plc課程設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)程序設(shè)計(jì)

1、天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院PLC課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：自動(dòng)售貨機(jī) 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化3班 學(xué)生姓名： xxx 學(xué)生學(xué)號(hào)： 60082020xx 指導(dǎo)教師： 盧學(xué)英 張海瑋 成績(jī)： 2011年 9 月 2日目錄第1章 緒論1.1 引言1.2 控制要求1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備2.1.2 組成原理2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表2.3 系統(tǒng)接線(xiàn)圖設(shè)計(jì)2.4 系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)第3章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)過(guò)程和有關(guān)說(shuō)明3.2 控制程序流程圖設(shè)計(jì) 3.3 控制程序時(shí)序圖設(shè)計(jì)3.4 控制程序設(shè)計(jì)思路（敘述各控制段的說(shuō)明）3.4.1 投幣加法累加3.4.2

2、 購(gòu)買(mǎi)物品減法與比較3.4.3 余額不足3.4.4購(gòu)物6秒后3.4.5 退幣后數(shù)碼管清零3.4.6 BCD碼驅(qū)動(dòng)指示輸入第4章 上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 PLC與上位監(jiān)控軟件通訊4.1.1仿真系統(tǒng)組成4.1.2仿真實(shí)驗(yàn)的售貨分析4.1.3程序設(shè)計(jì)部分4.2 實(shí)現(xiàn)的效果4.2.1自動(dòng)銷(xiāo)售機(jī)主頁(yè)面的設(shè)計(jì)4.2.2 子界面效果設(shè)計(jì)4.2.3 細(xì)節(jié)處理與美觀(guān)性第5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問(wèn)題第6章 課程設(shè)計(jì)小結(jié)第7章 參考文獻(xiàn)附錄第1章 緒論1.1 引言自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無(wú)人自動(dòng)售貨，集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。 自動(dòng)售貨機(jī)不受任何場(chǎng)地限制，方便快捷,可以每天24h售貨,因

3、此深受上班族的歡迎,很多城市的公共場(chǎng)所里面都放置有自動(dòng)售貨機(jī),出售的商品五花八門(mén),從飲料、零食、香煙、糖果,到牙刷、方便面、自動(dòng)照相機(jī)。近年來(lái)，我國(guó)的自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)突飛猛進(jìn)：在汽車(chē)總站、商廈、醫(yī)院、小區(qū)、學(xué)校等地區(qū)紛紛涌現(xiàn)出自動(dòng)售貨機(jī)的蹤跡。這種方便快捷的購(gòu)物方式越來(lái)越受到人們的青睞,同時(shí)也是現(xiàn)代化城市配套設(shè)施的需求 傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心,這樣不僅會(huì)在輸入輸出接口上做大量的工作，而且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒rogrammable Logical Controller），簡(jiǎn)稱(chēng)PLC?？删幊绦蚩刂破魇蔷C合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的

4、一種新型的工業(yè)控制裝置,它具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。 因?yàn)樽詣?dòng)售貨機(jī)作為社會(huì)上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施,要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。PLC是以CPU為核心， 綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置， 是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱( P L C 、機(jī)器人和C A D / C A M 之一。P L C 的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的, 可以簡(jiǎn)單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下, 通過(guò)運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶(hù)任務(wù)。但是P L C 也有它自己的特點(diǎn)， P L C 在確定了工作任務(wù), 裝入了專(zhuān)用程序后成為一種專(zhuān)用機(jī),

5、它采用循環(huán)掃描工作方式, 系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。目前，可編程控制器在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保等各行各業(yè)。自動(dòng)售貨機(jī)的新奇、文明、高檔、靈活方便等深受廣大市民青睞。自動(dòng)售貨機(jī)最基本的功能是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)所投入的貨幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買(mǎi)某種商品, 并做出相應(yīng)的反映。售貨機(jī)應(yīng)能夠辨識(shí)機(jī)內(nèi)包含的商品, 能夠?qū)λ度氲膸胖颠M(jìn)行累計(jì), 并提供所要購(gòu)買(mǎi)的商品。當(dāng)按下選擇商品的按鈕時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)根據(jù)投入的幣值，起動(dòng)電機(jī)，提取商品到出貨口，顧客取出商品，完成此次交易。它還具有識(shí)幣系統(tǒng)、貨物和貨幣的傳送系統(tǒng)

