基于PLC的自动售货机设计和实现电气自动化专业

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1、设计（论文）题目： 基于PLC的自动售货机设计 开题报告设计（论文）题目基于PLC的自动售货机设计 一、 选题的背景和意义：随着经济的高速发展，人们生活节奏的加快，简单快捷的购物方式必将使群众广泛接受。自动售货机的普及和运用是必然趋势。目前国内自动售货机市场形式日益壮大，自动售货机慢慢从一线城市和经济发达地区向次发达和二、三线城市蔓延，慢慢从高级宾馆、地铁站、机场、会所等高档场合向普通社区各大学校公司以及人口密集的地方普及，大有覆盖整个城市之势，可以说是特别的受市场的欢迎。 自动售货机是集声、光、电机一体化的高新智能化产品，在中国也开始得到运用。无人售货的体系可以更省力，可以更好地解决人工费用

2、上升的问题等各项好处。二、 课题研究的主要内容： 1、自动售货机的研究； 2、硬/纸币真伪辨别的处理； 3、自动找钱及自动售货的控制程序设计；4、PLC的比较指令CMP（加法运算指令和减法运算指令）三、 主要研究（设计）方法论述： 1、观察法，观察自动售货机系统的运行流程，确定研究方案； 2、文献法，查阅自动售货机系统有关资料，对系统项目有关理论知识进行搜集与整合； 3、测试法，对自动售货机系统进行各种情况分析，确定研究方案； 4、实验研究法，根据研究方案，绘制流程图并进行程序的编写，对设备进行调试；5、经验总结法，不断总结经验，得出结论，完成研究。四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工

3、 作 内 容2018.5.302018.6.25查阅有关资料，制定设计项目标题；2018.6.262018.7.20明确设计项目任务，填写开题报告，拟定初步设计方案；2018.7.212018.8.10完成PLC控制的自动售货机的硬件设计2018.8.112018.8.30完成PLC控制的自动售货机的软件设计2018.9.12018.9.20完成初稿2018.9.212018.10.8完成中期检查表2018.10.102018.10.20修改、完善基于PLC的自动售货机设计2018.10.212018.11.10排版、打印，完成终稿2018.11.142018.11.20完成毕业设计答辩五、指

4、导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日六、二级学院意见： 签名： 年 月 日目录摘 要IAbstractII第1章 前言1第2章 自动售货机的简介及设计要求22.1 自动售货机简介22.2研发背景及意义22.3 国内外研究现状22.4 自动售货机工作原理32.5自动售货机功能要求设计32.6自动售货机设计思路42.7自动售货机的控制要求5第3章 PLC控制的自动售货机硬件设计63.1 硬件电路组成框图63.2主要硬件选择63.3电磁阀的选择83.4 PLC的简介83.5 PLC的选择93.6 PLC的结构103.7 PLC的原理113.8 PLC的硬件组成113.9PLC外部接线图12第4章

5、 PLC控制的自动售货机的软件设计144.1 系统涉及PLC指令简介144.2主程序流程图154.3 I/0分配表174.4控制程序设计思路174.5部分程序说明184.6全部程序梯形图20第5章 结束语21参考文献24答谢辞25摘 要现如今，中国科技正在不断蓬勃发展，在此期间，PLC在全国工程领域中，获得了相对广泛的实际应用，并且呈现出长远发展的稳定趋势。对于中国而言，其人口数量相对庞大，基于此类特性，自动售货机在中国境内，存在相对广阔的发展空间，并且逐渐融于人们的日常生活中。在本篇论文中，主要针对基于三菱FX-2NPLC控制的自动售货机，进行更深层次的细致设计，而且阐述了自动售货机的来源与

6、发展以及其在国内外发展的现状。与此同时，针对PLC以及自动售货机的具体组成结构及其相应的工作原理，进行了更深层次的细致阐述，从而清晰展示出自动售货机的实际贩卖流程。除此之外，本篇论文，针对自动售货机具备的多样化功能，进行了更深层次的细致阐述，从而生成相应的硬件框图，并且基于I/O分配表，针对合适的PLC型号，进行理性的选择。实际上，本篇论文，主要将实际交易过程，细分成几大基本模块，与此同时，针对这些多样化模块，进行依次编程，通常情况下，这种形式，可以切实提升自动售货机系统在实际运行过程中具备的良好稳定性能，从而切实保障其实现长期运行。事实上，此次控制系统设计就是充分利用了PLC、MCGSE组态

