plc控制系统设计论文plc控制步进电机论文

plc 控制系统设计论文 plc 控制步进电机论文触摸屏 PLC 自动售货机控制系统的设计摘要:本文介绍了自动售货机的结构组成,简述了利用触摸屏、可编程序控制器(PLC)控制的自动售货机控制系统的控制原理,最后给出了该控制系统的软硬件设计,并编写了系统程序总框图和一个具体的梯形图,经实践验证该控制系统是可行的. 关键词:触摸屏自动售货机编程序控制器(PLC)控制系统 引言 近年来,随着科技的发展和社会的进步,我国的自动售货机行业突飞猛进。自动售货机实现了商品需求化、性能多样化的发展,又由原来只能出售有限商品品种,转变为继百货公司、超级市场、便民店之后,以消费者与售货机“一对一”自动售货的无店铺销售业态,给人们的生活带来了极大的方便。传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心,这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作,而且由于输入电压不稳定,作为 CPU 的 MCS-51 型单片机超压发热容易造成爆裂,且系统的抗干扰性也比较差。可编程序控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置,它具有可靠性高、编程简单、采用 PLC、触摸屏控制,运行可靠,操作直观,价格便宜,实际制作中很容易实现。维护方便等优点,已在工业控制领域得到广泛地应用.因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务的独立设施,要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高.本文就详细地介绍一种用 PLC 实现的自动售货机控制系统的硬件设计和软件设计。 1 自动售货机的结构组成 1.1 箱体外观 正面上部为商品展示窗和价格标签;中部设投币入口、退币钮和金额显示窗;在价格标签附近设有选择商品的按键,正面下部为一个触摸屏界面,顾客通过界面操作能购买自己所需要的物品,既方便又快捷。 1.2 商品样品展示窗 商品样品展示窗由透明有机板窗、样品展示架、商品价格标签、选购按钮和照明灯组成,设在前门体内部的可开启样品门,用来更换商品样品和价格标签.展示窗相当于商店橱窗或者柜台,以清晰明亮的商品展示和明码标价来招揽顾客. 1.3 商品驱动机构 商品的包装多种多样,主要有箱、盒、罐、袋等,它们的提取机构也各种各样.商品在送出时可以采用“螺旋移动”等动作移到取货口. 1.4 商品贮存部分 由于商品的驱动机构是双螺旋体出货机构,由此决定了该自动售货机的商品贮存方式,商品主要是摆放在双螺旋体中,通过双螺旋体的旋转把商品推到出货口. 1.5 钱币识别系统 钱币识别系统由钱币识别器、识别后的钱币自动分类贮存机构和退币机构3 部分组成. 1.6 PLC 控制系统 PLC 控制系统是自动售货机在自动销售过程中,收到识币信号后,自动进行累计、外部金额显示、顾客按键后自动推出商品和发出退币找零等信号的电控系统.同时,该系统还具备预设价格、售出累计、驱动检测和故障自检等功能,是“售货机器人”的“大脑”。 2 自动售货机控制系统的控制原理 在本控制系统中,自动售货机只售汽水和咖啡;自动售货机可识别 1 元、5角、1 角硬币;自动售货机可退币 1 元、5 角、1 角硬币.其控制原理是:首先由顾客按下商品选择开关,然后顾客投入钱币,经钱币识别传感器后将信号送给PLC,由用户编写的 PLC 程序运行可以识别出钱币的真伪以及币值,并显示投入钱币的数值,并同时与商品的价格比较.当投入的钱币满足某商品的购买价格后,则可以购买该商品的指示灯亮,PLC 通过计算还可以显示出消费数值和余额数值,商品驱动机构收到控制信号后即出货电磁阀动作,送出商品,若有余额,则退币电动机动作,可以退出余额数值的相应币值,同时完成内部清零过程.这样就完成一次商品提货过程。 3 系统的硬件设计 3.1 机型选择 本系统是一个小型集中控制系统,PLC 选型主要取决于控制系统输入、输出开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能.根据此控制系统的要求,I/O 点数在 40 个左右,并且考虑到为以后的 I/O 扩展,我们采用了三菱公司的FX0N-40MR 可编程序控制器机型,其中其输入点为 32 点,输出点为 24 点.三菱公司型号为 GT11*QC(320X240)的触摸屏。 3.2 触摸屏画面的制作 我们利用三菱触摸屏的画面制作软件 GT-Designer,设计了图 1 的触摸屏控制画面. 3.3I/O 点配置 在选择好 PLC 的机型后,就可以进行该控制系统的硬件接口设计,考虑到编程简单、检查方便和接线容易等因素,我们编制了控制系统的输入输出(I/O)地址分配表,如表 1 所示. 表 1 输入信号、输出信号地址分配表 4PLC 软件设计 根据控制系统的工作原理及硬件设计,该系统的软件采用模块化的设计方法,其主要包括:计币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统、退币系统和报警系统。本售货机自动控制系统除报警系统外,其余系统都采用运行监控状态。PLC 输入、输出接线图如图 1 所示。 图 2 4.1 计币系统 当有顾客购买饮料时,投入钱币的个数经过感应器记忆并传送到检测系统(即电子天平)和计币系统。当电子天平检测的重量小于误差时,允许计币系统叠加钱币并将结果数据存放在数据寄存器 D2 中。否则系统认为是假币并退出系统,等待下一位顾客。PLC 编程梯形图如图 3 所示。 图 3 4.2 比较系统 投币完成后,系统会将 D2 内钱币数据和可以购买的饮料价格进行区间比较:若投币2 元,则指示灯 Y0 亮,显示投币不足,此时可以继续投币或退币;若 2 元投币3 元,则汽水选择指示灯长亮,此时可以选择汽水或退币;若投币3 元,则汽水和咖啡选择指示灯同时长亮,此时可以选择汽水、咖啡或退币。 4.3 选择系统 比较完成后,按下指示灯长亮的选择按钮,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停止。 4.4 饮料供应系统 按下选择按钮时,相应的电磁阀(Y4 或 Y6)和电动机(Y3 或 Y5)同时起动,饮料输出的同时减去相应的购买币数。当饮料输出达到 8s 时,电磁阀首先关断,小电动机继续工作 0.5s 后停机。小电动机的作用是加快饮料输出和电磁阀的关断。 4.5 退币计算及退币系统 系统可在顾客购完饮料后退回余币。按下退币按钮后,数据寄数器 D2 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 D11 中;D11 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 D12 中,依此类推。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,如果大于找出币数则报警。 4.6 报警系统 报警系统分为非故障报警和故障报警。如果是非故障报警,只要通过网络通知送液车或者送币车即可;如果是故障报警则需要通知维修人员到现场进行维修。同时系统如果报警则要打出回条给顾客,避免故障造成顾客损失 4.2 程序总框图 根据系统控制要求,编写了控制系统的程序总框图,如图 4 所示. 图 4 系统程序总框图 5 结语 目前,可编程序控制器、机器人、CAD/CAM 已经成为工业生产自动化的三大支柱.在以触摸屏、PLC 为核心的自动售货机控制系统中,当需要增加可选择的商品数量时,该控制系统的硬件只需要增加相应的输入信号,其硬件的原有接线不需要改变,软件则可以根据不同的控制要求进行修改