基于PLC的自动售货机的系统的设计与研究（整理版）

1、摘 要随着社会不断的进步，机械化程度的迅速开展，自动化控制已在人们的生活中得到了广泛的运用，给人们带来了便利。本设计利用PLC自动控制具有功能完备、灵活性、通用性好，程序输入方法简化，操作简单等优点，设计出了PLC自动控制售货机，自动售货机是一种高智能化的产品，操作简便，可以充分补充人力资源的缺乏，这种自动售货机外型结构体积小，安置区域广，给人们的生活带来了具大的方便。该论文设计介绍了自动售货机的结构组成，包括投币控制按钮、选择饮料按钮、退币按钮、输出饮料端口、找钱端口和一些对应的指示灯。根据设计需要和经济综合因素的考虑，选用FX2N-48MR型PLC的控制，这样就能够满足输入与输出控制，在设

2、计中给出了控制系统的软硬件设计，并用GX Developer软件进行对梯形图的输入、调试与仿真，能够完全符合设计需求。关键词：自动售货机，机械化，指示灯，可编程序控制器，梯形图ABSTRACT Along with the continuous progress of society, the degree of mechanization and rapid development of the already, automation control in peoples life has been widely used, has brought people convenient.Thi

3、s paper using PLC automatic control has excellent function, flexibility, high universality, input method simplified, simple operation etc, designed a PLC automatic control vending machine, automatic vending machine is a kind of high intelligent product, convenient operation, can full complement the

4、lack of human resources, the vending machine exterior structure, small size, resettlement area wide, to the life of people brought great convenience.This paper introduced the vending machine design structure, including coin control button, select drink button, and withdrew money button, output bever

5、age port, change port and some corresponding indicator; According to the design needs and economic comprehensive factors to consider, choose FX2N 48MR type PLC control, so that you can meet the input and output control, in the design of the control system is given in the design of the software and h

6、ardware of GX Developer software, and the input, commissioning ladder diagram with simulation, able to fully comply with the design requirements.KEY WORDS: Vending machine，Mechanization，Indicator light，Programmable logic control，Ladder -diagram目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc388792985 摘 要 PAGERE

7、F _Toc388792985 h I HYPERLINK l _Toc388792986 ABSTRACT PAGEREF _Toc388792986 h II HYPERLINK l _Toc388792987 目 录 PAGEREF _Toc388792987 h II HYPERLINK l _Toc388792988 引 言 PAGEREF _Toc388792988 h 1 HYPERLINK l _Toc388792989 第1章 绪 论 PAGEREF _Toc388792989 h 1 HYPERLINK l _Toc388792990 1.1自动售货机的简介 PAGEREF

8、 _Toc388792990 h 1 HYPERLINK l _Toc388792991 1.2 采用PLC控制售货机的原因 PAGEREF _Toc388792991 h 1 HYPERLINK l _Toc388792992 1.3 自动售货机的功能 PAGEREF _Toc388792992 h 2 HYPERLINK l _Toc388792993 1.4 自动售货机工作原理 PAGEREF _Toc388792993 h 6 HYPERLINK l _Toc388792994 自动售货机工作原理大概流程 PAGEREF _Toc388792994 h 6 HYPERLINK l _T

9、oc388792995 验币传感器介绍 PAGEREF _Toc388792995 h 6 HYPERLINK l _Toc388792996 1.5 自动售货机设计思路 PAGEREF _Toc388792996 h 7 HYPERLINK l _Toc388792997 第2章 PLC自动售货机的硬件设计 PAGEREF _Toc388792997 h 8 HYPERLINK l _Toc388792998 2.1 设计目的 PAGEREF _Toc388792998 h 8 HYPERLINK l _Toc388792999 2.2 自动售货机的设计要求 PAGEREF _Toc3887

10、92999 h 8 HYPERLINK l _Toc388793000 2.3 PLC选型，I/O分配表 PAGEREF _Toc388793000 h 9 HYPERLINK l _Toc388793001 2.3.1 PLC选型 PAGEREF _Toc388793001 h 9 HYPERLINK l _Toc388793002 2.3.2 I/O分配表 PAGEREF _Toc388793002 h 10 HYPERLINK l _Toc388793003 2.4 外部接线图 PAGEREF _Toc388793003 h 11 HYPERLINK l _Toc388793004 2.

