自动售货机PLC控制系统设计.docx
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自动售货机PLC控制系统设计
电气工程学院《课程设计》任务书
课程名称:
电气控制与PLC
基层教学单位:
仪器科学与工程系指导教师:
学号
学生姓名
(专业)班级
设计题目
自动售货机的PLC控制
设
计
技
术
参
数
1.设计内容见附页(8)
2.使用组态王实现上位控制
3.公共实践(四层电梯)
4.公共实践(邮件分拣)(选作)
5.查阅资料(变频器)
设
计
要
求
采用PLC进行设计。
画出系统图,采用梯形图编程,并给出相应的组态控制工程(附主画面)。
结合公共实践部分,完成设计说明书。
参
考
资
料
“电气控制”类图书及论文资料
“可编程控制器”类图书及论文资料
周次
15,16周
应
完
成
内
容
分析设计要求、查资料、确定方案,设计梯形图、设计上位组态
撰写课程设计说明书,答辩
指导教
师签字
基层教学单位主任签字
说明:
1、此表一式三份,系、学生各一份,报送院教务科一份。
2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。
电气工程学院教务科
PLC课程设计
自动售货机PLC控制系统设计
姓名:
班级:
学号:
指导教师:
目录
第一章前言1
第二章自动售货机介绍3
2.1自动售货机的基本功能3
第三章PLC系统设计15
3.1可编程序控制系统设计的基本原则15
3.1.1控制系统设计原则15
3.1.2控制系统设计的基本内容15
3.1.3PLC控制系统设计的一般步骤及内容16
3.1.4程序设计的步骤16
3.1.5编写梯形图的注意事项18
第四章自动售货机PLC程序设计19
4.1自动售货机的设计过程分析19
4.1.1试验状态假设19
4.1.2一次投币过程分析19
4.2分步程序设计19
4.2.1PLC程序设计19
4.2.2设计24
第五章总结32
参考文献33
第一章前言
从自动售货机的发展趋势来看,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。
从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等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。
据说自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代的西欧,英国是较早实行自动售货机售货的国家之一。
1942年,在食品销售中首先推广了自动售货的销售方式。
1950年。
英国食品杂货行有500家采用自动售货机售货。
1969年,采用自动售货机售货的商家增加到23000家,销售的商品扩展到文化用品、唱片、香烟、食品等多个方面。
进入70年代后,约有40多万家香烟、饮料店采用自动售货机。
1980年英国有50余万台自动售货机,年销售额达8.81亿英镑。
70年代后,日本、美欧等发达国家和地区自动售货机迅猛的发展,短短30年,发达国家自动售货机产业已发展到相当大规模。
自动售货机被广泛地布放于车站、油站、码头、机场、宾馆、写字楼、娱乐场所及大街小巷和公路旁,人们通过自动售货机可以买到食品、香烟、饮料、报纸、票、卡甚至鲜花和小宠物等物品。
自动售货机实现了商品需求化、性能多样化的发展,又原来只能出售有限商品品种,转变为继百货公司、超级市场、便民店之后,以消费者与售货机“一对一”自动售货的无店铺销售业态。
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,通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中,从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。
并且,为防止地球暖化,自动售货机的开发致力于能源的节省,节能型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。
2.1自动售货机的基本功能
在实际生活中,我们见到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中商品,其中01号商品(代表第一种商品)价格为2.60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,其他商品同比。
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
继续进行等待外部命令,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。
由此看来,售货机一次交易要
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。
自动售货机的工
作流程图如图1所示。
图1自动售货机工作流程图
第三章PLC系统设计
3.1可编程序控制系统设计的基本原则
3.1.1控制系统设计原则
设计任何一个PLC控制系统,如同设计任何一种电气控制系统一样,其目的都是通过控制被控对象(生产设备或生产过程)来实现工艺要求,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)PLC控制系统被控对象最大限度地满足工艺要求。
