毕业设计(论文)基于PLC的自动售货机控制系统的研究与设计.doc
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1、 摘 要 随着科技的不断发展,PLC在工程中的应用大家有目共睹,PLC在各个领域已占得一席之地,并将有更好的发展。我国人口数量庞大,自动售货机在人们的生活中扮演越来越重要的角色,从长远来看其具有广阔的发展空间。本次设计的自动售货机为饮料自动售货机,贩卖的商品性质明确,适于放置在短时间人口流动比较大的地方,比如餐厅。首先通过与单片机和液压等控制的对比,确定采用PLC来控制自动售货机,然后分析自动售货机的结构和工作原理,明白自动售货机的贩卖过程,以便为硬件的选择做准备。通过自动售货机的功能分析作出硬件框图,根据硬件框图选择所需要的PLC、货币识别器、电动机和接触器。根据I/O分配表对PLC选型,并
2、画出外部接线图。根据控制系统流程图编写符合自动售货机功能的程序。如果购物后有剩余金额,则可按退币按钮退币。梯形图的编写通过GX Developer来完成,完成梯形图后可以在三菱PLC仿真软件 GX Simulator 6c进行调试和仿真。最后用MCGS作出组态效果。组态仿真图中自动售货机包括按钮、指示灯、投币口、取物口、退币口等部分。关键词:自动售货机; PLC; 梯形图; MCGSABSTRACTWith the development of science and technology, the application of PLC in engineering everybody be
3、obvious to people, PLC has occupied a space for one person in every field, and will have a better development. Because of the large number of population, the vending machine is playing a more and more important role in peoples life, in the long run it has broad space for development. The design of t
4、he automatic vending machine for beverage vending machine, the nature of the goods sold in the clear, adapted to be placed in a short time population flow of relatively large areas, such as restaurant. First, by comparing with the single chip microcomputer and hydraulic control, and adopt PLC to con
5、trol the vending machine, then analyzes the structure and working principle of automatic vending machines selling process, understand the vending machine, to prepare for the selection of hardware. Through vending machine function analysis to make the hardware block diagram, according to the hardware
6、 block diagram, select the desired PLC currency recognizer, motor and contactor. According to the I/O distribution list on the PLC selection, and draw the external wiring diagram. According to the flow chart of control system prepared with vending machine program. If the shopping after the remaining
7、 amount, then press the coin button coin. Trapezoidal chart compilation done by GX Developer, complete ladder diagram can be debugged and simulated in Mitsubishi PLC simulation software GX Simulator 6c. Finally, MCGS made the configuration effect. Configuration simulation diagram of the vending mach
8、ine comprises a button, indicator light, the slot, fetching port, a coin refund part.Keywords: vending machine; PLC; ladder diagram; MCGS目 录第一章 绪论51.1 自动售货机的研究背景及意义51.2研究自动售货机的目的5第二章 可编程控制器PLC的介绍.7 2.1 可编程控制器PLC.72.1.1 PLC概述72.1.2 PLC的发展前景72.1.3 PLC的工作原理72.1.4 PLC的循环扫描工作82.1.5 PLC的硬件组成82.1.6 PLC的编程语
9、言92.1.7 PLC的特点92.1.8 PLC的应用场合92.2 PLC与其它工业控制装置的比较102.2.1 PLC与集散控制系统102.2.2 PLC与工业控制计算机10第三章 自动售货机的简介及设计要求113.1自动售货机简介113.2自动售货机工作原理113.3 自动售货机功能设计要求113.4自动售货机设计思路12第四章 PLC控制的自动售货机硬件选择134.1硬件电路组成框图134.2 主要硬件选择134.2.1 硬币识别器134.2.2纸币识别器144.2.3 饮料出罐执行机构144.2.4售完检测系统154.2.5 PLC的选型164.2.6 PLC输入输出设备的选择184.