11、5 编程流程图 PAGEREF _Toc388793004 h 12 HYPERLINK l _Toc388793005 第3章 PLC自动售货机的软件设计 PAGEREF _Toc388793005 h 14 HYPERLINK l _Toc388793006 3.1自动售货机的设计过程分析 PAGEREF _Toc388793006 h 14 HYPERLINK l _Toc388793007 试验状态假设 PAGEREF _Toc388793007 h 14 HYPERLINK l _Toc388793008 一次交易过程分析 PAGEREF _Toc388793008 h 14 HYP

12、ERLINK l _Toc388793009 3.2分布程序设计 PAGEREF _Toc388793009 h 14 HYPERLINK l _Toc388793010 记币系统 PAGEREF _Toc388793010 h 14 HYPERLINK l _Toc388793011 价格比拟系统 PAGEREF _Toc388793011 h 15 HYPERLINK l _Toc388793012 选购商品系统 PAGEREF _Toc388793012 h 16 HYPERLINK l _Toc388793013 提货系统 PAGEREF _Toc388793013 h 17 HYPE

13、RLINK l _Toc388793014 退币系统 PAGEREF _Toc388793014 h 18 HYPERLINK l _Toc388793015 其他系统 PAGEREF _Toc388793015 h 19 HYPERLINK l _Toc388793016 3.3 梯形图和指令表 PAGEREF _Toc388793016 h 20 HYPERLINK l _Toc388793017 第4章 具体事例的仿真 PAGEREF _Toc388793017 h 21 HYPERLINK l _Toc388793018 4.1 GX Developer软件的简介 PAGEREF _T

14、oc388793018 h 21 HYPERLINK l _Toc388793019 4.2 具体事例的分析 PAGEREF _Toc388793019 h 22 HYPERLINK l _Toc388793020 结 论 PAGEREF _Toc388793020 h 26 HYPERLINK l _Toc388793021 谢 辞 PAGEREF _Toc388793021 h 27 HYPERLINK l _Toc388793022 参考文献 PAGEREF _Toc388793022 h 28 HYPERLINK l _Toc388793023 附 录 PAGEREF _Toc3887

15、93023 h 30 HYPERLINK l _Toc388793024 附录A 程序梯形图 PAGEREF _Toc388793024 h 30 HYPERLINK l _Toc388793025 附录B 指令表 PAGEREF _Toc388793025 h 37引 言自动售货机是可完成无人自动售货,集光、机、电一体化的商业自动化设备。自动售货机不受任何场地限制,方便快捷,很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机。从自动售货机的开展趋势来看，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

16、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。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开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、维护方便等优点,已在工业控制领域得到广泛地应用。本课题基于PLC实现自动售货机控制系统的硬件设计和软件设计。自动售货机行业长期以来在美国、日本等国家得到迅猛开展，目前已在45个国家得到广泛普及。据业内人士估计，中国的自动售货机拥有量仅有2万台，相对于13亿的人口大国和零售业态开展的趋势而言，中国自动售货机行业的开展空间将更

17、加广阔。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开展起来的一种新型的工业控制装置，它具有可靠性高、程序简单、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效劳的独立设施，要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。利用三菱FX-2N 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。本文就详细地介绍一种用三菱FX-2N PLC 实现的自动售货机控制系统的硬件设计和软件设计，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。第1章 绪 论1.1自动售货机的简介在实际生活中，我们见到

18、的售货机可以销售一些简单的日用品，如饮料、常用药品和小的生活保健用品等。售货机的根本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购置某种商品，并做出相应的反响，自动售货机是可完成无人自动售货,集光、 机、电一体化的商业自动化设备。自动售货机不受任何场地限制,方便快捷,很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机。从自动售货机的开展趋势来看，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。从广义来讲自动售货机就是在投入钱币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缺乏，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人

19、售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购置的好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。1.2 采用PLC控制售货机的原因价格仅是选择PLC品牌的一个因素，而可靠性是选择时需要考虑的又一个因素。从设计、生产周期长短考虑，不管是老设备改造，还是设计新的生产机械设备，毫无疑问，生产、设计周期越短越好，甚至希望能够边设计、边安装、边调试和生产，特别是产品更新换代，生产工艺改造，不需改动现有生产设备及其外部接线，就能马上组织生产，这不仅节约了劳动力，而且新产品能尽快投入市场。这无疑给企业增加了活力，提高了经济效益。如果把这些要求得以实现，继电器或半导体都不能满足

20、，而PLC那么完全可以实现。这是因为假设用PLC不必改动外部设备接线，只要在软件上做文章就可以了。也就是说只要改变梯形图，按照新工艺要求重新输入新程序或修改原程序即可。这既经济又简捷，可以到达事半功倍的目的。众所周知，目前我国75%的生产机械设备，都是采用继电器控制，除了可靠性差外，设计程序也很繁杂。从方案确实立到技术条件的设计以及施工的设计，图面的工作量很大，这势必造成设计周期长。而采用PLC控制可以大大缩短设计周期，甚至有些文件资料也不必绘制成图。设计人员完全可以利用编程器上屏幕显示来输入，或修改程序使得梯形图能准确无误地反映生产要求。编程人员也可根据新产品对生产提出的新工艺要求，重新编写

