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基于PLC自动售货机设计.doc

发布时间：2022-05-30 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.46M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    设计要求
    1方案论证与对比
    1.1方案一
    1.2方案二
    2可编程控制器PLC介绍
    2.1 PLC概述
    2.2 PLC的工作原理
    2.3 PLC的循环扫描工作
    2.4 PLC的硬件组成
    2.5 PLC的编程语言
    2.7 PLC的特点
    3自动售货机的PLC设计
    3.1 硬件设计分析
    3.1.1控制要求分析
    3.1.2 I/O点统计
    3.1.3 PLC选择
    3.1.4 CD4511七段数码管译码器
    3.2 软件设计分析
    3.2.1 I/O分配表
    3.2.2 系统流程图
    3.2.3 系统软件设计梯形图（附录一）
    3.2.3 自动售货机控制系统外部接线图
    5 系统调试分析
    5.1硬件调试
    5.2 软件调试
    5.3 总体调试
    6 结束语
    参考文献:
    附录一 梯形图
    附录二: 指令表
    湖 南 人 文 科 技 学 院 课 程 设 计 报 告 课程名称:电气控制与 PLC 课程设计 设计题目： 自动售货机的控制设计 系 专 班 别： 业： 级： 学生姓名: 通信与控制工程系 自动化 0702 学 号: 07421203 07421219 07421231 07421240 起止日期: 2010 年 12 月 20 日~ 2011 年 01 月 14 日 指导教师: 教研室主任： 1
    指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日 项 目 权重 成绩 1、设计过程中出勤、学习态度等方面 0.2 2、课程设计质量与答辩 3、设计报告书写及图纸规范程度 0.5 0.3 成 绩 评 定 总 成 绩 教研室审核意见： 教学系审核意见： 教研室主任签字： 年 月 日 主任签字： 年 月 日 1
    摘 要 自动售货机是完成无人自动售货，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，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人们青睐，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 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，要求它的结构必需可靠、稳定和执行效率高。本文就详细的介绍 介绍了自动售货机的结构组成，简述利用可编程控制器（PLC)控制的自动售货 机控制系统的控制原理，最后给出了该控制的软硬件设计，并编写了程序总框图 和一个具体的梯形图，经实践验证该控制系统是可行的。 关键词：可编程控制器（PLC)；自动售货机；三菱 FX2N;梯形图； 2
    目 录 设计要求....................................................................................................................................4 1 方案论证与对比.....................................................................................................................4 1.1 方案一...........................................................................................................................4 1.2 方案二...........................................................................................................................5 2 可编程控制器 PLC 介绍........................................................................................................7 2.1 PLC 概述.......................................................................................................................7 2.2 PLC 的工作原理...........................................................................................................7 2.3 PLC 的循环扫描工作...................................................................................................8 2.4 PLC 的硬件组成...........................................................................................................8 2.5 PLC 的编程语言...........................................................................................................9 2.7 PLC 的特点...................................................................................................................9 3 自动售货机的 PLC 设计......................................................................................................10 3.1 硬件设计分析............................................................................................................10 3.1.1 控制要求分析...................................................................................... 10 3.1.2 I/O 点统计............................................................................................10 3.1.3 PLC 选择.............................................................................................. 11 3.1.4 CD4511 七段数码管译码器................................................................11 3.2 软件设计分析............................................................................................................12 3.2.1 I/O 分配表............................................................................................12 3.2.2 系统流程图......................................................................................... 