基于PLC的自动售货机设计

毕业设计报告（论文）(2011届)题目：基于PLC的自动售货机设计所属系：生产过程自动化班级：自动化0813***名：***学号： **********同组成员：徐恒***师：***本论文设计的是基于三菱FX2N 系列PLC构成的自动售货机监控系统，本文阐述了自动售货机的设计概论、研究意义以及它的发展历史，对自动售货机的方案进行了论证，介绍了PLC的基本组成、发展以及特点，对基于三菱FX2N系列PLC构成的自动售货机系统整体设计过程进行较为细致的论述。

文中详尽地介绍了自动售货机的原理以及各硬件组成，PLC外部接线图。

并且进行了实际模型的制作，在PLC梯形图的编写时，文中采用的是三菱PLC梯形图专用编译软件来进行编写。

介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程，本设计通过PLC与触摸屏相结合控制自动售货机，最终完成交易。

在设计中选择PC机作为主工作站的上位机，下位机采用PLC 作控制器。

其中系统主要包括计币系统、选择系统、选择系统、饮料供应系统、退币系统。

本设计主要通过PLC和触摸屏相结合，来实现对自动售货机系统的控制，从而提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定的运行。

并且通过实际模型的制作经实践验证该控制系统是可行的。

关键词自动售货机PLC 梯形图触摸屏第一章绪论 (1)1.1自动售货机的设计概论 (1)1.2自动售货机的研究意义 (1)1．3自动售货机的发展历史 (2)第二章自动售货机总体设计 (2)2.1 自动售货机PLC 控制设计任务书 (2)2.1.1 自动售货机PLC 控制的工作要求 (2)2.1.2 自动售货机的工作原理 (2)2.1.3 自动售货机简单示意图 (12)第三章硬件设计 (12)3.1 PLC概述 (12)3.1.1 PLC的产生 (12)3.1.2 PLC定义 (13)3.1.3 PLC发展趋势 (13)3.1.4 PLC的特点 (14)3.2 PLC的组成和设计步骤 (15)3.2.1 PLC的选型 (17)3.2.2自动售货机PLC硬件控制电路设计 (18)3.2.3 I/O地址 (19)3.3 硬件排布 (13)3.4其他硬件的选型 (13)第四章软件设计 (14)4.1 组态工程 (14)4.1. 1MCGS组态软件的系统构成 (14)4.1.2任务实施 (15)4.2 PLC程序的编写 (19)4.3系统仿真与运行 (20)4.4设计结果分析 (21)结束语 (22)致谢 (23)参考文献 (24)第一章绪论自动售货机是能够根据投入的钱币自动复活的机器，它是商业自动化的常用设备，不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。

现代的自动售货机的种类、结构和功能依出售的商品而异。

钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的个数计算金额。

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。

自动售货机自动输出顾客所要的商品。

因此，自动售货机在商业，食品行业越来越普及，更方便消费者购买自己所需的商品。

使用方便、可靠、节省人力的自动售货机将在社会生活中成为一种趋势。

1.1自动售货机的设计概论本设计是一套结构简单，操作方便，性能可靠的自动售货机产品。

自动售货机计币系统、选择系统、选择系统、饮料供应系统、退避系统。

自动售货机在接受投入钱币后，通过与商品价格比较，确定是否能够售出商品和把算出剩余的钱找回。

当商品输出后售货机自动把上次傅卖商品的价格和投入的钱币的总和清零，这是才可以进行下次交易。

自动售货机还应满足商家查看销售商品的总和及使其清零，和控制该售货机进行整体复位。

该售货机可以帮助商家更好的销售商品，并且节省人力，获得更大的利润。

1.2自动售货机的研究意义面对当前快速商品社会，人们的时间观念越来越重，如何才能更快的购买到顾客自己所需的商品，这都是顾客和商家共同面临的问题。

随着科技的发展及人们生活水平的提高，自动售货机市场的发展越来越呈现出多元化及个性化的需求。

通过自动售货机进行自助购物正逐渐成为市民的一种新的消费时尚，快捷方便的购物方式满足了人们在当今科技高速发展的现代社会追求高品质生活的需要。

自动售货机在城市商业区、写字楼大厅、风景区、车站、码头、繁华街道等公共场所的布设能够美化亮化城市环境，方便群众生活，已经成为城市各角落的一道亮丽风景线。

自动售货机已在国内普及，并成为城市现代文明程度的一种象征性标志。

1．3自动售货机的发展历史自动售货机是本世纪70年代在日本、欧美发展起来的高新技术现代应用产品，被称为24小时营业的微型超市，售货领域已扩展至小食品、小用品、香烟、电话卡、车票、邮票等。

目前在40多个国家已经广泛使用，日本平均每23人一台，美国平均每40人一台，欧洲平均每60人一台。

在邻国日本，70%份额的罐装饮料市场是通过自动售货机售出的；美国可口可乐公司拥有五十余万台饮料自动售货机分布在世界各地。

通过自动售货机销售将成为商品零售业不可分割的重要组成部分。

第二章自动售货机总体设计2.1 自动售货机PLC 控制设计任务书2.1.1 自动售货机PLC 控制的工作要求1)此售货机可投入1 角、5角、1 元硬币。

2）所售饮料标价：矿泉水——1.00 元可乐——2.00 元冰红茶——2.50 元3）当投入的硬币和纸币总价值超过所购饮料的标价时，所有可购买饮料的指示灯均亮，作可购买提示。

