畢業(yè)設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)的PLC控制

1、河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院Henan Polytechnic Institute畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 自動(dòng)售貨機(jī)的PLC控制班 級 機(jī)電0806 設(shè)計(jì)論文畢業(yè)任務(wù)書一、題目 自動(dòng)售貨機(jī)的PLC控制二、指導(dǎo)思想和目的要求 PLC的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了PLC的發(fā)展，而PLC的發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促使了他們的發(fā)展。本次設(shè)計(jì)就在于結(jié)合PLC的種種優(yōu)點(diǎn)聯(lián)系實(shí)際情況來彌補(bǔ)原有系統(tǒng)的不足，利用PLC控制售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了自動(dòng)售貨機(jī)能長期穩(wěn)定的運(yùn)行.三、要求1、此售貨機(jī)可投入1元、2元、或

2、5元硬幣。2、當(dāng)投入的硬幣總值超過12元時(shí)，汽水按鈕指示燈亮；又當(dāng)投入的硬幣總值超過15元時(shí)，汽水及咖啡按鈕指示燈都亮。3、當(dāng)汽水按鈕燈亮?xí)r，按汽水按鈕，則汽水排出7秒后自動(dòng)停止，這段時(shí)間內(nèi)，汽水指示燈閃動(dòng)。4、當(dāng)咖啡按鈕燈亮?xí)r，按咖啡按鈕，則咖啡排出7秒后自動(dòng)停止，這段時(shí)間內(nèi)，咖啡指示燈閃動(dòng)。5、若投入硬幣總值超過按鈕所需的錢數(shù)（汽水12元，咖啡15元）時(shí)錢指示燈亮，表示找錢動(dòng)作，并退出多余的錢。6、用STEP7-200繪制PLC控制線路圖四、主要參考書及參考資料1 陳瑞陽 西門子工業(yè)自動(dòng)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)踐 席巍 宋柏青 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2009年5月2 殷興光 PLC應(yīng)用與實(shí)踐 西安 西

3、北工業(yè)大學(xué)出版社 2009年8月3 程周 電氣控制與PLC原理及應(yīng)用 北京 電子工業(yè)出版社 2009年6月4 趙海峰.變頻變壓調(diào)速技術(shù)在電梯中的應(yīng)用，新技術(shù)新工藝，1997，(4):9-10.5 崔納新.變頻調(diào)速器在電梯改造中的應(yīng)用，電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2000，22(2):12-14.6 殷洪義.可編程控制器選擇設(shè)計(jì)與維護(hù). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004，233-2377 郭宗仁、吳亦鋒、郭永.可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù).人民郵電出版社，241-245，36-37目 錄摘要6緒論71.1 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)目的和意義71.2自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展歷史和前景81.3自動(dòng)售貨機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì)原

4、理91.4 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路10第2章 PLC的概述112.1 PLC的定義112.2 PLC的簡介112.3 PLC的工作原理112.4 PLC的循環(huán)掃描工作122.5 PLC的編程語言132.6 PLC的特點(diǎn)132.7PLC的硬件組成14第3章 自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制設(shè)計(jì)方案研究163.1工控機(jī)自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)161）機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。162）機(jī)箱內(nèi)有專用底板，底板上又IPC和ISA插槽。163）機(jī)箱內(nèi)有專門電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力。164）要求具有長時(shí)間工作能力。163.2 PLC自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)163.3 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路173.4 自

5、動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容17第4章 自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制（系統(tǒng)）設(shè)計(jì)184.1 PLC各I/O地址分配184.2什么是梯形圖（LAD）204.3投入貨幣累加顯示電路204.4自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的梯形圖214.5 MCGS組態(tài)程序設(shè)計(jì)說明29314.6調(diào)試結(jié)果、調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法31結(jié)論32致謝33參考文獻(xiàn)34摘要本文主要介紹了自動(dòng)售貨機(jī)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(gè)程序塊，然后分別對程序塊進(jìn)行編程。具體的說明了可編程控制器在自動(dòng)售貨機(jī)中的作用。在接收到貨幣已輸入的前提下，靠觸摸或者控制按鈕輸入信號使控制器啟動(dòng)相關(guān)位置的機(jī)械裝置完成規(guī)定動(dòng)作，將貨物輸出。自動(dòng)

