自动售货机PLC

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1、1设计方案、原理和要求1.1设计方案三菱PLC购买提示机构钱币显示机构汽水、咖啡、 花茶出口机构1元、10元退币机构设计方案图如图1所示，该自动售货机电路系统由钱币识别机构、钱币退币 机构、汽水咖啡出口机构、钱币显示机构和饮料购买提示机构组成。三菱PLC 通过钱币识别机构接收外部输入信号，经过PLC内部处理，分别对汽水咖啡出 口机构、钱币显示机构、饮料购买提示机、钱币退币机构发出相应的信号而进行 控制和管理，从而达到设计的目的。1兀、5兀、 10元识别机构图1电路系统设计方案图1.2设计原理自动售货机是以PLC为核心的工作系统，是系统的中枢，通过它来接收外 部信号和发出相应的有用信号来控制外部

2、器件而达到相关控制要求，则其设计原 理主要根据其工作原理而设计，PLC是采用循环扫描的工作方式，其一个循环扫 描周期主要包括输入刷新、程序执行、和输出刷新处理。如图2所示。输入锁存器上iTI输入端子用户输入设备输入映像寄存器输出映像寄存器序行输出锁存器输出端子用户输出设备图2 PLC扫描工作过程图1.3设计要求图3所示为一自动售货机示意图，其工作要求如下：1. 此售货机可投入1元、5元或10元硬币。2. 当投入的硬币总值超过12元时，汽水按钮指示灯亮；当投入的硬币总值 超过15元时，汽水、花茶按钮指示都亮；当投入的硬币总值超过20元时，汽水、 花茶、咖啡按钮指示灯都亮。3当汽水按钮灯亮时，按汽

3、水按钮，则汽水排出3s后自动停止，这段时间 内，汽水指示灯闪动。4. 当花茶按钮灯亮时，按咖啡按钮，则咖啡排出3s后自动停止，这段时间 内，咖啡指示灯闪动。5. 当咖啡按钮灯亮时，按咖啡按钮，则咖啡排出3s后自动停止，这段时间 内，咖啡指示灯闪动。6. 当投入的硬币总值超过所需的钱数（汽水12元，花茶15元，咖啡20元） 时，找钱指示灯亮，表示找钱动作，并退出多余的钱。7. 能显示投入及找零硬币值。汽水按钮汽水硬币入口咖啡按钮咖啡找零指示找零口图3自动售货机示意图设计任务及要求1. 根据题意，设计该PLC控制系统。2. PLC选择及I/O及其它PLC元器件分配。3. 选择电器元件，编制元件目录

4、表。找钱、汽水及咖啡指示灯为6.3V指示 灯。4. 绘制梯形图。5. 用计算机绘制PLC控制电路图、电器元件布置图。6. 编写设计说明书及设计小结。2自动售货机PLC控制系统的硬件设计2.1 I/O点的统计该控制系统占用了输入点数为7个：X0X6；分别用于输入钱币信息、选择 饮料信息和退币信息的控制输入；同时其输出点数为16个：Y0Y7、Y10Y17； 分别用于控制选取饮料信息的输出、退币信息的输出、可购买饮料的指示信息的 输出。2.2 PLC选型与I/O的分配根据PLC的程序选择性能价格比较高的三菱FX2N32MR,自动售货机的I/O 分配表如表1。表1 I/O分配表输入输出X说明Y说明X0

5、总开关Y0汽水指示灯X11元硬币识别器Y1花茶指示灯X25元硬币识别器Y2咖啡指示灯X310元硬币识别器Y3汽水出口X4汽水按钮Y4花茶出口X5花茶按钮Y5咖啡出口X6咖啡按钮Y61元硬币退币机构X7退币按钮Y710元硬币退币机构Y8退币指示灯Y10-Y17带锁存的七段显示器2.3自动售货机的硬件线路设计了解各个控制对象的驱动要求，分析对象的控制要求，确定所控制参数的精 度及类型，女如对开关量、模拟量的控制等，完成PLC硬件结构配置。本设计中， 退币按钮、各种饮料按钮、开始购买按钮、继续按钮退币机构和饮料出 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