21、程序并把它存储在EEPROM模块中去，需要加工哪个产品的程序，操作人员可以随时调用，这既方便、简单又可保密。开发这种软件对优化生产过程，提高产品数量和质量，提高劳动生产率，非常具有实际意义。仅此一点也深受生产及设计者的欢送。在现在科技成果迅猛开展的今天，市场经济的竞争就是利用最小的投资获取最大的利润，为了使人们在生活购物中得到方便，就出现了自动售货机。对于一台自动售货机，如果采用电力机械来进行控制，会造成售货机有用价值空间少，浪费不必要的动力资源；如果采用液压系统控制，由于液压系统控制要求技术高，各种阀体和设备的组装较高，反响速度相对较慢，用于控制售货机的经济价值消费高，从利润价值观来考虑不适

22、宜用于控制售货机。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，而且系统的抗干扰性也比拟差。但是PLC即可编程序控制器是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而开展起来的一种新型的工业控制装置，它不但可实现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、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效劳的独立设施，要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。可以看出，采用PLC对自动售货机控制系统进行控制可以提高系统的稳定性和可靠性，这在现代化商业社会的今天尤为重要。1.3 自动售货机的功能自动售货机应能够辨识机内包含的饮料，能够对所投入的币

23、值进行累计，并提供该自动售货机最根本的功能即对投入的钱币进行感应，并根据所投入的硬币数值判断是否能够购置某种饮料，做出相应的反映。当按下选择饮料的按钮时，相应的电磁阀起动，饮料开始供给，提取饮料到出货口，顾客取出饮料，完成此次交易。它具有投币感应系统、比拟系统、选择和饮料供给系统、退币系统、报警系统等来实现完整的售货功能。自动售货机的各种动作功能和控制要求，给出了完整的自动售货机操作规程，售货机的根本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购置某种商品，并做出相应的反响。售货机中有3种商品，汽水2.5元，果汁3元，咖啡3.5元。当启动开始按钮时，自动售货机开始工作，投币完成后，

24、系统会将数据存放器内钱币数据和可以购的饮料价格进行比拟，当投币小于2.5元，那么没有可以购置的商品指示灯亮，表示所投钱币不能购置任何东西，此时可以继续投币或退币；只有投币在2.5元或以上时会见到汽水选择的指示灯长亮，此时可以选择购置汽水或退币；同样，大于3元的就有果汁的选择显示，大于3.5元就出现咖啡的选择显示，此时都是可以选择购置或退币。当按下果汁按钮时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去果汁的价格同时启动相应的电机，提取果汁到出货口。买汽水和咖啡操作同理。操作完成后不再购置而按下退币按钮，售货机那么要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。如图1.1所示。图1.

25、1自动售货机工作流程图由此看来，自动售货机进行一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时的除法运算，这是它的内部功能。还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能。可通过操作属性把把自动售货机分为四个过程：(1) 投币过程 (2) 价格比拟过程 (3) 选择商品过程 (4) 退币过程可把自动售货机工作过程分为4个状态： (1) 初始状态(2) 投币状态(3) 购置状态(4) 退币状态初始状态，自动售货机内部各元件都处于复位状态，内部电机停止运转，等待投币操作。投币状态。按下投币按钮，显示投币框，按下所投币显示屏显示投入、消费、余额数值，当所投币超过商品价格时，相应价格选择按钮发生

26、变化，提示可以购置。购置状态。按下可以购置的选择按钮，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，取走商品后出货框消失。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，那么恢复初始状态。到此为止，自动售货机的一个完整工作过程结束。随着社会不断的进步，机械化程度的迅速开展，自动化控制已在人们的生活中得到了广泛的运用，给人们带来了便利。本论文利用PLC自动控制具有功能完备、灵活性、通用性好，程序输入方法简化，操作简单等优点，设计出了PLC自动控制售货机，自动售货机是一种高智能化的产品，操作简便，可以充分补充人力资源的缺乏，这种自动售货机外型结构体

27、积小，安置区域广，给人们的生活带来了具大的方便。该论文设计介绍了自动售货机的结构组成，包括投币控制按钮、选择饮料按钮、退币按钮、输出饮料端口、找钱端口和一些对应的指示灯；根据设计需要和经济综合因素的考虑，选用FX2N-48MR型PLC的控制，这样就能够满足输入与输出控制，在设计中给出了控制系统的软硬件设计，并用GX Developer软件进行对梯形图的输入、调试与仿真，能够完全符合设计需求。自动售货机是可完成无人自动售货,集光、机、电一体化的商业自动化设备。自动售货机不受任何场地限制,方便快捷,很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机。从自动售货机的开展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业

