plc常工院 自动贩卖机的模拟控制

CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY

PLC课程设计说明书

题目：自动售货机的模拟控制

二级学院（直属学部）：延陵学院

专业：电气工程及其自动化班级：10电Y1 学生姓名：xxx 学号：101207xx

指导教师姓名：xxx 职称：副教授

2013年 1 月7日

PLC课程设计任务书

延陵学院专业：电气工程及其自动化班级：10电Y1

目录

PLC课程设计说明书 (1)

PLC课程设计任务书 (2)

1 绪论 (4)

2 课题介绍 (5)

3 设计内容及其要求 (5)

3.1控制要求 (5)

3.2设计要求 (5)

4 硬件设计 (6)

4.1元器件清单 (6)

4.2硬件控制原理图 (7)

5软件设计 (8)

5.1设计框图 (8)

5.2I/O地址分配 (8)

5.2 梯形图 (9)

6 程序调试 (9)

7结论 (9)

8参考文献 (10)

9附录 (11)

梯形图程序梯形图 (11)

语句指令表 (15)

1 绪论

公元 1 世纪,希腊人希罗制造的自动出售圣水的装置是世界上最早的自动售货机。1925年美国研制出售香烟的自动售货机，此后又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售货机。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要有食品、饮料、香烟、邮票、车票、日用品等自动售货机。一般的自动售货机由钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成。钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。指示装置用以指示顾客所选商品的品种。贮藏售货装置保存商品，接收出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口。一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。70年代以来，出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售货系统，如无人自选商场、车站的自动售票和检票系统、银行的现金自动支付机等

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。

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。

2 课题介绍

本文设计的是售汽水、咖啡饮料的自动饮料机，它的售货过程原理是：

(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，显示出哪个通道有货，哪个通道已售完，并等待顾客按键选择商品。

(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。

(5) 显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择退币或继续买商品；如果款额不足，售货机经过延时予以退币。退币时是采取由大额面值到小额面值输出钱币的顺序。

(6) 系统复零，完成售货。

3 设计内容及其要求

3.1控制要求

可通过操作属性把把自动售货机分为四个过程：

(1) 投币过程

(2)价格比较过程

(3)选择商品过程

(4) 退币过程

可把自动售货机工作过程分为4个状态：

(1) 初始状态

(2) 投币状态

(3) 购买状态

(4) 退币状态

初始状态，自动售货机内部各元件都处于复位状态，内部电机停止运转，等待投币操作。

投币状态。按下投币按钮，显示投币框，按下所投币显示屏显示投入、消费、余额数值，当所投币超过商品价格时，相应价格选择按钮发生变化，提示可以购买。

购买状态。按下可以购买的选择按钮，所选的商品出现在出货框中，同时显示屏上的金额数字根据消费情况相应变化。取走商品后出货框消失。

退币按钮。按下退币按钮，显示退币框，同时显示出应退币值及数量。按下确认钮，则恢复初始状态。

到此为止，自动售货机的一个完整工作过程结束

3.2设计要求

自动售货机是机电一体化的自动化装置，在接受到货币已输入的前提下，靠触摸控制按钮输入信号使控制器启动相关位置的机械装置完成规定动作，将货物输出，自动售货机的实际要求如下：

(1) 自动售货机可投入一元、两元和三元元的钱币。

(2) 所售饮料的价格为：汽水—3元，咖啡—5元。

(3) 当投入的钱币总值超过所购饮料的标价时，所有可购买饮料的指示灯均亮，作为购买提示（当投入的钱币总值超过3元，汽水指示灯亮；当投入的钱币总值超过5元时，汽水和咖啡指示灯亮）。

(4) 当可乐指示灯亮时，按选择可乐按钮，则排出汽水。

(5) 当绿茶指示灯亮时，按选择绿茶按钮，则排出咖啡。

(6) 系统根据顾客投入的钱币，判断钱币是否足够，若足够则根据顾客的要求自动售货，投币不足则给出提示。

(7) 购买饮料后，系统自动计算剩余钱币，若投入的钱币总值超过所需的钱数，则找钱指示灯亮自动售货机自动退出多余的钱。动作停止后按退币按钮，可以退回余额，退回余额如果大于5元，则先退5元，再比较余额如果大于1元，再退1元，如果小于1元则直接退0.5元的。

