毕业论文——发动机自动熄火的诊断分析2

1、 毕业设计（论文）毕业设计（论文） （成教）（成教） 题题 目：目：基基于于p pl lc c原原理理的的自自动动售售货货机机的的设设计计 院院 ( (系系) )： 机机 电电 工工 程程 系系 专专 业：业： 机械制造与自动化机械制造与自动化 姓姓 名：名： 王王 俊俊 学学 号：号： 20090045832009004583 指导教师：指导教师： 邓邓 文文 亮亮 二一二 年 三 月 十五 日 毕业设计（论文）任务书 学生姓名王俊 学号 2009004583 专 业机械制造与自动化 院（系）机电工程系 毕业设计（论文）题目基于 plc 原理的自动售货机的设计 任务与要求 本设计要求用西门子

2、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来源与发展，以及它 在国内外发展的现状，对自动售货机的方案进行了论证， 介绍了 plc 的基本组成、特点以及工作原理，介绍了自动 售货机的基本原理以及工作流程，然后以一次交易过程为 例，把交易过程分为几个程序块，然后分别对程序块进行 编程。具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。 程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。利用 plc 控制的自动售货机提高了系统的稳定性。设计的重要部分 是自动售货机梯形图的设计。首先就得根据设计内容和控 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，并反复调试

3、做到程序无误。 完成时间段2011 年 12 月 15 日至 2012 年 3 月 15 日共 13 周 指导教师单位重庆科创职业学院职称讲师 院（系）审核意见 毕业设计(论文)进度计划表 日 期工 作 内 容执 行 情 况 指导教师 签 字 12 月 15 日 至 12 月 25 日 选题 12 月 26 日 至 1 月 2 日 论文提纲写作 1 月 3 日 至 2 月 15 日 初稿写作 2 月 15 日 至 2 月 29 日 二稿写作 3 月 1 日 至 3 月 10 日 定稿并上交论文的电子文稿 3 月 10 日 至 3 月 15 日 做好论文评阅准备 教师对进 度计划 实施情况 总评

4、 签名 年 月 日 毕业设计(论文)中期检查记录表 毕业设计(论文)题目: 基于 plc 原理的自动售货机的设计 学生姓名:王俊 学号：2009004583 专业：机械制造与自动化 学生填写 指导教师姓名: 邓文亮职称: 讲师 毕业设计(论文)题目工作量饱满 一般 不够 毕业设计(论文)题目难度大 适中 不够 毕业设计(论文)题目涉及知识点丰富 比较丰 富 较少 毕业设计(论文)题目价值 很有价 值 一般 价值不大 学生是否按计划进度独立完成工作 任务 学生毕业设计(论文)工作进度填写情况 指导次数 学生工作态度 认真 一般 较差 其他检查内容： 存在问题及采取措施: 检查 教师填写 检查教师

5、签字: 年 月 日 院（系）意见 (加盖公章): 年 月 日 摘摘 要要 本论文设计的是基于西门子系列 plc 构成的自动售货机监控系统，本文阐述 了自动售货机的来源与发展，以及它在国内外发展的现状，对自动售货机的方案 进行了论证，介绍了 plc 的基本组成、特点以及工作原理，对基于西门子系列 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各硬件组成，并完成了 plc 外部接线图。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。介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程，然后以一次交易过程为例， 把交

6、易过程分为几个程序块，然后分别对程序块进行编程。具体说明了可编程序 控制器在自动售货机中的作用。程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。 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；顺序功能图；梯形图；i/o 点的分配 abstract this thesis is based on the design of siemens plthis thesis is based on the design of siemens plc constitute a vending machine monitoring system, th

7、is paper expounds the origin and development of the automatic vending machine, and its developing situation in home and abroad, for vending machine are demonstrated, introduced the plc basic composition, characteristics and working principle, based on siemens plc series a vending machine system over

8、all design process in more detail. this paper describes in detail the hardware composition of the vending machine, and completed the plc external wiring diagram. in the plc ladder programming, this paper adopts siemens plc ladder diagram special compiling software step7 to prepare. introduced vendin

9、g machines basic principle as well as the work flow, then take a transaction process as an example, the transaction process is divided into several blocks, and then the block of programming. detailed description of the programmable controller in vending machine function. the procedure involved the v

10、ending machine work most course. the use of plc control of the vending machine can improve the stability of the system, ensures the automatic vending machine capable of long-term stable operation. keykey word:word: plc; sequential function chart; ladder diagram; i / o point distribution 目录目录 第一章 绪言.

