基于s7200自動售貨機PLC控制

1、/薇條堂大學PLCM程設計說明書專業(yè)指導老師姓名學號完成日期2018年6月10號選題四、自動售貨機PLC控制1.工作要求:1）此售貨機可投入5角、1元、5元硬幣。2）所售飲料標價：可樂一一元、橙汁一一元、紅茶一一元、咖啡一一元3）當投入的硬幣和紙幣總價值超過所購飲料的標價時，所有可以購買飲料的指示燈均亮，作可購買提示。（如：當投入的硬幣總價值超過元，可樂按鈕指示燈亮；當投入的硬幣總價值超過3元，可樂、橙汁按鈕指示燈均亮；當投入的硬幣總價值超過元所有飲料按鈕指示燈都亮）。4）當飲料按鈕指示燈亮時，才可按下需要購買飲料的按鈕，購買相應飲料，（如：當可樂按鈕指示燈亮時，按可樂按鈕，則可樂排出10s后

2、自動停止，此時可樂按鈕指示燈閃爍）5）購買飲料后，系統(tǒng)自動計算剩余金額，并根據(jù)剩余金額繼續(xù)提示可購買飲料（指示燈亮）。6）若投入的硬幣和紙幣總價值超過所消費的金額時，找余指示燈亮，按下退幣按鈕，就可退出多余的錢。7）系統(tǒng)退幣箱中只備有5角、1元硬幣，退幣時系統(tǒng)根據(jù)剩余金額首先退出1元硬幣，1元硬幣用完后，所有找余為5角硬幣。表3自動售貨機控制信號說明輸入輸出X說明Y說明X0退幣按鈕Y0找余指示燈X15角硬幣識別器Y15角硬幣退幣機構X21元硬幣識別器Y21元硬幣退幣機構X35元硬幣識別器Y3可樂出口X4可樂按鈕Y4橙汁出口X5橙汁按鈕Y5紅茶出口X6紅茶按鈕Y6咖啡出口X7咖啡按鈕Y7可樂按鈕

3、指示燈Y10橙汁按鈕指示燈Y11紅茶按鈕指示燈Y12咖啡按鈕指示燈課程設計報告目錄一、引言自動售貨機研究的背景自動售貨機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀本課題研究的目的及意義研究的主要內(nèi)容二、系統(tǒng)總體方案設計自動售貨機硬件結構PLC4型設計硬幣的識別紙幣的識別電機的選擇自動售貨機出貨結構三、控制系統(tǒng)設計自動售貨機工作流程圖自動售貨機I/O分配PLC外部接線圖PLC程序的設計錢幣計數(shù)系統(tǒng)商品購買系統(tǒng)找零系統(tǒng)四、系統(tǒng)調(diào)試及結果分析仿真軟件的操作設置仿真調(diào)試結果五.參考文獻一、引言自動售貨機研究的背景自動售貨機的出現(xiàn)是自動化社會的產(chǎn)物。在社會消費水平迅速提高的今天，大量的購買消費可發(fā)生在任何時間任何地點。由于時間，地

4、理位置的限制，給人們的購物帶來了不便，為了滿足商業(yè)的需求方便人們的購物消費自動售貨機便出現(xiàn)在人們的生活中，自動售貨機以其占地面積小，24小時不間斷工作，后期投入少的優(yōu)勢方便著人們的生產(chǎn)生活，可放置在人流量較多的車站，學校餐廳，人群密集的小區(qū)，街道。自動售貨機在一定程度上為人們提供了購買可能，但在國內(nèi)自動售貨機的數(shù)量還遠遠不足，人均占有量少，只能實現(xiàn)簡單的購買交易，人工智能欠缺，國內(nèi)自動售貨機還急待發(fā)展?；赑LC的自動售貨機操作方便，性能穩(wěn)定，銷售種類豐富，在市場的銷售中有著良好的發(fā)展前景。自動售貨機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀隨著自動化時代的來臨，以及商業(yè)銷售發(fā)展的需要，自動售貨機出現(xiàn)在人們的生活中，美國