6、PLC控制电路接线图，如图4所示。邕开关1五O十元器币识别O花某按钮剧啡撓钮退币按蚀元器币识别0T元霁币审?：0Y0?： 1 PLCY1?：2Y2S3Y3?：4Y4?：5Y5?：6Y6?：7Y10Y11?7Y12Y13n24VY14Y153OMY16Y17口茶楷示fl口!u啡楷示fl四只水出Y10Lju啡出H口-元钱退币虽十元钱退币COM四昌币楷巨也R1Y1.5 ne n?Y12n3n46KVCC+24V图4PLC控制电路接线图3自动售货机PLC控制系统的软件设计3.1常见的梯形图的设计方法3.1.1根据继电器电路图设计梯形图用PLC改造继电器控制系统时，原有的继电器控制系统经过长期的使用和考

7、 验，已经被证明能完成系统要求的控制功能，而继电器电路图与梯形图在表示方 法和分析方法上有很多相似之处，因此可以根据继电器电路图设计梯形图，即将 继电器电路图“转换”为具有相同功能的PLC的外部硬件接线图和梯形图。3.1.2经验法设计梯形图经验设计珐是在一些经典的电路基础上，根据被控对象对控制系统的具体要 求，不断地修改和完善梯形图，设计比较简单的控制系统的梯形图。一般需要多 次反复地调试和修改梯形图，增加一鞋触电或中间编程元件，最后才能得到一个 满意的结果。这种方法没有普遍的规律可以遵循，具有很大的试探性和随意性，最后的结 果不是唯一的，设计所用的时间，设计的质量与设计者的经验有很大关系，一

8、般 用于较简单的梯形图的设计。3.1.3顺序控制法的设计梯形图顺序控制就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根 据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有次序的进行操 作。此次设计我是运用的经验法设计的梯形图，根据平时上课所学与实验中的经 验设计的梯形图3.2自动售货机的PLC控制程序设计根据控制要求，绘出自动售货机PLC控制流程图，表达出各控制对象的动作 顺序，相互间的制约关系。自动售货机PLC控制流程图，如图5所示。图5 PLC控制流程图在明确PLC寄存器空间分配，确定专用寄存器的基础上，进行控制系统的程 序设计，包括主程序编制、各功能子程序编制、其他辅助程

9、序的编制等。自动售货机PLC控制梯形图，如下所示：计币部分当有顾客购买饮料时，投入硬币时经过光传感器感应，然后由光传感器驱动 硬币识别器识别硬币，如果是假币则系统自动退出硬币，如果是真币则系统将硬 币自动传送到相应的硬币贮存腔，并经光传感器感应，然后在PLC内进行数据运 算，否则认为是假币并退出系统。313947：M； IM2 H卜PL?MlPLS.M2PL?M3KOM3:IADDDIKIDI3ADDDIK5DI3ADDDIK-10DI3 M100 J比较部分投币完成后，系统会将D1内钱币数据和可以购买的饮料价格进行区间比较: 若投币12元，则指示灯亮，显示投币不足，此时可以继续投币或退币；若

10、12元 W投币15元，则汽水选择指示灯长亮，此时可以选择汽水或退币；若20投币 $15元,则汽水和花茶指示灯长亮，此时可以选择汽水、花茶或退币；若20投币, 则可选择汽水、花茶和咖啡。55M0-I IM1-2T k側PDIK20M4CMPDIM7C Y02471M6M100-I I1T2.K5077M4Y0T2T I打C voioM5IYU12M8013T I1 IM?Y013TI一打Y011M8T I013M8013T I1 I选择和饮料供应部分比较完成后，按下指示灯长亮的选择按钮，相应的电磁阀（Y12或Y13）起动, 并且相应的选择指示灯由长亮转为以1S为周期的闪烁直至饮料供应完毕后闪烁