7、软件实现了对自动售货机的控制。为了更快速，更方便的使顾客拿到所买物品采用直式电磁阀。关键词：自动售货机；梯形图；可编程序控制器PLCAbstractWith the progress of science and technology, the application of PLC in engineering is obvious to all. PLC has occupied a place in various fields, and will have better development. China has a huge population. Vending machines

8、play an increasingly important role in peoples lives. In the long run, they have a broad space for development. This paper designs an automatic vending machine based on Mitsubishi FX-2NPLC control, and expounds the origin and development of the vending machine and its present situation at home and a

9、broad. Then it introduces the basic composition of PLC, the structure of the vending machine, the basic principle of the work of the vending machine and the working flow, and understands the vending machine. Selling process, in order to prepare for the selection of hardware, through the functional a

10、nalysis of vending machine to make the hardware block diagram, and then according to the I/O distribution table to select the type of PLC, the trading process is divided into several modules, and then the modules are programmed separately, more clearly explain the programmable logic controller PLC i

11、n the vending machine. With the help of the automatic vending machine controlled by PLC, the stability of the system is improved and the long-term stable operation of the vending machine is guaranteed. The design of the control system makes full use of the configuration software of PLC and MCGSE to

12、realize the control of the vending machine. In order to make the customer get the goods straight and solenoid valve more quickly and conveniently.Keywords: vending machine；ladder diagram；Programmable logical controllerII第1章 前言可编程序控制器（PLC）属于一类工业控制机，其功能为工程自动控制，运行核心为微处理器。可将PLC简单理解为工业控制专用计算机。在硬件与软件配置上，其

13、基本类似计算机，但在控制要求的编程语言方面，其较普通计算机更加具备适用性。通常情况下，其硬件设施主要包含CPU、存贮器及其相应的输入单元，与此同时，包含电源、编程器及其相应的智能输入/输出单元等。现如今，在工业领域中，相关控制设备，通常都会涉及到多样化技术，例如：通信技术以及计算机技术等诸多技术，同时还体现出创新性、自动化水平，为目前强大工业水平国家自动控制领域其中一项标准装置。在时代发展、人类生活进步以及人类需求改变下，自动售货机这一智能科技产品应运而生。在自动售货机应用领域不断增多下，在科技发展带动下，其功能性、节能性会更为强化，同时所需资源会减少。在时间推移下，其除了当前的售货功能，还会

14、被拓展出更为多样化的功能。此设计编写完成是建立在对当前市场流通自动售货机运行步骤进行反复细致观察、征询相关同学与朋友想法与建议基础上的。在下述内容中，将着重阐述自动售货机在实际运行过程中的基本原理：（1） 首先，将相应数量的硬币，投放至投币口。此时，自动售货机内部的传感器，将会对硬币的实际数量，进行正确判定。（2） 当自动售货机已经识别实际投放金额时，顾客可以自由选择不高于投币金额的商品。此时，如果顾客选择的商品有货，则将会实时出货，并且可以实现手动找零；然而，如果顾客选择的商品无货，则顾客可以选择其他货品或者退币。（3） 对于顾客而言，如果其在购买某商品后，依然存有余额，则可以继续选择其他不

15、高于余额的货品或者退币。（4） 如果在四秒后，顾客尚未进行任何操作，则自动售货机系统将会直接弹出顾客已经购买的相关商品，或者进行退币。除此之外，本篇文章，基于多样化功能需求，将自动售货机的具体流程大致分为如下七个步骤：（1）对于自动售货机而言，通常情况下，其可以同时销售不同价位的多样化商品，例如：可乐2.5元、牛奶3元，并且不会受限于数量。（2）对于自动售货机而言，通常情况下，其可以同时接收多样化面值的相关货币，例如：五元以及五毛等。（3）对于顾客而言，如果其在购买某商品后，依然存有余额，则将可以实现自主找零。（4）对于顾客而言，如果在购买某商品时，其实际投入金额，不足以支付商品时，则自助售货

16、机外部的控制指示灯，将会闪烁，以此来提醒顾客。此时，顾客可以自由选择是否继续投币购买，或者直接退币。（5）对于顾客而言，如果其在购买某商品时，该商品呈现出无货状态，则自助售货机外部的无货指示灯，将会闪烁，以此来提醒顾客。此时，顾客可以自由选择是否购买其他商品，或者直接退币。（6）对于顾客而言，其能够同时购买不同价位的多样化商品，并且当交易结束时，可以实现自主复位，服务下一位顾客。 （7）对于顾客而言，其在投币结束后，如果不想继续购买相关物品，则只需要自主退币即可。现如今，中国经济正在不断蓬勃发展，与此同时，在人们的日常生活中，开始充斥相对较大的社会压力。在此背景下，相对简洁的自助购物方式，逐渐

