基于S7-200PLC自动售货机控制系统设计

1、学号1151401103电气控制与可编程控制技术课 程 设 计（ 2011级本科） 题 目：基于S7-200PLC 自动售货机控制系统设计 系（部）院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 柴庆丽 指导教师： 张静 职称： 副教授 完成日期： 2014 年 7 月 2 日 课程设计任务书学 生 姓 名柴庆丽学 号1151401103专 业 方 向电气工程班 级11级（1）班题 目 名 称基于S7-200PLC自动售货机控制系统设计一、设计的主要内容1.完成控制系统的硬件设计，主要包括：电气元件的选择、电气原理图设计、可编程控制器输入输出接线图设计及控制面板设计等。2.

2、完成控制系统的软件设计，主要包括：程序流程图设计、梯形图程序设计及仿真调试。3.完成课程设计说明书的撰写，主要包括：封面、目录、设计任务书、设计总体思路、硬件设计、软件设计、总结体会、参考文献等二、设计要求1.自动售货机5角、1元、5元的纸币。2.售货共售出三种饮料。3所售饮料的标价：1-2元、2-2.5元、3-3元。4.当投入的纸币总值超过所购饮料的标价时，所有可够买饮料的指示灯亮，做可够买提示。（如：当投入纸币的总值超过2元时，饮料1指示灯亮亮，当投入纸币的总值超过3元时，饮料1、饮料2、饮料3指示灯亮）。5.当饮料1的指示灯亮时，按下选择开关，则排除饮料1,3s后自动停止。在这段时间里，

3、饮料1的指示灯闪烁。 6.当饮料2的指示灯亮时，按下选择开关，则排除饮料2,3s后自动停止。在这段时间里，饮料2的指示灯闪烁。7.当饮料3的指示灯亮时，按下选择开关，则排除饮料3,3s后自动停止。在这段时间里，饮料3的指示灯闪烁。8.系统根据顾客投入的纸币，判断纸币是否足够，若足够则根据顾客的要求自动售货，投币不足则给出提示。9.购买饮料后，系统自动计算剩余币值，并根据剩余币值提示可购买饮料（指示灯）。11.若投入的纸币总值超过所需的钱数（1-2元、2-2.5元、3-3元）则找钱指示灯亮，并按退币控制，按按钮，退出找回的钱。三、设计进度安排第一周星期一 查阅文献资料，了解与设计题目相关的知识星

4、期二星期四 确定控制系统的总体设计方案，完成控制系统的硬件设计星期五至第二周星期二 完成控制系统的软件设计及调试星期三星期四 撰写课程设计说明书星期五 答辩 指导教师签字 目录1.本设计的目的及意义12.具体设计方案12.1 系统流程图22.2 自动售货机的控制要求22.3 I/O设置32.3.1 I/O分配表的确定32.3.2硬件的外部接线图43、硬件及其程序设计63.1计币系统63.2比较系统63.3选择系统63.4 物品供应系统63.5 退币系统6 3.6 自动售货机结构示意图74、PLC的选型74.3 程序设计梯形图85.系统仿真与调试86.总结147.参考文献171.本设计的目的及意

5、义 随着社会不断的进步，人们的物质文化与精神文化都在明显的提高，这样表现在出入各个场所采用信用卡支付现金，一人一部手机，节假日看电影，坐地铁，听音乐会，逛步行街。这个现象都表明在物质生活提高的同时，精神生活也提高了，随处可见的出租车，还有随处可见的售货机，这在繁华的都市也已成为不可缺少的一个为市民提供方便的一部机器，只需要投几个硬币就可以选择自己想要的物品。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。自动售货机解放了人力，方便了生活，