(8) 当退币或报警时则不能再投入钱币

4 硬件设计

4.1元器件清单

4.1.1 PLC选型

根据控制要求和控制方案可知，需要9个输入点和16个输出点，由此确定PLC 的点数为32，由于未用到扩展模块，因此选用的PLC型号为FX2N-32MR。

4.1.2 熔断器选型

根据公式I（FU额定电流）=IN（1.5—2.5）进行计算，选择熔断器FU为RM10-20，额定电压220V，额定电流2A；FU2、FU3、FU4的整定电流为0.375，找不到该种熔断器，可省去。

4.1.3 按钮选型

根据各按钮功能进行选择（包括各按钮颜色）：SB1可选用型号XB2BW33B1C，该型号是绿颜色的，可作为启动按钮；SB9可选用型号XB2BW34B1C，该型号是红色的适合作停止按钮；其余SB2-SB8按钮可任选择，此处选择型号XB2BA51C，黄色的。

4.1.4 译码显示器

由于PLC点数的限制，在此选用具有四个输入端的译码显示器：74LS48。由于该芯片内部具有上拉的电阻，因此不用再施加上拉电阻，较为方便。

4.1.5 指示灯选型

为了减少额外再施加外部电源的麻烦、并充分考虑到节能的需要，选用额定电压为24V的优化型指示灯：XB7EB3LC，绿色的。由于PLC工作电压是24V，故可以共用一个电源。

4.1.6 两位数码管

由于本控制方案仅需要两位显示，同时考虑到节能的需要，决定选用0.56英寸的SN22056K数码管。

4.1.7 电磁阀选型

电磁阀选择选用重庆久诺阀门生产的电磁阀。KV1、KV2和KV3选用同一型号的电磁阀：ZCK01-65 6 7 8，参数为直动式、内螺纹连接、AC220V、中低压、不锈钢、带止回功能、公称通径65mm。KV4选用ZCK01-25 6 7 8型的电磁阀，除了其公称通径变为25mm外，其余参数同上。KV5选用用ZCK01-50 6 7 8，除了其公称通径变为50mm外，其余参数同上。

综合以上分析，列出以下元件清单如表2所示：

4.2硬件控制原理图

5软件设计

5.1设计框图

5.2I/O地址分配

输入/输出单元通常也称I/O单元或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 对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。本次课程设计的主要I/O分配如下：

PLC的I/O接线表

5.2 梯形图

见附录

6 程序调试

在整个程序的调试过程中，我遇到了一些问题，最初的设计比较简单，只是将投币，购买的过程考虑进去，而没有将购买之后送货的过程加进设计的方案中，后来在老师的提醒之下，我又将送货的过程采用了小车直线运动进行模拟，将四个光电开关模拟成四种货物的送货地点，分别在按下四个送货按钮之后，将货物送到四种地点，使得整个系统更加完善，功能更加强大。

在数码显示的过程中也遇到了一些问题，数码显示时数据的传输所用到的中间继电器和后来送货时的中间继电器发生了冲突，使得程序运行过程发生了紊乱，后来在同学的帮助下，我明白了问题的关键，将其解决，使数码显示功能顺利实现。

在最后的送货过程中，由于有四个地点，所以要对电机的正反转分别进行控制，最初我是将所有的正转输入都采用了Q2.6进行驱动，所有的反转输入都采用了Q2.5进行驱动，当程序运行时，发现得不到预期的现象，经检查程序没有问题，后来经过考虑和同学的提醒，采用中间继电器进行驱动，现象就出现了，实现了最初预想的送货过程。

在找零阶段，最初只是按下找零按钮后直接将数码显示清零，后来经过思考和老师的提醒，将找零部分又逐步进行了完善，将找零的过程在数码管上显示了出来先找大面额的钱币，后找小面额的钱币，其内部进行减法运算，使得整个找零的过程清晰可见。

在购买货物的过程中最初忽略了如果货物售完该怎么办，后来经过完善将货物的数量进行了设定，只有当投币金额大于等于所要购买的货物时，且货物数量大于零时才能进行购买，这使得整个过程更加完善。

7结论

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。

8参考文献

[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，2009，7

[2]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，2008

[3]陈金华.可编程序控制器(PC)应用技术.北京电子工业出版社,2008

[4]陈在平.赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计.北京机械出版社,2009

[5]廖常初主编.PLC编程及应用.北京机械工业出版社,2006

[6]何衍庆.可编程序控制器原理及应用技巧.北京化学工业出版社,2008

9附录

梯形图程序梯形图

语句指令表