17、受到民众的广泛青睐，其中，应用最为广泛的自助购物设备，即为自动售货机。当前时期，在中国市场中，对于自动售货机的实际需求，正在与日俱增，不仅广泛分布于一线城市，与此同时，开始逐步进军二三线城市的市场。除此之外，其分布地点正在逐步趋于多样化，从原有的会所及其机场，开始逐渐蔓延至各个中小学校和城市社区，发展势头可谓迅猛。第2章 自动售货机的简介及设计要求2.1 自动售货机简介自动售货机具备智能化与创新化特点，且集机电、光与声于一体，开始推行于我国。国内公众能够在诸多地方发现自动售货机，诸如公园入口部位、流通量大的街道两侧、超级商场入口处与其他人口密集处。我国市场对于自动售货机的需求量巨大。就自动售货

18、机未来发展方向分析，人类社会产业结构由劳动密集型向技术密集型的转化催生出自动售货机。销售环境与消费形式的改变，以及高消费与高生产的出现，需要配套流通途径的生成；如此即出现了诸多新的流通途径，包括百货购物中心、超级市场等，从而使得人工成本持续升高，同时受到场地不足、追求购物便利性等因素影响，不需要人工参与的自动售货机成为必需品出现于公众生活中。基于广义层面理解，自动售货机即待将信用卡、纸币或硬币等投入后，即能够销售相应商品的工具；基于狭义层面理解，即可自动销售商品的工具。基于供给条件角度分析，其能够有效弥补人力资源缺乏状况，满足当前消费形式与消费环境所需。在节省劳动力、运营成本投入、占用面积方面

19、，自动售货机优势明显，且自身性能能够引起公众购买欲望，在有效应对人工成本升高现状等方面也具备优势。2.2研发背景及意义现如今，中国正在逐渐步入文明社会，在此背景下，自动售货机开始逐渐成为人们最常用的自助购物工具，其能够有效弥补人力资源缺乏问题，满足当前消费形式与消费环境所需，在节省劳动力、运营成本投入、占用面积方面，自动售货机优势明显，且自身性能能够引起公众购买欲望，在有效应对人工成本升高现状等方面也具备优势，同时，受到公众生活水平提升影响，对于福利事业（包括工作场所配备饮料茶点服务等）和扩大就业，社会给予了更多关注度，自动售货机除了能够满足悠闲公休时间所需，同时在促进工作效率提升方面，其最为

20、有效且所需成本最低，尤其在全天无休工作环境下，当前，自动售货机产业正逐步朝合理化、信息化发展，诸如联机方式的实施，借助通信网络及时把自动售货机自身库存信息传输至管理方电脑内，由此保障了顺利完成商品选择、补充与发送操作，同时，为应对地球暖化，以节能为原则实施自动售货机研发，此领域开始热捧节能型自动售货机，我国夏季消费电力量达最大，此时期，此类型自动售货机当冷却器关闭时依然可保持低温，较传统自动售货机，其可使电力使用量下降1015%，相信未来较短时间内，自动售货机会实现高功能化、资源与资源使用最小化。2.3 国内外研究现状自动售货机首次面市是在西欧，为上世纪50、60年代，采取自动售货机方式的早期

21、国家中包括英国。该国于1942年将自动售货形式首次用于食品销售领域，至1950年，应用此售货形式的食品杂货行达到了500家，至1969年，应用自助售货机的商户，已经达到23000家，与此同时，其售卖的相关商品，开始逐渐趋于多元化，从最初售卖的饮料，逐步过渡至售卖丰富多样的食品及其唱片，待发展至70年代，应用自动售货机的饮料店、香烟店合计超过了40万家，该国1980年此设备量已达50余万，实现了8.81亿英镑的年销售额。此外，其它一些发达国家与区域（包括欧美、日本等）自70年代起开始大量应用自动售货机，在30年这一较短时间内，在自动机售货机产生方面，发达国家规模已非常显著，此设备使产生需求化、功