6、售貨機(jī)是臺機(jī)電一體化的自動(dòng)化裝置，再接收到貨幣已輸入的前提下，靠觸摸控制按鈕輸入信號使控制器啟動(dòng)相關(guān)位置的機(jī)械裝置完成規(guī)定動(dòng)作，將貨物輸出。當(dāng)顧客按下需要買的商品所對應(yīng)的按鍵時(shí)，數(shù)碼管上顯示出該商品的的價(jià)格，然后顧客需要將貨幣投入投幣口，數(shù)碼管上顯示出所投幣額。當(dāng)按下確認(rèn)鍵，則自動(dòng)售貨機(jī)將對投入的貨幣與商品的價(jià)格進(jìn)行比較。如果投入的幣額足夠時(shí)，則自動(dòng)送出商品，并且把多余的錢找回，在數(shù)碼管上顯示出來。如果兩者幣的相等，則直接送出商品。如果投入的幣額不足時(shí)則報(bào)警，報(bào)警時(shí)間3秒。當(dāng)顧客一旦按下確認(rèn)鍵3秒后，自動(dòng)售貨機(jī)將自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，此時(shí)顧客才可以進(jìn)行下一次購貨操作。本次設(shè)計(jì)用到了以前學(xué)過的PL

7、C編程設(shè)計(jì)，參考了電子電路的設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵字：自動(dòng)售貨機(jī) PLC 編程 AbstractThis paper describes the basic principle of automatic vending machines and work processes, and then a course of dealing, for example, the transaction process is divided into several blocks, and then program the block respectively. Specific instructions of

8、the programmable controller's role in the vending machines. Receiving the money has been entered under the premise of control buttons or by touching the input signal to the controller starts the location of the mechanical devices related to complete the action, the goods output. Vending machines

9、 are electromechanical integration, automation devices, stop receiving money under the premise has been entered, by touching the control button input signal to the controller starts the location of mechanical equipment related to complete the action, the goods output. When customers need to buy a pr

10、oduct when it pressed the corresponding key, the LED display on the price of the goods, then the customer will need to invest money slot, the digital display on the amount of the coin. When you press the Enter key, then the vending machine will be put into the currency and commodity prices were comp

11、ared. If the amount invested enough money, then automatically send goods, and the extra money back, in the digital tube display. If the two currencies are equal, then send goods directly. If the amount of money invested is less than the alarm time, alarm time, 3 seconds. When customers press the Ent

12、er key once for 3 seconds, vending machines will automatically revert to the initial state, then the customer can purchase the next operation. This design uses a previously learned PLC programming design, reference design of electronic circuits. Keywords: vending machine PLC Programming 緒論自動(dòng)售貨機(jī)最早出現(xiàn)在

13、二十世紀(jì)五、六十年代的西歐，英國是較早實(shí)行自動(dòng)售貨機(jī)售貨的國家之一。1942年，在食品銷售中首先推廣了自動(dòng)售貨的銷售方式。1950年。英國食品雜貨行有500家采用自動(dòng)售貨機(jī)售貨。1969年，采用自動(dòng)售貨機(jī)售貨的商家增加到23000家，銷售的商品擴(kuò)展到文化用品、唱片、香煙、食品等多個(gè)方面。進(jìn)入70年代后，約有40多萬家香煙、飲料店采用自動(dòng)售貨機(jī)。1980年英國有50余萬臺自動(dòng)售貨機(jī)，年銷售額達(dá)8.81億英鎊。70年代后，本、美歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)自動(dòng)售貨機(jī)迅猛的發(fā)展，短短30年，發(fā)達(dá)國家自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)已發(fā)展到相當(dāng)大規(guī)模。自動(dòng)售貨機(jī)被廣泛地布放于車站、油站、碼頭、機(jī)場、賓館、寫字樓、娛樂場所及大街小

