plc自动收货机课程设计

1、 目录1 引言2 PLC 控制系统设计3自动售货机设计意义.34自动售货机PLC 控制.34.1自动售货机PLC 控制的工作要求34.2 自动售货机的工作原理5 系统的硬件设计5.1 系统控制的总框图 5.2自动售货机功能的叙述 5.3可编程逻辑控制器(PLC)的I/O端子分配6 系统的软件设计 6.1整体运行梯形图 6.2 梯形图程序调试心得体会参考文献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,可以每天24h售货,因此深受上班族的欢迎,很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机,出售的商品五花八门,从饮料、零食、香烟、糖果,

2、到牙刷、方便面、自动照相机。 近年来,我国的自动售货机行业突飞猛进:在汽车总站、商厦、医院、小区、学校等地区纷纷涌现出自动售货机的踪迹。 这种方便快捷的购物方式越来越受到人们的青睐,同时也是现代化城市配套设施的需求 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,而且系统的抗干扰性也比较差。可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller），简称PLC。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、维护方便等优点,已在工业控制领域得到广泛地应用。 因为

3、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。PLC是以CPU为核心, 综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置, 是现代工业控制的三大支柱( P L C 、机器人和C A D / C A M ) 之一。P L C 的工作原理与计算机的工作原理基本是一致的, 可以简单地表述为在系统程序的管理下, 通过运行应用程序完成用户任务。但是P L C 也有它自己的特点, P L C 在确定了工作任务, 装入了专用程序后成为一种专用机, 它采用循环扫描工作方式, 系统工作任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的。目前，可编程控制器

4、在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。自动售货机的新奇、文明、高档、灵活方便等深受广大市民青睐。自动售货机最基本的功能是对投入的货币进行运算,并根据所投入的货币数值判断是否能够购买某种商品, 并做出相应的反映。因此, 售货机应能够辨识机内包含的商品, 能够对所投入的币值进行累计, 并提供所要购买的商品。当按下选择商品的按钮时,自动 售货机根据投入的币值, 起动电机, 提取商品到出货口, 顾客取出商品, 完成此次交易。它还具有识币系统、货物和货币的传送系统来实现完整的售货功能。PLC 控制系统设计设计任务:  学生根据控制要求

5、，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行自动售货机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。主要内容包括：     1. 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；     2. 系统有启动、停止功能；     3. 运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序； 4. 程序结构与控制功能

6、自行创新设计； 5. 进行系统调试，实现自动售货机的控制要求。 1.1PLC控制系统设计编程要求任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC 控制系统时，应遵循以下基本原则：（1） 最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计过程中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计之前就要深入现场进行调查研究，充分收集控制现场的资料，同时收集相关国内、国外相关的资料。同时还要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员等紧密配合，拟定控制方案，共同解决

7、设计中的重点问题和疑难问题。（2） 保证PLC 控制系统安全可靠保证PLC 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程等方面要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC 控制程序不仅能在正常条件下运行，而且要在非正常情况下，也能正常工作。（3） 力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要

8、求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。1.2 PLC控制系统设计的基本原则（1）所编的程序要合乎所使用的PLC的有关的规定主要是对指令要准确地理解，正确地使用。各种PLC指令多有类似之处，但还有些差异。对于有PLC使用经验的人，当选用另一种不太熟悉的型号进行编程设计时，一定要对新型号PLC的指令重新理解一遍，否则容易出错。（2）要使所编的程序尽可能简洁简短的程序可以节省内存，简化调试，而且还可节省执行指令的时间，提高对输入的响应速度。要使所编的程序简短，就要注意编程方法，用好指令，用巧指令，还要能优化结构。要实现某种功能，一

9、般而言，在达到的目的相同时，用功能强的指令比用功能单一的指令，程序步数可能会少些。（3）要使所编的程序尽可能清晰这样既便于程序的调试、修改或补充，也便于别人了解和读懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的层次，讲究模块化、标准化。特别是在编制复杂的程序时，更要注意程序的层次，可积累自己的与吸收别人的经验，整理出一些标准的具有典型功能的程序，并尽可能使程序单元化，像计算机中的常用的一些子程序一样，移来移去都能用，这样，设计起来简单，别人也易了解。(4)要使所编的程序合乎PLC的性能指标及工作要求所编程序的指令条数一定少于所选用的PLC内存的容量，即程序在PLC中能放得下，所用的输入、输出点数要在所

10、选用PLC的I/O点数范围之内，PLC的扫描时间要少于所选用PLC的程序运行监测时间。PLC的扫描时间不仅包括运行用户程序所需的时间，而且还包括运行系统程序，（如I/O处理、自监测）所需的时间。(5)所编程序能够循环运行PLC的工作特点是循环反复、不间断地运行同一程序。它的运行从初始化后的状态开始，待控制对象完成了工作循环（完整程序执行一次），则又返回初始化状态继续运行。因为只有这样才能使控制对象在新的工作周期中也得到相同的控制。3自动售货机的理论背景与实际意义本次设计详细的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

11、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。4自动售货机PLC 控制4.1自动售货机PLC 控制的工作要求（1）自动售饮料机可投入1元、5元、10元的硬币。（2）所售饮料标价：汽水12元，花茶15元咖啡20元。（3）投币总额或现在值显示在7段数码管上。（4）当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所有可购买饮料的指示灯均亮，作可购买提示。