6、创造了效益，方便广大的市民。所以设计自动售货机是非常必要的。通过对自动售货机PCPLC控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法，并掌握利用PC对PLC工作状况进行监控的方法。2.具体设计方案2.1 系统流程图图1 自动售货机系统流程图2.2 自动售货机的控制要求自动售货机的plc控制要求如下：1.自动售货机5角、1元、5元的纸币。2.售货共售出三种饮料。3所售饮料的标价：1-2元、2-2.5元、3-3元。4.当投入的纸币总值超过所购饮料的标价时，所有可够买饮料的指示灯亮， 做可够买提示。（如：当投入纸

7、币的总值超过2元时，饮料1指示灯亮，当投入纸币的总值超过3元时，饮料1、饮料2、饮料3指示灯亮）。5.当饮料1的指示灯亮时，按下选择开关，则排除饮料1,8s后自动停止。在这段时间里，饮料1的指示灯闪烁。 6.当饮料2的指示灯亮时，按下选择开关，则排除饮料2,8s后自动停止。在这段时间里，饮料2的指示灯闪烁。7.当饮料3的指示灯亮时，按下选择开关，则排除饮料3,8s后自动停止。在这段时间里，饮料3的指示灯闪烁。8.系统根据顾客投入的纸币，判断纸币是否足够，若足够则根据顾客的要求自动售货，投币不足则给出提示。9.购买饮料后，系统自动计算剩余币值，并根据剩余币值提示可购买饮料（指示灯）。11.若投入

8、的纸币总值超过所需的钱数（1-2元、2-2.5元、3-3元）则找钱指示灯亮，并按退币控制，按按钮，退出找回的钱。2.3 I/O设置2.3.1 I/O分配表的确定 根据要求写出I/O分配表一输入输出名称代码说明名称代码说明按钮I0.0开始指示灯Q0.0L1够买饮料1电磁阀ST1I0.15角入口指示灯Q0.1L2够买饮料2电磁阀ST2I0.21元入口指示灯Q0.2L3够买饮料3电磁阀ST3I0.35元入口指示灯Q0.3L4钱币不足电磁阀ST4I0.4退币出口指示灯Q0.4KM1饮料1出口按钮I0.5选择饮料1指示灯Q0.5KM2饮料2出口按钮I0.6选择饮料2指示灯Q0.6KM3饮料3出口按钮I0

9、.7选择饮料3指示灯Q0.7KM4退币出口指示灯Q1.0-Q1.7 L5-L12个位数的七段数码显示指示灯指示灯Q2.0-Q2.7L13-L20十位数的七段数码显示指示灯2.3.2硬件的外部接线图图2 PLC自动售货机I/O接线图 1）输入口1、5角纸币的电开关连接至PLC的输入口I0.02、1元纸币的电开关连接至PLC的输入口I0.13、5元纸币的电开关连接至PLC的输入口I0.24、饮料1的按钮饥接至PLC的输入口I0.35、饮料2的按钮饥接至PLC的输入口I0.46、饮料3的按钮饥接至PLC的输入口I0.57、找钱光电开关接至PLCD输入口I0.62)输出口1、PLC主机输出口Q0.0控

10、制饮料1指示灯2、PLC主机输出口Q0.1控制饮料2指示灯3、PLC主机输出口Q0.2控制饮料3指示灯4、PLC主机输出口Q0.6控制退币指示灯5、PLC主机输出口Q0.3控制饮料1出货电磁阀6、PLC主机输出口Q0.4控制饮料2出货电磁阀7、PLC主机输出口Q0.5控制饮料3出货电磁阀8、PLC主机输出口Q0.7控制找钱执行机构9、PLC主机输出口Q1.0-Q1.6七段数码管显示指示灯3、硬件及其程序设计 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、物品供应系统和退币系统。3.1计币系统当有顾客买物品时，投入的钱币经过感应器，感应器记录0.5元、1元、5元、的个数，通过币值个