14、巷和公路旁，人們通過自動(dòng)售貨機(jī)可以買到食品、香煙、飲料、報(bào)紙、票、卡甚至鮮花和小寵物等物品。自動(dòng)售貨機(jī)實(shí)現(xiàn)了商品需求化、性能多樣化的發(fā)展，又原來只能有限商品品種，轉(zhuǎn)變?yōu)槔^百貨公司、超級市場、便民店之后，以消費(fèi)者與售貨機(jī)“一對一”自動(dòng)售貨的無店鋪銷售業(yè)態(tài)。目前自動(dòng)售貨機(jī)是集聲、光、機(jī)電一體化的高新智能化產(chǎn)品，在我國也開始得到應(yīng)用。在中國人們可以看到現(xiàn)代化的自動(dòng)售貨機(jī)擺放在一些大商場門口、繁華街道兩旁、公園入口處以及其它熱鬧的場所。自動(dòng)售貨機(jī)的新奇、文明、高檔、晝夜服務(wù)、占地小、靈活方便深受許多地區(qū)市民的青睞，甚至出現(xiàn)許多排隊(duì)購買的現(xiàn)象。專輯測算，中國的自動(dòng)售貨機(jī)在市場容量最保守算應(yīng)該有四十七萬臺

15、，一年的銷售額可達(dá)三百五十億元若按人均臺數(shù)計(jì)算全年可達(dá)五百億，自動(dòng)售貨機(jī)在日本達(dá)到平均每二三十人一臺，在美國達(dá)到每四十人一臺，在歐洲每六十人一臺，由于中國經(jīng)濟(jì)與上述國家還有一定差距，按每人五百臺計(jì)算。因此，自動(dòng)售貨機(jī)在中國有著廣闊的發(fā)展前景。本文選擇PLC作為控制器，來控制售貨機(jī)子系統(tǒng)。1.1 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)目的和意義面對當(dāng)前快速商品社會，人們的時(shí)間觀念越來越重，如何才能更快的購買到顧客自己所需的商品，這都是顧客和商家共同面臨的問題。隨著科技的發(fā)展及人們生活水平的提高，自動(dòng)售貨機(jī)市場的發(fā)展越來越呈現(xiàn)出多元化及個(gè)性化的需求。通過自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行自助購物正逐漸成為市民的一種新的消費(fèi)時(shí)尚，快捷方便的購

16、物方式滿足了人們在當(dāng)今科技高速發(fā)展的現(xiàn)代社會追求高品質(zhì)生活的需要。自動(dòng)售貨機(jī)在城市商業(yè)區(qū)、寫字樓大廳、風(fēng)景區(qū)、車站、碼頭、繁華街道等公共場所的布設(shè)能夠美化亮化城市環(huán)境，方便群眾生活，已經(jīng)成為城市各角落的一道亮麗風(fēng)景線。自動(dòng)售貨機(jī)已在國內(nèi)普及，并成為城市現(xiàn)代文明程度的一種象征性標(biāo)志1.2自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展歷史和前景據(jù)說世界上最早的自動(dòng)售貨機(jī)出現(xiàn)在公元前3世紀(jì)，那是埃及神殿里的投幣式圣水出售機(jī)。17世紀(jì)，英國的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動(dòng)售貨機(jī)。在自動(dòng)售貨機(jī)歷史的長河中，日本開發(fā)出實(shí)用型的自動(dòng)售貨機(jī)，那是在進(jìn)入本世紀(jì)后的事。日本第一臺自動(dòng)售貨機(jī)是1904年問世的“郵票明信片自動(dòng)出售機(jī)”，它是集郵票明信片

