机电一体化系统设计课程设计范本

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1、江西机电职业技术学院毕业设计设计课题系 部专 业班 级姓 名学 号指导老师任务书发给日期预定完成日期课程设计完成的技术文件1. 课题的目的和意义12. 课题任务的控制要求23. PLC 外部硬件连接图24. 输入输出点地址分配45. 梯形图程序55.1 符号表55.2 梯形图66. 指令语句表127. 模拟调试的过程和出现问题的分析167.1 系统调试及解决的问题167.2 结果分析168. 调试程序所用的试验设备179. 设计体会2010. 参考文献21自动售货机的模拟控制1.课题的目的和意义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，

2、这些高新技术的发展推动了 PLC 的发展，而 PLC 得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了系统的稳定性，保证了自动售货机能够长期稳定的运行。自动售货机能够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， 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。很多城市的公共场所里面都放 置有自动售货机。出售的商品五花八门，从饮料、零食、香烟、糖果、方便面、 照相机等。这种方便快捷的购物方式越来越受到

3、人们的青睐，同时也是现代化城 市配套设施的需求。传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心，这样 不仅会在输入输出接口上做大量的工作，而且系统的抗干扰性也比较差。可编程 序控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一 种新型的工业控制装置，它具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点，已在工业 控制领域得到广泛地应用。因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务 的独立设施，要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。本文就详细地介绍一 种用PLC实现的自动售货机控制系统的硬件设计和软件设计。2课题任务的控制要求一台自动售货机用于出售汽水和咖啡，汽水12元一杯，咖啡1

4、5元一杯，顾 客可以投入1元，5元，10元三种硬币，当投入的硬币大于或等于12元时，汽 水灯亮。当投入的硬币大于或等于15元时，咖啡灯亮，按下汽水按钮，自动出 汽水一杯，并找出多余零钱，按下咖啡按钮，自动出咖啡一杯，并找出多余零钱。 3. PLC外部硬件连接图本系统是一个小型集中控制系统，plc选型主要取决于控制系统输入、输出 开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能。根据控制要求，I/O点数在48 个左右，选择性能价格比较高的西门子S7-200PLC，其中其输入点为24点，输 出点为24点，该PLC为继电器输出型。了解各个控制对象的驱动要求，分析对象的控制要求，完成PLC硬件结构 配置。本

5、设计中，退币按钮、各种饮料按钮和饮料出口（驱动电磁阀）等均为开 关量。根据上述要求，因条件所限输出均用指示灯代替，由此绘制出PLC控制电路接 线图，如图3-1所示：CPU 224k L卜 L 一 一 j说；P上押VI乍用鼻图3-1外部硬件接线图电气硬件清单表 3-1 电气硬件清单序号电气符 号型号生产厂家数量备注1PLCCPU224CN 6ES7 214-2BD23- 0XBB西门子15KAJ27浙江正泰524V线圈7SBK22浙江正泰33个常开8SQJM欧姆龙3无源型9HLAD17浙江正泰2指示灯13二次线RV浙江正泰若干1MM24.输入输出点地址分配输入/输出单元通常也称 I/O 单元或

6、I/O 模块，是 PLC 与工业生产现场之间的 连接部件PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC 对被控对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理的结果送给被控对 象，以实现控制目的。本次自动售货机 I/O 点的分配表如表 4-1 所示。表 4-1 输入输出地址分配输入功能输出功能10.01元检测信号Q0.0汽水指示灯10.15元检测信号Q0.1咖啡指示灯10.210兀检测信号Q0.2汽水出货机构10.3汽水出货按钮Q0.3咖啡出货机构10.4咖啡出货按钮Q0.4退币1元10.5退币按钮Q0.5退币5元Q0.6退币10元5梯形图程序5.1符号表0aiW1aww

7、l Check 1IO.O阮检测信号2a|Wl Check 210.1阮检鵬号3awvl Check 3I0.21阮韧噩4al Button1 waterI0.35auwl Button2 coffeeI0.4Gawwl Button2 moneyI0.5退币齟7aQ Lamp1 watergo.o8aVWQ Lamp2 coffeeQ0.19aVWQ Shipment1 rtfQ0.210aWWWQ Shipment2 coNeeQ0.3减货11awwQ Change 1Q0.4退币1元12a|WQ Change 5Q0.5退币阮13a1WQ Change WQ0.6退币1阮14aMJ et

8、weenM0.0退币玻哋懈15auwV MoneyWO5.2梯形图网塔1提受1元I用抓法做塁计计負，每检测一次+1l_Check_1:IO.OENADDJENO1-IN1OUTV Morev：WO-IN 2TV_Mon 斜:VWD符号地扯l Check 110.01元检则信号WO钱数冋貉2 接頁玩I用加法做累计计算，每检测一次+5,l_Check_2:IO.1ADD_Cfil匚h I ntn11 q u5-IN1OUTV Monej：VWO-IN2XV_M cigVWCi符号地址注释l ChBck 210.15元检测信号V ManejJWO钱数用加法做累计计算，每检则一次科0LCheck_3:

