1、- 學(xué)院課程設(shè)報(bào)告課程稱專業(yè)級(jí)學(xué)生名指導(dǎo)師完成間報(bào)告績(jī)專業(yè)合程設(shè)計(jì)2013 年 6 月 12 日閱意閱教期 - 學(xué)制目 錄設(shè)計(jì)目 . 1控制求 . 1設(shè)計(jì)用與目 . 所用儀設(shè)備與軟 . 3系統(tǒng)計(jì) . 45.1 、統(tǒng)總設(shè)計(jì) . 5.1.1 、統(tǒng)設(shè)總思 . 5.1.2 、序設(shè)的步 . 5.1.3 的統(tǒng)結(jié)構(gòu) . 75.2 、子模設(shè)計(jì) . 5.2.1 、幣系 95.2.2 、格比系統(tǒng) . 105.2.3 、品選系統(tǒng) . 115.2.4 退系統(tǒng) 125.3 分配 135.4 、PLC 外部接線圖 . 14實(shí)驗(yàn)試結(jié)果 . 15設(shè)計(jì)的問(wèn)題解決法 . 18設(shè)計(jì)得 . 18參考獻(xiàn) 致 謝 . 20一、設(shè)題目設(shè)計(jì)

2、題目：自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題內(nèi)容：自動(dòng)售貨機(jī)廣泛用于娛樂(lè)場(chǎng)所本設(shè)計(jì)要求用 PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行。使其能在運(yùn)算指令的控制，巧妙地實(shí)現(xiàn)投幣幣值累加，從而 自動(dòng)完成汽水、可樂(lè)、咖啡的售貨工作。二、控要求此自動(dòng)售貨機(jī)可投入 1 、 2 和 5 元硬幣。當(dāng)投入的硬幣總值等于或超過(guò) 2 元時(shí)，汽水按鈕指燈亮；當(dāng)投入的硬幣總值等于或超過(guò) 3 元時(shí)，汽水、可樂(lè)按鈕指示都亮；當(dāng)投入的硬幣總值 等于或超過(guò) 5 元時(shí)，汽水、可樂(lè)、咖啡按鈕指示燈都亮。3 當(dāng)汽水按鈕指示燈亮?xí)r，按下汽水按，則汽水排出 10 秒后自動(dòng)停止。 4 當(dāng)可樂(lè)按鈕指示燈亮?xí)r，動(dòng)作同上。5 當(dāng)咖啡按鈕指示燈亮?xí)r，動(dòng)作同上。6 若投入的

3、硬幣總值超過(guò)所需的錢(qián)數(shù)時(shí)找錢(qián)指示燈亮。 示意圖如圖 1 所示。圖 1 、動(dòng)售貨機(jī)示意圖三、設(shè)作用與的近幾年 隨著我國(guó)商品市場(chǎng)的不斷繁和城市現(xiàn)代化程度的不斷提高， 動(dòng)售貨機(jī)也已悄然步入了我國(guó)的大中城市在國(guó)家相關(guān)政府部門(mén)的大力支持自下，中國(guó)的自售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)以超常規(guī)的速度迅猛發(fā)展，并帶動(dòng)了一批新的服務(wù)業(yè)、物流運(yùn)輸配送業(yè)的快速發(fā)展，豐富了國(guó)的商業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)全 新的自動(dòng)銷售和自助服務(wù)時(shí)代。為適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)，我們選擇了自動(dòng)售貨機(jī)制這一課題，按要求用 PLC設(shè)計(jì)出自動(dòng)售貨機(jī)控制電路，選擇 PLC 機(jī)型，列出 I/O 地址分配表，繪制售貨機(jī)梯形圖。 PLC 的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技

4、術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了 PLC 的發(fā)展，而 PLC 的發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了他們的 發(fā)展。本次設(shè)計(jì)就在于結(jié)合 PLC 的種種優(yōu)點(diǎn)聯(lián)系實(shí)際情況彌補(bǔ)原有系統(tǒng)的不足，利用 PLC 控制的自動(dòng)售貨機(jī)提系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng) 期穩(wěn)定的運(yùn)行。本課題主要的目的是為了通過(guò)課程設(shè)計(jì)，學(xué)生了解 PLC 控制的應(yīng)用背景，掌握 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本驟，程序設(shè)計(jì)的基本方法，理論聯(lián)系實(shí) 際。培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力四、所的儀設(shè)器與件三菱 FX-2N 系列 PLC 、GX 軟件、感應(yīng)器、光度傳感、溫度傳感器、缺貨 傳感器、傳動(dòng)電機(jī)

