基于PLC的自动售货机控制系统设计.docx

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1、基于PLC的自动售货机控制系统设计目录 第1章 系统描述与设计思路. 1 1.1系统描述. 1 1.2、设计思路. 1 第2章 控制系统总体方案设计. 3 2.1、系统硬件组成. 3 2.2、I/O地址分配 . 3 2.3、中间继电器分配. 4 2.4、硬件接线图. 5 2.5、实物接线图. 5 第3章 控制系统梯形图程序设计. 6 3.1 控制程序流程图设计. 6 3.2控制程序设计. 6 第4章 系统调试及结果分析. 10 4.1、系统调试. 10 4.2、结果分析. 10 课程设计心得. 11 参考文献. 12 附录. 13 PLC控制系统课程设计 第1章 系统描述与设计思路 1.1系统

2、描述 PLC控制的自动售货机系统主要有三个可以感受到投币量的传感器、六个按钮开关、三个指示灯、和两个七段数码管。传感器用来接收投币信号，传送投币量的多少；按钮开关分别对系统功能进行控制，当投入的钱币够某一种饮料时，按下这种饮料的选择按钮时才会有饮料送出，有剩余钱币时，还可以通过按下退币按钮来找回剩余钱币；三个指示灯分别用来只是哪种饮料可以选择，只有投币量大于或等于这种饮料的价格时，这种饮料的指示灯才会亮；同时，还有两个七段数码管，用于显示当前剩余的总钱币。控制要求如下： 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

3、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。 1.2、设计思路 自动售货机的基本功能就是对投入的钱币数进行计算，然后根据运算结果做出相应的判断，看看哪种商品可以进行

4、购买，哪种商品不能购买，本次课程设计的要求是可识别三种钱币，分别是1元、2元、5元，采用三个按钮进行模拟，自动售货机共出售四种货物，其价格分别定为1元、3元、4元、6元，当投币数大于等于货物价格时且售货机里有这种货物时，指示灯亮，表示可以进行购买，四种货物分别用四个小灯代替进行模拟。除此之外，本次设计还涉及了显示、找零、送货等功能的实现，其中显示部分采用数码管进行显示，显示投币总数和购1 PLC控制系统课程设计 买后的余额；当按下找零按钮后，数码管显示进行清零，采用从高到低递减的形式进行清零，例如：当余额为17元时，按下找零按钮后，先找三个五元数码管分别显示12、7、2，然后再找2元，清零。送

5、货部分采用小车直线运动进行模拟，将四种货物分别送到四个不同的地点，采用四个光电开关分别代表四个不同的送货地点，当按下不同的送货按钮后，小车会以其对应的光电开关为终点做直线往返运动，表示送货过程 由于售货机的全部功能是在上位机上模拟的，所以售货机的部分硬件是由计算机软件来模拟替代的这些并不会影响实际程序的操作，完全能模拟现实售货机的运行。 2 PLC控制系统课程设计 第2章 控制系统总体方案设计 2.1、系统硬件组成 我们本次采用的是西门子公司的S7200系列PLC，它可以提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元，其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。 2.2

6、、I/O地址分配 本次课程设计的主要I/O分配如下： 表2-1 I/O地址分配 输入单元 址 投币1元 I0.1 PLC地元 A货物显示 投币2元 I0.2 示 投币5元 I0.3 示 送货 送货 送货 送货 找零 I0.0 转 数码个位输出单址 PLC地Q1.0 B货物显Q1.1 C货物显Q2.0 I0.4 D货物显示 Q2.1 I0.5 口 I0.6 找零出Q2.2 出货口 Q2.3 I0.7 转 电机正Q2.6 电机反Q2.5 I0.03 PLC控制系统课程设计 显示 数码十位显示 限位开关S1 限位开关S2 限位开关S3 限位开关S4 2.3、中间继电器分配 I0.3 I0.4I0.7

7、 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 表2-2 中间继电器分配 中间继M0.0 M0.1 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 M0.6 M0.7 M1.0 M1.1 功 能 送A货 限位开关限位开关送B货 送C货 限位开关送D货 限位开关电机反转 电机正转 中间继M1.2 M1.3 M1.4 M1.5 M1.6 M2.0 M2.1 M2.2 M20.0 功 能 电机反电机正电机正电机反电机正送货延送货延送货延找零 4 PLC控制系统课程设计 2.4、硬件接线图 24VL+清零按钮1元按钮2元按钮5元按钮购A货按钮购B货按钮购C货按钮购D货按钮I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0