11、1 第二章 plc 的概述.2 第一节 plc 的特点和应用.2 第二节 plc 与其它工业控制装置的比较.3 第三节 plc 的应用场合.4 第三章 基于 plc 原理的自动售货机的设计.5 第一节 自动售货机设计思路.5 第二节 外部接线.7 第三节 程序设计部分.7 结论.12 致 谢.13 参考文献.14 1 第一章 绪言 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

12、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。 它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。但由于售货机分布零散、范围广阔的特点， 自动售货机在为消费者带来方便的同时，也为经营者在监控、管理

13、、维护等方面带 来很大的不便。目前售货机运行的各种情况都需要由人工判断，包括缺货、缺零钱、 币箱已满、售货机机械故障等，经营者普遍采用人工定时巡回视察的管理办法，既 费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告，给经营者增加了管理成本和 难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便。 本系统的设计和实现可以使自动售货机的经营者可以根据网络统计的销售状况 进行商品销售状况分析，预测商品的销售走势，确定合理的采购和配送策略，以期 获得最高的投资回报率。同时售货机的一些故障信息和警报信息可以实时的传送到 相应运营人员，从而可以在第一时间内发现并解决问题。 2 第二章第二章 p plclc 的概述的概述

14、 第一节第一节 plcplc 的特点和应用的特点和应用 plc 专为在工业环境下应用而设计，以用户需要为主，又采用了先进的微型计 算机技术，所以具有以下几个显著特点。 一、可靠性高 plc 由于选用了大规模集成电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在 硬件和软件的设计制造过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适应恶劣的 工作环境，所以具有很高的可靠性。plc 控制系统平均无故障时间可达 2 万小时以 上。高可靠性是 plc 成为通用自动控制设备的首选条件之一。 二、编成简单、使用方便 plc 的编程采用类似继电控制系统电器原理的梯形图，用串联、并联、定时、 计数等人们所熟悉的概念，使计

15、算机语言大众化，只要是比较熟练的电工和熟悉工 业和知识的人在几天内就能学会，只是 plc 得到推广的重要原因之一。 三、通用性好，具有在线修改能力 plc 的硬件采用模块化结构，可以灵活的组态以适应不同的控制对象、控制规 模和控制功能的要求，给组成各种系统带来极大的方便。同一台 plc 装置用于不同 受控对象时,只是输入输出组件、功能模块和应用软件不同。同时，plc 控制系统中 的控制电路是由软间编程完成的，只要对应用程序进行修改就可以满足不同的控制 要求，因此 plc 具有在线修改能力，功能易于扩展，给生产带来了“柔性” ，具有惯 犯的工业通用性。 四、短设计、施工、投产试制周期，维护容易

16、目前 plc 产品已实现了系列化、标准化，正朝着通用化方向发展，设计人员只 需要根据控制系统的需要，选用相应的模块进行组件设计。同时，用软件编程代替 了机电控制的硬连线，大大的减轻了繁重的安装和接线工作，这不仅提高了可靠性， 还极大的缩短了施工周期。plc 还具有故障检测及显示的功能，使故障处理时间可 3 缩短为 10 分钟，对维护人员的技术水平要求也不太高。 五、体积小 由于采用了微型计算机技术，使 plc 达到了小型和超小型化，很容易装入机械 设备内部，便于实现机电一体化。 由于上述特点，plc 作为通用自动控制设备，可用于单一机电设备的控制也可 用于工艺过程的控制，而且控制精度相当高，操

17、作简便，又具有很大的灵活性和可 扩展性，使得 plc 的应用越来越广泛。 第二节第二节 plcplc 与其它工业控制装置的比较与其它工业控制装置的比较 一、 plc 与集散控制系统 plc 是由继电器逻辑控制系统发展而来，初期的功能是以数字量的顺序控制为 主。随着微电子技术、计算机技术和通讯技术的发展，plc 在逻辑运算、璧还调节 的功能，运算速度提高，输入输出规模扩大，并开始与小型计算机联成网络，构成 以 plc 为重要部件的初级分散控制系统4。 集散控制系统是由回路仪表控制系统发展而来，初期的功能以回路调节为主。 随着微处理器和单片机的出现，他把顺序控制技术、数据采集、过程控制的模拟量 仪

18、表和过程监控装置等有机的结合在一起，形成了新一代的集散型控制系统。 可见，不论是 plc 还是集散系统，在发展过程中，始终是互相渗透，互相补充。 新一代的 plc 增强了模拟量控制功能，可配备各种智能模块，具有了 pid 调节功能 和构成网络系统、组成分级控制的功能。集散系统既有单回路控制功能，也有多回 路控制功能，同时也有顺序控制功能。因此，当今的 plc 与集散控制系统的发展越 来越接近，很多生产过程的控制既可用 plc 实现，也可用集散系统来实现。 二、plc 与工业控制计算机 工业控制计算机是指能够提供各种数据采集和控制功能，能够和工业对象的传 感器、执行机构直接接口，能够在恶劣的工业

19、环境可靠运行的计算机系统。工业控 制机是由通用微机推广应用发展而来，硬件结构方面总线标准化程度高，品种兼容 性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，故对要求快速，实时性强， 模型复杂的工业对象的控制占有优势。但是，使用工业控制机的人员的技术水平要 4 求较高，一般具有一定的计算机专业知识。工业控制机在整机结构上尚不能适应恶 劣的工作环境，因而，不如 plc 那样容易推广。 plc 是专为工厂现场应用环境而设计的，结构上采用整体密封或插件组合型， 并采用了一系列抗干扰措施，在工业现场使用有很高的可靠性；plc 是由电气控制 厂家研制出来的，采用梯形图语言编程，使熟悉电器控制的人员易学易懂

