自动售货机PLC控制.doc

自动化工程训练报告自动售货机PLC控制

目录

一、前言……………………………………………………………3
二、设计作用与目的………………………………………………3
二、系统总体设计方案……………………………………………3
1、系统设计要求………………………………………………3
2、系统设计总思路……………………………………………4
3、PLC的系统结构……………………………………………4
5、程序设计步骤………………………………………………4
6、硬件设计……………………………………………………4
6.1、I/0地址分配…………………………………………4
6.2、整体系统工作流程…………………………………5
6.3、硬件连接图…………………………………………5
7、软件设计……………………………………………………6
三、心得体会………………………………………………………17
四、系统的梯形图…………………………………………………19

一、 前言
现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约10－15％的电力。进入21世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。
本次工程训练就是运用所学的专业知识，尤其是PLC编程方面的知识，根据实训题目给出的控制要求，设计出一台以PLC为核心的控制系统，学习AUTOCAD的使用，完成系统的软、硬件设计，并在实验平台上组装和调试。

二、 设计作用与目的
PLC的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术的发展推动了PLC的发展，而PLC的发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了他们的发展。本次设计就在于结合PLC的种种优点联系实际情况来弥补原有系统的不足，利用PLC控制的自动售货机提高系统的稳定性，保证了自动售货机能够长期稳定的运行。
本课题主要的目的是为了通过课程设计，使学生了解PLC控制的应用背景，掌握PLC控制系统设计的基本步骤，程序设计的基本方法，理论联系实际。培养学生分析问题和解决问题的能力。

三、 系统总体设计方案
1. 系统设计要求
1）此售货机可投入1元硬币、5元纸币。
2）所售饮料标价： 矿泉水——2元
可乐——3元
咖啡——5.00元
3）当投入的硬币和纸币总价值超过所购饮料的标价时，所有可以购买饮料的指示灯均亮，作可购买提示。（如：当投入的硬币总价值超过2元，矿泉水按钮指示灯亮；当投入的硬币总价值超过3元，可乐、矿泉水按钮指示灯均亮；当投入的硬币总价值超过5.00元所有饮料按钮指示灯都亮）。
4）当饮料按钮指示灯亮时，才可按下需要购买饮料的按钮，购买相应饮料，（如：当可乐按钮指示灯亮时，按可乐按钮，则可乐排出10s后自动停止，此时可乐按钮指示灯闪烁）
5）购买饮料后，系统自动计算剩余金额，并根据剩余金额继续提示可购买饮料（指示灯亮）。
6）若投入的硬币和纸币总价值超过所消费的金额时，找余指示灯亮，按下退币按钮，就可退出多余的钱。
7）系统退币箱中只备有1元硬币，退币时系统根据剩余金额退出1元硬币。

2. 系统设计总思路
(1) 通过分析，取最有把握的思路，故采取一般梯形图进行程序设计。
(2) 注意一点，程序运行开始阶段要有上电复位，让机子清零。
(3) 本自动售货机可使用1元、2元、5元硬币，计币时用ADD指令进行累加从而得到一个投币总额；比较币值时使用CMP指令来判断是否符合汽水排出、可乐排出或咖啡排出的条件；余额计算时用SUB指令从投币总额中扣除顾客所消费的币值总额；退币计算时用到触点型比较指令。
(4) 由于实验室三菱FX系列PLC对某些指令可能无法识别，所以需将所有用脉冲执行型的功能指令都使用PLS指令进行转化，即通过PLS指令驱动辅助继电器M，实现程序功能。
(5) PLC选用继电器输出型。
(6) 要求实现顾客的循环购买，故需实现控制程序的跳转。
(7) 退币结束时，使用ZRST指令进行购买完成的复位，以准备下一个顾客购买饮料，防止出现错误。

3. PLC的系统结构
目前PLC种类繁多，功能和指令系统也都各不相同，但都是以微处理器为核心用做工业控制的专用计算机，所以其结构和工作原理都大致相同，硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元CPU、存储器RAM和ROM、输入输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。
如图3所示，PLC控制系统由输入量—PLC—输出量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入量，它们经PLC外部输入端子，作为PLC的输出量对外围设备进行各种控制。由此可见，PLC的基本结构有控制部分输入和输出组成。
外部设备接口
编译器
输入接口
存储器
系统用户
系统用户
数据
中央处理器
（CPU）
输出接口
IO口扩展接口

图1 PLC硬件结构图

4. 程序设计步骤
(1) 对于较复杂的控制系统，需绘制系统控制流程图，用以清楚地表明动作的顺序和条件。
(2) 设计梯形图。这程序设计的关键一步，也是比较困难的一步。
(3) 根据梯形图编制程序清单。
(4) 用编程器将程序输入到PLC的用户存储器中，并检查输入的程序是否正确。
(5) 对程序进行调试和修改，直到满足要求为止。
(6) 待控制台及现场施工完成后，就可以进行联机调试。若未满足要求，再从新修改程序或检查接线，直到满足为止。
(7) 编写技术文件。
(8) 交付使用。
自动售货机工作流程图如图2所示。
开始
投币
投币计数
金额计算
N
N
Y
Y
Y
N
N
余额为0
余额为0
余额为0
可买吗
选择汽水
选择可乐
计算余额
计算余额

选择咖啡
计算余额

退币程序
退币程序

退币程序

输出可乐
输出汽水
输出咖啡
余额=0？
余额=0？

余额=0？

图2 自动售货机工作流程图

5. 硬件设计
我们本次采用的是西门子公司的S7—200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。
矿泉水2元
可乐3元
咖啡5元
出币口
咖啡
可乐
矿泉水
指示灯
投币口
退币口
按钮

图3 自动售货机示意图
(1) I/0地址分配
本次设计的地址分配如，表1：
输入单元
PLC地址
输出单元
PLC地址
投币1元
I0.0
可以买矿泉水
Q0.0
投币5元
I0.1
可以买可乐
Q0.1
买矿泉水
I0.2
可以买咖啡
Q0.2
买可乐
I0.3
目前有余额
Q0.3
买咖啡
I0.4
七段数码管
Q1.0~Q1.6
退币
I0.5

表1

(2) 硬件连接图
系统地硬件连接图如，图2

图2

四、 心得体会
通过本次PLC课程设计使得我对PLC的操作更加的熟练，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S7—200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。
经过三周的时间，我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次设计过程，我发现学习过程中不容得半点马虎和随意。

五、 系统的梯形图