22、能多元化目标得以实现，同时从以往售卖产品种类非常有限状况，发展至以“一对一”（即消费者对售货机）方式进行销售的无店铺、自动化销售模式。 现今，自动售货机具备智能化与创新化特点，且集机电、光与声于一体，开始推行于我国。国内公众能够在诸多地方发现自动售货机，诸如公园入口部位、流通量大的街道两侧、超级商场入口处与其他人口密集处，因其新奇、灵活便利、清洁、体积有限、全天工作、高档，自动售货机开始受到诸多人群的广泛青睐，甚至于在某些人口密集的区域，顾客不得不排队购买。实际上，某知名专家，曾经对中国境内的自动售货机，进行了相对准确的细致测算，从而得知，中国境内的自助售货机，至少达到四十七万台，与此同时，其

23、年均销售额，能够达到三百五十亿元。如果根据人均实际台数，进行相对准确的细致计算，则中国境内自动售货机的年均销售额，能够达到五百亿元。在本篇论文中，基于相关调查，得出以下数据：在日本境内，大约每20人，使用一台自动售货机；然而，在西方发达国家美国，大约每40人，使用一台自动售货机；其次，在欧洲国家，大约每60人，使用一台自动售货机。对于中国而言，虽然其经济实力远远比不上西方发达国家，但是，在中国境内，、大约每500人，就会使用一台自动售货机。故此，这代表自动售货机在中国境内，具备相对较大的实际发展空间，这在上述数据中，也可以很好的体现出来。人类社会产业结构由劳动密集型向技术密集型的转化催生出自动

24、售货机。销售环境与消费形式的改变，以及高消费与高生产的出现，需要配套流通途径的生成；如此即出现了诸多新的流通途径，包括百货购物中心、超级市场等，从而使得人工成本持续升高，同时受到场地不足、追求购物便利性等因素影响，不需要人工参与的自动售货机成为必需品出现于公众生活中。2.4 自动售货机工作原理具体工作原理可以分为以下4个步骤：（1） 首先，将相应数量的硬币，投放至投币口。此时，自动售货机内部的传感器，将会对硬币的实际数量，进行正确判定。（2） 当自动售货机已经识别实际投放金额时，顾客可以自由选择不高于投币金额的商品。此时，如果顾客选择的商品有货，则将会实时出货，并且可以实现手动找零；然而，如果

25、顾客选择的商品无货，则顾客可以选择其他货品或者退币。（3） 对于顾客而言，如果其在购买某商品后，依然存有余额，则可以继续选择其他不高于余额的货品或者退币。（4） 如果在四秒后，顾客尚未进行任何操作，则自动售货机系统将会直接弹出顾客已经购买的相关商品，或者进行退币。2.5自动售货机功能要求设计如果基于多样化功能需求，则可以将其大致分为七个步骤，具体如下：（1）对于自动售货机而言，通常情况下，其可以同时销售不同价位的多样化商品，例如：可乐2.5元、牛奶3元，并且不会受限于数量。（2）对于自动售货机而言，通常情况下，其可以同时接收多样化面值的相关货币，例如：五元以及五毛等。（3）对于顾客而言，如果其

26、在购买某商品后，依然存有余额，则将可以实现自主找零。（4）对于顾客而言，如果在购买某商品时，其实际投入金额，不足以支付商品时，则自助售货机外部的控制指示灯，将会闪烁，以此来提醒顾客。此时，顾客可以自由选择是否继续投币购买，或者直接退币。（5）对于顾客而言，如果其在购买某商品时，该商品呈现出无货状态，则自助售货机外部的无货指示灯，将会闪烁，以此来提醒顾客。此时，顾客可以自由选择是否购买其他商品，或者直接退币。（6）对于顾客而言，其能够同时购买不同价位的多样化商品，并且当交易结束时，可以实现自主复位，服务下一位顾客。（7）对于顾客而言，其在投币结束后，如果不想继续购买相关物品，则只需要自主退币即可

27、。2.6自动售货机设计思路开始 选择商品No所选商品是否有货？退币Yes投入硬币YesNoNo是否继续购买？金额是否足够？Yes出货图2-1 自动售货工作流程图此次设计对象为自动售货机，在控制程序设计方面，主要参照PLC（三菱FX-2N型）的梯形图，同时对PLC编程语言、设计产品的硬件构成等知识加以概述。基于控制目标与设计内容，完成梯形图与顺序功能图的绘制，然后基于PLC理论，针对自动售货机存在的外部接线图，进行更深层次的细致设计，最后，基于外部接线图及其相应的梯形图，针对自动售货机的实际控制原理，进行更深层次的细致阐述。此项设计的核心为自动售货机梯形图。先应基于控制目标与设计，进行客观绘制工