13 3.2.3 系统软件设计梯形图（附录一）..................................................... 13 3.2.3 自动售货机控制系统外部接线图..................................................... 14 5 系统调试分析......................................................................................................................15 5.1 硬件调试....................................................................................................................15 5.2 软件调试...................................................................................................................15 5.3 总体调试....................................................................................................................15 6 结束语..................................................................................................................................16 参考文献:................................................................................................................................17 附录一 梯形图........................................................................................................................18 附录二: 指令表......................................................................................................................20 3
    自动售货机的控制设计 设计要求 利用可编程控制器作为控制核心，完成一个自动售货机控制系统。具体要求 如下： 1．自动售货机有 3 个投币孔，分别为 1 元、5 元和 10 元。 2．售货共有 3 种饮料供选择，分别为汽水、花茶和咖啡。 3．如投币总额超过销售价格，将可由退币按钮找回余额。 4．投币总额或当前值显示在 7 段数码管上。 5．投币值等于或大于 12 元时，汽水指示灯亮，表示只可选择汽水。 6．投币值等于或大于 15 元时，汽水和花茶指示灯亮，表示只可选择汽水和 花茶。 7．投币值等于或大于 20 元时，汽水、花茶和咖啡指示灯亮，表示 3 种均可 选择。 8．按下要饮用的饮料按钮，则相对应的指示灯开始闪烁，3s 后自动停止， 表示饮料已经掉出。 9．动作停止后按退币钮，可以退回余额，退回金额如果大于 10 元，则先退 10 元再退 1 元，如果小于 10 元则直接退 1 元。 1 方案论证与对比 1.1 方案一 采用 8751 单片机为核 心 的 自动售货 机装置的控制系统 。该系统以单 片机 8751 芯片为核心，采用集 中控制方式实现了对自动售货机全过程的 自动控制。本系统选择 4×4 矩阵式键盘按键作为货物选择端，采用了 2 个 可编程并行接口 8255A 实现并行接口的扩展，解决了单片机 8751 芯片输 入/输出口引脚紧张的问题，实现了货物的掉出以及货币数的显示功能。 采用 8751 单片机为核心的自动售货机系统可以分为三部分组成，即 自动售货机的控制子系统、通讯子系统、硬币器子系统以及纸币器子系统。 其中控制子系统是本设计研究重点。 以 单片 机 8751 芯 片为 核 心 自动 售货 机的 硬件 原理 构成 如下 图 1.1 所 4
    示： 按钮 识币器 无货检测 并行输入接口扩展 自动复位线路 8751 并行输出接口扩展 串行输出接口扩展 继电器&电磁铁 金额显示 购货状态显示 图 1.1 自 动 售货 机 硬 件 结 构图 1.2 方案二 采用三菱 FX2N-MR48 可编程控制器（PLC）的自动售货机装置的控制系 统。其中输入部分由八个按键构成，分别实现不同的控制功能。输出部分 由五个电磁阀、三个指示灯、一个七段译码显示构成。在本控制系统原理 是:首先由顾客按下商品选择开关，然后顾客投入钱币，经钱币识别传感 器后将信号送给 PLC，由用户编写的 PLC 程序运行可以识别出硬币的市 值，并显示投入钱币的数值，并同时与商品的价格比较。当投入的钱币满 足某商品的购买价格后，则可以购买该商品的指示灯亮，PLC 通过计算还 可以显示出消费数值和余额数值，商品驱动机构收到控制信号后即出货电 磁阀动作，送出商品，若有余额，则退币电动机动作，可以退出余额数值 的相应市值，同时完成内部清零过程。这样就完成一次商品提货过程，其 控制系统的硬件示意图如图 1.2 所示： 商品选择开关 钱币识别传感器 PLC 各种显示灯 退币电动机 出货电磁阀 图 1.2 自 动 售货 机 硬 件 组 成示 意 图 5
    1.3 方案对比与选择 本人考虑了单片机和 PLC 两种方案来设计自动售货机的控制设计，但是考 虑到自动售货机的输入电压不稳定，作为 CPU 的 MCX-51 型单片机超压发热容 易造成爆裂，而 PLC 不但可实现类似控制功能，还具有可靠性高、适应面广、 抗干扰能力强、编程方便、电压使用范围宽等特点，所以根据自动售货机的使用 要求，本系统设计就是采用三菱 PLC(FX-2N)作为自动售货机的控制装置。 6
    2 可编程控制器 PLC 介绍 2.1 PLC 概述 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置， 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计 时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控 制各种类型的机械或生产过程。PLC 具有体积小、结构简单、操作方便、可靠性 好等特点。 PLC 总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性 能方向发展。具体表现在以下几个方面。 ·向小型化、专用化、低成本方向发展 ·向大容量、高速度方向发展 ·智能型 I/O 模块的发展 ·基于 PC 的编程软件取代编程器 ·PLC 编程语言的标准化 ·PLC 通信的易用化 ·组态软件与 PLC 的软件化 ·PLC 与现场总线相结合 ·开发新型特殊功能模块 ·CPU 的处理速度进一步加快 2.2 PLC 的工作原理 PLC 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。PLC 通电后，首先对 硬件和软件作一些初始化操作，初始化反复不停地分阶段处理各种不同的任务 （见图 2-1）。 7
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