5、、指示燈、計(jì)算機(jī)一臺(tái)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線若干五、系設(shè)計(jì) 、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 統(tǒng)設(shè)總思由于設(shè)計(jì)中的貨物品種不多，因此要求上有現(xiàn)實(shí)中的自動(dòng)售貨機(jī)功能強(qiáng)大。本自動(dòng)售貨機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)要包括：計(jì)幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選 擇系統(tǒng)、飲料供應(yīng)系統(tǒng)和退幣系統(tǒng)。 計(jì)幣系統(tǒng)：當(dāng)有顧客買(mǎi)飲料時(shí)投入的錢(qián)幣經(jīng)過(guò)識(shí)別機(jī)構(gòu)，記錄 5 角、1 或 5 錢(qián)的個(gè)數(shù)， 通過(guò)數(shù)與幣值相乘或者相加， 并將總錢(qián)幣數(shù)據(jù)存放在 （數(shù)據(jù)寄存器）中。 價(jià)格比較系統(tǒng)：投入錢(qián)幣完畢，系統(tǒng)會(huì)把 D9 內(nèi)的錢(qián)幣數(shù)據(jù)和可以 購(gòu)買(mǎi)飲料的價(jià)格進(jìn)行比較，當(dāng)投入的錢(qián)幣總超過(guò) 1 元小于 2 元時(shí)，西瓜汁、橙汁、葡萄汁的指示燈亮；當(dāng)投入的錢(qián)幣值超過(guò) 2 小于 3 元時(shí)，西瓜汁、橙汁、

6、葡萄汁、綠茶、紅茶、奶茶的指示亮；當(dāng)投入的錢(qián)幣總值超過(guò) 3 元 時(shí)，9 飲料的指示燈都亮，并且多選鍵“ 2 ”也亮；當(dāng)投入的錢(qián)幣總值超過(guò) 5 元 時(shí)，所有的指示燈都亮，此時(shí)可以選擇飲或選擇退幣。 商品選擇系統(tǒng)：比較電路完成選擇電路指示燈亮，當(dāng)按下西瓜汁或綠茶選擇按鈕時(shí)，相應(yīng)的指示燈轉(zhuǎn)為 1 秒為周期的閃爍。當(dāng)相應(yīng)的飲料供應(yīng)完畢后，閃爍同時(shí)停止。此時(shí)可以按續(xù)購(gòu)買(mǎi)按鈕，繼續(xù)購(gòu)買(mǎi)飲料，實(shí)現(xiàn)循環(huán)購(gòu)買(mǎi)。(4) 退系統(tǒng)：當(dāng)顧客購(gòu)?fù)觑嬃虾?，多余的錢(qián)幣只要下退幣按鈕，系統(tǒng)就會(huì)把數(shù)據(jù)寄存器 中的錢(qián)幣退回?？傮w設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如下圖 2 示。記幣統(tǒng)價(jià)格較系統(tǒng)商品購(gòu)系統(tǒng)退幣統(tǒng)FZPLC圖 2 自動(dòng)售貨機(jī)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖

7、選擇顯示電機(jī)制缺幣警5.1.2 程序計(jì)的對(duì)于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需繪制系統(tǒng)控制程圖，用以清楚地表明動(dòng)作的 順序和條件。設(shè)計(jì)梯形圖。這程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，也比較困難的一步。根據(jù)梯形圖編制程序清單。用編程器將程序輸入到 PLC 用戶存儲(chǔ)器中，并檢查輸入程序是否正確。 5 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改，直到滿足要為止。6 待控制臺(tái)及現(xiàn)場(chǎng)施工完成后，就可以行聯(lián)機(jī)調(diào)試。若未滿足要求，再?gòu)?新修改程序或檢查接線，直到滿足為止。7 編寫(xiě)技術(shù)文件。8 交付使用。自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖如 2 所示。開(kāi)始投幣投幣數(shù)金額算N可買(mǎi)選擇水輸出選擇樂(lè)輸出可選擇啡輸出汽水樂(lè)咖啡計(jì)算額計(jì)算額計(jì)算額Y余額Y余額Y余額N退幣序余為 N退幣序