28、作流程图（即图2-1）。然后，以此图为基础，完成梯形图的精准设计，同时对其进行多次调整，以确保程序准确。2.7自动售货机的控制要求根据自动售货机的控制提出以下7点要求：1.按下投币按钮5角，1元，5元，数码显相应数字。2.对于自动售货机而言，其应该实时计算出显示金额去除相应商品金额的实际数值，并且通过数码显示的具体方式，呈现在客户面前。3.当投币余额不足时，如果继续投币可继续购买4.投币金额超过十元，数码管显示低两位，但可继续购物。5.当购物过程已经超过5秒，与此同时，顾客并未进行任何操作时，则取物口的指示灯，应该呈现出点亮状态。除此之外，如果顾客依然存有余额，则退币口的指示灯，也应该呈现出点

29、亮状态。6.对于顾客而言，如果其并未购买任何商品，则通过操作退币按钮，应该获取在当时投入的全部金额。 7.购物如无币找零则提示灯亮，考虑是否继续购物再按一次选物按钮，继续购物否则按退币按钮，金额退币。第3章 PLC控制的自动售货机硬件设计3.1 硬件电路组成通常情况下，对于自动售货机而言，应该在其内部配备相应的货币识别器，当货币已经投入至自助售货机时，如果系统识别出此货币为真币，则会立刻将此信号，传递至PLC输入端，从而控制按钮放下指定商品，所购产品即输出。此外，用户可通过七段数码管获知当前具体金额。在完成购买后，将退币按钮摁下，即启动退币操作。如果用户无退币操作，售货机通过自动报警告知其退币

30、，硬件电路构成详细状况如图3-1。 投币硬币识别纸币识别PCL各商品按钮退币按钮各商品指示灯七段数码管显示各输出继电器系统报警图3-1硬件电路组成框图3.2主要硬件选择（一）硬币识别器1、硬币识别原理对于自助售货机而言，其针对硬币，进行识别的多样化指标，应该包含材质及其直径，与此同时，应该包含厚度。 通常情况下，自动售货机主要基于电磁，针对硬币的材质，进行相应的识别。在此过程中，空心线圈或者磁芯线圈，均可以对其进行相应的识别，与此同时，应该将其实际组数，设置为1至6组，其中6组代表多件。当运行时，线圈与线圈附近电路通过特有频率振荡，各线圈对应的频率不同。在硬币通过与线圈面平行或垂直形式（具体取

31、决于产品）穿过时，可导致振荡频率波动。各材质，在所致频率波动幅度与方向（下降或提高）上存在区别，待记录了某类硬币的变化表现，即被当做此类硬币鉴别的依据。 无特殊设计来测定硬币厚度，客观而言，应该针对硬币的实际厚度及其相应的材质，进行同时识别。这是由于，对于材质相同的相关硬币而言，如果其实际厚度，存在一定的差异性，则将直接影响到频率的实际变化。 实际上，对于直径而言，应该基于光电管队列，针对硬币的实际直径，进行相对准确的细致识别。通常情况下，如果其排列组合相对合理，可实现加高识别精度，能够至0.5mm。较为新颖的识别设备均通过偏心（或异形）线圈加以识别，若硬币直径较小，则其重合于线圈的部分同样有

32、限，进而可导致不同的频率波动。2、此次设计选用的硬币识别器外观如图3-2所示。图3-2硬币识别器示意图硬币对象：直径范围：18mm-32mm之间；厚度范围：1.2mm-3.2mm之间。仅接收人民币。实际电压范围：DC+12V。实际功耗：静能状态下：0.5mW ；动能状态下：0.5W 具体温度范围：-20+50之间 （二）纸币识别器1、纸币识别原理 通常情况下，自动售货机在针对纸币，进行细致识别的过程中，系统会将多样化通道接口，接收到的相关参数值，具备的同识别标准展开对比、评估，如果发现明显不同，会马上释放报警信号，同时将电机截停，以及给出相关信号说明。2、此次设计选用的纸币识别器外观如图3-3

33、所示。 图3-3纸币识别器实际电压范围：DC +12V +-5% 之间实际电流：待机状态下：0.12A 工作状态下：2A工作状态下的实际温度范围： 0C 55C之间保存状态下的实际温度范围： -20C 60C之间 实际湿度范围：30% 85% RH 之间实际重量：0.8kg 插入时的具体方向：均可具体识别时间：2.5秒3.3电磁阀的选择如果从基本原理的角度，对电磁阀进行更深层次的细致分析，则可以得知，对于全球电磁阀而言，其具备直动式、先导式、分步直动式这3种，综合原理、材质、阀瓣结构因素，可将电磁阀分成以下类型，其中，主要包含直动膜片结构、分步膜片结构以及直动活塞结构，与此同时，包含先导活塞结

