知識點豐富 比較豐 富 較少 畢業(yè)設計(論文)題目價值 很有價 值 一般 價值不大 學生是否按計劃進度獨立完成工作 任務 學生畢業(yè)設計(論文)工作進度填寫情況 指導次數(shù) 學生工作態(tài)度 認真 一般 較差 其他檢查內容： 存在問題及采取措施: 檢查 教師填寫 檢查教師簽字: 年 月 日 院（系）意見 (加蓋公章): 年 月 日 摘摘 要要 本論文設計的是基于西門子系列 plc 構成的自動售貨機監(jiān)控系統(tǒng)，本文闡述 了自動售貨機的來源與發(fā)展，以及它在國內外發(fā)展的現(xiàn)狀，對自動售貨機的方案 進行了論證，介紹了 plc 的基本組成、特點以及工作原理，對基于西門子系列 plc 構成的自動售貨機系統(tǒng)整體設計過程進行較為細致的論述。 文中詳盡地介紹了自動售貨機的各硬件組成，并完成了 plc 外部接線圖。在 plc 梯形圖的編寫時，文中采用的是西門子 plc 梯形圖專用編譯軟件 step7 來進 行編寫。介紹了自動售貨機的基本原理以及工作流程，然后以一次交易過程為例， 把交易過程分為幾個程序塊，然后分別對程序塊進行編程。具體說明了可編程序 控制器在自動售貨機中的作用。程序涉及到了自動售貨機工作的絕大部分過程。 利用 plc 控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定 運行。 關鍵詞: : plc；順序功能圖；梯形圖；i/o 點的分配 abstract this thesis is based on the design of siemens plthis thesis is based on the design of siemens plc constitute a vending machine monitoring system, this paper expounds the origin and development of the automatic vending machine, and its developing situation in home and abroad, for vending machine are demonstrated, introduced the plc basic composition, characteristics and working principle, based on siemens plc series a vending machine system overall design process in more detail. this paper describes in detail the hardware composition of the vending machine, and completed the plc external wiring diagram. in the plc ladder programming, this paper adopts siemens plc ladder diagram special compiling software step7 to prepare. introduced vending machines basic principle as well as the work flow, then take a transaction process as an example, the transaction process is divided into several blocks, and then the block of programming. detailed description of the programmable controller in vending machine function. the procedure involved the vending machine work most course. the use of plc control of the vending machine can improve the stability of the system, ensures the automatic vending machine capable of long-term stable operation. keykey word:word: plc; sequential function chart; ladder diagram; i / o point distribution 目錄目錄 第一章 緒言.1 第二章 plc 的概述2 第一節(jié) plc 的特點和應用2 第二節(jié) plc 與其它工業(yè)控制裝置的比較3 第三節(jié) plc 的應用場合4 第三章 基于 plc 原理的自動售貨機的設計5 第一節(jié) 自動售貨機設計思路5 第二節(jié) 外部接線.7 第三節(jié) 程序設計部分7 結論.12 致 謝.13 參考文獻14 1 第一章 緒言 從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構造向技術 密集型社會轉變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要 求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工 費用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人 自動售貨機作為一種必須的機器便應運而生了。 從廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機械，從狹義來講 就是自動銷售商品的機械。從供給的條件看，自動售貨機可以充分補充人力資源的 不足，適應消費環(huán)境和消費模式的變化，24 小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營 時需要的資本少、面積小，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人 工費用上升的問題等各項優(yōu)點。 它的售貨領域非常廣泛，是發(fā)達國家商品零售的一種主要方式。近幾年，自動 售貨機逐漸被越來越多的消費者所接受。但由于售貨機分布零散、范圍廣闊的特點， 自動售貨機在為消費者帶來方便的同時，也為經(jīng)營者在監(jiān)控、管理、維護等方面帶 來很大的不便。目前售貨機運行的各種情況都需要由人工判斷，包括缺貨、缺零錢、 幣箱已滿、售貨機機械故障等，經(jīng)營者普遍采用人工定時巡回視察的管理辦法，既 費時費力，又無法及時準確獲取自動售貨機狀態(tài)報告，給經(jīng)營者增加了管理成本和 難度，也有可能給消費者的正常消費造成不便。 本系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)可以使自動售貨機的經(jīng)營者可以根據(jù)網(wǎng)絡統(tǒng)計的銷售狀況 進行商品銷售狀況分析，預測商品的銷售走勢，確定合理的采購和配送策略，以期 獲得最高的投資回報率。同時售貨機的一些故障信息和警報信息可以實時的傳送到 相應運營人員，從而可以在第一時間內發(fā)現(xiàn)并解決問題。 2 第二章第二章 p plclc 的概述的概述 第一節(jié)第一節(jié) plcplc 的特點和應用的特點和應用 plc 專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計，以用戶需要為主，又采用了先進的微型計 算機技術，所以具有以下幾個顯著特點。 一、可靠性高 plc 由于選用了大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數(shù)大大減少，并且在 硬件和軟件的設計制造過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應惡劣的 工作環(huán)境，所以具有很高的可靠性。plc 控制系統(tǒng)平均無故障時間可達 2 萬小時以 上。高可靠性是 plc 成為通用自動控制設備的首選條件之一。 二、編成簡單、使用方便 plc 的編程采用類似繼電控制系統(tǒng)電器原理的梯形圖，用串聯(lián)、并聯(lián)、定時、 計數(shù)等人們所熟悉的概念，使計算機語言大眾化，只要是比較熟練的電工和熟悉工 業(yè)和知識的人在幾天內就能學會，只是 plc 得到推廣的重要原因之一。 三、通用性好，具有在線修改能力 plc 的硬件采用模塊化結構，可以靈活的組態(tài)以適應不同的控制對象、控制規(guī) 模和控制功能的要求，給組成各種系統(tǒng)帶來極大的方便。同一臺 plc 裝置用于不同 受控對象時,只是輸入輸出組件、功能模塊和應用軟件不同。同時，plc 控制系統(tǒng)中 的控制電路是由軟間編程完成的，只要對應用程序進行修改就可以滿足不同的控制 要求，因此 plc 具有在線修改能力，功能易于擴展，給生產(chǎn)帶來了“柔性” ，具有慣 犯的工業(yè)通用性。 四、短設計、施工、投產(chǎn)試制周期，維護容易 目前 plc 產(chǎn)品已實現(xiàn)了系列化、標準化，正朝著通用化方向發(fā)展，設計人員只 需要根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，選用相應的模塊進行組件設計。同時，用軟件編程代替 了機電控制的硬連線，大大的減輕了繁重的安裝和接線工作，這不僅提高了可靠性， 還極大的縮短了施工周期。plc 還具有故障檢測及顯示的功能，使故障處理時間可 3 縮短為 10 分鐘，對維護人員的技術水平要求也不太高。 五、體積小 由于采用了微型計算機技術，使 plc 達到了小型和超小型化，很容易裝入機械 設備內部，便于實現(xiàn)機電一體化。 