设计前,应深入现场进行调查研究,收集资料,并于机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合,共同拟订电气控制方案,协同解决设计中出现的各种问题。
(2)在满足控制系统要求的前提下,力求使控制系统简单、经济,使用及维修方便。
(3)保证控制系统的安全、可靠。
(4)考虑到生产的发展和工艺的改进,在配置PLC硬件设备时应适当留有一定裕量。
3.1.2控制系统设计的基本内容
PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的。
因此,PLC控制系统设计的基本内容应包括以下内容:
(1)选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。
这些设备属于一般的电气元件,其选择的方法在其他有关书籍中已有介绍。
(2)PLC的选择。
PLC是PLC控制系统的核心部件,正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起到重要的作用。
选择PLC,应包括机型选择、容量的选择以及I/O模块的选择、电源模块的选择等。
(3)分配I/O点,绘制I/O连接图。
(4)设计控制程序。
包括控制系统流程图、梯形图、语句表(即程序清单)和控制系统流程图。
控制程序是控制整个系统工作的软件,是保证系统工作正常、安全、可靠的关键。
因此,设计的控制程序必须经过反复调试、修改,直到满足要求为止。
(5)必要时还需设计控制台
(6)编制控制系统的技术文件。
包括说明书、电气图及电气元件明细表。
传统的电气图,一般包括电气原理图、电器布置图及电气安装图。
在PLC控制系统中,这一部分图统称为“硬件图”。
它在传统电气图的基础上增加了PLC部分,因此在电气原理图中应增加PLC部分的I/O连接图。
另外,在PLC控制系统中的电气图中还应包括程序图(梯形图),通常称它为“软件图”。
向用户提供“软件图”,可便于用户在生产发展或工艺改进时修改程序,并有利于用户在维修时分析和排除故障。
3.1.3PLC控制系统设计的一般步骤及内容
(1)根据生产的工艺过程分析控制要求,需要完成的动作(动作顺序、动作条件、必须的保护和联锁等)、操作方式(手动、自动;连续、单周期、单步等)。
(2)根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备。
据此确定PLC的I/O点数。
(3)选择PLC机型及容量。
(4)定义输入、输出点名称,分配PLC的I/O点,设计I/O连接图。
(5)根据PLC所要完成的任务及应具备的功能,进行PLC程序设计,同时可进行控制台的设计和现场施工。
3.1.4程序设计的步骤
(1)对于较复杂的控制系统,需绘制系统控制流程图,用以清楚地表明动作的顺序和条件。
对于简单的控制系统,也可以省这一步。
(2)设计梯形图。
这程序设计的关键一步,也是比较困难的一步。
要设计好梯形图,首先要十分熟悉控制要求,同时还要有一定的电气设计的实践经验。
(3)根据梯形图编制程序清单。
(4)用编程器将程序输入到PLC的用户存储器中,并检查输入的程序是否正确。
(5)对程序进行调试和修改,直到满足要求为止。
(6)待控制台及现场施工完成后,就可以进行联机调试。
若未满足要求,再从新修改程序或检查接线,直到满足为止。
(7)编写技术文件。
(8)交付使用。
3.1.5编写梯形图的注意事项
(1)输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器、记数器等器件的触点可以多次重复使用,无需复杂的程序结构来减少触点的使用次数。
(2)梯形图每一行都是从左母线开始,线圈终止于右母线。
触点不能放在线圈的右边。
除步进程序外,任何线圈、定时器、计数器、高级指令等不能直接与左母线相连。
如果需要任何时候都被执行的程序段,可以通过特殊内部常闭继电器或一个没有使用的内部继电器的常闭触点来连接。
(3)在程序中,不允许同一编号的线圈两次输出。
(4)不允许出现桥式电路。
程序的编写顺序应按自上而下、从左止右的方式编写。
为了减少程序的执行步数,程序应为“左大右小,上大右小”
。
第四章自动售货机PLC程序设计
4.1自动售货机的设计过程分析
4.1.1试验状态假设
在设计之前先得构思一下,要设计的自动售货机该有的系统的控制要求。
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10元、5元、1元硬币。
3自动售货机可退币1元、5元硬币。
4自动售货机有液晶显示功能。
5实验中售货机忽略了各种故障以及缺货等因素。
4.1.2一次投币过程分析
为了方便分析,我们以一次交易过程为例。
先是进行对投币的记数,把投进的不同面值的货币进行统计并存放到PLC中。
价格与所投的货币比较,当所投币值超过商品价格时,相应价格选择按钮发生变化,提示可以购买。
在有操作显示的条件下,进行对商品选购的操作。
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。
按下退币的按钮,PLC会把余额以1元硬币和5元硬币的形式进行退币处理,并同时把PLC里寄存的余额清零,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。
4.2分步程序设计
4.2.1PLC程序设计
自动售货机系统主要包括:
记币系统、比较系统、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。