34、构、分步活塞结构、以及先导式膜片结构。 此次设计所用电磁阀选择直动式（见图3-4）。 图3-4直动式电磁阀具体示意图3.4 PLC的简介PLC属于一类计算机2，其应用于工业控制领域，刚开始，其名称为“可编程逻辑控制器”。此类计算机取代继电器完成逻辑控制目的。在技术提升下，此设备性能已不仅局限于逻辑控制，所以，现今此类此设备又名“可编程控制器”（PC）。然而出于区分个人计算机的简称“PC”目的，“可编程控制器”依然采用“PLC”简称，从1966年研发出首个PLC，此设备研发成果显著的国家有德国、日本与美国。对于PLC而言，其在硬件构成的层面上，和微型计算机之间，较为类似。其中，PLC主要包含通信

35、模块、CPU、功能模块、输入/输出接口电路、存储器。PLC实践运行环节有3个：输入采样、执行用户程序、输出刷新。待此3个环节完成，即完成1个扫描周期。当PLC持续运行时，其中央处理其通过设定的速度执行每个扫描周期。(1) 输入采样环节 此环节，PLC通过扫描形式逐一读入全部输入状态与数据，同时使其于I/O映象范围内的相应单元存储下来。待完成此环节，进入下两个环节。在这个环节，输入状态与数据即便有所改变，也不会影响I/O映象区内有关单元的状态与数据。故而，若输入的为脉冲信号，那么其宽度一定要在1个扫描周期以上，方可确保不管处于何种状况时，此输入都可以被读入。(2) 执行用户程序环节 此环节，PL

36、C始终以从上至下次序对用户程序进行扫描（见梯形图）。当对各条梯形图进行扫描时，始终先对梯形图左侧控制线路（由各触点构成）进行扫描，然后对所有控制线路（由触点构成）根据由左至右、由上至下次讯实施逻辑运算，接着基于逻辑运算结果，对系统RAM存储区（或I/O映象区）；或对此梯形图所设定的专门性能指令实施与否加以明确。即在此环节，仅I/O映象区中输入点的状态与数据无改变，另外的软设备与输出点则不管在RAM存储区抑或I/O映象区的数据与状态均存在改变几率，同时程序执行结果会使上端分布的梯形图对下端分布由这些数据（或线圈）构成的梯形图施以影响；反之，下端分布的梯形图被更新的逻辑线圈数据（或状态）仅可至后1

37、个扫描周期方对上端分布的程序施以影响。此环节，若启动立即I/O指令，那么能够实现对I/O点的直接存取。I/O指令即便被启动，依然不会刷新输入环节影像寄存器相应参数，程序可自I/O模块直接取值，会马上刷新输出环节影像寄存器，此相比立即输入存在部分不同。(三) 输出刷新阶段 此环节，基于I/O映象区范围中相应数据与状态，CPU对全部输出锁存电路加以更新，然后通过输出电路，使对应外设启动。此刻，方为PLC实际输出。3.5 PLC的选择目前，对于自动售货机而言，对其影响最深的电子元件，即为单片机。对于单片机而言，如果其实际输出电压并不稳定，则将具备低安全性，而PLC除了拥有相似控制性能，同时在其他方面

38、也表现出优势，包括安全性、便捷性、电压使用区间大、容易编程、广泛适用性、灵活性等，同时可使自动售货机运行稳定性增强，可确保其持续、稳定工作；故而，现今被广泛推行于多个领域，包括传统制造领域、机电一体化领域、工业自动化控制领域等。所以，此次自动售货机设计采用PLC进行控制。其产品及型号为三菱、FX-2N（外观见图3-5）。图3-5 三菱FX-2N PLC3.6 PLC的结构当前PLC存在诸多类型，在指令系统与功能方面同样存在区别，然而核心均为微处理器，且均面向工业控制服务，故而，在工作原理与结构上，这些类型基本一致，在硬件结构上类似于微机。构成单元主要有CPU、外部装置接口、RAM存储器、ROM

39、存储器、I/O扩展接口、电源/输入/输出接口电路等。对于PLC控制系统而言，其基本流程大致如下：输入量PLC输出量。实际上，输入量环节包括外部各类传感器检测信号、模拟信号、开关信号，这些信号通过PLC外部输至端子，转化成输出量来相应控制外部装置。由此能够明确，PLC主要构成单元可以大致分为两类，其中，主要包含输入单元，与此同时，包含输出单元。（1）通常情况下，对于CPU而言，其主要通过运算器及其相应的控制器共同组成，与此同时，其基本作用大致如下：开展逻辑与算术运算。控制器功能为，对计算机所有部件加以控制，使其稳定运行。(2) 存储器对于PLC而言，可以将其内部的存储器，大致分为两类。其中，主要