10、2.7 饮料自动售货机外部硬件接线图及主电路19 4.2.8红外线传感器.21 4.2.9晶体管显示.23第五章 饮料自动售货机控制系统的软件设计255.1 饮料自动售货机控制系统的工作流程255.2 饮料自动售货机各控制功能的程序设计26第六章 系统调试376.1 调试主要内容376.2调试结果37第七章 总结与展望387.1 总结387.2 展望38致 谢39参考文献40附录 指令表41第一章 绪论1.1 自动售货机的研究背景及意义自动售货机最早出现在20世纪60年代的欧美,当时在美国的地铁系统中。人们可以用1美分在自动售货机上购买到一块口香糖。这便是最早的自动售货机。作为一种全新的零售方
11、式,20世纪80年代以来,自动售货机在美、日等发达国家得到了迅速的普及和发展。其产品特点是科技含量高,集光、机、电、防伪识别、数字密码、智能软件等技术于一体;24小时服务,售货便利,无需专人盯守,省人工,省成本;售货范围广,人们通过自动售货机不仅可以买到食品、香烟、饮料、报纸、票、卡,甚至鲜花和小宠物等物品;此外它还是一种新颖独特的广告媒体。目前,自动售货机已经在许多个国家和地区使用。根据美国自动世代统计,日本每23人拥有一台自动售货机、美国每40人一台、欧洲每60人一台。在邻国日本,全国市场70%的罐装饮料是通过自动售货机售出的,每个人一年投入自动售货机用于购物的货币高达400多美元;根据日
12、本麒麟啤酒公司调查,一台自动售货机每年可售出上万罐清凉饮料,比一般不太繁忙的小商品销量还要大,美国可口可乐公司则拥有分布于世界各地的几十万饮料售货机;在西班牙,全国通过自动售货机售出的商品销售额占全国零售业的六成以上,并以每年10%的速度递增。全世界约有1800万台自动售货机处于运营中,包括自动售货机制造与运营在内的整个行业年销售额超过2500亿美元,自动售货业已成为零售业增长最快的行业之一。近几年,自动售货机在我国的大中城市发展势头非常迅猛,车站、码头、酒店宾馆、大学校园、繁华的街道等地方随处可见自动售货机的身影。据统计,广州市区就摆放了各种品牌的自动售货机,而这还不足以满足地铁和公交车站的
13、需要。自动售货机不但给人们的生活带来了极大的方便,而且也成为现代化城市的一道亮丽的风景线。随着我国零售业态的不断发展和2010年上海世博会举行的过程中,我国无店铺销售业态的发展获得了良好的环境和契机。尤其是跨国企业的加入,进一步刺激和带动我国自动售货机产业的发展。1.2 研究自动售货机的目的从自动售货机的发展趋势来看,它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化,要求出现新的流通渠道;而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生,人工费用也不断上升;再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约。自动售货机行业长期以来在美国
14、、日本等国家得到迅猛发展,目前已在多个国家得到广泛普及。据业内人士估计,但中国的自动售货机拥有量还不太多,相对于13亿的人口大国和零售业态发展的趋势而言,中国自动售货机行业的发展空间将更加广阔。 第二章 可编程控制器PLC的介绍2.1 可编程控制器PLC2.1.1 PLC概述PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置,它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC具有体积小、结构简单、操作方便、可靠性好等特点。2.1.2 PLC的发展前景PLC总
15、的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。具体表现在以下几个方面。向小型化、专用化、低成本方向发展向大容量、高速度方向发展智能型I/O模块的发展基于PC的编程软件取代编程器PLC编程语言的标准化PLC通信的易用化组态软件与PLC的软件化PLC与现场总线相结合开发新型特殊功能模块CPU的处理速度进一步加快2.1.3 PLC的工作原理PLC的工作原理与计算机的工作原理基本是一致的,可以简单地表述为在系统程序的管理下,通过运行应用程序完成用户任务。PLC通电后,首先对硬件和软件作一些初始化操作,初始化反复不停地分阶段处理各种不同的任务(见图2-1)图2-1 各阶段处理任
16、务2.1.4 PLC的循环扫描工作 对每个程序,CPU从第一条指令开始执行,按指令步序号做周期性的程序循环扫描,如果无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至遇到结束符后又返回第一条指令,如此周而复始不断循环,每一个循环称为一个扫描周期。PLC的扫描全过程如图2-2所示图2-2 PLC的扫描全过程2.1.5 PLC的硬件组成PLC的硬件主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。其中,CPU是PLC的核心;输入单元/输出单元是CPU与现场输入/输出设备之间的接口电路;通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备,其硬件构成图如图2