8、余為 0N退幣序余為 0圖 2 、自售貨機(jī)工作流程圖5.1.3 統(tǒng)結(jié)目前 PLC 種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)， 所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致同， 硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。主要包括中央處理單元 CPU 存儲(chǔ)器 RAM 和 、輸入輸出接口電路、電源、 I/O 擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。其內(nèi)部也采用總線結(jié) 構(gòu)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。如圖 3 示 PLC 控制系統(tǒng)由輸入量 PLC 輸出量組成，外部的各種關(guān)信號(hào)模擬信號(hào)、感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為 PLC 的輸入量，它們經(jīng) PLC外部輸入端子， 作為 PLC 的輸出量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制 由此可見(jiàn)， PL

9、C 的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。圖 3 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 、各子模塊設(shè)計(jì) 幣系當(dāng)有顧客購(gòu)買(mǎi)時(shí)，每投入一次錢(qián)幣都得經(jīng)感應(yīng)器進(jìn)行真假監(jiān)辨后，再給PLC 進(jìn)行計(jì)幣的指令。當(dāng)發(fā)現(xiàn)偽幣時(shí)，感應(yīng)器不給 PLC 累計(jì)投幣值的指令， 同時(shí)自行退出偽幣。而當(dāng) PLC 接收到感應(yīng)器傳來(lái)的記幣的指令， PLC 自動(dòng)把接收來(lái)的貨幣對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)累加到寄存器 D0 中。 PLC 編程梯形圖如圖 4 。圖 4 進(jìn)行記幣過(guò)程的梯形圖由圖可以知道我是把投進(jìn)的不同貨幣，進(jìn)行不同的記錄， 并把總數(shù)目都寄存到寄存器 D0 中。為了避免小數(shù)點(diǎn)的影響我是把貨幣的數(shù)據(jù)化成整數(shù)進(jìn)行處理的，這樣可以減少自己在編程時(shí)會(huì)出的差錯(cuò)。 X00

10、2X004 為設(shè)置為高電平的輸入，這樣中繼電器 M1M3 側(cè)為一周期內(nèi)都會(huì)保證了 X002X004的輸入有效。 一方面避免了掃描漏了有投幣的有效反應(yīng)；另一方面也可以避免了不良輸入對(duì)記數(shù)的不良影響。5.2.2 價(jià)格較系價(jià)格的比較要貫穿實(shí)驗(yàn)過(guò)程的始終， 只要余額大于某種商品價(jià)格時(shí)， 就需要輸出一個(gè)信號(hào)，提示可以購(gòu)買(mǎi)。投幣完后，系統(tǒng)會(huì)將 D0 內(nèi)錢(qián)幣數(shù)據(jù)和可以購(gòu)買(mǎi)的飲料價(jià)格進(jìn)行比較：當(dāng)投幣 2 元，則沒(méi)有可購(gòu)買(mǎi)的商品指示燈亮，表示所投錢(qián)幣不能購(gòu)買(mǎi)任何東西，此時(shí)可繼續(xù)投幣或退幣；只有投幣在 2元或以上時(shí)會(huì)見(jiàn)到汽水選擇的指示燈長(zhǎng)亮此時(shí)可以選擇購(gòu)買(mǎi)汽水或退幣； 同樣，大于 3 的就有汽水和可樂(lè)的選擇顯示，

11、 5 就出現(xiàn)汽水、可樂(lè)和咖啡的選擇顯示，此時(shí)都是可以選擇購(gòu)買(mǎi)或退幣 PLC 編程梯形圖如圖 5 。圖 5 進(jìn)行價(jià)格比較過(guò)程的梯形圖在 梯 形 圖 5 中， 為 了 實(shí) 數(shù) 據(jù) 的 比 較 ， 了 一 個(gè) 特 殊 內(nèi) 部 繼 電器M8000, 程序執(zhí)行過(guò)程中， M800 始終保持閉合， FNC10 CMP 是 16 位數(shù)據(jù)比較指令，用來(lái)比較余額和商品的價(jià)格。 當(dāng)余額大于等于某種商品價(jià)格時(shí)， 程序使相應(yīng)的指示燈亮起來(lái)表示可以購(gòu)買(mǎi)種商品。5.2.3 商品擇系當(dāng)投入的幣值可以購(gòu)買(mǎi)某種商品時(shí)，即商下相應(yīng)的指示燈亮了，按下相應(yīng)的“選擇”按紐即可在出貨框中出現(xiàn)該商品，同時(shí)消費(fèi)顯示欄中顯示出扣除已經(jīng)消費(fèi)掉的金