9、l0.2H 一卩ADDENENO10-IN1OUTV MoneWO-I M2TVMoneyVWO符号地址注释ILCheck 3I0.21臥检测信mMoneyWO钱数冋络4汽水指示灯I当軌的钱狱干等于術悯水指示燻V_Money:VWO Q_La mplwQO.OfK )12側I Q_Ldmp1_扳血QO.O汽水指示灯| V.MoneyWO钱数SUBENENOV_Mone3i：W/0-IN1OUT15-IN 2V_ Mon 砂:WO符号I地址LButton 乙 coffee10.4咖啡出货按钮Q Shipment1 waterQ0.2汽水出货VJdoneyVWO钱数每选择一次咖啡就轼去15元，诋于

10、15元时无法选择I Button2 cof:IO,4V Money:,WOQ Shipmenr：Q0.2 ()=l15网络 退币选择I保存一个退币信号，进行退币的运算处理。钱数达到厲寸信号蘇I Button3 mo:l0.5 V Money:WO M Between:M0.0符号地址l Button3 mone10.5退币按钮M B etweenMOO退币按钮位錐电器V Mon 刖VW0辺搞9 滅冒MIBasole nspo1 T产 Money W0o善5一 一FQlchanQe1QQ0.6o oINIIN2rno us 匸 co l_ET Money V#0M B etweenJlo1QgC

11、DM连LJ薯诵冋络11退1元币嘶犒貓魁礙严割元,同晰元MJetween:M0.0 V_Money:VWD V_Money:VWO SM0.551Q Change 1:Q0.4HHSUBcmchinVMoneyWO-IN1OUT1-IN2TV_Money:WO符号地址MBetweenMO.O退币胸位继电器QChangelQ0.4退币1元V.MoneyWO钱如6指令语句表.程序注释用加法做累计计茸，每榆测一次+1LDEU+ 1I_Check_l:10.01, V_Money:VW0符号地址注釋l Check 1I0.0I元检测信号V M uneyVW0钱数网络2用加法做累计计算，每检测一次+5LD

12、EUI_Check_2:I0.15, V Money:VW0符号地址注释l Check 210.1阮檢测信号V M oneywo钱数丄t n用加法做累i+计聲，毎桧测一坎+LDEUI_Check_3:10.210, 7 Money:VU0Mt- 口 I寸T地址l Check 310.21阮检测信号V MoneyW0钱埶网络4汽水指示灯当累加的钱藪犬于等于1航时汽水指示灯真LDU= V_Honey:VU0, 12=Q_Lanipi_wa t已r : QO . Cl地址Q Lannp1 wat&rQO.Q汽水指示灯V MonevW0当累加的钱数大于等于1玩时咖U非指示灯和汽水指示灯宴LDW= V.

13、Money: VU0, 15=Q_lamp2_cof f ee: Q 0 1符号地址注蒋Q Lamp2 cofJeeQ0.1咖味指示灯V MonepVW0网络6 选择汽水每选搽一次楚水就减去1况，低于1纭时无达选择LDI_But ton：L_mst&r: 10.3EUAU =VJloney:VU0, 12=CLShipmentl water: Q0 . 2-I12z V_Money:VU0符号地址注蒋I.Buttorfl .waterI0.3汽水岀货按田Q Shipment1 waterQ0.2汽水出货V MonepVWO钱数每迭择一次咖啡就减去15元，低于1航时无法选择LDEUAU-一-II

14、_But ton2_oof f 83: 10.4V.Money:VWOZ 15Q_Shipmentl_water:QO 215z V_Money:VUO符号地址注释l Button2 coffeeI0.4咖啡出货扌安钮Q S hipment 1 waterQ0.2汽水出货V MoneyWO钱数握币选择I保存一个退币信号，遊行退币的运算处理。钱数达到ca寸信号结束I_Button3_Titoney: 10.5M_Betwen:M0.0V.Money:VWOZM Between:MO.0符号地址注释l Button3 moneyI0.5退币按齟M Be tweenMO.O退币按钮位维电器V Mon

15、eyWO钱数TOW9gO3-口 1?M_B etwee n&SWOMlgosIAoI I9oooH wntuslss v5、毎AM2UOPLIA 24 g-s5- a。幕竺 凶區両罡Ig置匚養笄。当IB蛊直匸靠聲減噩響号gslf曹4購|4=igs-Oo|r- 逹BetweengJCT1畀0亦 s w JiSA 应OA * T ss匸 WEUeqod nCIJ S ls 4S 戈谆 一二、oga雲3CA 孟 03三沿留s CH。nlrl地一當眉*榦理7ml。區輕叵屁居醱 噩耀Ire黑爲扇警怎ll-b衆I-K氏11+.鳶壽。第蓋畀書蚩li一凶!-1需蚩盏一1-WiVsuoi/0笳u纠门0*0HU9