17、-3。图2-3 PLC硬件结构图2.1.6 PLC的编程语言PLC为用户提供了完善的编程语言来满足编制用户程序要求。它提供的编程语言通常有以下5种:梯形图(LAD)、语句表(STL)、顺序功能图(SFC)、功能块图(FBD)和结构文本(ST)。2.1.7 PLC的特点抗干扰能力强,可靠性好控制系统结构简单,通用性强编程方便,易于使用功能完善体积小,维护操作方便易于实现网络化可实现三电一体化2.1.8 PLC的应用场合随着电子技术的快速发展,PLC的制造成本不断下降,而其功能却大大增强。目前在先进工业国家中PLC已经成为工业控制的标准设备,应用面几乎覆盖了所有的工业企业,诸如钢铁、冶金、采矿、水
18、泥、石油、化工、轻工、电力、机械制造、汽车等等各行各业、特别是在轻工业中,因生产门类多,加工方式多变,产品更新换代快,所以PLC广泛应用在组合机床自动线、专用机床、塑料机械、包装机械、电梯等电器设备中。PLC已经跃居现代工业自动化三大产柱(PLC、ROBOT、CAD/CAM)的主导地位。2.2 PLC与其它工业控制装置的比较 2.2.1 PLC与集散控制系统PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来,初期的功能是以数字量的顺序控制为主。随着微电子技术、计算机技术和通讯技术的发展,PLC在逻辑运算、璧还调节的功能,运算速度提高,输入输出规模扩大,并开始与小型计算机联成网络,构成以PLC为重要部件的初级
19、分散控制系统。集散控制系统是由回路仪表控制系统发展而来,初期的功能以回路调节为主。随着微处理器和单片机的出现,他把顺序控制技术、数据采集、过程控制的模拟量仪表和过程监控装置等有机的结合在一起,形成了新一代的集散型控制系统。可见,不论是PLC还是集散系统,在发展过程中,始终是互相渗透,互相补充。新一代的PLC增强了模拟量控制功能,可配备各种智能模块,具有了PID调节功能和构成网络系统、组成分级控制的功能。集散系统既有单回路控制功能,也有多回路控制功能,同时也有顺序控制功能。因此,当今的PLC与集散控制系统的发展越来越接近,很多生产过程的控制既可用PLC实现,也可用集散系统来实现。2.2.2 PL
20、C与工业控制计算机 工业控制计算机是指能够提供各种数据采集和控制功能,能够和工业对象的传感器、执行机构直接接口,能够在恶劣的工业环境可靠运行的计算机系统。工业控制机是由通用微机推广应用发展而来,硬件结构方面总线标准化程度高,品种兼容性强,软件资源丰富,特别是有实时操作系统的支持,故对要求快速,实时性强,模型复杂的工业对象的控制占有优势。但是,使用工业控制机的人员的技术水平要求较高,一般具有一定的计算机专业知识。工业控制机在整机结构上尚不能适应恶劣的工作环境,因而,不如PLC那样容易推广。PLC是专为工厂现场应用环境而设计的,结构上采用整体密封或插件组合型,并采用了一系列抗干扰措施,在工业现场使
21、用有很高的可靠性;PLC是由电气控制厂家研制出来的,采用梯形图语言编程,使熟悉电器控制的人员易学易懂,易于推广。但是,由于PLC的运行方式不同于工业微机,微机的很多软件还不能直接应用;且PLC的标准化程度较低,各厂家的产品不通用,因此在开发上不如工业控制机那样有基础。第三章 自动售货机的简介及设计要求3.1自动售货机简介自动售货机是集声、光、机电一体化的高新智能化产品,在我国也开始得到应用。在中国人们可以看到现代化的自动售货机摆放在一些大商场门口、繁华街道两旁、公园入口处以及其它热闹的场所。自动售货机在中国有着广阔的发展前景。从自动售货机的发展趋势来看,它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术
22、密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化,要求出现新的流通渠道;而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生,人工费用也不断上升;再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约,无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。从广义来讲自动售货机就是在投入硬币、纸币、信用卡等方便可以销售商品的机械,从狭义来讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看,自动售货机可以充分补充人力资源的不足,适应消费环境和消费模式的变化,24小时无人售货的系统可以更省力,运营时需要的资本少、面积小,有吸引人们购买好奇心的自身性能,可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。3.2自动售
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