8、.5I0.6I0.71MQ0.0Q0.112345A1A2/LT/BIvccfga161514131211109fgabcde5VQ0.2Q0.3LECD4511bA3A4GNDcde678Q0.4Q0.5I1.0CPU-224Q0.6I1.1I1.3Q1.0Q1.124VQ2.0Q2.1Q2.2MQ2.5Q2.61L+24V12345678A1A2/LT/BILEA3A4GNDvccfgabcde1615141312111095V货1、2限位开关货3限位开关货4限位开关Q0.7A货指示灯B货指示灯C货指示灯D货指示灯退钱灯MM反转正转 图2-3 硬件接线图 2.5、实物接线图 十位8十位4十

9、位2十位15V地S1S2S3S4正反24V地个位8个位4个位2个位15V地5V24VA货物显示B货物显示C货物显示D货物显示Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7地退钱灯Q1.0Q1.1Q2.0Q2.1Q2.2Q2.3Q2.5Q2.6投一元投二元投五元购买A货物购买B货物购买C货物购买D货物找零地I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7I0.0I1.0I1.1I1.2I1.324V 图2-4 实物接线图 5 PLC控制系统课程设计 第3章 控制系统梯形图程序设计 3.1 控制程序流程图设计 整个系统的整体工作流程如图3-1所示 图3-1 整体工作流程图

10、 3.2控制程序设计 3.2.1、投币部分 6 PLC控制系统课程设计 X0、X1、X2为投币识别，每识别一次，即X0、X1或X2接通一次，往寄存器D10中累加按键代表的相应金额，但是在报警和退币的时候不可投币，此时M206和M208会分别断开，此时投币无效，只有在退币过程结束4s后，再投币方才有效，若在4s内投币则直接退币。M204在系统上电按下启动键X6后接通后，M205接通时方可开始下一次操作。 3.2.2、价格比较部分 寄存在D10中的货币金额和商品的单价相比较，如第一句中如果45，则M6=1；=45，则M7=1；45，则M8=1。 最后一句用于判断用户投币金额是否大于99，只有当10

11、0时，即M9=1时方可调用下列程序，否则系统自动调用退币程序。 当投币金额不大于99时，并且大于相应商品的单价时，对应的指示灯会点亮，当某种商品被选择后，对应的指示灯会以1s为周期闪烁。在退币时LED灯不在点亮，即M300的常闭触点断开。 7 PLC控制系统课程设计 3.2.3、选择商品和送出部分 选择商品部分由三段程序构成，分别用来处理汽水，花茶和咖啡的选择，下面以选择汽水为例进行详细说明。 汽水的单价为3元，当汽水指示灯点亮，即Y10接通时，每按键一次汽水选择按钮X10 ，系统将把用户的可消费余额减去3元，如按键前数码管显示5.0元，按键后则显示2元，并由M40控制汽水输出。这里须注意的是

12、按键X10时，不可同时按X11，X12，否则，按键无效。同样在商品送出时按选择商品键也是无效的，这里由M30的常闭来实现。 商品的送出由代表该商品的指示灯闪烁4次来表示。当选择该商品后在实现上述处理的同时，将M30置“1”，它的常闭触点可以屏蔽用户再次选择该商品，它的一对常开触点用于产生四个周期为4s的方波，每个方波的占空比为50%。其波形如下所示。 当C0在四次计数完毕后，释放M30，并将C0复位清零。 8 PLC控制系统课程设计 3.2.4、退币找零部分 退币键为X7，当接通X7后，退币指示灯Y14亮，以表示系统退币正在进行中。亮的时间由T14设置，这里设置T14=40，就是亮4s。 M2

13、07的常开在用户投币金额大于99元系统自动调用退币时接通。 退币时，系统根据用户所剩余额进行比较，当余额大于或者等于5元时，先退币面值为5元的货币，然后再根据大于或者等于1元的余额退1元的货币，最后再退回0.5元的用户余额退回给用户。 在按退币键X7后，为保证系统的可靠性，用户在4s内后才可在投币，即T26的常闭触点接通M208，而前面已经说明M208的常闭触点可以实现阻止用户投币的作用。 9 PLC控制系统课程设计 第4章 系统调试及结果分析 4.1、系统调试 在整个程序的调试过程中，我遇到了一些问题，最初的设计比较简单，只是将投币，购买的过程考虑进去，而没有将购买之后送货的过程加进设计的方