28、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。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开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、维护方便等优点,已在工业控制领域得到广泛地应用。本课题基于PLC实现自动售货机控制系统的硬件设计和软件设计。自动售货机行业长期以来在美国、日本等国家得到迅猛开展，目前已在45个国家得到广泛普及。据业内人士

29、估计，中国的自动售货机拥有量仅有2万台，相对于13亿的人口大国和零售业态开展的趋势而言，中国自动售货机行业的开展空间将更加广阔。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开展起来的一种新型的工业控制装置，它具有可靠性高、程序简单、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效劳的独立设施，要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。利用三菱FX-2N 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。本文就详细地介绍一种用三菱FX-2N PLC 实现的自动售货机控制系统的硬件设计和软件设计，并编写了系

30、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。1.4 自动售货机工作原理1.4.1自动售货机工作原理大概流程本文设计的是售汽水、果汁和咖啡三种饮料的自动饮料机，它的售货过程原理是：(1)从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别器判别人民币的面值。(2)识别器把信息数据传给通信模块。(3)通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的面板键，显示出哪个通道有货，哪个通道已售完，并等待顾客按键选择商品。 (4)顾客选择商品后，根据售出的商品包装类型的不同，采用不同的驱动技术把商品送出。(5)显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择退币或继续买商品；如果款额缺乏，

31、售货机经过延时予以退币。(6)系统复零，完成售货。1.4.2验币传感器介绍纸钞识别原理及机构简述1纸钞识别原理(1)纸钞作为一种特殊的印刷品，用来印制它的纸张和油墨都具有特殊性，即在紫外光的照射下，普通的印刷品外表都会发出荧光，而纸钞外表那么没有荧光。纸钞的识别过程首先通过检测荧光的强弱，就把纸钞和普通印刷品区别开。(2)根据不同纸钞的根本颜色，如拾元纸钞以蓝色为主调的特点,选用特殊敏蓝紫的光敏元件对颜色和几处图形进行鉴别，把各种不同面额的纸钞和有价证券区别开并自动计数。(3)用几组红外线对管，在纸钞送进过程检测纸钞的长宽尺寸和完整性。(4)对大面额带金属线和特别荧光数字的特性再进行检验鉴定。

32、上述方法根本保证了纸钞真伪识别和自动计数累计的功能。2纸钞识别分配机构由机电传动机构和检测元件组成。传动机构包括双向微型电机和捻纸皮带；检测元件有荧光检测元件，光敏电阻和红外线对管等。当有纸钞投入进口时，入口处红外线被遮挡，接收管发出信号电机正转，捻纸皮带将纸钞送进识钞器内，在送进过程中，各种检测元件对纸钞进行全面检测，如是真钞那么进入内部驻钞箱；如检测不合结果，那么微电机反转，将投入钞假钞或异物退出。金属硬币的识别原理及贮退机构简述 3、金属硬币的识别原理我国目前发行的1元、5角和1角硬币的金属原材料是为造币而专门使用的特殊合金，因此在它通过投币入口进入由电感和电容组成的特定高频振荡电路所产

33、生的磁场是不一样的，金属材质和体积的差异对电感量的影响大小也出现微弱差异，电感量的变化引起振荡频率的变化；再通过检测频率的变化，与设定值进行比拟，确定某种硬币种类后，经窄带选频率电路将频率信号变成电压信号输出，完成对金属硬币的识别。4、硬币的贮存和退币机构金属硬币识别器种类繁多，但贮币退币机构根本上分为两类:一类是平面式贮币、电磁阀退币；另一类是圆筒式贮币、步进电机退币，当硬币投入后经过识别识出电信号后，伪币和异物被排出，真币按面值由几组分布电磁阀分配到不同驻币腔内备用。当收到退币找零电信号后，通过退币电磁阀或退币电机拉杆。将驻币腔内下部硬币依电信号程序退出，完成自动售货机的退币找零功能。国产

34、化识币传感器和控制系统应用前景国产化纸钞硬币识别传感器和控制系统是以国内流通钞币的识别为目的，在引进国外技术的根底上，经艰苦探索和实践而成功的。该系统已到达进口产品的根本功能，且大幅度降低本钱，生产周期短，易于维护，在各种国内自动售货机等系列产品的应用中，具有广泛的开展前途。 1.5 自动售货机设计思路本次设计的课题是自动售货机，主要是应用三菱FX-2N型PLC的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识，如：PLC的编程语言、自动售货机的硬件组成等。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