40、包含系统存储器，主要存储相关管理数据，与此同时，包含用户存储器，主要存储多样化用户数据。(3) 输入/输出电路对于此类电路而言，其主要将通过PLC输出的相关信号，统一转化成相应的数字电信号。3.7 PLC的原理在实际运行过程中，PLC可以基于系统程序的控制，切实满足多样化用户的实际需求。然而PLC具备自身特殊性，待工作目标明确后，将专用程序装至PLC内，其即具备了专用机功能，其所应用的运行形式为循环扫描，此形式同样应用在执行应用程序、管理系统工作任务方面。 输入刷新环节通常情况下，在此环节中，CPU将会针对全部输入端口，进行相对细致的扫描，与此同时，针对其实际状态，进行相应的读取，同时将其向输

41、入状态寄存器内输入。待此环节结束，输入端口即关闭，进至下一环节。 执行程序环节此环节，以使用者录入的控制程序为基础，自首条其逐一执行，同时把对应逻辑运算结果储存至指定寄存器。刷新输出环节通常情况下，在此环节中，主要将寄存器中的全部内容，依次传递至锁存电路，与此同时，借助专门输出形式输出，使外界有关执行元件开始运行，如此方为PLC真正输出。3.8 PLC的硬件组成在硬件上，PLC构成包括CPU、电源、存储器、扩展接口、输入单位、通信接口、输出单位等（详见图3-6）。图3-6 PLC硬件构成图 这些构成中，核心为CPU；输入/输出单位则为此核心连接现场输入/输出装置的电路；通过通信接口，实现与外界

42、装置的相连，包括上位计算机、编程器等。3.9 PLC外部接线图对于自动售货机而言，其具体外部接线示意图，详见如图3-7。图3-7 PLC外部接线图23第4章 PLC控制的自动售货机的软件设计4.1 系统涉及PLC指令简介(1)比较指令 CMP实际上，在PLC控制系统中，CMP是至关重要的，其会对比S1与S2内数据，将对比结果传输给目的操作数D内，见图4-1，若X0呈OFF状态，CMP不执行，不会改变M0、M1与M2；若呈ON状态，则CMP执行，对比S1与S2内数据，即对比C20计数器值和K100。若当前C20计算器值在100以下，那么M0等于1；若其在100以上，那么M2等于1；若其等于100

43、，那么M1等于1。此指令具体应用详见下图4-1。图4-1CMP指令使用说明(2)相关运算指令1)加法运算图4-2加法运算具体示意图加法运算具体示意图，详见图4-2。2)减法运算加法运算具体示意图，详见图4-3。(4) BCD指令4.2主程序流程图对于自助售货机而言，其具体流程示意图，详见图4-4所示。开始选择商品No所选商品是否有货？Yes退币投入硬币No是否继续购买？Yes投入金额是否大于等于商品价格？Yes送出所选物品及退币图4-4主程序流程图4.3 I/0分配表通常情况下，对于输入/输出单元而言，其主要呈现为I/O单元，实际上，PLC可以通过相关输入接口，针对目标对象涉及到的多样化数据，

44、进行更深层次的细致检测，从而对其实现相应的控制。其中，具体I/O分配表，详见表4-5。表4-5 I/O分配表输入过程输出过程具体设备名称输入点名称具体设备名称输出点名称5角人民币SB0X000可乐商品推电磁阀KM1Y01元人民币SB1X001矿泉水商品推电磁阀KM2Y15元人民币SB2X002牛奶商品推电磁阀KM3Y2可乐选项SB30003酸奶商品推电磁阀KM4Y3矿泉水选项SB40004L1灯Y4牛奶选项SB5X005L2灯Y5酸奶选项SB6X006L3灯Y6退币选项SB7X007L4灯Y7可乐无货选项SB8X010纯水无货选项SB9X011牛奶无货选项SB10X012酸奶无货选项SB11X