17、的出售和郵筒投函為一體的機(jī)器。自動(dòng)售貨機(jī)的真正普及是在第二次世界大戰(zhàn)以后。50年代，“噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī)”大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。后來，由于美國的飲料大公司進(jìn)入日本市場，1962年，出現(xiàn)了以自動(dòng)售貨機(jī)為主體的流通領(lǐng)域的革命。1967年，100日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進(jìn)了自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。自動(dòng)貨機(jī)是本世紀(jì)70年代在日本、歐美發(fā)展起來的高新技術(shù)現(xiàn)代應(yīng)用產(chǎn)品，被稱為24小時(shí)營業(yè)的微型超市，售貨領(lǐng)域已擴(kuò)展至小食品、小用品、香煙、電話卡、車票、郵票等。目前在40多個(gè)國家已經(jīng)廣泛使用，日本平均每23人一臺，美國平均每40人一臺，歐洲平均每60人一臺。在鄰國日本，70%份額的罐

18、裝飲料市場是通過自動(dòng)售貨機(jī)售出的；美國可口可樂公司擁有五十余萬臺飲料自動(dòng)售貨機(jī)分布在世界各地。通過自動(dòng)售貨機(jī)銷售將成為商品零售業(yè)不可分割的重要組成部分。二)售貨機(jī)的前景 現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過電話清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約1015的電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。l線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫存信息及時(shí)地傳送各營業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。

19、并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型1.3自動(dòng)售貨機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì)原理 自動(dòng)售貨機(jī)是臺機(jī)電一體化的自動(dòng)化裝置，在接受到貨幣已輸入的前提下，靠觸摸控制按 扭輸入信號使控制器啟動(dòng)相關(guān)位置的機(jī)械裝置完成規(guī)定動(dòng)作，將貨物輸出用戶將貨幣投入投幣口，貨幣識別器對所投貨幣進(jìn)行識別； 控制器根據(jù)金額將商品可售賣信息通過選貨按鍵指示燈提供給用戶，由用戶自主選擇欲購買的商品； 按下用戶選擇商品所對應(yīng)的按鍵，控制器接收到按鍵所傳遞過來的信息，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)部件，售出用戶選擇的商品到達(dá)取物口； 如果還有足夠的余額，則可繼續(xù)購買。在15秒之內(nèi)，自動(dòng)售貨機(jī)將自動(dòng)找出零幣或用戶旋轉(zhuǎn)退幣旋鈕，退出零幣。

20、 從退幣口取出零幣完成此次交易。自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)流程圖：1.4 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路本次設(shè)計(jì)的題目是自動(dòng)售貨機(jī)，主要是應(yīng)用西門子S7-200型PLC的梯形圖來設(shè)計(jì)控制程序，并簡單介紹相關(guān)的知識，如：PLC的定義、PLC的編程語言、PLC的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)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(guān)知識設(shè)計(jì)出它的外部接線圖，結(jié)合梯形圖和外部接線圖分析說明該設(shè)計(jì)的控制原理過程。本次設(shè)計(jì)的重要部分是第三章的設(shè)計(jì)部分，即自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)。首先就得根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求準(zhǔn)確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的梯形圖第2章 PLC的概述2.1 PLC的定義PL

21、C是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。2.2 PLC的簡介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（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。目前，世界上生產(chǎn)PLC的主要廠家有65個(gè)，其中最有名氣的廠家在日本、美國和德國。日本的幾個(gè)廠家為三菱、富士

22、。日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國的幾個(gè)廠家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等。還有德國的西門子，荷蘭的飛利浦，香港的鷹達(dá)等公司也是很有名氣的。日本三菱電機(jī)公司（MITSUBISHI）于1971年開始研制PLC，目前主要有F1,F2,FX,K,A等十幾個(gè)系列幾十種產(chǎn)品，在我國（主要是華東和華南地區(qū)）的工業(yè)控制領(lǐng)域具有一定的市場占有率。2.3 PLC的工作原理PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。PLC通電后，首先對硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)（見

23、圖2-1）。但是PLC也有它自己的特點(diǎn)，PLC在確定了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機(jī)，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。2.4 PLC的循環(huán)掃描工作對每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。PLC的掃描全過程如圖2-2所示。（1） 輸入刷新階段在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。（2） 程序

24、執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。（3） 輸出刷新階段當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。PLC的掃描全過程：2.5 PLC的編程語言PLC為用戶提供了完善的編程語言來滿足編制用戶程序要求。它提供的編程語言通常有以下5種：梯形圖（LAD）、語句表（STL）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)文本（ST）。2.6 PLC的特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的