20、，易于推 广。但是，由于 plc 的运行方式不同于工业微机，微机的很多软件还不能直接应用； 且 plc 的标准化程度较低，各厂家的产品不通用，因此在开发上不如工业控制机那 样有基础。 第三节第三节 plcplc 的应用场合的应用场合 随着电子技术的快速发展，plc 的制造成本不断下降，而其功能却大大增强。 目前在先进工业国家中 plc 已经成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有 的工业企业，诸如钢铁、冶金、采矿、水泥、石油、化工、轻工、电力、机械制造、 汽车等等各行各业，所以 plc 广泛应用在组合机床自动线、专用机床、塑料机械、 包装机械、电梯等电器设备中。plc 已经跃居现代工业自动

21、化三大产柱 （plc、robot、cad/cam）的主导地位。 5 第三章 基于 plc 原理的自动售货机的设计 第一节第一节 自动售货机设计思路自动售货机设计思路 本次设计的自动售货机，主要是应用三菱 fx-2n 型 plc 的梯形图来设计控制程 序。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 计出它的外部接线图，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自动售货机梯形图的设计。首先就得根据设计内容和控 制要求准确画出它的顺序功能图（图 4-1） ，再根据所画出的顺序功能图准确设计出 它的梯形图，并反复调试做到程序无误。 图 4

22、-1 自动售货机的外部图 6 图 4-2 顺序功能图 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 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 y10y17 表 4-3 系统 i/o 分配表 7 第二节第二节 外部接线外部接线 图 4-4 外部接线图 第三节第三节 程序设计部分程序设计部分 一、一、程序设计说明 现在我们具体分析一下程序过程：

23、初始状态：此时不能购买任何商品。 投币状态：顾客投币，显示投入总值，即余额数值，当所投币值超过商品价格 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。 f x os30 m r f x os30 m r 8 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。 二、二、程序设计 可以把一次交易过程分为几个程序块：运行初期清零过程；投币过程；价格比 较与选择商品过程；退币过程。 运行初期清零过程图（如图 4

24、-5） 从上的梯形图，d0 是存放余额的数据寄存器，首先要对其进行清零。不仅需要 在完成一次交易后自动清零，而且也能让卖主自己手动清零。所以用 x6 和 m8002 同 时可以控制清零指令。 投币过程： 在投币的过程中，每投下一枚硬币，投入显示将增加相应的币值，余额也增加 同样币制。先建立变量表，在编写程序。 当按下投入 1 元时，相当于 m1 接通，之所以用一个微分指令，就是要只在接通 时检测一次，不能永远加下去。投入 1 元要投入显示、余额显示都相应增加相同数 值，加法是由 16 位加法指令 add 来实现的。投入 5 元、10 元，原理同上。 9 七段译码指令 segd 梯形图 4-6

25、价格比较和选择过程： 价格的比较要贯穿实验过程的始终，只要余额大于某种商品价格时，就需要输 出一个信号，提示可以购买。这里用指示灯来代表此信号。 在梯形图中，为了实现数据的实时比较，用了一个特殊内部继电器 m6,在程序 执行过程中，m4 始终保持闭合，cmp 是 16 位数据比较指令，用它来比较余额和商品 的价格，m6 是大于价格，m5 是等于标志。再用定时器和 m8013 控制 y4，实现按下 选择按钮并且余额大于等于某种商品价格时，程序使相应的指示灯闪烁表示可以购 买该种商品。一旦选择了相应的饮料，闪烁时间到，就驱动相应的饮料的电磁阀， 电磁阀自己控制饮料流出时间。具体梯形图如图 4-7：

26、 10 价格比较和选择过程图 4-7 退币过程： 因为选择商品和退币是相互制约的，顾将这两个放在一起进行讨论。 顾客一旦选择了商品，就要用余额减去商品相应的价格，得出最新的余额，而 且选择按钮必须是点动的，一次只有一次脉冲，保证 sub 指令不会一直减下去。而 11 且不同商品的选择按钮是相互制约着减法指令的。减法运算后的结果任放在 d0 中。 由于七段译码器始终是显示的是数据寄存器 d0 中的数据，所以就满足了余额显 示的要求，如图 4-8。 图 4-8 退币过程 退币的过程我们用到了除法运算，除法指令 div 将余额 d0 除以 10，得到的商 放在 d1 中，余数放在 d2 中。然后将

27、d1 和 d2 分别赋值给计时器 t3 和 t4，再用一 个周期为 0.1 秒的时钟脉冲控制退币个数。具体梯形图如图 4-9： 退币的过程图 4-9 12 结论结论 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 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,具有较强的适应性,因此在自动售货机行业中得到广 泛的应用。 根据日本、美国等国家的经验,自动售货机将在全球范围内得到更大的普及,其 未来的发展趋势主要有如下 3 点: （1）自动售货机的机体内部结