由于上述特點，plc 作為通用自動控制設備，可用于單一機電設備的控制也可 用于工藝過程的控制，而且控制精度相當高，操作簡便，又具有很大的靈活性和可 擴展性，使得 plc 的應用越來越廣泛。 第二節(jié)第二節(jié) plcplc 與其它工業(yè)控制裝置的比較與其它工業(yè)控制裝置的比較 一、 plc 與集散控制系統(tǒng) plc 是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期的功能是以數(shù)字量的順序控制為 主。隨著微電子技術、計算機技術和通訊技術的發(fā)展，plc 在邏輯運算、璧還調節(jié) 的功能，運算速度提高，輸入輸出規(guī)模擴大，并開始與小型計算機聯(lián)成網(wǎng)絡，構成 以 plc 為重要部件的初級分散控制系統(tǒng)4。 集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期的功能以回路調節(jié)為主。 隨著微處理器和單片機的出現(xiàn)，他把順序控制技術、數(shù)據(jù)采集、過程控制的模擬量 儀表和過程監(jiān)控裝置等有機的結合在一起，形成了新一代的集散型控制系統(tǒng)。 可見，不論是 plc 還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，始終是互相滲透，互相補充。 新一代的 plc 增強了模擬量控制功能，可配備各種智能模塊，具有了 pid 調節(jié)功能 和構成網(wǎng)絡系統(tǒng)、組成分級控制的功能。集散系統(tǒng)既有單回路控制功能，也有多回 路控制功能，同時也有順序控制功能。因此，當今的 plc 與集散控制系統(tǒng)的發(fā)展越 來越接近，很多生產(chǎn)過程的控制既可用 plc 實現(xiàn)，也可用集散系統(tǒng)來實現(xiàn)。 二、plc 與工業(yè)控制計算機 工業(yè)控制計算機是指能夠提供各種數(shù)據(jù)采集和控制功能，能夠和工業(yè)對象的傳 感器、執(zhí)行機構直接接口，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠運行的計算機系統(tǒng)。工業(yè)控 制機是由通用微機推廣應用發(fā)展而來，硬件結構方面總線標準化程度高，品種兼容 性強，軟件資源豐富，特別是有實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速，實時性強， 模型復雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但是，使用工業(yè)控制機的人員的技術水平要 4 求較高，一般具有一定的計算機專業(yè)知識。工業(yè)控制機在整機結構上尚不能適應惡 劣的工作環(huán)境，因而，不如 plc 那樣容易推廣。 plc 是專為工廠現(xiàn)場應用環(huán)境而設計的，結構上采用整體密封或插件組合型， 并采用了一系列抗干擾措施，在工業(yè)現(xiàn)場使用有很高的可靠性；plc 是由電氣控制 廠家研制出來的，采用梯形圖語言編程，使熟悉電器控制的人員易學易懂，易于推 廣。但是，由于 plc 的運行方式不同于工業(yè)微機，微機的很多軟件還不能直接應用； 且 plc 的標準化程度較低，各廠家的產(chǎn)品不通用，因此在開發(fā)上不如工業(yè)控制機那 樣有基礎。 第三節(jié)第三節(jié) plcplc 的應用場合的應用場合 隨著電子技術的快速發(fā)展，plc 的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強。 目前在先進工業(yè)國家中 plc 已經(jīng)成為工業(yè)控制的標準設備，應用面幾乎覆蓋了所有 的工業(yè)企業(yè)，諸如鋼鐵、冶金、采礦、水泥、石油、化工、輕工、電力、機械制造、 汽車等等各行各業(yè)，所以 plc 廣泛應用在組合機床自動線、專用機床、塑料機械、 包裝機械、電梯等電器設備中。plc 已經(jīng)躍居現(xiàn)代工業(yè)自動化三大產(chǎn)柱 （plc、robot、cad/cam）的主導地位。 5 第三章 基于 plc 原理的自動售貨機的設計 第一節(jié)第一節(jié) 自動售貨機設計思路自動售貨機設計思路 本次設計的自動售貨機，主要是應用三菱 fx-2n 型 plc 的梯形圖來設計控制程 序。根據(jù)設計內容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù) plc 的相關知識設 計出它的外部接線圖，結合梯形圖和外部接線圖分析說明該設計的控制原理過程。 本次設計的重要部分是自動售貨機梯形圖的設計。首先就得根據(jù)設計內容和控 制要求準確畫出它的順序功能圖（圖 4-1） ，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準確設計出 它的梯形圖，并反復調試做到程序無誤。 