12、（如：当投入的硬币总值超过12元，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过15元时，汽水、花茶指示灯均亮；当投入硬币总值超过20元时，所有按钮指示灯都亮）。（5）当汽水指示灯亮时，按选择汽水按钮，则排出汽水，7s后自动停止。在这段时间内，汽水指示灯闪烁。（6）当咖啡指示灯亮时，按选择花茶按钮，则排出咖啡，7s后自动停止。在这段时间内，花茶指示灯闪烁。（7）当咖啡指示灯亮时，按选择咖啡按钮，则排出咖啡，7s后自动停止。在这段时间内，咖啡指示灯闪烁。（8）系统根据顾客投入的硬币，判断硬币是否足够，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

13、示可购买的饮料（指示灯亮）。（10）若投入的硬币总值超过所需的钱数（汽水12元，花茶15元，咖啡20元），则找钱指示灯亮,当按退币控制按钮时，退出找回的钱。（11）在报警系统中，PLC只起到开关连接的作用。          时序图3.2 自动售货机的工作原理由于本设计为课程设计, 因此要求上没有现实中的自动售货机功能强大, 没有过多的商品选择和各种报警系统。本自动售货机的自动控制系统主要包括: 投币计数系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统和退币系统。投币计数系统: 当有顾客买饮料时, 投入的钱币经过识

14、别机构,记录1元、5元或10元钱的个数, 分别用1、5、10代表并存入d0、d1、d2中最后将总钱数存入d3中。比较系统: 投入钱币完毕后, 系统会把d3内的钱币数据和可以购买饮料的价格进行1比较,当投入的钱币总值超过12元（5）时, 绿茶指示灯亮。当投入的钱币总值超过15元（6）时,可乐和橙汁指示灯都亮, 当投入的钱币总值超过20元(10)时所有的饮料指示灯亮，此时可以选择饮料或选择退币。选择系统: 比较电路完成后选择电路指示灯亮, 当按下饮料的选择按钮后相应的饮料通过出口出来。此时可以按继续加币按钮，继续购买饮料，实现循环购买。饮料供应系统: 当按下选择按钮时, 提供饮料。在饮料输出的同时

15、, 减去相应的购买钱币数。退币系统: 当顾客购完饮料后, 多余的钱币只要按下退币按钮。系统就会把钱币退回。4 系统的硬件设计4.1系统控制的总框图图4.1 程序流程图图4-2 自动售货机控制主电路图4-3 自动售货机控制主电路图商品选择开关硬币感应器PLC各种指示灯退币电动机出货电磁阀液位感应器报警图4-4自动售货机控制系统硬件组成示意图5.2自动售货机功能的叙述自动售货机的应用是指当人们有需要时，找到它，然后根据自己需要的物品的价格向自动售货机里头硬币，红外线技术控制着计数。根据投硬币的数量打开相应的价格栏以及遥感技术控制的识别。当人们点选商品以后确定了物品。再输出并且是关闭该栏，结束本次购

16、买。进行下一次购买。自动售货机只能一次交易一个物品。5.3 I/O地址分配输入输出1元投币X001汽水指示灯Y0125元投币X005花茶指示灯Y01510元投币X010咖啡指示灯Y013退币按钮X011找钱指示灯Y014汽水选择X012排出汽水Y002花茶选择X013排出花茶Y001咖啡选择X014排出咖啡Y0006整体运行梯形图 图6-1 自动售货机总体梯形图6.2 梯形图程序调试由于实验室没有相应的实物控制模型(自动售货机)，因此，在调试系统控制程序时，所有的输入信号均用开关信号和复位按钮来代替，所有的输出均用指示灯来表示。调试时，首先按控制系统PLC接线图完成硬件接线，并仔细检查接线是否

17、有误，特别要注意接线时不能出现短路、断路及反接等情况，否则会造成硬件损坏及人身意外。开始程序调试：首先将PLC控制程序写入到PLC机器中，再选择监控状态，使PLC处于“RUN”状态，然后逐一按投币感应器（即硬币识别机构用复位按钮信号来表示硬币的输入），观察有没有进行累加币值；或按选择按钮，观察输出指示灯是否按预计效果闪灭（即显示饮料选择提示、饮料送出、送出时间和退币提示），并通过监控状态观察程序的运行过程及输入输出信号、内部描述实际出现的问题及解决方案。对报警部分进行调试，只需给相应的输入端口信号，然后相应的指示灯变亮即可。要对照设计控制要求，逐一检验设计功能是否能有效的实现，并对程序进行改进

18、和完善。例如，调试过程中，发现重复线圈问题，需将程序进行合并，避免重复线圈等等。总而言之，对程序必须要反复调试，不断改进，以获得既完全实现功能，而又简单、严谨性高的PLC控制程序。 心得体会通过这次对自动售货机的设计，让我了解了关于自动售货机的原理与设计理念，plc课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的主要环节。回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践，在短短几个星期的日子里，可以说是苦多余甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固以前所学的东西，而且学到了课本上所没学过的东西。这次课程设计终于顺利完成，这次设计同样也遇到了很多问题，但经过上网和询问同学终于游逆而解