6、來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的售貨功能。1.2 控制要求1.按下投幣口按鈕5角、1元、5元，數(shù)碼顯示投幣金額為0.5、1.0、5.0。2.顯示金額減去所買(mǎi)貨物金額后，數(shù)碼顯示余額，可以一次多買(mǎi)，直到金額不足，燈L1亮提示余額不足。3.當(dāng)投幣余額不足時(shí)，如果繼續(xù)投幣則可連續(xù)購(gòu)買(mǎi)。4.投幣金額超過(guò)十元，數(shù)碼管顯示低兩位，但可以繼續(xù)正確購(gòu)物。 5.購(gòu)物6秒后，如果沒(méi)有再操作，則取物口燈亮，有余額則退幣口燈亮。6.如不買(mǎi)貨物，按退幣鈕則退出全部金額、數(shù)碼顯示為零，退幣口燈亮。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、觸

7、摸屏設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，確定I/O點(diǎn)數(shù)，分配I/O地址，設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線(xiàn)圖、時(shí)序圖等；2. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程和有關(guān)說(shuō)明；3. 運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)（可有主程序、子程序和中斷程序）；4. 程序結(jié)構(gòu)與觸摸屏自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；5. 錄入計(jì)算機(jī)和觸摸屏，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求。第2章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)硬件配置及組成原理2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. CJIM主機(jī)2. 自動(dòng)售貨機(jī)實(shí)驗(yàn)板3. 連接導(dǎo)線(xiàn)一套2.1.2 組成原理圖1 系統(tǒng)組成圖2.2 系統(tǒng)變量定義及分配表

8、圖2 I/O分配表輸入輸出地址說(shuō)明地址說(shuō)明0.015角硬幣1.00L10.021元硬幣1.01L20.035元硬幣1.02取物口0.04可樂(lè)按鈕1.03退口0.05純水按鈕1.081.11A0D00.06牛奶按鈕1.121.15A1D10.07酸奶按鈕0.08退幣按鈕2.3 系統(tǒng)接線(xiàn)圖設(shè)計(jì)2.4 系統(tǒng)可靠性設(shè)當(dāng)出幣時(shí)退幣口亮，提醒買(mǎi)家取幣；當(dāng)出飲料時(shí)去物口亮，提醒買(mǎi)家取物；當(dāng)余額不足時(shí)L1亮，提醒買(mǎi)家繼續(xù)投幣或退幣。第3章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)過(guò)程和有關(guān)說(shuō)明首先一個(gè)可行的自動(dòng)售貨機(jī)必須可實(shí)現(xiàn)幣值累加，這里需用加法器；其次就是用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)物品后需把相應(yīng)的價(jià)格減去，需用減法器；然后涉及到余額不足無(wú)

9、法購(gòu)買(mǎi)，這里要用比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)；最后有一個(gè)購(gòu)物6秒后，如果沒(méi)有再操作，則取物口燈亮，有余額則退幣口燈亮，這就需要計(jì)時(shí)器。這樣基本的程序框架就出來(lái)了。3.2 控制程序流程圖設(shè)計(jì) 圖4 流程圖3.3 控制程序時(shí)序圖設(shè)計(jì)圖5 時(shí)序圖3.4 控制程序設(shè)計(jì)思路（敘述各控制段的說(shuō)明）3.4.1 投幣加法累加3.4.2 購(gòu)買(mǎi)物品減法與比較 3.4.3 余額不足3.4.4購(gòu)物6秒后，如果沒(méi)有再操作，則取物口燈亮，有余額則退幣口燈亮3.4.5 退幣后數(shù)碼管清零3.4.6 BCD碼驅(qū)動(dòng)指示輸入第4章 上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)4.1.1仿真系統(tǒng)組成本仿真系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)組成。上、下位機(jī)通過(guò)串行