25、通道保護(hù)與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。（2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)PLC及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。（3）編程方便，易于使用PLC程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。（4）功能完善在PLC內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。（5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短PLC采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)，故僅需按性能、容量等選用組裝，因而縮短了設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。（6）體積小，維護(hù)操作方便PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。（7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化PLC可連成功能很強(qiáng)的

26、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。（8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化PLC將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運(yùn)動(dòng)控制）這三電集于一體。2.7PLC的硬件組成PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等幾部分組成。其中，CPU是PLC的核心；輸入單元/輸出單元是CPU與現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備，其硬件構(gòu)成圖如圖：第3章 自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制設(shè)計(jì)方案研究3.1工控機(jī)自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)工控機(jī)即工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，但現(xiàn)在更時(shí)髦的叫法是產(chǎn)業(yè)電腦或工業(yè)電腦，英文簡稱IPC。工程機(jī)通俗的說就是專門為工業(yè)現(xiàn)場設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。而工業(yè)現(xiàn)場一般具

27、有強(qiáng)烈的震動(dòng)，灰塵特別多，另有很高的電磁力干擾等特點(diǎn)，而一般工廠均是連續(xù)作業(yè)，一年中一般沒有休息時(shí)間。因此，工控機(jī)與普通計(jì)算機(jī)相比有以下特點(diǎn)：1）機(jī)箱采用鋼結(jié)構(gòu)，有較高的防磁、防塵、防沖擊的能力。2）機(jī)箱內(nèi)有專用底板，底板上又IPC和ISA插槽。3）機(jī)箱內(nèi)有專門電源，電源有較強(qiáng)的抗干擾能力。4）要求具有長時(shí)間工作能力。對于工控機(jī)作為自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，由于自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)的環(huán)境相對工業(yè)控制的環(huán)境要好的多，而且自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)隊(duì)連續(xù)工作的能力要求不是很高。用工控機(jī)設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)控制實(shí)屬大材小用。而且工控機(jī)的價(jià)格較同層次的PC機(jī)偏高，這樣就增加了系統(tǒng)的成本，降低了整體的性價(jià)比。3.2 PLC自動(dòng)售

28、貨控制系統(tǒng)自二十世紀(jì)六十年代美國推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器裝置以來，PLC得到了快速發(fā)展，在全世界各國得到了廣泛應(yīng)用。 PLC是由模仿源繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造業(yè)。它以存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲器中。運(yùn)行時(shí)按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O

29、點(diǎn)。對于自動(dòng)售貨機(jī)這樣的系統(tǒng)，被控制對象是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在組態(tài)軟件設(shè)計(jì)方面要容易一些。且PLC通常都支持現(xiàn)場總線，會使得系統(tǒng)通信得到有利保障，更適合實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。目前使用于自動(dòng)售貨機(jī)控制的中小型PLC種類繁多，價(jià)格低廉。使設(shè)計(jì)者會有更多的選擇余地。系統(tǒng)整體造價(jià)會比工控機(jī)低，而且不會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨控制的設(shè)計(jì)是最佳設(shè)計(jì)，本文中采用，因?yàn)槭圬洐C(jī)的全部功能是在上位機(jī)上模擬的，所以控制起來很方便。3.3 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的基本思路自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能就是對投入的錢幣數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)運(yùn)算結(jié)果做出相應(yīng)的判斷，看看哪種商