16、M)9旷艸?Wf諷皿:伽1 旷aI-r oo：rs3t)=丽S*0NSVl 呱仙o旷a=AYdi7. 模拟调试的过程和出现问题的分析 7.1系统调试及解决的问题先在 PLC 试验台上连接好本试验中要用到的输入/输出接口，然后连接计算 机与 PLC 设备之间的通讯线，连接好之后各自都接通电源。接着在计算机中打 开 STEP 7 Micro/WIN V4.0 编程软件，输入该自动售货机的相关梯形图，然后 进行保存、综合、编译、调试、修改等过程确定无误后，下载至 PLC 中，最后 进行硬件调试，在 PLC 的操作台上进行，一边调试一边观察试验台，看是否可 以按我们事先预计的效果运行。 此次自动售货机

17、的联机调试中，出现了三个主 要问题是：（1）投币逻辑失控的问题：调试中发现，正在进行假币处理时，如再投入 真 币将会出现计算显示投币值的现象，造成投币逻辑失控。（2）对应液指示灯控制的时候，指示灯闪烁的时间不好控制。（3）数码管显示不亮的问题。 在调试中对以上出现的问题的解决如下：（1）投币逻辑失控的问题的解决：在各币值处理的网络中分别串联一个假币 取反信号进行封锁，则投币逻辑正常。（2）针对对应液体指示灯闪烁时间不好控制，我在程序中加了特殊继电器 SM0.5，通过SM0.5产生的周期性的脉冲信号来控制，从而达到所要求的闪烁控 制时间。（3）对于数码管显示不亮，主要原因是因为实验台上的 LED

18、 数码管为共阴 极接法，显示时要求公共端应接低电位。将各位译码公共端输出线圈的控制信号 由逻辑取指令改为取反指令后，数码管则按要求显示。7. 2结果分析由于本设计为课程设计 , 因此要求上没有现实中的自动售货机功能强大 , 没有过多的商品选择和各种报警系统。本自动售货机的自动控制系统主要包括: 投币计数系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统和退币系统。（1）从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别器判别人民币的真 伪并判别面值。（2）识别器把信息数据传给通信模块。（3）通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的 面板键，显示出哪个货道有货，哪个货道已售完，并等待顾客按

19、键选择商品。（4）顾客选择商品后，根据售出的商品包装类型的不同，采用不同的驱动技 术把商品送出。此次设计的售货机主要出售易拉罐装饮料，是利用电磁阀带动翻 版驱动的。（5）显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择找币或继续买商品；如果款 额不足，售货机经过延时予以退币。 退币分两种情况：一种是由纸币识别器完 成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。（6）系统复零，完成售货。8. 调试程序所用的试验设备调试程序所用的试验设备：西门子 S7-200PLC 天煌教仪 电脑一台 导 线若干V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 编程软件9. 设计体会经过此次课程设计，我学到了很多新的知识，

20、学到了很多书本上没有的东西， 对所学的专业知识，有了更进一步的加深和巩固。在进行课程设计前，通过对题 目的分析，借阅了相关的资料，做好设计准备。在课程设计过程中，遇到了很多 专业上的问题，在老师的帮助下，得以解决。由于缺乏阅历与实际经验，本次设 计还存在许多不足的地方。但是我仍对这方面很感兴趣，相信本次设计会对我的 今后生活或工作中会有很大的帮助。以后我会不断学习，不断地充实自己的。总结这次的毕业设计，它对我来说是对大学三年的学习成果的总结和考核， 通过对本课题的设计，使自己学会调研和查阅文献资料，达到对所学知识的综合 运用。提高了分析问题的能力，解决问题和独立工作的能力，为将来的工作打下 良

21、好的基础。针对老师提出的问题进行了调整和补充，完成了自动售货机系统设 计，并画出自动售货机的外部接线图要保持上进的头脑，不断的接受新的事物和 新的知识，挑战新的问题。这次的课程设计让我们有实际动手设计的经验，课本 上学的是些理论的知识，此次实验培养了我们的动手能力10.参考文献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，2002，72 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，20033 PLC 电气控制与组态设计.吴中俊编著.-北京：科学出版社，20034 现代电气控制及PLC应用技术北京：北京航空航天大学出版社，20005 齐从谦.PLC技术及应用主编M.北京：北京机械工业出版社，20026 王兆明电气控制与PLC技术M.北京：清华大学出版社，20057 胡学林可编程控制器原理及应用M.北京：电子工业出版社，2007.018 俞志根传感器与检测技术M.北京：科学出版社，20079 PLC电气控制与组态设计吴中俊编著-北京：科学出版社，2003