45、013无币找零选项SB12X014 4.4控制程序设计思路本篇论文，旨在设计出能够同时销售不同价位多样化商品的自助售货机，与此同时，其应该具备硬币识别以及自动售货等实际功能。除此之外，该自动售货机应该能够接收不同面值的人民币，例如：5角以及1元等。并且将可乐的实际售价设置为2.5元，牛奶的实际售价设置为3元等。对于顾客而言，如果在购买某商品时，其实际投入金额，不足以支付商品时，则自助售货机外部的控制指示灯，将会闪烁，以此来提醒顾客。此时，顾客可以自由选择是否继续投币购买，或者直接退币。与此同时，如果顾客在购买某商品时，该商品呈现出无货状态，则自助售货机外部的无货指示灯，将会闪烁，以此来提醒顾客

46、。此时，顾客可以自由选择是否购买其他商品，或者直接退币。除此之外，对于顾客而言，其在投币结束后，如果不想继续购买相关物品，则只需要自主退币即可。4.5部分程序说明1、投币部份系统具有三个投币按钮SB0、SB1、SB2分别对应于0.5元与1元，5元，任意按下一个按钮，系统会接收相应的货币加法指令统计总值。2、价格对比及其商品送出对于已经寄存于D200内部的相关货币金额而言，如果相较于商品单价，则应该如程序第66步中如果寄存器D200中的数字大于25，则M2得电，按下选择按钮SB3推可乐电磁阀推出可乐，减指令计算出所找零钱退币。3. 退币找零及退钱部分退币键为X7，只要机器内货币的总额不等于零，此

47、时按下X7可以退币，在退币前系统会比较货币的值4.6全部程序梯形图第5章 结束语在此次设计全自动售货机控制系统中，我认知到PLC的高度适用性与关键性，此项技术创新了现代控制领域。现今，在控制系统众多方面，PLC均实现了非常高的应用率，尤其成功研发了FX系列PLC，其彰显出诸多突出优势，包括高度安全性、低重、强大抗干扰性、较小维修量、高度适应性、便于维修与调试、灵活性、良好扩展性、便于编程。对于PLC而言，其已经逐步推进了中国工业领域的实际发展进程，并且对人们的日常生活，产生了极其深远的影响。在本篇论文中，本人针对自动售货机，进行实际设计时，遇到了诸多难题，然而，基于房慧龙导师和各位同学的帮助，

48、以及基于自己查阅的相关资料，都顺利的解决了。与此同时，对于整体系统而言，本人对其也有了相对系统的认识，知道如何实现该系统具备的多样化实际功能，从而最终完成本次毕业设计。总而言之，此次设计让我巩固了基础知识与培养创新意识相结合。我相信这些在我今后的学习和工作当中都会有很大的帮助。参考文献1张志柏，秦益霖PLC应用技术北京：高等教育出版社，2013.122周美兰，周封，忘岳宇PLC电气控制与组态设计北京：科学出版社，20033吴建强，姜三勇可编程控制器原理及应用哈尔滨工业大学出版社，20004吴中俊，黄永红可编程序控制器原理及应用北京：机械工业出版社，20035张万忠，刘明芹电器与PLC控制技术北

49、京：化学工业出版社，20036廖常初可编程序控制器应用技术重庆大学出版社，20077王兆义北京：机械工业出版社，20018周程可编程序控制器原理与应用北京：高等教育出版社，2003答谢辞本篇论文，得以顺利完成，离不开房慧龙导师的悉心指导，无论是在论文选题方面，还是在论文构思方面，我的指导老师，都给予了我很多建设性的意见，在此表示诚挚的谢意。除此之外，在此感谢在学习和生活中，帮助过我的各位同学，是你们的不断支持和鼓励，帮助我完成学业。另外，我也要感谢我的母校，以及曾经帮助和关心过我的各位老师。感谢他们在学习中给予我的支持和帮助。由于时间因素，以及本人的专业能力有限，故此，本篇论文，尚存在某些不足

50、之处，在此欢迎各位老师进行批评指正！毕业设计（论文）成绩评定表一、指导教师评分表（总分为70分）序 号考 核 项 目满 分评 分1工作态度与纪律102调研论证103外文翻译54设计（论文）报告文字质量105技术水平与实际能力156基础理论、专业知识与成果价值157思想与方法创新5合计70 指导教师综合评语： 指导教师签名： 年 月 日 二、答辩小组评分表（总分为30分）序 号考 核 项 目满 分评 分1技术水平与实际能力52基础理论、专业知识与成果价值53设计思想与实验方法创新54设计（论文）报告内容的讲述55回答问题的正确性10合计30答辩小组评价意见（建议等第）： 答辩小组组长教师签名： 年 月 日三、系答辩委员会审定表1 审定意见2审定成绩（等第）_ _ 答辩委员会主任签名： 年 月 日