10、口進(jìn)行通信交換數(shù)據(jù)。上位機(jī)內(nèi)裝北京組態(tài)軟件FORCECONTROL2.6和CX-P編程軟件。組態(tài)軟件FORCECONTROL用以制作仿真畫(huà)面、編寫(xiě)仿真程序并與下位機(jī)進(jìn)行通信，是專(zhuān)用的自動(dòng)化軟件，集數(shù)據(jù)采集監(jiān)控功能于一體。CX_P是可編程控制器與PC機(jī)聯(lián)機(jī)的編程支持工具，用戶(hù)利用它可以實(shí)現(xiàn)程序輸入、程序注釋、程序修改、程序編譯、狀態(tài)監(jiān)控和測(cè)試以及設(shè)計(jì)系統(tǒng)寄存器和PLC 各種參數(shù)等。CX_P是WINDOWS操作系統(tǒng)下使用的軟件，有多種編程方式，其中主要是梯形圖和助記符編程。需要注意的一點(diǎn)是在進(jìn)行程序的上傳下傳時(shí)一定要把PLC的COM口連接方式設(shè)置成“計(jì)算機(jī)鏈接”否則PLC將自鎖，不再與外界通信，只

11、有使用手持編程器才能再次開(kāi)啟。4.1.2仿真實(shí)驗(yàn)的售貨分析由于售貨機(jī)的全部功能是在上位機(jī)上模擬的，所以售貨機(jī)的部分硬件是由計(jì)算機(jī)軟件來(lái)模擬代替的。如錢(qián)幣識(shí)別系統(tǒng)，可以用按某個(gè)“仿真對(duì)象”輸出一個(gè)脈沖直接給PLC發(fā)布命令，而傳動(dòng)系統(tǒng)也是由計(jì)算機(jī)直接模擬的，這些并不會(huì)影響實(shí)際程序的操作，完全能模擬實(shí)際自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行。(1實(shí)驗(yàn)狀態(tài)假設(shè)a、由于是在計(jì)算機(jī)上模擬運(yùn)行的，實(shí)驗(yàn)中有些區(qū)別于實(shí)際情況的假設(shè)：b、自動(dòng)售貨機(jī)只售出四種商品；c、自動(dòng)售貨機(jī)可以識(shí)別5元、1元、0.5元；d、自動(dòng)售貨機(jī)可以退幣5元、1元、0.5元；e、自動(dòng)售貨機(jī)有液晶顯示功能；f、試驗(yàn)中售貨機(jī)忽略了各種故障以及缺貨等因素；(2一次交

12、易過(guò)程分析為了方便分析，以一次交易過(guò)程為例a、初始狀態(tài)：有電子標(biāo)簽顯示各商品價(jià)格，顯示屏顯示界面，此時(shí)不能購(gòu)買(mǎi)任何商品；b、投幣狀態(tài)：按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣值，顯示屏顯示投入、消費(fèi)、余額數(shù)值，當(dāng)所投幣值超過(guò)某商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)商品選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購(gòu)買(mǎi)。c、購(gòu)買(mǎi)狀態(tài)：按下可以購(gòu)買(mǎi)的選擇按鈕，所選的 出現(xiàn)在出貨框中，同時(shí)顯示屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費(fèi)情況相應(yīng)變化。取走商品則出貨框消失。d、退幣狀態(tài)：按下退幣按鈕顯示退幣框，同時(shí)顯示相應(yīng)的退幣值和數(shù)量，按下確認(rèn)按鈕則恢復(fù)初始狀態(tài)。到此為止，自動(dòng)售貨機(jī)的一個(gè)完整工作結(jié)束。這也是本仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。4.1.3程序設(shè)計(jì)部分下位機(jī)程序的編