5、在二十世紀初期研究出銷售香煙的售貨機，后來又逐漸出現(xiàn)了銷售不同產(chǎn)品的自動售貨機?，F(xiàn)在自動售貨機逐漸發(fā)展完善，銷售的種類多種多樣，操作方便簡單不僅能用貨幣交易們還支持在線付款網(wǎng)上交易。國內(nèi)自助售貨行業(yè)起步晚，發(fā)展快，隨著自動售貨機的不斷發(fā)展其功能也會逐漸完善，人工智能也會做的更好，目前市場上自動售貨機主要由投幣系統(tǒng)，通過貨幣識別器識別出貨幣的面值、真?zhèn)危⑼ㄟ^內(nèi)部系統(tǒng)對幣值進行累加，當投入的貨幣總數(shù)大于商品售價時，可以進行商品的選擇購買，購買結束后找出余額。較為先進的自動售貨機在投幣階段可以進行付款方式的選擇，不僅能進行投幣，還可選擇在移動端進行網(wǎng)上支付。在商品出貨方式上有多種出貨方式，可根據(jù)銷

6、售對象的種類設置不同的出貨方式，目前較先進的是通過機械手出貨方式出貨，能保證物品在銷售過程中不受損傷，但由于技術及成本的問題，目前市場上的售貨機還沒有普及此種出貨方式，由于國內(nèi)自動售貨機行業(yè)發(fā)展時間短，與先進國家還有一段的差距。國內(nèi)自動售貨機在穩(wěn)定性方面，銷售商品的多樣性還與國外有一定的差距，在管理方面也有很大的欠缺不足，不能很好的監(jiān)控到售貨機的狀態(tài)。隨著行業(yè)的發(fā)展售貨機逐漸接近成熟支持多種付款方式線上和線下支付，支持較大金額的支付與交易結算，根據(jù)銷售商品的不同商品的出貨方式也不同，根據(jù)氣候地區(qū)的不同自動售貨機具有制冷，半制冷，制熱功能，同時具有多種監(jiān)控方式。國內(nèi)自動售貨機不斷發(fā)展以滿足商業(yè)需

7、求和人們的購物需求，內(nèi)部系統(tǒng)和智能方面也逐漸完善，自動售貨機也逐漸的出現(xiàn)在人們的生活中，在一些城市校園中我們隨處可見，它改變著人們的購物方式。目前市場上的自動售貨機根據(jù)操作方式分為兩類，一類為先選擇商品在投入錢幣操作流程如下圖：圖操作流程圖此類售貨機根據(jù)選擇的商品價格投入一定的貨幣。另一類為先投入錢幣在選擇商品，操作流程如下：圖操作流程圖此類先投入一定的貨幣，根據(jù)投入的貨幣選擇可購買的商品，兩類售貨機在購買流程上有一定的差別(1)當發(fā)生交易時，貨幣從投幣入口投入，經(jīng)過貨幣識別器識別出貨幣的真?zhèn)?。當貨幣為真時，傳感器給PLC傳送指令。(2) PLC接到指令把投入的錢幣幣值累加到一起，再與商品價格

8、形成對比，當投入的幣值大于等于商品售價時，對應的商品顯示燈亮可進行購買此類商品。自動售貨機內(nèi)此種商品售空，則無法在進行此種商品的購買，此種商品的缺貨指示燈亮。(3) 當某類商品可購買時，按下對應的商品按鈕，就可以在取貨口進行取貨。(4)當一次購買結束后，余額會再次和商品價格進行比較，若余額仍大于某些商品售價，則還可進行購買。購買結束則可按退幣按鈕，進行退幣結束交易。(4) 系統(tǒng)復位，完成售貨。本課題研究的目的及意義在自動化時代，任何的發(fā)展研究都是為更好的服務人們的生產(chǎn)生活。由于時間的和地理位置的因素，商場和超市并不能很好的滿足人們的購物要求。為了滿足商業(yè)的銷售，也為了更好的滿足人們的購物需求，