11、数的叠加，把最终的钱数放在MW20中。3.2比较系统投入钱币完毕后,系统会把MW20币值和可以购买物品的价格进行区间比较, 如果投入的钱币不足则指示亮，要求继续投入钱币，或者退币。当投入的钱币总值超过物品价格时，相应的指示灯亮。3.3选择系统比较电路完成后选择电路指示灯亮，当按下相应的物品按钮，应的指示灯为1秒为周期的闪烁。当相应的饮料取出后，闪烁同时停止。3.4 物品供应系统当按下物品选择按钮时，相应的物品输出的同时MW20中的数据减少相应币值，8秒后停止。3.5 退币系统当顾客购完物品后，20秒后无操作，系统将自动退回币值；当顾客需要自行退币时，按下相应的退币按钮即可。3.6 自动售货机结

12、构示意图 4、PLC的选型S7-200PLC它有四种不同的型号，由于设计要求有7个输入点和19个输出点，因此选择CPU226较为合适CPU224主机数字量I/O点为24输入/16输出共24个；扩展能力强，可连续7个扩展模块，最大扩展至168个数字量I/O点或35路模拟量I/O点；13KB程序和数据存取空间；6个独立的30KHz高数计数器，2路独立的20KHz高数缓冲输出，具有PID控制器；I/O端子排可能很容易地整体拆卸，是具有将强控制能力的控制器。4.3 程序设计梯形图 梯形图语言是在传统电气控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。它与电气控制线路图相似，继承了传统电

13、气控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入、输出形式，具有形象、直观、使用的特点。因此，这种编程语言为广大电气技术人员所熟知，是应用最广泛的PLC的编程语言，是PLC的第一编程语言。5.系统仿真与调试 采用S7_200仿真对设计系统进行仿真及调试,采集的图如下图所示：按下开始按钮时，七段数码管显示0以及其指示灯的亮灭情况输入钱大于等于2时，七段数码管显示0以及其指示灯的亮灭情况当输入的钱的总额大于2.5元时，七段数码管显示2.5以及其指示灯的亮灭情况当总额大于3元时，七段数码管显示5.5以及其指示灯的亮灭情况当总额大于3元时，七段数码管显示0以及其指示灯的亮灭情况结束后，按下饮料3的按钮后

14、七段数码管显示0以及其指示灯的亮灭情况结束后。6.总结 本次课程设计我们的主要任务是用PLC实现自动售货机的功能。一个平常看似简单使用方便的自动售货机，其实并不是那么容易就做成的。我们本次设计所做的只是PLC编程部分，以此实现它的功能。在接到题目后，起初感觉无从下手，在思考过一段时间后，我和同组同学通过网络以及去图书馆查阅资料，获得了一些有关自动售货机以及PLC编程方面的信息。基于我们本学期所学习的PLC课程，我们自己尝试着编写了程序。经过多次修改以及调试，我们最终获得成功，实现了预期的功能。在设计中我们用到了光电开关、电磁阀、执行机构等我们没怎么接触过的电子器件，之前我对这些元器件不是很了解

15、，由于在设计中用到了，我查阅了一些资料，对它们的原理以及应用有了深刻地认识。经过两个礼拜的学习、研究以及经过张老师的指导.终于按时完成了课程设计.设计主要研究的是自动售货机中有关于PLC的部分.自动售货机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。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。所以说,自动售货机是今后小商品和饮料销售方式的一个很好的发展趋势.它的出现将极大的方便人们购买所需要的小商品.通过本次课程设计，我的收获很大，对PLC的编程有了更进一步的掌握，增加了我的实践动手能力。另外，我还学会了一些基本软件的应用，比如Protel,Visio 等。7.参考文献 1 张晓锋，张静.电气控制与可编程控制技术及应用.北京：国防工业出版社，2010.2 宋伯生.PLC编程控制指南.北京：机械工业出版社，2007.3 史国生.电气控制与可编程控制技术.北京：化学工业出版社，2004.4 张万忠.可编程控制器入门与应用实例（西门子S7-200系列).北京：清华大学出版社，2007.5 王鑫.PLC机电控制系统应