11、停止。当饮料输出达到7s时，电磁阀关断。余额计算部分饮料输出的同时减去相应的购买币数。梯形图如图:退币部分顾客可在购完饮料后，由退币指示灯Y23可知是否可以退币，指示灯亮，则 可以退币，当按下退币控制按钮后，数据寄数器D1内的币数除以10,商的整数部 分是需要退回1元的个数并储存在D2中；D3的数据除以5,商的整数部分是需要退 回的5角钱的个数，并储存在D4中，依次类推选择退币的同时起动3个退币电动机。 3个感应器开始计数，当感应器记币的个数等于数据寄存器退回的币数时，退币 电动机停止运转。139142149155166271Z79TOT 1T1T IT2T 1010T IYH11T IM15

12、M8018T I1 I曲 111kQ03f-004 M2 3T I 4M15T IMl 5-I I-MOH I-M19册M2 3报警部分CMPP DIKOM12 Y02 Ml 5.：T3.K10隱KO匸 M17D4KO M20D6D2KOKOK007T3I I1 IPLY02.2pECPD2CMPP D2KOD4KO和QEM17i I1 bK0Q5M20I I1 r.T-3T3SEGLDIYOOOZRST DIM16Y021D4M19Y02QD6M22KODBPLC在报警系统中，只起到开关连接的作用。2801| X011-I卜如12-I F-X013-I A加14-I卜X003I-X004 -

13、I hX010!- Y014 X015016 Y015 Y016 j Y017 3.3组态面板根据I/O分配表画出组态面板。如图7。1元入口元入口5元入口12可以购买汽水可以购买咖啡可以找钱您当前金额找钱按钮管理员进入界面水指 示灯，指示灯利用标签进行输入并设计指示灯显示来观察各部分的动作，输入框 进余额的显示。对退币，汽水、花茶和咖啡设计标准按钮来控制。设备窗口选择 通用串口设备0和三菱FX2N-32MR。并对其进行设置偶校验，周期200MS,七位 数据位。并根据梯形图设置设备内部属性，进行通道连接。在实时数据内进行写 入咖啡指示灯和汽水指示灯。结束语本次课程设计我们的主要任务是用PLC和组

14、态软件实现自动售货机的功能。 一个平常看似简单使用方便的自动售货机，其实并不是那么容易就做成的。在接到题目后，起初感觉无从下手，在思考过一段时间后，我通过网络以及 去图书馆查阅资料，获得了一些有关自动售货机以及PLC编程、组态软件方面的 信息。基于我所学到的PLC课程，我尝试着编写了程序。经过多次修改以及调试, 我们最终获得成功，实现了预期的功能。通过本次课程设计，我的收获很大，对PLC的编程有了更进一步的掌握，增 加了我的实践动手能力。另外，我还较熟练的掌握一些软件的应用，比如 Protel,Visio 等。致谢这次课程设计之所以取得成功，得到了多方面的帮助。首先，感谢学校为我们提供这次学习

15、的机会，使我们在多方面有了提高和完善，在理论方面得到了巩固，实践动手能力方面有了提高。再次，感谢指导董海兵老师的帮助，在设计过程中遇到难题时，指导老师总是耐心的提供帮助，在这里向老师表示由衷地感谢。最后，对同学表示感谢，这次设计能取得成功，也离不开彼此之间的团结互助！参考文献1 廖常初.FX系列PLC编程及应用M.北京:机械工业出版社.2005. 1127.2 罗宇航.流行PLC实用程序及设计（西门子S7-200系列）M 西安:西安电子科 技大学出版社.2006.246252.3 高勤可编程控制器原理及应用（三菱机型）M.北京：电子工业出版 社.2006.41 46.4 钱锐.PLC应用技术M.北京:科学出版社.2006.112113.5 黄继昌等传感器工作原理及应用实例M.北京:人民邮电出版社.1998.6 朱军等.自动售货机中的纸钞及硬币识别原理J.7 董淑冷等.PLC在自动售货机控制系统中的应用J 上海师范大学学 报.2007,36（2）:47 51.8 赵红梅等.自动售货机PLC控制系统的设计J.9 孙余凯等传感器应用电路300例M.北京:电子工业出版社.2008.157 158.10 何希才等实用传感器接口电路实例M.北京：中国电力出版社.2007.218 219.