9、自動售貨機便漸漸的滲透到生活的各個角落，如今在學校圖書館，餐廳，車站候車室，以及人員密集的街道都能看到自動售貨機的身影。簡易的購物操作，多方式的支付方式，和穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，能為用戶帶來良好的體驗。研究的主要內(nèi)容自動售貨機是一種自動化設備，為人們提供24小時售貨服務，其扮演的角色不斷方便著我們的生活，也越來越受到人們的喜愛。相比以單片機為控制基礎的售貨機，以PLC為控制基礎的售貨機更能抵抗外部因素帶來的干擾，系統(tǒng)穩(wěn)定性強，設備維修方便，在程序設計上也比較簡便，更加適合在復雜的公共環(huán)境下使用。具體研究方法分以下步驟：(1) 硬件設計：通過對自動售貨機的功能分析，了解自動售貨機的工作原理，分析出硬件

10、組成結構。(2) 軟件設計：根據(jù)自動售貨機功能的要求，對系統(tǒng)進行模塊分解，逐個分析系統(tǒng)模塊，掌握模塊系統(tǒng)的基礎上對整體的系統(tǒng)進行研究分析，編寫出所要求的控制程序以實現(xiàn)自動售貨機的功能。(3) 仿真模擬：通過編程軟件STEP7-Micro_WINSP9出對應功能的梯形圖，調(diào)試確認無誤后導出程序，在S7-200仿真軟件上，對系統(tǒng)進行仿真模擬以分析控制系統(tǒng)是否達到設計要求，并通過模擬反饋完善系統(tǒng)設計。確認系統(tǒng)無誤后在實驗室進行接線模擬，確認系統(tǒng)在實際運用的可行性。2 .系統(tǒng)總體方案設計自動售貨機硬件結構在自動售貨機控制系統(tǒng)中，各種硬件設備與PLO1接，當硬幣識別器，紙幣識別器對錢幣識別后給PLC一個

11、信號，PLC內(nèi)部進行貨幣的加數(shù)計算。通過各種按鈕進行購買，退幣的控制。當購買商品時，按下商品選擇按鈕，PLCt出指令通過接觸器控制電機進行商品的出貨、退幣。該自動售貨機可靠性強，使用方便,對投入的錢幣有自動識別真?zhèn)喂δ?，并能對投入的錢進行累計，根據(jù)投入的錢幣選擇商品，當商品缺貨時對應的缺貨指示燈亮，交易結束進行自動找零。圖硬件結構圖PLC選型設計圖PLC控制系統(tǒng)圖接觸器電磁閥指示燈電源本次設計以西門子S7-200為內(nèi)部控制系統(tǒng)。以西門子S7-200為基礎的控制系統(tǒng)的自動售貨機可根據(jù)銷售對象的種類來選擇要擴展的模塊。直接讀寫摸擬量I/O模塊，不需要復雜的編程，方便了開發(fā)人員的程序設計。普通PL調(diào)

12、度適用范圍為055度，寬溫型S7-200適用溫度范圍為-25+70度，為自動售貨機復雜的銷售環(huán)境提供了可能。S7-200以其極高的性價比，在工業(yè)控制中占有不可替代的地位。圖PLC外形圖根據(jù)自動售貨機的功能要求，對PLC進行模塊化設計(1)系統(tǒng)初始化功能模塊。每當發(fā)生一次交易時系統(tǒng)都要進行一定的初始化以方便再次購買。如錢幣計數(shù)系統(tǒng)的初始化，當售貨機內(nèi)存貨不足時要及時補給商品，并對商品數(shù)量計數(shù)系統(tǒng)進行初始化。(2)貨幣的辨識功能模塊。當有貨幣投入時，通過貨幣識別模塊進行對貨幣的識別，當識別通過后會給PLC®送指令通過累計器對錢幣計數(shù)。(3)系統(tǒng)顯示功能模塊。通過系統(tǒng)顯示模塊來識別投入的錢

13、幣是否能夠購買某種商品，和商品是否缺貨無法購買。(4)價格比較功能模塊。通過價格比較模塊來比較投入的貨幣是否能達到購買某種商品。(5)商品選擇功能模塊。自動售貨機售有4種產(chǎn)品，分別為1元的純凈水、2元的山泉水、3元的紅茶,4元的奶茶，當投入的貨幣幣值大于等于商品按鈕時只要選擇對應的商品按鈕就可以購買。(6)退幣功能模塊。當交易結束時按下退幣按鈕就可以退出余額結束購買。硬幣的識別硬幣的識別主要通過識別硬幣的材料和尺寸來判別硬幣的真?zhèn)?，硬幣的材質(zhì)是由特殊的合金制作成的，無法偽造出來，不同幣值的硬幣在尺寸重量上有很明顯的差別。當硬幣投入后，硬幣通過由電感和電容組成的磁場，由于硬幣材料和尺寸上的不同，