（如：当投入的硬币的总价值超过1.0元，矿泉水指示灯亮；当投入的硬币的总价值超过2元时，矿泉水、可乐指示灯均亮；可乐当总价值超过2.5元，所有按钮指示灯都亮）。

4）当饮料的指示灯亮时，才可以按下需要购买饮料的按钮，购买相应的饮料（当按钮矿泉水灯亮时，按动矿泉水按钮，开始售货，同时矿泉水灯闪3s后熄灭。

可乐和冰红茶售货与矿泉水售货相同。

）5）若投入的硬币盒纸币总价值超过所消费的金额时，找余指示灯亮，按下退币按钮，就可以退出多余的钱。

2.1.2 自动售货机的工作原理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: 计币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统和退币系统。

（1）计币系统: 当有顾客买饮料时, 投入的钱币经过识别机构,记录1 角、5角、1 元钱的个数, 通过个数与币值相加,并将总钱币数据存放在D0中。

（2）比较系统: 投入钱币完毕后, 系统会把D0内的钱币数据和可以购买饮料的价格进行比较,当投入的钱币总值超过1元时, 矿泉水指示灯亮；当投入的硬币的总价值超过2元时，矿泉水、可乐指示灯均亮；可乐当总价值超过2.5元，所有按钮指示灯都亮（3）选择系统: 当矿泉水灯和可乐等亮时或者灯全亮时可选择相应的饮料。

（4）饮料供应系统: 当按下选矿泉水选择按钮时, 同时矿泉水灯闪3s后熄灭。

可乐和冰红茶售货与矿泉水售货相同。

（5）退币系统: 当顾客购完饮料后, 多余的钱币只要按下退币按钮。

系统就会把数据寄存器D0中的钱币退回。

2.1.3 自动售货机简单示意图根据任务书所述制作了PLC模拟硬件操作面板，如图2-1所示。

自动售货机简单示意图2-1第三章硬件设计3.1 PLC概述3.1.1 PLC的产生20世纪60年代，汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的，汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装。

随着生产的发展，汽车型号更新周期越来越短，继电器控制装置就需要经常的重新设计和安装，十分费时、费工、废料，甚至阻碍了更新周期的缩短。

为了改变这一状况，美国通用汽车公司在1969年公开招标，要求用新的控制装置取代继电器控制装置，并提出了十项招标指标，即：（1）编程方便，现场可修改程序。

（2）维修方便，采用模块化结构。

（3）可靠性高于继电器控制装置。

（4）体积小于继电器控制装置。

（5）数据可直接送入管理计算机。

（6）成本可与继电器控制装置竞争。

（7）输入可以是交流150V以上。

（8）输出为交流115V，容量要求在2A以上，可直接驱动电磁阀、接触器等。

（9）在扩展时，原系统只要做很小变动。

（10）用户存储器容量至少能扩张到4KB（适应当时汽车装配过程的需要）。

1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台PLC,在美国通用汽车自动装配线上试用，获得了成功。

这种新型的工业控制装置以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域得到了推广应用。

到1971年，已经成功地应用于视频、饮料、冶金及造纸等行业。

这一新型工业控制装置的出现，也受到了世界其他国家的高度重视。

1971年，日本从美国引进了这项新技术，很快研制出来日本第一台PLC。

1973年，西欧国家也研制出它们的第一台PLC。

我国从1974年开始研制，于1977年开始工业应用。

3.1.2 PLC定义可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller,缩写PLC,简称可编程控制器），是随着现代科学技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种、小批量、低能耗、高性能发展的需要，产生的一种以CPU为核心的计算机新型工业控制装置。

PLC从1969年问世以来，虽然至今才40年，但由于具有良好的性能价格和稳定的工作状态以及简单的操作性，已经广泛应用于生产实际中。

可编程序控制器具有对开关量和模拟量的多种控制给你，早期作为一种新型的顺序控制装置应用于实际生产中。

以往人们习惯的是以继电器-接触器硬连线构成的顺序控制装置，采用接线逻辑，控制要求不同，接线就不同，而可编程控制器以微处理器、存储器为核心，采用存储逻辑，具有信息存储能力、软件编程能力和扩展性强等优势，通过编程可以实现不同的控制功能，在现代控制领域中得到广泛应用，已经、、成为工业自动化支柱之一。

3.1.3 PLC发展趋势PLC自问世以来，经过近40年的发展，已成为很多发达国家的重要产业，PLC在国际市场中已成为最受欢迎的工业控制产品。

随着科学技术的发展及市场需求量的增加，PLC的结构和功能在不断改进，生产厂家不停地将功能更强的PLC推入市场，平均3~5年就更新一次。

PLC的发展方向主要有以下几个方面。

(1) 向电体积更小、速度更快的方向发展。

虽然现在小型PLC体积已经很小，但是微电子技术及电子路装配工艺的不断改进，都会使PLC的体积变得更小，以便于嵌入到任何小型的机械和设备之中，同事PLC的执行速度也越来越快，目前大型的PLC的程序执行速度可高达34ns,从而保证了控制作用的实时性，可以使系统的控制作用及时、准确。

（2）向大型化、高可靠性、好的兼容性、多功能方向发展。

现在的大型PLC 向着容量大、智能高和通信功能强的方向发展。

对于大规模、复杂系统进行综合自动控制的PLC，大多数已采用多CPU的结构，如三菱公司的ANA系列可编程控制器使用了世界上第一个在一块芯片上实现PLC全部过年的32位处理器，即顺序控制专用芯片，其扫描一条基本指令的时间为0.15us。