35、次设计的重要局部是自动售货机梯形图的设计。首先得根据设计内容和控制要求准确画出它的顺序功能图，再确定梯形图，并反复调试做到程序无误。具体的控制流程、软硬件组成图、梯形图将会在后面详细介绍。第2章 PLC自动售货机的硬件设计2.1 设计目的 通过对自动售货机PLC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硬件设计的方法。2.2 自动售货机的设计要求自动售货机是机电一体化的自动化装置，在接受到货币已输入的前提下，靠触摸控制按钮输入信号使控制器启动相关位置的机械装置完成规定动作，将货物输出，电机主电路由五台电机组成，分别为

36、控制汽水出口电机，控制果汁出口电机，控制咖啡出口电机，控制一元出口电机，控制五角出口电机。通过控制电路的控制作用，在不同时刻不同的电机运转，这样就到达了控制的目的，控制电路图如图2.1所示。图2.1电机控制电路图自动售货机的实际要求如下：(1) 自动售货机可投入5角、1元和5元的钱币。(2) 所售饮料的价格为：汽水2.5元，果汁3元，咖啡3.5元。(3)当启动开始按钮时，自动售货机开始工作。(4) 当钱币等于或超过2.5元时，按选择汽水按钮，那么排出汽水，8s后自动停止。(5) 当钱币等于或超过3元时，按选择果汁按钮，那么排出果汁，8s后自动停止。(6) 当钱币等于或超过3.5元时，按选择咖啡

37、按钮，那么排出咖啡，8s后自动停止。(7) 系统根据顾客投入的钱币，判断钱币是否足够，假设足够那么根据顾客的要求自动售货，投币缺乏那么给出提示。(8) 购置饮料后，系统自动计算剩余钱币，假设投入的钱币总值超过所需的钱数，那么找钱指示灯亮自动售货机自动退出多余的钱。动作停止后按退币按钮，可以退回余额。(9) 当退币或报警时那么不能再投入钱币。2.3 PLC选型，I/O分配表2.3.1 PLC选型PLC容量的选择除满足控制要求外，还应考虑留有适当的余量，以作备用。通常，一条逻辑指令占存储器一个字。计时、计数、移位以及算术运算、数据传送等指令需占存储器的空间。在选择存储器容量时，一般按实际需要的10

38、%至25%考虑裕量。I/O点数按实际需要的10%至15%考虑备用。用户存储容量是指PLC用于存储用户程序的存储器容量。需要的用户存储容量的大小由用户程序的长短决定。PLC硬件结构如图2.2所示。图2.2PLC硬件结构图I/O点数即PLC面板上连接输入、输出信号用的端子的个数，常称为点数,用输入的点数和输出的点数的和来表示。I/O点数越多，外部可接入的器件和输出的器件就越多，控制规模就越大。因此，I/O点数是衡量PLC性能的重要指标之一。国际上流行将PLC的点数作为PLC规模分类的标准，I/O点数在256点以下的为小型PLC，64点及64点以下的为微型PLC，总点数在2048点以上的为大型机。P

39、LC容量包括两个方面：一是I/O的点数；二是用户存储器的容量字数。PLC物理结构的选择本设计采用的是微型PLC，其中外部输入端有5角、1元、5元投入端口，汽水、果汁、咖啡选择按钮，开始按钮，退币按钮；外部输出端有汽水、果汁、咖啡指示灯，退币指示灯，汽水、果汁、咖啡输出端口，退币端口，本设计采用一个小型电机控制电磁阀产生对饮料和钱币的输出，在指示灯亮时，其指示采用的电是经过变压器调制成的24V电压，平安可靠。由此可知，系统所需的输入点数为17点，输出点数为15点。根据以上分析，可选用48点24I/24O的PLC，现选用三菱公司的FX2N-48MR型PLC，这种类型的PLC能够满足功能的设计需要，

40、又在经济上得到了节省，完全符合设计需求。PLC扫描过程如图2.3所示。图2.3PLC扫描全过程2.3.2 I/O分配表I/O地址定义是需要满足系统要求的，此控制系统可采用自开工作方式其中外部输入端有5角、1元、5元投入端口，汽水、果汁、咖啡选择按钮，开始按钮，退币按钮等；外部输出端有汽水、果汁、咖啡指示灯，退币指示灯，汽水、果汁、咖啡输出端口，退币端口等，本设计采用一个小型电机控制电磁阀产生对饮料和钱币的输出。I/O分配表如表2.1所示。输入点地址功能输出点地址功能X0启动Y0汽水选择灯X1暂停Y1果汁选择灯X25角输入Y2咖啡选择灯X31元输入Y3汽水出货控制X45元输入Y4果汁出货控制X5