14、通過磁場時會影響電感的電感量，電感量的變化引起振蕩頻率的變化，檢測到的振蕩頻率與系統(tǒng)中存在的頻率進行對比，就可判別出錢幣的真?zhèn)危绻X幣為真則給PLC發(fā)送信號，進行貨幣的計算。當投入假幣時，由于假幣在振蕩頻率的不同無法通過硬幣識別器被彈了出來。圖硬幣識別器紙幣的識別在紙幣的投幣過程中，紙幣要先經(jīng)過紙幣識別器進行識別。在市場上紙幣的識別通常為紫外線識別，由于紙幣是由特殊的紙張制作而成，在紫外線下沒有熒光反射，可以根據(jù)熒光的強度辨別錢幣的真?zhèn)?。不同幣值的紙幣面積大小有所不同，可通過紅外裝置來辨別錢幣紙張的大小來區(qū)分幣值，當錢幣為真時，錢幣可通過紙幣識別器，并給PLC一個信號，進行貨幣的累加計算。如

15、果錢幣為假，則吐出假幣，無信號輸出。紙幣識別器圖電機的選擇當發(fā)生購買后，自動售貨機要自動出貨，市場上售貨機出貨方式多種多樣，根據(jù)售貨的種類不同，出貨方式也有所不同。市場上的售貨機大都是通過電機提供動力出貨，在自動售貨機內(nèi)部每種產(chǎn)品的出貨都需要一個電機來實現(xiàn)，但自動售貨機中電機的功率并不需要多大，但當要求電機通電后能迅速動作，因此在電機選擇方面我們選擇低電壓功率較小的直流電機。自動售貨機出貨結構在市場上自動售貨機的出貨種類方式較多，不同的出貨方式都有其優(yōu)缺點，下面是市場上的兩種種出貨機構。目前市場上出現(xiàn)了一種機械臂出貨方式，該方式相對于傳統(tǒng)的掉落式出貨方式更加智能，當發(fā)生購買時，自動售貨機內(nèi)部的

16、機械手便上升到對應商品的位置，在抓取商品后，送到取貨口出，即可取出貨物，這種出貨方式很大程度上保護了商品。適用于易碎易損商品的出售，但成本較高不適合以飲料為出售對象的售貨機。旋轉(zhuǎn)式送出機構，把出售的商品放置在螺旋軌道上，當購買時電機動作帶動螺旋軌道旋轉(zhuǎn)，當商品轉(zhuǎn)到貨到底部開設的口槽時，便從槽口下貨，這種出貨方式在市場上占有很大份額，它要求電機的轉(zhuǎn)矩較大，不適用于易碎易損商品的出貨方式。但本次的銷售對象為抗摔抗破碎商品因此選擇旋轉(zhuǎn)式出貨機構。3 .控制系統(tǒng)設計自動售貨機工作流程圖自動售貨機內(nèi)部系統(tǒng)工作是從投幣開始，從退幣結束。當投入貨幣時開始對幣值進行累加計數(shù)，然后判斷投入的幣值是否大于等于商品

17、的售價，是否能購買商品，購買后計算出余額，若交易結束按下選擇按鈕即可結束交易，若繼續(xù)購買余額繼續(xù)與商品售價比對，判斷是否可以購買。退幣計算退幣、結束圖工作流程圖自動售貨機I/O分配功能名稱定義點符號退幣按鈕SB1五角硬幣識別SB2一元硬幣識別SB3五元硬幣識別SB4可樂按鈕SB5橙汁按鈕SB6紅茶按鈕SB7咖啡按鈕SB8五角硬幣退幣一兀硬幣退幣可樂出口橙汁出口紅茶出口咖啡出口可樂按鈕指示燈橙汁按鈕指示燈紅茶按鈕指示燈咖啡按鈕指示燈余額MD0表自動售貨機I/O分配表在上表中SB1,SB2SB3為貨幣投入模擬按鈕，SB4SB5SB又SB8為相應的商品選擇按鈕，當投入的錢幣滿足購物時只需要按下相應的