30、品可以進(jìn)行購買，那種商品不能購買，本次設(shè)計(jì)的要求是可識別三種錢幣，分別是1元、2元、5元，采用三個(gè)按鈕進(jìn)行模擬，自動(dòng)售貨機(jī)共出售四種貨物，其價(jià)格分別定為1元、3元、4元、6元，當(dāng)投幣數(shù)大于等于貨物價(jià)格時(shí)且售貨機(jī)中有這種貨物時(shí)，指示燈亮，表示可以進(jìn)行購買，四種貨物分別用四個(gè)小燈代替進(jìn)行模擬。除此外，本次設(shè)計(jì)還涉及了顯示、找零、送貨等功能的實(shí)現(xiàn)，其中顯示部分采用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，顯示投幣總數(shù)和購買后的余額；當(dāng)按下找零按鈕后，數(shù)碼管顯示進(jìn)行清零，采用從高到低的形式進(jìn)行清零。3.4 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.此自動(dòng)售貨機(jī)可以投入五角、一元的硬幣；2.如果顧客投入硬幣在限定的時(shí)間內(nèi)（2分鐘）不按任何按鍵

31、，自動(dòng)售貨機(jī)將退還所投硬幣；3.當(dāng)投入硬幣的總值等于或才超過物品價(jià)值時(shí)，對應(yīng)的物品指示燈亮綠燈；4.當(dāng)物品對應(yīng)的指示燈亮綠燈時(shí)，按下按下相應(yīng)的按鍵，相應(yīng)的物品排出，同時(shí)指示燈綠燈閃爍；5.如果顧客投入硬幣總值超過所選物品的價(jià)值時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)會自動(dòng)將余款退還顧客；6.當(dāng)顧客成功購買完一件物品后20秒無操作，自動(dòng)售貨機(jī)會自動(dòng)將余款退還顧客；7.如果顧客投入硬幣后又不想買物品，按下退款按鍵，自動(dòng)售貨機(jī)會自動(dòng)將余款退還顧客；8.找零時(shí)顧客可選擇退一元的還是五角的；9.當(dāng)物品不足時(shí)，對應(yīng)的物品指示燈亮紅燈，顧客按下相應(yīng)的按鍵無反應(yīng)（不出物品，不減余額），并向總部發(fā)送所缺物品。第4章 自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制

32、（系統(tǒng)）設(shè)計(jì)4.1 PLC各I/O地址分配 輸入/輸出單元通常也稱I/O單元，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)之間的連接部件。PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給本控制對象，已實(shí)現(xiàn)控制目的。本次設(shè)計(jì)的主要I/O分配：表一 序號定義點(diǎn)符號功能1I0.0SB1找零按鈕2I0.1SB2食品五角按鈕3I0.2SB3食品一元按鈕4I0.3SB4飲料一元按鈕5I0.4SB5飲料二元按鈕6I0.5SB6日用二元按鈕7I0.6SB7日用三元按鈕8I2.0SB8投五角硬幣9I2.1SB9投一元硬幣10I2.5SB10找零五角11I

33、2.6SB11找零一元12I3.1SB12食品五角行程開關(guān)13I3.2SB13食品一元行程開關(guān)14I3.3SB14飲料一元行程開關(guān)15I3.4SB15飲料二元行程開關(guān)16I3.5SB16日用二元行程開關(guān)17I3.6SB17日用三元行程開關(guān)18Q3.1食品五角紅燈(物品售完)19Q3.2食品一元紅燈(物品售完)20Q3.3飲料一元紅燈(物品售完)21Q3.4飲料二元紅燈(物品售完)22Q3.5日用二元紅燈(物品售完)23Q3.6日用三元紅燈(物品售完)24Q0.0找零25Q0.1出食品五角26Q0.2出食品一元27Q0.3出飲料一元28Q0.4出飲料二元29Q0.5出日用二元30Q0.6出日用三

34、元31Q2.1食品五角綠燈（可以購買）32Q2.2食品一元綠燈（可以購買）33Q2.3飲料一元綠燈（可以購買）34Q2.4飲料二元綠燈（可以購買）35Q2.5日用二元綠燈（可以購買）36Q2.6日用三元綠燈（可以購買）4.2什么是梯形圖（LAD）梯形圖是用的最多的PLC圖形編程語言。梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號的基礎(chǔ)上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，如圖3-4所示。繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀、實(shí)用的特點(diǎn)。因此，這種編程語言為廣大電氣技術(shù)人員所熟知，是應(yīng)用最廣泛的PLC的編程語言，是PLC的第一編程