14、案中，后来在老师的提醒之下，我又将送货的过程采用了小车直线运动进行模拟，将四个光电开关模拟成四种货物的送货地点，分别在按下四个送货按钮之后，将货物送到四种地点，使得整个系统更加完善，功能更加强大。 在数码显示的过程中也遇到了一些问题，数码显示时数据的传输所用到的中间继电器和后来送货时的中间继电器发生了冲突，使得程序运行过程发生了紊乱，后来在同学的帮助下，我明白了问题的关键，将其解决，使数码显示功能顺利实现。 在最后的送货过程中，由于有四个地点，所以要对电机的正反转分别进行控制，最初我是将所有的正转输入都采用了Q2.6进行驱动，所有的反转输入都采用了Q2.5进行驱动，当程序运行时，发现得不到预期

15、的现象，经检查程序没有问题，后来经过考虑和同学的提醒，采用中间继电器进行驱动，现象就出现了，实现了最初预想的送货过程。 在找零阶段，最初只是按下找零按钮后直接将数码显示清零，后来经过思考和老师的提醒，将找零部分又逐步进行了完善，将找零的过程在数码管上显示了出来先找大面额的钱币，后找小面额的钱币，其内部进行减法运算，使得整个找零的过程清晰可见。 在购买货物的过程中最初忽略了如果货物售完该怎么办，后来经过完善将货物的数量进行了设定，只有当投币金额大于等于所要购买的货物时，且货物数量大于零时才能进行购买，这使得整个过程更加完善。 4.2、结果分析 通过本次PLC课程设计使得我对PLC的操作更加的熟练

16、，同时掌握了自动售货机的基本工作原理，对自动售货机的发展也有了一定的了解更加充分的体会到了PLC在实际生活中的重要应用与在当今控制领域的重要地位。 与此同时，我也对S7200系列的PLC有了更进一步的了解，同时对PLC的高效性和实用性有了更进一步的认识，在整个课程设计过程中，在遇到问题的时候，我学会了如何借助外界的帮助和自身的努力来解决实际问题，懂得如何进行独立思考，如何冷静的面对要解决的问题，这些都是今后学习生活的宝贵经验，在以后的各个方面都有着至关重要的作用。 10 PLC控制系统课程设计 课程设计心得 通过一周的 PLC 的课程设计,在自己的努力下,最终完成 FX-2N 系列 PLC 控

17、制自动售货机系统的设计.本控制系统就是充分利用了 PLC,接口电路芯片以 及显示模块.实现了对自动售货机的控制,达到了设计的目的.这次设计的 PLC 控制自动售货机系统的主要内容包括设计出了硬件系统的接线图,梯形图等;并 且系统具有启动,停止功能;运用功能指令进行 PLC 控制程序设计;还进行了 系统调试,实现自动售货机的控制要求. 在设计中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.综合运用了所学的知识,理论与实际相结合,提出并 论证设计方案,然后进行软,硬件的设计,制作与调试,最

18、后获得正确的结果. 加深了对所学理论知识的巩固,加强了建立 PLC 控制工业机械和生产过程系统 的整体概念,初步掌握了 PLC 控制工业生产和社会生活的软,硬件开发方法, 为以后进行实际的 PLC 软,硬件应用开发奠定了良好的基础.与此同时,也加 强了我们对问题的分析解决能力, 为以后的毕业设计和毕业后的工作做了充分的 准备. 在本次课程设计中受到老师的耐心指导, 使我们进一步学习到了对问题的整 体把握,学会了分析及解决方法的能力;在此表示衷心的感谢! 11 PLC控制系统课程设计 参考文献 1赵相宾.可编程控制器技术与应用系统设计.机械工业出版社，2002，7 2钟肇新.范建东.可编程控制器原理及应用.华南理工大学出版社，2003 3陈金华.可编程序控制器(PC)应用技术.北京电子工业出版社,1995 4陈在平.赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计.北京机械出版 社,2002 5廖常初主编.PLC编程及应用.北京机械工业出版社,2002 6何衍庆.可编程序控制器原理及应用技巧.北京化学工业出版社,2000 12 PLC控制系统课程设计 附录 13 PLC控制系统课程设计 14