12、額的余額幣值， 接著余額繼續(xù)與價(jià)格相比較， 判斷是否能繼 續(xù)購(gòu)買(mǎi)。若余額還能符合上面比較過(guò)程的條件時(shí)，應(yīng)商品的指示燈還會(huì)亮的，不 然燈不亮了。 PLC 編程梯形圖如圖 6 圖 6 PLC 進(jìn)行選購(gòu)商品過(guò)程的梯形圖在梯形圖 6 中，一是要使商品出現(xiàn)在出貨框中，二是要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部貨幣的運(yùn)算。以第一步為例，按下選擇汽水相應(yīng)鍵 X005 施加一個(gè)脈沖的信號(hào)（只能接受一次的脈沖信號(hào)） ，X006 ，X007 的常閉可以保證了汽水的選時(shí)就不能同時(shí)執(zhí)行其他商品的選購(gòu)運(yùn)作。 當(dāng) X005 接收到一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)， 在這個(gè)工作周期內(nèi) 系統(tǒng)就會(huì)只對(duì)汽水進(jìn)行出貨的操作， 同時(shí)也會(huì)對(duì)余額進(jìn)行扣除汽水價(jià)格的處理。這樣就完成了

13、一次購(gòu)買(mǎi)的執(zhí)行這時(shí)，系統(tǒng)又跑回了比較的過(guò)程中去。5.2.4 、. 退幣系統(tǒng)可在顧客購(gòu)買(mǎi)完飲料后退回余幣。按退幣按鈕后，數(shù)據(jù)寄數(shù)器 D0內(nèi)的幣數(shù)除以 ，商的整數(shù)部分就是需要退回 1 元硬幣的個(gè)數(shù)并儲(chǔ)存在 D1 上，余數(shù)就自動(dòng)的默認(rèn)在 D2 上；在把 D2 的數(shù)據(jù)除以 5 ，商的數(shù)部分就是需要退回 1 元的數(shù)，并儲(chǔ)存在 D3 中（這里由所可投的貨幣限制看， 1 元個(gè)數(shù) 就只有兩種情況， 0 1 故在選 PLC 時(shí)可以只給這里的留一個(gè)端口就行。 ）選擇退幣的同時(shí)起動(dòng) 2 退幣電動(dòng)機(jī)。 2 感應(yīng)器開(kāi)始記數(shù)， 當(dāng)感應(yīng)器記幣的 個(gè)數(shù)等于數(shù)據(jù)寄存器的退幣數(shù)時(shí)， 退幣電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 編程梯形圖如圖 7 。圖

14、 7 進(jìn)行退幣過(guò)程的梯形圖 分配表此控制系統(tǒng)可采用自動(dòng)工作方式，輸入信為汽水、可樂(lè)、咖啡選擇， 1元、 2 元、 5 硬幣投入識(shí)別口記數(shù)手動(dòng)復(fù)位按鈕輸出信號(hào)為汽水、可樂(lè)、咖啡出貨電機(jī)控制、出幣選擇燈及相應(yīng)指燈，共 18 個(gè)輸入點(diǎn)， 16 個(gè)輸出 點(diǎn)，均為開(kāi)關(guān)量。 I/O 地址定義如表 1 示。輸入地址X0000X0001X0002X0003X0004X0005X0006X0007X0010X0011X0012X0013X0014X0015功能啟動(dòng)暫停元輸元輸 元入汽水擇可樂(lè)擇咖啡擇元退感應(yīng)器元退感應(yīng)器出幣擇溫度感器光度感器 元幣傳感器輸出地址功能汽水擇燈汽水貨電機(jī)制可樂(lè)擇燈可樂(lè)貨電機(jī)制咖啡擇燈