35、語言.圖3-4 傳統(tǒng)繼電器控制線路圖和PLC梯形圖 a傳統(tǒng)繼電器控制線路圖 b PLC梯形圖 在梯形圖中，有兩根豎直的直線，被稱為母線，現(xiàn)在很多PLC只保留了左邊的母線，而把右邊的母線略去不寫。在梯形圖中引入了“能流”的概念。左邊的母線就如電源的“正極”，而右邊的母線就如電源的“負(fù)極”。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵(lì)。如果沒有能流，則線圈未被激勵(lì)，“能流”在任何時(shí)刻都不會通過接點(diǎn)自右向左流4.3投入貨幣累加顯示電路該電路與商品價(jià)格顯示電路大致相同，投入錢幣的種類分別用四個(gè)開關(guān)來表示，仍然通過BCD碼編碼器，七段碼譯碼器，七段碼顯示器來顯示出來。但有一點(diǎn)不同。由于投入的錢幣應(yīng)該累加

36、起來計(jì)算器總和，因此應(yīng)該第一次投入的錢幣轉(zhuǎn)化的BCD碼儲存在寄存器中，讓其反饋到加法器的輸入端，讓其與第二次投入的錢幣相加輸出。反饋相加電路圖：4.4自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)的梯形圖本此設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)主要銷售食品、飲料、日用三大類，而食品有五角和一元，飲料有一元和二元，日用有二元和三元。本次自動(dòng)售貨機(jī)的梯形圖如下所示：4.5 MCGS組態(tài)程序設(shè)計(jì)說明在組態(tài)軟件中，新建一個(gè)主控窗口。選中設(shè)備窗口，并雙擊“通用串口父設(shè)備0”,并選擇子設(shè)備“三菱Fx-232”，分別對其屬性進(jìn)行設(shè)計(jì)。新建用戶窗口，得到的參考界面如下圖，然后再在“設(shè)備窗口”中添加所需的原件，進(jìn)行通道連接后將其關(guān)閉，在“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”中查看所添加的

37、元件?；氐接脩舸翱趯D中的各元件進(jìn)行鏈接。檢查無誤后把該組態(tài)與PLC相鏈接，運(yùn)行該組態(tài)。所出現(xiàn)的運(yùn)行界面就是所得組態(tài)。4.6調(diào)試結(jié)果、調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法調(diào)試結(jié)束后，在我們的mcgs仿真圖面上，按下硬幣按鈕投入硬幣，當(dāng)投入的一元，二元，五元硬幣總數(shù)大于12元時(shí)，汽水指示燈亮。當(dāng)投入的硬幣總數(shù)大于15元時(shí)，汽水指示燈和咖啡指示燈同時(shí)亮。當(dāng)按下咖啡指示按鈕時(shí)，咖啡出口燈亮，同時(shí)咖啡指示燈閃亮，七秒之后停止。在此期間不能進(jìn)行買入操作。調(diào)試過程中，應(yīng)把各元件屬性設(shè)置正確，中間繼電器M應(yīng)為只寫屬性。D與Y應(yīng)為只讀屬性，在調(diào)試過程中對各元件要進(jìn)行正確的鏈接。運(yùn)行前要確保工程已經(jīng)添加到組態(tài)，且plc處

38、于開機(jī)狀態(tài)。結(jié)論通過這次對自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制設(shè)計(jì)制作，讓我了解了PLC設(shè)計(jì)的基本步驟，也讓我了解了關(guān)于自動(dòng)售貨機(jī)的原理與設(shè)計(jì)理念，要設(shè)計(jì)一個(gè)電路先進(jìn)行軟件模擬仿真再進(jìn)行實(shí)際的電路制作。但是最后的成品卻不一定與仿真時(shí)完全一樣，因?yàn)椋賹?shí)際接線中有著各種各樣的條件制約著。而且，在仿真中無法成功的電路接法，在實(shí)際中因?yàn)樾酒旧淼奶匦远軌虺晒ΑＫ?，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。通過這次學(xué)習(xí)，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會有深刻理解。PLC設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.回顧起此次設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在短短的一個(gè)月的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