41、汽水选择Y5咖啡出货控制X6果汁选择Y65角电机控制X7咖啡选择Y71元电机控制X105角退币感应器Y10出币选择灯X111元退币感应器Y11制冷控制X12出币选择Y12照明控制X13温度传感器Y135角缺币报警X14光度传感器Y141元缺币报警X155角传感器Y15缺货报警X161元传感器Y16防盗报警X17缺货传感器X20剧烈震动传感器 表2.1 I/O分配表2.4 外部接线图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。根据控制要求，I/O点数在32个左右，选择性能价格比拟适宜的三菱FX2n-48MR，其中其输入点为24点

42、，输出点为24点，该PLC为继电器输出型。了解各个控制对象的驱动要求，分析对象的控制要求，完成PLC硬件结构配置。本设计中输入有开始按钮、钱币的投入按钮、选择饮料按钮、退币按钮；输出有指示灯显示输出、饮料输出、退币输出。这些功能都能够通过PLC进行得到很好的控制；电机提供动力进行对饮料的输出。根据上述要求，因条件所限输出均用指示灯代替，由此绘制出PLC控制电路接线图，如图2.4所示：图2.4 PLC外部I/O接线图 该PLC自动售货机I/O接线图中， PLC元件X005，X006，X007，是选择控制按钮，选择汽水，果汁，咖啡。当你投币，选择汽水、果汁或咖啡时的指示引导购物作用。按钮和指示灯，

43、直接明了，方便简单，易于操作。2.5 编程流程图绘制出自动售货机PLC控制流程图，表达各控制对象的动作顺序，相互间的制约关系。本文的流程图如图2.5所示：开始投币比拟币值余额缺乏果汁灯亮咖啡灯亮汽水灯亮不选商品选择商品选择汽水选择果汁选择咖啡减去汽水用币 减去咖啡用币 减去果汁用币是否退币顺序退币结束 图2.5 编程流程图第3章 PLC自动售货机的软件设计3.1自动售货机的设计过程分析3.1.1试验状态假设在试验之前先得构思一下，要设计的自动售货机该有的系统满足控制要求。构思如下1、自动售货机只售3种商品。 2、自动售货机可识别5元、1元、5角钱币。 3、自动售货机可退1元和5角钱币。 4、自

44、动售货机有液晶显示功能。 5、试验中售货机遇到故障以及缺货等因素。3.1.2一次交易过程分析为了方便分析，我们以一次交易过程为例。1、先是进行对投币的记数，把投币的不同面值的货币进行统计并存放到PLC中。2、价格与所投的货币比拟，当所投币值超过商品价格时，相应价格选择按钮发生变化，提示可以购置。3、在有操作显示的条件下，进行对商品选购的操作。4、选购操作进行同时，同时PLC自动进行余额的处理，并对所选商品进行提取。5、按下退币的按钮，PLC会把余额以5角和1元钱币的形式进行退币处理，并同时把PLC里存放的余额清零，返回到初始状态。到此为止，自动售货机的一个完整工作过程结束。3.2分布程序设计自

45、动售货机系统主要包括：记币系统、比拟系统、选择系统、提货系统和退币系统，还有就是其他的运行监控系统和报警系统。3.2.1记币系统当有顾客购置时，每投入一次钱币都得经过感应器进行真假鉴别后，在给PLC进行计币的指令。当发现伪币时，感应器不给PLC累计投币值的指令，同时自行退出伪币。而当PLC接收到感应器传来的计币的指令时，PLC自动把接收的货币对应的数据累积到存放器D0中。PLC编程梯形图如图3.1.图3.1PLC计币系统编程梯形图由图可以知道我是把投进的不同钱币，进行不同的记录，并把总数目都存放到存放器D0中。为了防止小数点的影响，我是把货币的数据化成整数进行处理的，这样可以减少自己在编程时会

46、出现的过失。X002-X004为设置为高电平的输入，这样中间继电器M1-M3那么为一周期内都保证了X002-X004的输入有效。一方面防止了扫描漏了有投币的有效反响；另一方面也可以防止了不良输入对记数的不良影响。3.2.2价格比拟系统价格的比拟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，提示可以购置。投币完成后，系统会将D0内钱币数据和可以购的饮料价格进行比拟，当投币小于2.5元，那么没有可以购置的商品指示灯亮，表示所投钱币不能购置任何东西，此时可以继续投币或退币；只有投币在2.5元或以上时会见到汽水选择的指示灯长亮，此时可以选择购置汽水或退币；同样，大于3元的就有果

47、汁和汽水的选择显示，3.5元就出现咖啡、果汁和汽水的选择显示，此时都是可以选择购置或退币。PLC编程梯形图如图3.2.图3.2PLC进行价格比拟系统梯形图在梯形图3.2中，为了实现数据的实时比拟，用了一个特殊内部继电器M8000，在程序执行过程中，M8000始终保持闭合，FNC10 CMP是16位数据比拟指令，用它来比拟余额和商品的价格。当余额大于等于某种商品价格时，程序使相应的指示灯亮起来表示可以购置该种商品。为了优化程序，我都设计了比拟的价格是比商品的价格少1角的。因为余额都是五的倍数，少一就可以到达等于或大于商品价格的意图了，还可以用上中间继电器来辅助显示可选商品的灯亮起来。3.2.3选

