基于PLC控制的自动售货机的设计毕业设计Word下载.docx
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目 录
第1章绪论1
1.1课题研究背景1
1.2自动售货机设计目的和意义2
1.3自动售货机功能分析2
1.3自动售货机发展趋势3
第2章自动售货机硬件结构设计4
2.1PLC的硬件组成4
2.2电机的选择4
2.3货币处理装置7
2.4送出机构7
2.5按钮装置10
2.6显示装置10
2.7本章小结11
第3章总体设计方案12
3.1自动售货机系统12
3.1.1硬件系统的组成部分及工作流程12
3.1.2控制子系统简述13
3.1.3PLC的选择13
3.2PLC控制系统设计编程要求及基本原则14
3.2.1编程要求14
3.2.2基本原则15
3.3系统硬件结构框图16
第4章自动售货机控制系统设计18
4.1自动售货机控制方案设计18
4.2PLC选型18
4.2.1PLC概述18
4.2.2PLC的主要功能19
4.2.3I/O点估算和PLC选型20
4.3I/O地址设计21
4.4流程设计22
4.5PLC与现场器件的连接24
4.6程序设计25
4.6.1比较指令和运算指令25
4.6.2投币程序26
4.6.3价格比较程序26
4.6.4根据投入的钱数指示灯显示的程序27
4.6.5选择商品和送出部分程序27
4.6.6找钱退币程序28
4.6.7梯形图和指令表29
第5章仿真30
5.1GX7CH软件的简介30
5.2具体事例的分析31
结 论38
参考文献39
致谢40
附录41
第1章绪论
1.1课题研究背景
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。
随着当前城市规模的增大,很多公共场合都放置有自动售货机,极大的满足了人们的即时性需求,为人们进行简单物品的采购提供了一种便利。
自动售货机行业长期以来在美国、日本等国家得到迅猛发展,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发展的趋势而言,中国自动售货机行业的发展空间将更加广阔。
传统的自动售货机多采用单片机控制方案,系统硬件设计复杂,抗干扰能力相对较差,很难保证系统的可靠性和稳定性,维护维修困难。
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发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。
利用三菱FX-2NPLC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-2NPLC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。
1.2自动售货机设计目的和意义
面对当前快速商品社会,人们的时间观念越来越重,如何才能更快的购买到顾客自己所需的商品,这都是顾客和商家共同面临的问题。
随着科技的发展及人们生活水平的提高,自动售货机市场的发展越来越呈现出多元化及个性化的需求。
通过自动售货机进行自助购物正逐渐成为市民的一种新的消费时尚,快捷方便的购物方式满足了人们在当今科技高速发展的现代社会追求高品质生活的需要。
自动售货机在城市商业区、写字楼大厅、风景区、车站、码头、繁华街道等公共场所的布设能够美化亮化城市环境,方便群众生活,已经成为城市各角落的一道亮丽风景线。
自动售货机已在国内普及,并成为城市现代文明程度的一种象征性标志。
PLC的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关,这些高新技术的发展推动了PLC的发展,而PLC得发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求,促进了他们的发展。
本次设计就在于结合PLC的种种优点联系实际情况来弥补原有系统的不足,利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性,保证了自动售货机能够长期稳定的运行。
1.3自动售货机功能分析
在进行上、下位机程序编写之前,首先要做的工作是确定自动售货机本身所具备的功能及在进行某种操作后所具有的状态。
售货机的基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买某种商品,并作出相应的反应。
举一个简单的例子来说明,例如:
售货机中有8种商品,其中01号商品(代表第一种商品)价格为2.50元,02商品为3.50元,其余类推。
现投入1个1元硬币,当投入的货币超过01商品的价格时,01商品的选择按钮处应有变化,提示可以购买,其他商品同此。
当按下选择01商品的价格时,售货机进行减法运算,从投入的货币总值中减去01商品的价格同时启动相应的电机,提取01号商品到出货口。
此时售货机继续等待外部命令,如继续交易,则同上,如果此时不再购买而按下退币按钮,售货机则要进行退币操作,退回相应的货币,并在程序中清零,完成此次交易。
自动售货机的工作流程图如图1.1所示。
图1-1自动售货机工作流程
1.4自动售货机发展趋势
现在,自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。
例如实行联机方式,通过电话清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。
在夏季电力消费高峰时,这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温,与以往的自动售货机相比,它能够节约10-15%的电力。
进入21世纪时,自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。
从自动售货机的发展趋势来看,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,在加上场地的局限性和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也就有了其相当可观的前景。
第2章自动售货机硬件结构设计
2.1PLC的硬件组成
PLC的硬件主要由中央处理器(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。
其中,CPU是PLC的核心;
输入单元/输出单元是CPU与现场输入/输出设备之间的接口电路;
通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备,其硬件结构图如图2-1
硬件结构图2-1
2.2电机的选择
电动机选择的参考因素主要包括:
电动机型式、电压与转速;
电动机型式种类;
电动机防护型式的选择;
电动机电压和转速。
1、电动机型式、电压与转速的选择
合理选择电动机型式、电压与转速的具体内容及一般步骤
首先要根据生产机械对电力传动提出的要求,如起动与制动的频繁程度,有无调速要求等等来选择电动机的电流种类,即选用交流电动机还是选用直流电动机;
其次应结合电源情况选择电动机额定电压的大小;
再由生产机械所要求的转速及传动设备的要求选取它的额定转速;
然后根据电动机和生产机械的安装位置和周围环境情况来决定电动机的结构型式和防护型式;
最后由生产机械所需要的功率大小来决定电动机的额定功率(容量)。
综合以上方面考虑,最后在电机产品目录中选择与要求相符的电动机,如果产品目录中所列电动机不能满足生产机械的某些特殊要求,则可向电机生产厂家单独定制。
2.电动机型式种类的选择
选择电动机是从交流和直流、机械特性、调速与起动性能、维护及价格等方面来考虑的,所以选择时要遵循下列原则:
①首先考虑选用三相鼠笼型异步电动机。
因为它具有简单、坚固耐用、工作可靠、价格低廉和维护方便等优点,但是它的缺点是调速困难、功率因数低、起动电流较大和起动转矩较小。
因此主要适用于作为机械特性较硬而无特殊调速要求的一般生产机械和拖动,如一般的机床和功率小于100KW的水泵或通风机等生产机械。
②绕线型电动机的价格较笼型电动机高,但是它的机械特性可通过转子外加电阻的办法加以调节,因而能限制起动电流并提高起动转矩,故它可适用于电源容量较小,电动机功率较大或有调速要求的场合,如某些起重设备、卷扬提升设备、锻压机及重型机床的横梁移动等。
③当调速范围低于1:
10,且又要求能平滑调速的场合,可先选用滑差电动机。
该电动机的结构型式按其安装位置的不同可分为卧式和立式两种。
卧式电动机的转轴是水平安装的,立式电动机的转轴则是与地面垂直安装的,故两种电机不可以更换对调使用。
在一般情况下应尽量选用卧式电动机,只有在需要垂直运转的场合(如立式深井水泵以及钻床等),为了简化传动装置时才考虑采用立式电动机(因为它的价格较贵)。
3.电动机防护型式的选择
电动机的防护型式有多种,实用中选择时必须根据不同的工作环境选择适宜的防护型式电动机。
电动机的防护型式有开启式、防护式、封闭式、防爆式
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