18、按鈕即可購買。SB6為找零按鈕。PLC外部接線圖1234567012一一|一一|ooOoO0111QQQQQQQQQQPLCS72。01234567oo.o.Qaoo,oL+M24V0圖自動售貨機外部接線圖PLC程序的設計錢幣計數(shù)系統(tǒng)網(wǎng)絡2薜裔運子-)1條密卜口。ajOO.RLN匚NOC5-INI口inIN2網(wǎng)絡3投一元硬市f硬而識別:此21戶皿RENENO加CUTIK2J1.0-S0MDOJI余吸閭口。地處鋪元的識別IQ2MD0存號地世在建IU1余顫材M網(wǎng)絡4，.投五元硬市和口.3PIALiD_FttNtNU曲1OUT1N2M5(-余穎A余額制。地址上主釋西元便市由別103*MD6商品購買系

19、統(tǒng)當投幣完成后，系統(tǒng)把所投入的貨幣值累加到一起，系統(tǒng)內(nèi)部進行貨幣與商品售價的對比，當投幣幣值大于等于某商品時，該商品的可購買指示燈亮，此時可以進行購買該商品。按下相應的商品選擇按鈕即可在自動售貨機出貨口內(nèi)取貨，接著再進行價格與余額的比較，若余額符合購物條件還可再次進行購買，相應的指示燈亮，若再一次購買后余額仍大于一些商品的價格則還可以繼續(xù)購物不然商品指示燈不亮。如下圖，當投入的金額或余額大于等于該商品售價時則可以撼下商品選擇按鈕就可購買此商品.就5涮余金額大F等于7玩顯示可駐購買可訴T51靠懿MD。Q2.02.5地蚯女馨II余額：MD0.幣除塵港大于存汗而顯示可獻般、：一TE2余額:MD。Q2

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22、紅條殞興星示燈內(nèi)除T43幻茶出口:。1.5T42TON1OJT43IUN10-PT1CD偽網(wǎng)絡23網(wǎng)絡2324蜘非購買顯木燈閃底一INTCNPT100ns144T45咖I非出口:g.6r1IC-符號I地址I注驛咖昧出口016網(wǎng)絡24T54T44Q27TI1H-W)T45pJTCN10-PT100m網(wǎng)絡25I:物可樂按ta顯示燈Q2.0可樂按包指二QQ7網(wǎng)絡2GI拄制羞汨詢顯初Q21楂汁按鈕褐一：甲.。I符號I地址I空籟檀才地指示幻IQ10I網(wǎng)絡組I控制咖啡按鈿豆就I一耍三知相親團指”一口12事aI地址|洼裁咖啡報包指示燈T-找零系統(tǒng)當購買結束后，按下找零按鈕閉合，找零電機動作，即可把余額退出|

23、網(wǎng)絡29II當余額大于零是找零指示燈真余額:MD。找余加,口H0!C)看邑地址生祥整MD0赫QOlQ網(wǎng)絡30I按下退市按扭L近位攜靄常號,一1扶余0退市轉(zhuǎn)用IC.033L0HII1plCO地址1建彝ICO000h«S或鋤超土玉苗知也匕£胃T力*!力催溝覆!節(jié)：皿J=，分傲0云第«JftQQONSTWOn024.系統(tǒng)調(diào)試及結果分析仿真軟件的操作設置學習PLC最有效的手段就是手動編程和上機調(diào)試，由于一些條件的限制缺乏實驗條件，編寫程序后無法檢測是否正確，仿真軟件的出現(xiàn)解決了這一現(xiàn)狀。S7-200仿真軟件能模擬S7-200的大多數(shù)指令和功能,PLC編程過后通過編譯確認系統(tǒng)無誤后可通過該軟件進行仿真模擬，并確認系統(tǒng)的正確可行性。在系統(tǒng)配置中選擇此次試驗的CPU的型號，CPU224在CPU的右邊是拓展模塊，可根據(jù)要添加的I/O點拓展模塊數(shù)量。仿真軟件不能直接接受S7-200的程序代碼，程序編譯成功后，在編程軟件中導出文件，將程序轉(zhuǎn)換成擴展名為“