48、购商品系统当投入的币值可以购置某种商品时，即商品下相应的指示灯亮了，按下相应的“选择按钮即可在出货框中出现该种商品，同时消费显示栏中显示出扣除已经消费掉的金额的余额币值，接着余额继续与价格相比拟，判断是否能继续购置。假设余额还能符合上面比拟过程的条件时，相应商品的指示灯还会亮的，不然灯不亮了。PLC编程梯形图如图3.3 图3.3 PLC进行选购商品过程的梯形图在梯形图3.3中，一是要使商品出现在货框中，二是要实现内部货币的运算。以第一步为例，按下选择汽水相应键，X005施加一个脉冲的信号只能接受一次的脉冲信号，X006，X007的常闭可以保证了汽水的选购时就不能同时执行其他商品的选购运作。当X

49、005接收到一个脉冲信号时，在这个工作周期内，系统就会只对汽水进行出货的操作，同时也会对余额进行扣除汽水价格的处理。这样就完成了一次购置的执行。这时，系统又跑回了比拟的过程中去了。3.2.4提货系统送出机构的工作原理.本文所设计的罐体送出机构主要由槽轮、推拉杆、推拉销、直线补进电机和前后两边侧板构成，其中槽轮上槽弧的半径为罐体的半径，货道宽度为罐体的直径。如下送出机构示意图3.4所示。 3.4送出机构示意图送出机构主要通过直线步进电机带动推拉杆和推拉销，促使槽轮绕着转动中心作往返转动。直线步进电机运作一次，使槽轮上下各摆动一次，同时，在前后两边的侧板上有导向槽，推拉销在导向槽内来回运动，导向槽

50、的作用是限定推拉杆的运动方向和槽轮摆动角度。送出机构的工作过程如图3.4所示，自动售货机正处在待售状态下，槽轮的槽开口朝下，利用阻货而来支撑和阻挡上面的罐体，起到阻止罐体下落的作用，当售货机接收到售货信号时，直线步进电机运行并作用于推拉杆，推拉杆同时推动槽轮上下摆动一次。在槽轮摆动的前半周，槽从开口向上转到开口向下，并有一个罐体装入到槽中；在槽轮摆动的后半周，槽的开口向上转到向下，并带到一个罐体向出货侧摆动，同时槽轮的阻货面挡住后面的罐体，电机停止工作，这样就完成一个罐体的售出。3.2.5退币系统系统可在顾客购置完饮料后退回余币。按下退币按钮后，数据存放器D0内的币数除以10，商的整数局部就是

51、需要退回1元硬币的个数并储存在D1上，余数就自动的默认在D2上；在把D2的数据除以5，商的整数局部就是需要退回5角钱的个数，并储存在D3中这里由所投的货币限制来看，5角钱个数就只有两种情况，0或1，故在选plc时可以只给这里的留一个端口就行了。选择退币的同时起动2个退币电动机。2个感应器开始计数，当感应器计币的个数等于数据存放器的退币数时，退币电动机停止运转。PLC编程梯形图如图3.5.图3.5 PLC进行退币过程的梯形图3.2.6其他系统还有就是其他的运行监控系统和报警系统。主要的运行监控系统，包括有温度的监控，光度的监控两个，都可以外接传感器进行单输入单输出的简单操作。不妨构思一下，假设饮

52、料的温度要保持在4摄氏度左右，用温度传感器设置售货机里面温度在6摄氏度时就给PLC一个开动制冷器的信号，是一个持续的信号。当售货机里的温度到达4.5摄氏度时，信号断开。同样的光度监控就直接用个光杆来给PLC进行售货机照明的信号。报警系统分为非故障报警和故障报警。如果是故障报警，只要通过网络通知送货车或者送币车即可；如果是故障报警那么需要通知维修人员到现场进行维修。同时系统如果报警那么要打出回条给顾客，防止故障造成顾客损失。3.3 梯形图和指令表本设计的总梯形图见附录A,指令表见附录B。第4章 具体事例的仿真4.1 GX Developer软件的简介GX Developer是三菱电机公司开发的用