13、制則利用PLC專(zhuān)用編程軟件歐姆龍完成的。4.2 實(shí)現(xiàn)的效果。4.2.1自動(dòng)銷(xiāo)售機(jī)主頁(yè)面的設(shè)計(jì)售貨機(jī)背景是一個(gè)主頁(yè)畫(huà)面，可以利用圖片處理的方法按照制定樣式的功能畫(huà)出售貨機(jī)的整體。先分幾部分進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，如圖1所示。圖14.2.2 子界面效果設(shè)計(jì)圖2點(diǎn)擊主頁(yè)面的商品之后會(huì)彈出相應(yīng)的購(gòu)買(mǎi)頁(yè)面,然后進(jìn)行投幣,確認(rèn)等操作,上圖為可樂(lè)購(gòu)買(mǎi)畫(huà)面,純水,牛奶,酸奶操作原理與此類(lèi)似.4.2.3 細(xì)節(jié)處理與美觀(guān)性1.余額不足提示當(dāng)余額不足的時(shí)候，如在可樂(lè)畫(huà)面，利用代碼IF 可樂(lè)=1 and 余額 = 2.5 THEN余額不足=0。如圖三，此時(shí)設(shè)置“余額不足請(qǐng)投幣”為表達(dá)式余額不足，其可見(jiàn)度為0，燈為紅色，意味著不

14、能交易，如果錢(qián)夠則 余額不足=1.此時(shí)顯示“可以購(gòu)買(mǎi)了耶”的畫(huà)面，并把指示燈變?yōu)榫G色。 圖三 圖四 2.投幣問(wèn)題處理投幣問(wèn)題是當(dāng)初調(diào)試程序時(shí)候比較棘手的問(wèn)題，用了兩天多時(shí)間才解決，如圖四，將顯示器定義為“余額”，利用循環(huán)腳 本將余額依次相加，顯示在屏幕上3.六秒五操作退貨退幣這也是我遇到的一大瓶頸之一，我將計(jì)時(shí)器定義為 “計(jì)時(shí)”，此時(shí)循環(huán)腳本為 !TimerSetOutput(1,計(jì)時(shí) if 計(jì)時(shí) 6 then!TimerReset(1,0 退幣=1貨物出口=1ENDIF 即循環(huán)時(shí)間6秒時(shí)退幣置一，此時(shí)相當(dāng)于自動(dòng)按下退幣和取物按鈕，完成操作，并提示用戶(hù)返回初始界面，進(jìn)行下一次交易。第5章 系統(tǒng)

15、調(diào)試及結(jié)果分析5.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問(wèn)題在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，有些事設(shè)計(jì)師不夠嚴(yán)謹(jǐn)造成的，仔細(xì)調(diào)試后找到了問(wèn)題的所在。但還有些請(qǐng)教了別人才得以解決的，其中就有一個(gè)：當(dāng)按下飲料按鈕時(shí)，數(shù)碼管數(shù)值立馬變成了0，這個(gè)問(wèn)題困擾了我很久，后來(lái)在同學(xué)的幫助下發(fā)現(xiàn)了原因是6秒延時(shí)后的那個(gè)為了實(shí)現(xiàn)清零的比較器與前面的比較器沖突了。解決方法：第6章 課程設(shè)計(jì)小結(jié)經(jīng)過(guò)兩周的奮戰(zhàn)，我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。PLC對(duì)于我們自動(dòng)化學(xué)生而言是很重要的，我看過(guò)很多招聘信息，用人單位在選擇自動(dòng)化學(xué)生時(shí)，有很重要的一條就是能熟練運(yùn)用PLC。通過(guò)這次設(shè)計(jì)過(guò)程，我學(xué)到了很多，還發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程中不容得半點(diǎn)馬虎和隨意。程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，要按主電路、控制電路、輔助電路、自鎖與保護(hù)、總體檢查反復(fù)修改與完善的先后順序進(jìn)行。PLC控制程序既要滿(mǎn)足生產(chǎn)機(jī)械和工藝的各種控制，又要滿(mǎn)足電氣控制裝置本身的制造、使用和維修的需要。原理設(shè)計(jì)決定著生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的合理性與先進(jìn)性，考慮其是否具有生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟(jì)性、美觀(guān)、使用維修方便等特點(diǎn)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要全面考慮兩方面的內(nèi)容；其次，應(yīng)注重與同學(xué)間的協(xié)作，每一個(gè)人的思維不同，對(duì)程序的理解、功能的實(shí)現(xiàn)方式也會(huì)有所不同，因而往往會(huì)對(duì)程序的編制產(chǎn)生影響不到的效果。這種同學(xué)間的相互協(xié)作