15、咖啡貨電機(jī)制元傳電機(jī)控元傳電機(jī)控出幣擇燈制冷制照明制元缺報(bào)警元缺報(bào)警缺貨警X0016X0017 元幣傳感器缺貨感器表 1 分配表 外部接線圖Fx2N系列圖 8 外部接線圖六、實(shí)調(diào)試結(jié)應(yīng)用我們所學(xué)過(guò)的 MCGS 組態(tài)軟件模擬了自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行過(guò)程，如圖 9所示。圖 9 、動(dòng)售貨機(jī)當(dāng)投入的硬幣總值等于 2 時(shí)，汽水按鈕指示燈亮，按下汽水鈕，出貨 口就出來(lái)了汽水。其運(yùn)行效果圖如圖 10 所示。圖 、選擇汽水的運(yùn)行效果圖當(dāng)投入的硬幣總值等于 3 元時(shí)，汽水、可樂(lè)按鈕指示燈都亮，按下可樂(lè) 按鈕，出貨口就出來(lái)了可樂(lè)。其運(yùn)行效果如圖 11 所示。圖 、選擇可樂(lè)的運(yùn)行效果圖當(dāng)投入的硬幣總值等于 5 元時(shí)，汽水

16、、可樂(lè)、咖啡按鈕指示燈都亮，按下咖啡按鈕，出貨口就出來(lái)了咖啡。其運(yùn)效果圖如圖 12 所示。圖 12 、選擇咖啡的運(yùn)行效果圖圖 、自動(dòng)售貨機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)七、設(shè)中的問(wèn)及解方法程序設(shè)計(jì)流程圖的設(shè)計(jì)思路要清晰，我一始沒(méi)有做程序設(shè)計(jì)流程圖對(duì)于 接下來(lái)的步驟顯得很模糊， 不知道該如何動(dòng)手。 程序設(shè)計(jì)流程圖概括了全篇的 內(nèi)容，起到一個(gè)指導(dǎo)作用。梯形圖的設(shè)計(jì)絕不能模糊不清，得先把思構(gòu)思好，一步步來(lái)，從易到難。一旦思路不清晰，程序就很容易出錯(cuò)。例我在制作過(guò)程中把汽水按鈕、可樂(lè)按鈕、咖啡按鈕這三個(gè)和汽水按鈕指示燈可樂(lè)按鈕指示燈、咖啡按鈕指示燈混合起來(lái)了，結(jié)果在運(yùn)行過(guò)程中總是出錯(cuò)這就是一個(gè)典型的思路混亂，沒(méi)有理清思

17、路的后果。后來(lái)我是對(duì)照 I/O 分配表一個(gè)個(gè)對(duì)照起來(lái)才把它做好的3 運(yùn)用 MCGS 組態(tài)軟件時(shí)，一定要把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)整理好，數(shù)據(jù)庫(kù)的各種 開(kāi)關(guān)型、數(shù)值型、字符型分清，才能保證它運(yùn)。還有循環(huán)程序里的腳本程序編寫(xiě)必須得 “清晰第一” 把在第一位， 多寫(xiě)一沒(méi)關(guān)系， 關(guān)鍵在于程序的可靠性。八、設(shè)心得通過(guò)兩周的課程設(shè)計(jì)，在自己的努力下，終完成 FX 2N 系列 PLC 控 制自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本控制系統(tǒng)就充分利用了 PLC 、接口電路芯片。 實(shí)現(xiàn)了對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的控制，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。這次設(shè)計(jì)的 PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的主要內(nèi)容包括設(shè)計(jì)出了硬件統(tǒng)的接線圖、梯形圖等； 且系統(tǒng)具有啟動(dòng)、停止功能；運(yùn)用功

18、能指令進(jìn)行 PLC 控制程序設(shè)計(jì)；還進(jìn)行了系統(tǒng) 調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求。在設(shè)計(jì)中運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)， 進(jìn)行自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 創(chuàng)新設(shè)計(jì)， 提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、 系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。綜合運(yùn)用了學(xué)的知識(shí)，理論與實(shí)際相結(jié)合，提出并論證設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行軟、硬件的計(jì)、制作與調(diào)試，最后獲得正確的結(jié)果。加深了對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的鞏固，加了 PLC 控制工業(yè)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)的整體概念，初步掌握了 PLC 控制工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的軟、硬件開(kāi)發(fā)方法，為以后進(jìn)行實(shí)際 PLC 軟、硬件應(yīng)用開(kāi)發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。與此同時(shí)， 也加強(qiáng)了我們對(duì)問(wèn)題的分析解決能力， 為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)后的實(shí)