53、于三菱全系列可编程序控制器的编程软件。该软件集成了工程管理、程序编辑、模拟仿真、程序调试和PLC通信等功能。GX Developer Simulator Ver.6.10L提供了仿真功能，这也是GX Developer比FXGPWin优越的原因。它的出现给现代电子行业带来了巨大的进步，还可以显示效果，利用这些功能可以仿真自己所设计的梯形图，看看是否能够到达预期的效果，可以反复的修改、调试、运行，一直到达自己所要实现的目的，这样可以在设计中节约本钱，提高经济利用率，总之在模拟电路中起到了良好的运用。它具体的操作效果及步骤将会在下面设计中表达，具体一些显示图框如图4.1和4.2及所示。图4.1 G

54、X Developer操作图图4.2 GX Developer输出显示图4.2 具体事例的分析例如向自动给售货机里面投入一个5元的钱币，那么Y000、Y001和Y002都会显示亮，当按下咖啡按钮之后，那么咖啡输出，即Y005显示亮，买过之后退出钱币，找钱币灯亮，然后会退出钱币，即Y006和Y007显示亮，梯形图的动作情况及输出结果的显示如下所示：图4.3显示灯亮的梯形图 图4.4灯亮软元件显示图图4.5 选择咖啡后的程序动作梯形图4.6 软元件输出咖啡显示图图4.7 找钱的程序梯形图图4.8 退币找钱动作软元件梯形图4.9 退币指示灯程序梯形图 结 论本次毕业设计我的主要任务是用PLC实现自动

55、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。本次设计所做的只是PLC编程局部，通过仿真以此实现它的功能。设计的自动售货机的功能主要是对饮料进行自动交易，通过对PLC的程序输入到达自动售货的目的。这次设计课题的效果是：当投入钱币时，根据投入钱币的多少，自动售货时机自动判断，然后做出相应的结果即灯亮的变化，根据顾客的选择，会自动输出要选择的饮料，并退还余额。本设计的优点与缺点是：通过程序的自锁与互锁，能够正确的做出判断，给出结果，设计出的自动售货机装置简单、易操作，结构线路设置容易，耗能低，能够满足在一些商店和工厂无人售货的目的，老人和孩子都能够运用：本设计的缺

56、点有售货品种较少，识别的钱币有些限制。没有显示器显示所投入的钱币总值。但用较少的商品模拟自动售货机的各项功能，都能够较好地实现，也是一种比拟不错的选择，到达了设计要求。本设计的结果能够满足设计需求，课题的效果明确，虽然售货品种少，但是理论明确且统一，在此根底上可以增加输入与输出端口，以满足人们在生活中的需求！在做自动售货机的设计的过程中，通过查阅资料了解了自动售货机的一些相关知识，它是集光、机、电、机械加工、制冷、加温、防伪识别及电子软件技术于一体的高新技术产品，同时也发现了其中的一些弊端。由于时代的开展，自动售货机是现代社会中的一种商务工具，在生活中应用愈加广泛，根据日本、美国等国家的经验，

57、自动售货机将在全球范围内得到更大的普及，但是在对我们的生活带来方便的同时，由于它本身固有的特点，同时也不可防止的产生一些负面的影响，比方青少年的不良饮食习惯和吸烟等现象等在一定程度上是由于自动售货机所致，自动售货机便于销售香烟，含糖饮料，这些没有营养的含糖饮料像苏打水，果汁饮料及冰茶等直接影响青少年肥胖病盛行的原因之一。自动售货机的开展目标是为社会和生活带来最大的便利，这就要求不但要具备实现其本身固有的功能，更重要的是要求不会给社会和日常生活带来各种各样的负面影响。谢 辞本次毕业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。

58、我本次设计所做的只是PLC编程局部，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。基于我们所学习的PLC课程，我自己尝试着编写了程序。经过屡次修改以及调试，最终获得成功，实现了预期的功能。在设计中我用到了光电开关、电磁阀、执行机构等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，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。经过不断的学习、研究以及经过陈国振老师的指导.终于按时完成了毕业设计.设计主要研究的是自动售货机中有关于PLC的局部.自动售货机是由于

59、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缺乏，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，有吸引人们购置好奇心的自身性能，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开展趋势.它的出现将极大的方便人们购置所需要的小商品.通过本次毕业设计，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。我看到了理论知识在实践应用中的重要性，同时也看到理论并不等同于实践。另外，我还学会了一些根本软件的应用，比方GX Developer等。本次毕业设

60、计通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，在今后的学习和工作中我将会受益匪浅。这将为将来我们走入社会，工作打下根底。参考文献1秦春斌，张继伟. PLC根底及应用教程M.北京:机械工业出版社，2021.12082高勤.可编程控制器原理及应用三菱机型M.北京:电子工业出版社，2006.41463钱锐.PLC应用技术M.北京:科学出版社，2006.1121134董淑玲.PLC在自动售货机控制系统中的应用J.上海师范大学学报，2007,36(2):47515 王国海.?可编程序控制器及其应用?第二版M.中国劳动社会保障出版社.2007.56786瞿