自动售货机的PLC控制系统设计论.docx

PLC应用与设计作业设计（论文）PLC应用与设计作业设计（论文） 题目：自动售货机的PLC控制设计学 院： 专 业： 班 级： 学 号： 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 2016年1月11日摘 要 本论文基于西门子S7-300系列PLC进行自动售货机控制系统的设计，阐述了自动售货机系统设计的基本原理及工作流程，然后以一次交易过程为例进行编程。在PLC梯形图的编写时，文中采用的是西门子PLC梯形图专用编译软件STEP7来进行编写。利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。关键词：PLC；STEP7；自动售货机；控制系统- 14 -目录摘 要- 1 -第1章引言- 2 -1.1 自动售货机的发展- 2 -1.2 自动售货机控制系统设计的主要内容- 3 -1.2.1 任务描述- 3 -1.2.2 任务要求- 3 -第2章 PLC控制方案设计- 4 -2.1 总体方案设计- 4 -2.2 自动售货机的硬件设计- 4 -2.2.1 PLC的工作原理- 4 -2.2.2 自动售货机的I/O口分配- 5 -2.3 自动售货机的软件设计- 6 -2.3.1 投币状态- 6 -2.3.2 价格比较- 7 -2.3.3 选择商品- 8 -2.3.4 退币过程- 10 -第3章 总结- 11 -参考文献- 12 -第1章引言1.1 自动售货机的发展自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它的出现是劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。消费模式和销售环境的变化，要求新的流通渠道，相对于超市、百货购物中心等流通渠道而言，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。自动售货机的售货领域非常广泛，是发达国家商品零售的一种主要方式。近几年，自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。采用可编程控制器实现自动售货机的系统设计，不仅编程方便，而且增强了系统的抗干扰能力。1.2 自动售货机控制系统设计的主要内容1.2.1 任务描述一台用于销售汽水和咖啡的自动售货机，具有硬币识别、币值累加、自动售货、自动找钱等功能，次收获机可接收的硬币为0.1元、0.5元和1元，汽水的售价为1.2元，咖啡的售价为1.5元，其示意图如图1.1所示。图1.1 自动售货机示意图1.2.2 任务要求1. 当投入的硬币总值超过1.2元时，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过1.5元时，汽水和咖啡的指示灯都亮。2. 当汽水指示灯亮时，按下汽水按钮，则汽水从售货口自动售出，汽水指示灯闪烁（闪烁频率为1s，ON；1s，OFF）,8s后自动停止。3. 当咖啡指示灯亮时，按下咖啡按钮，则咖啡从售货口自动售出，咖啡指示灯闪烁（闪烁频率为1s，ON；1s，OFF）,8s后自动停止。4. 当按下汽水按钮或咖啡按钮后，如果投入的硬币总值超过所需钱数时，找钱指示灯亮，售货机自动退出多余的钱，8s后自动停止。5. 如果售货口发生故障，或顾客投入硬币后又不想买了，可按下复位按钮，则售货机可如数退出顾客已投入硬币。6. 具有销售数量和销售金额的累加功能。第2章 PLC控制方案设计2.1 总体方案设计图2.1 自动售货机的顺序功能图自动售货机的基本功能就是对投入的钱币数进行计算，然后根据运算结果做出相应的判断，看看哪种商品可以进行购买，哪种商品不能购买，本次课程设计的要求是可识别三种钱币，分别是1角、5角、10角，采用三个按钮进行模拟，自动售货机共出售两种货物，其价格分别定为1.2元、1.5元，当投币数大于等于货物价格时且售货机里有这种货物时，指示灯亮，表示可以进行购买，两种货物分别用两个小灯代替进行模拟。当按下找零按钮后，数码管显示进行清零退币，且退币指示灯闪烁。由于售货机的全部功能是在下位机上模拟的，而监控是用上位机组态王进行实时监控。所以售货机的部分硬件是由计算机软件来模拟替代的，这些并不会影响实际程序的操作，完全能模拟现实售货机的运行。2.2 自动售货机的硬件设计2.2.1 PLC的工作原理在PLC的存储器中，有一片区域是用来存放输入信号和输出信号的状态的，他们分别称为输入过程映像寄存器和输出映像寄存器。在读取输入时，PLC把所有的输入电路的1/0状态读入输入过程映像寄存器中。电路闭合输入状态为1，输入断开输入状态为0。PLC的用户程序由若干条指令组成，PLC的指令再存储器中是按顺序存储的。执行用户程序时，在没有跳转指令的情况下，CPU按照从上到下，从左到右的执行原则从第一条指令开始，按顺序逐条执行。在整个执行阶段，各个输入点的状态是固定不变的，程序执行完成之后再用输入过程映像寄存器的值更新输出点，使系统的运行更稳定。在处理通信请求时，CPU处理从通信接口和智能模块接收到的信息，并在适当的时候将信息传送给通信请求方。PLC具有自诊断功能，自诊断包括定期的检查CPU模块的操作和扩展模块的状态是否正常，将监控定时器复位以及一些别的内部工作。输出过程的状态都存入到输出过程映像寄存器中，CPU在执行完用户程序后，将输出过程映像寄存器的0 /1状态传送到输出模块并锁存起来。当PLC的操作模式由RUN模式变成STOP模式时，数字量输出被置为系统块中的输出表定义的状态，或保持原有的状态，默认的设置时将所有的数字量的输出都清零。当PLC程序中有中断程序时，当有中断事件发生了时，CPU停止正常的扫描工作方式，马上跳入中断立即执行中断程序，执行完中断程序后CPU又返回到正常的扫描工作中。PLC通过中断可以大大的提高CPU对某些事件的响应速度。2.2.2 自动售货机的I/O口分配根据控制要求，系统的输入量有：启动、投币一元、投币五元、投币十元、购买汽水、购买咖啡、退币。系统的输出量有：汽水指示灯、咖啡指示灯。配置表如表2-1所示：输 入I0.0启动输 出Q1.0汽水指示灯I0.1投币一角Q1.1咖啡指示灯I0.2投币五角I0.3投币十角I0.4购买汽水I0.5购买咖啡I0.6退币表2-1系统I/O资源配置表2.3 自动售货机的软件设计2.3.1 投币状态2.3.2 价格比较2.3.3 选择商品2.3.4 退币过程第3章 总结通过关于用PLC控制自动售货机的课程设计，可谓感受颇多！其中的酸甜艰辛与成功的喜悦并不能用言语去表达。在本次设计中我学会关于PLC的一点点皮毛，自己可以明显的感觉到认知的改变。通过大家的课程设计题目上，可以发现PLC的确离我们的生活很近。总体来说,这次课设我受益匪浅.在摸索该如何设计程序使之实现所需功能的过程中,特别有趣,培养了我的设计思维,增加了实际操作能力.在让我体会到了设计的艰辛的同时,更让我体会到成功的喜悦和快乐。这次PLC作业设计,虽然短暂但是让我得到多方面的提高。参考文献1 柳春生西门子PLC应用与设计教程机械工业出版社，20112 罗宇航流行PLC实用程序及编程 西安电子科技大学出版社， 2006年3 王永华现代电气控制及PLC 应用技术北京：北京航空航天大学出版社，20004 周美兰，周封，忘岳宇PLC电气控