PLC课程设计：自动售货机

目录

第1章 自售货机控制工艺流程分析 ..................................... 1

1.1自动售货机控制过程描述 ........................................ 1

1.2自动售货机控制工艺分析 ........................................ 1

第2章 控制系统总体方案设计 ......................................... 2

2.1 系统硬件组成 ................................................. 2

2.2 控制方法分析 ................................................. 2

2.3 I/O分配、 .................................................... 3

2.4 系统结线图设计 ............................................... 3

第3章 控制系统梯形图程序设计 ....................................... 5

3.1 控制程序流程图设计 ............................................ 5

3.2 控制程序时序图设计 ............................................ 5

第4章 监控系统设计 ................................................ 7

4.1 PLC与上位监控软件通讯 ........................................ 7

4.2 上位监控系统组态设计 .......................................... 7

4.3 实现效果 ..................................... 错误！未定义书签。

第5章 系统调试及结果分析 ........................................... 9

5.1 系统调试及解决的问题 .......................................... 9

5.2 结果分析 ...................................................... 9

课程设计心得 ....................................................... 11

附录 ............................................................... 13 PLC控制系统课程设计

1 第1章 自售货机控制工艺流程分析

1.1自动售货机控制过程描述

本次设计的题目是基于PLC自动售货机的系统设计，主要是应用三菱FX-2N型PLC的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识，如：PLC的定义、PLC的编程语言、PLC的硬件组成等。根据设计内容和控制要求画出顺序功能图和梯形图，再根据PLC的相关知识设计出它的外部接线结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程。

本次设计的重要部分是第四章的设计部分，即自动售货机梯形图的设计。根据设计内容和控制要求准确画出它的顺序功能图，再根据所画出的顺序功能图准确设计出它的梯形图，这样才能真正理解自动售货机的系统控制原理。

1.2自动售货机控制工艺分析

自动售货机是集声、光、机电一体化的高新智能化产品，在我国也开始得到应用。在中国人们可以看到现代化的自动售货机摆放在一些大商场门口、繁华街道两旁、公园入口处以及其它热闹的场所。

自动售货机在中国有着广阔的发展前景。从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。

从广义来讲自动售货机就是在投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看，自动售货机可以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，24小时无人售货的系统可以更省力，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[9]。

自动售货机的新奇、文明、高档、灵活方便等深受广大市民青睐。自动售货机最基本的功能是对投入的货币进行运算,并根据所投入的货币数值判断是否能够购买某种商品, 并做出相应的反映。因此, 售货机应能够辨识机内包含的商品,

能够对所投入的币值进行累计, 并提供所要购买的商品。当按下选择商品的按钮时,自动 售货机根据投入的币值, 起动电机, 提取商品到出货口, 顾客取出商品, 完成此次交易。 PLC控制系统课程设计

2 第2章 控制系统总体方案设计

2.1 系统硬件组成

PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成[7]。其中，CPU是PLC的核心；输入单元/输出单元是CPU与现场输入/输出设备之间的接口电路；通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备，其硬件构成图如图2-1。

图2-1 硬件组成

2.2 控制方法分析

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PLC控制系统课程设计

3 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。

2.3 I/O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

表2-2 I/O分配

输入信号 输出信号

汽水按钮 X0 汽水排出电磁阀 Y0

花茶按钮 X1 花茶排出电磁阀 Y1

咖啡按钮 X2 咖啡排出电磁阀 Y2

一元投入按钮 X3 退币电磁阀（一元） Y3

五元投入按钮 X4 退币电磁阀（十元） Y7

接上表

十元投入按钮 X5 汽水指示灯 Y4

复位按钮 X6 花茶指示灯 Y5

退币按钮 X7 咖啡指示灯 Y6

七段译码显示 Y10——Y17

2.4 系统结线图设计

本次知道售货机的外部接线图如图2-3，SB2—SB7为物品选择按钮，当投入货币物品绿灯亮（Q2.1—Q2.6），按下SB2—SB7其中一个，对用的KM线圈得电电机转动出相应的物品（Q0.1—Q0.6），当有物品销售完其行程开关断开，物品红灯亮并同时向总部发送物品销售完的信息；当收买物品总值低于投入总值时，可按找零按钮SB1选择找一元还是五角（SB10、SB11）后KM1得电电机转动找零(Q0.0)。

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图2-3 结线图设计 PLC控制系统课程设计

5 第3章 控制系统梯形图程序设计

3.1 控制程序流程图设计

图3-1 程序流程图

3.2 控制程序时序图设计

首先，应该做上位机与下位机的任务分工：上位机主要用来完成仿真界面的制作过程，而下位机则主要用来完成PLC程序的编写。其次，要分别对上位机和下位机进行资料的查找与收集。例如在进行仿真界面的设计时可以去观看一下真正售货机的外观，必要时可以借助一些宣传图片来设计自动售货机的外型；在进行PLC程序的编写时需要先分配PLC的I/O点，确定上、下位机的接口。然后，分别对上、下位机分别进行设计工作。最后，进行上位机设计结果与下位机设计PLC控制系统课程设计

6 结果的配合工作，经调试后完成整个系统的设计。

图3-2控制程序时序图设计

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7 第4章 监控系统设计

4.1 PLC与上位监控软件通讯

当某一个控制任务决定由PLC来完成后，选择PLC就成为最重要的事情。一方面要选择多大容量的PLC ,另一方面是选择什么公司的PLC及外设。

对第一个问题，首先要对控制任务进行详细的分析，把所有的I/O点找出来，包括开关量I/O和模拟量I/O以及输出是用继电器还是晶体管或是可控硅型。控制系统输出点的类型非常关键，如果他们之中既有交流220V的接触器、电磁阀，又有24V的指示灯，则最后选用的PLC的输出点数有可能大于实际电数。因为PLC的输出点一般是几个一组共用一个公共端，这一组输出只能有一种电源的种类和等级。所以一旦它们是交流220V的负载负载使用。则直流24V的负载只能使用其他的输出端了。这样有可能造成输出点浪费，增加成本。所以要尽可能选择相同等级和种类的负载，比如使用交流220V的指示灯等。一般情况下继电器输出的PLC使用最多，但对于要求高速输出的情况，就要使用无触点的晶体管输出的PLC了。

对第二个问题，则有以下几个方面要考虑：

（1）功能方面 所有PLC一般都具有常规的功能，但对某些特殊要求，就要知道所选用的PLC是否有能力控制任务。如对PLC与PLC、PLC与智能仪表及上位机之间有灵活方便的通信要求；或对PLC的计算速度、用户程序容量等有特殊要求；或对PLC的位置控制有特殊要求等。这就要求用户对市场上流行的PLC品种有一个详细的了解，以便做出正确的选择。

（2）价格方面 不同厂家的PLC产品价格相差很大，有些功能类似、质量相当、I/O点数相当的PLC的价格能相差40%以上。在使用PLC较多的情况下，这样的差价当然是必须考虑的因数。

PLC主机选定后，如果控制系统需要，则相应的配套模块也就选定了。

4.2 上位监控系统组态设计