圖 4-1 自動售貨機的外部圖 6 圖 4-2 順序功能圖 輸入信號輸出信號 汽水按鈕 x0 汽水排出電磁閥 y0 花茶按鈕 x1 花茶排出電磁閥 y1 咖啡按鈕 x2 咖啡排出電磁閥 y2 一元投入按鈕 x3 退幣電磁閥（一元） y3 五元投入按鈕 x4 退幣電磁閥（十元） y7 十元投入按鈕 x5 汽水指示燈 y4 復位按鈕 x6 花茶指示燈 y5 退幣按鈕 x7 咖啡指示燈 y6 七段譯碼顯示 y10y17 表 4-3 系統(tǒng) i/o 分配表 7 第二節(jié)第二節(jié) 外部接線外部接線 圖 4-4 外部接線圖 第三節(jié)第三節(jié) 程序設計部分程序設計部分 一、一、程序設計說明 現(xiàn)在我們具體分析一下程序過程： 初始狀態(tài)：此時不能購買任何商品。 投幣狀態(tài)：顧客投幣，顯示投入總值，即余額數(shù)值，當所投幣值超過商品價格 時，相應價格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購買。 購買狀態(tài)：按下可以購買的選擇按鈕，所選的商品出現(xiàn)在出貨框中，同時顯示 屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費情況相應變化。 f x os30 m r f x os30 m r 8 退幣按鈕：按下退幣按鈕，顯示退幣框，同時顯示出應退幣值及數(shù)量。按下確 認鈕，則恢復初始狀態(tài)。 到此為止，自動售貨機的一個完整工作過程結束。 二、二、程序設計 可以把一次交易過程分為幾個程序塊：運行初期清零過程；投幣過程；價格比 較與選擇商品過程；退幣過程。 運行初期清零過程圖（如圖 4-5） 從上的梯形圖，d0 是存放余額的數(shù)據(jù)寄存器，首先要對其進行清零。不僅需要 在完成一次交易后自動清零，而且也能讓賣主自己手動清零。所以用 x6 和 m8002 同 時可以控制清零指令。 投幣過程： 在投幣的過程中，每投下一枚硬幣，投入顯示將增加相應的幣值，余額也增加 同樣幣制。先建立變量表，在編寫程序。 當按下投入 1 元時，相當于 m1 接通，之所以用一個微分指令，就是要只在接通 時檢測一次，不能永遠加下去。投入 1 元要投入顯示、余額顯示都相應增加相同數(shù) 值，加法是由 16 位加法指令 add 來實現(xiàn)的。投入 5 元、10 元，原理同上。 9 七段譯碼指令 segd 梯形圖 4-6 價格比較和選擇過程： 價格的比較要貫穿實驗過程的始終，只要余額大于某種商品價格時，就需要輸 出一個信號，提示可以購買。這里用指示燈來代表此信號。 在梯形圖中，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時比較，用了一個特殊內部繼電器 m6,在程序 執(zhí)行過程中，m4 始終保持閉合，cmp 是 16 位數(shù)據(jù)比較指令，用它來比較余額和商品 的價格，m6 是大于價格，m5 是等于標志。再用定時器和 m8013 控制 y4，實現(xiàn)按下 選擇按鈕并且余額大于等于某種商品價格時，程序使相應的指示燈閃爍表示可以購 買該種商品。一旦選擇了相應的飲料，閃爍時間到，就驅動相應的飲料的電磁閥， 電磁閥自己控制飲料流出時間。具體梯形圖如圖 4-7： 10 價格比較和選擇過程圖 4-7 退幣過程： 因為選擇商品和退幣是相互制約的，顧將這兩個放在一起進行討論。 顧客一旦選擇了商品，就要用余額減去商品相應的價格，得出最新的余額，而 且選擇按鈕必須是點動的，一次只有一次脈沖，保證 sub 指令不會一直減下去。而 11 且不同商品的選擇按鈕是相互制約著減法指令的。減法運算后的結果任放在 d0 中。 由于七段譯碼器始終是顯示的是數(shù)據(jù)寄存器 d0 中的數(shù)據(jù)，所以就滿足了余額顯 示的要求，如圖 4-8。 圖 4-8 退幣過程 退幣的過程我們用到了除法運算，除法指令 div 將余額 d0 除以 10，得到的商 放在 d1 中，余數(shù)放在 d2 中。然后將 d1 和 d2 分別賦值給計時器 t3 和 t4，再用一 個周期為 0.1 秒的時鐘脈沖控制退幣個數(shù)。具體梯形圖如圖 4-9： 退幣的過程圖 4-9 12 結論結論 目前,可編程序控制器、機器人、cad/cam 已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱。 在以 plc 為核心的自動售貨機控制系統(tǒng)中,當需要增加可選擇的商品數(shù)量時,該控制 系統(tǒng)的硬件只需要增加相應的輸入信號,其硬件的原有接線不需要改變,軟件則可以 根據(jù)不同的控制要求進行修改,具有較強的適應性,因此在自動售貨機行業(yè)中得到廣 泛的應用。 根據(jù)日本、美國等國家的經(jīng)驗,自動售貨機將在全球范圍內得到更大的普及,其 未來的發(fā)展趨勢主要有如下 3 點: （1）自動售貨機的機體內部結