1.记币系统
当有顾客购买时,每投入一次钱币都得经过感应器进行真假监辨后,再给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记币的指令时,PLC自动把接收来的货币对应的数据累加到寄存器D0中。
PLC编程梯形图如图5。
图5PLC进行记币过程的梯形图
2.价格比较系统
价格的比较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,提示可以购买。
投币完成后,系统会将D0内钱币数据和可以购买的饮料价格进行比较:
当投币<12元,则没有可购买的商品指示灯亮,表示所投钱币不能购买任何东西,此时可以继续投币或退币;只有投币在12元或以上时会见到啤酒选择的指示灯长亮,此时可以选择购买啤酒或退币;同样,大于15元的就有果汁的选择显示,此时都是可以选择购买或退币。
PLC编程梯形图如图6。
图6PLC进行价格比较过程的梯形图
在梯形图6中,为了实现数据的实时比较,用了一个特殊内部继电器M8000,在程序执行过程中,M800始终保持闭合,FNC10CMP是16位数据比较指令,用它来比较余额和商品的价格。
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买该种商品。
为了优化程序,我都设计了比较的价格是比商品的价格少1角的。
因为余额都是一的倍数,少一就可以达到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等亮起来。
3.选购商品系统
当投入的币值可以购买某种商品时,即商品下相应的指示等亮了,按下相应的“选择”按纽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较,判断是否能继续购买。
若余额还能符合上面比较过程的条件时,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7。
图7PLC进行选购商品过程的梯形图
4.退币系统
系统可在顾客购买完饮料后退回余币。
按下退币按钮后,数据寄数器D0内的币数除以1,商的整数部分就是需要退回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,商的整数部分就是需要退回5元钱的个数,并储存在D3中(这里由所可投的货币限制来看,1元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个感应器开始记数,当感应器记币的个数等于数据寄存器的退币数时,退币电动机停止运转
。
PLC编程梯形图如图8
图8PLC进行退币过程的梯形图
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,假设饮料的温度要保持在4°C左右,用温度传感器设置售货机里面温度在6°C时就给PLC一个开动制冷器的信号,是一个持续的信号。
当售货机里的温度达到4.5°C时,信号断开。
同样的光度监控就直接用个光感来给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。
如果是非故障报警,只要通过网络通知送掖车或者送币车即可;如果是故障报警则需要通知维修人员到现场进行维修。
同时系统如果报警则要打出回条给顾客,避免故障造成顾客损失。
4.2.2PLC设计
1.自动售货机控制要求
(1)该自动售货机可以同时投入1元、5元、或10元纸币,自动销售啤酒、果汁.
(2)当投入的硬币总值等于或超过12元时,啤酒按钮指示灯亮;当投入的硬币总值等于或超过15元时,汽水按钮和果汁按钮同时亮
(3)当汽水按钮灯亮时,按汽水按钮,则汽水会滚出到取货槽。
(4)当果汁按钮灯亮时,按果汁按钮,则果汁会滚出到取货槽。
(5)若投入的硬币总值超过所购商品的价格(啤酒12元,果汁15元),则找钱指示灯亮,同时进行找钱动作.
2.I/O地址定义表
此控制系统可采用自动工作方式,输入信号为啤酒、果汁按钮、1元、5元、10元钱币投入识别口记数;输出信号为汽水、果汁排出电机、找钱电磁阀及相应指示灯等16个输入点,14输出点。
I/O地址定义如表1所示。
表1自动售货机控制系统I/O地址定义表
输入点地址
功能
输出点地址
功能
X0
启动
Y0
啤酒选择灯
X1
暂停
Y1
啤酒出货电机控制
X2
1元输入
Y2
果汁选择灯
X3
5元输入
Y3
果汁出货电机控制
X4
10元输入
X5
啤酒选择
X6
果汁选择
Y6
1元传动电机控制
Y7
5元传动电机控制
X10
5角退币感应器
Y10
出币选择灯
X11
1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
Y13
1元缺币报警
X14
光度传感器
Y14
5元缺币报警
X15
1元硬币传感器
Y15
缺货报警
X16
5元硬币传感器
Y16
X17
缺货传感器
Y17
3.自动售货机控制系统I/O点连接图
控制器硬件设计
自动售货机控制系统的PLC输入/输出的接线如图10所示
图10自动售货机控制系统的PLC输入/输出的接线图
第六章结束语
经过两周的PLC学习.终于按时完成了PLC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。
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- 自动 售货 PLC 控制系统 设计