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1、-范文最新推荐- PLC控制的自动售货机设计+仿真图 摘要：针对传统采用单片机作为控制核心的自动售货机，在输入输出接口上消耗大，输入电压不稳定，超压下很容易破裂的问题，提出了基于西门子S7-200的可编程控制器PLC作为主控制器来设计自动售货机控制系统。对自动售货机采用PLC控制系统设计进行了描述，把PLC做为主控制器，输入部分包括投币感应器、商品选择开关、退币选择开关，输出部分包括各种指示灯、退币电动机、商品出货电动机及报警等。最后通过仿真软件进行仿真，达到预期的效果。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。4766关键词：PLC；自动售货机；模拟；
2、控制系统Vending Machine Design Based on PLC ControlAbstract : The design of the traditional vending machine using AT89S51 as the control core, which consumed on the input and output interfaces largely, and was broken easily at the overpressure. The scheme of a vending machine control system based on Sie
3、mens S7-200 Programmable logic controller (PLC) as the main controller was proposed vending machine adopts PLC control system are described, and the PLC controller, input part includes pay refund coin selector switch, merchandise selection switch, sensors, output part includes all kinds of lights, m
4、otor back currency, goods shipment motor and alarm etc. Finally using the simulation software simulates the process of vending machine and achieves the desired effect. Using PLC control of the vending machine can enhance the stability of the system, and ensure the vending machine long-term and stabl
5、e operation.Key words ：PLC；Vending machines；Simulation；Control system目录摘要1引言11.自动售货机设计背景21.1自动售货机设计背景21.2自动售货机研究意义2 1.2 自动售货机研究意义随着中国经济的快速发展，自动售货机在中国应用和普及将成为必然趋势，据对自动售货机的在国内的市场分析表明，现在自动售货机的应用市场正在逐渐的清晰。自动售货机的应用开始从沿海和几个发达的城市逐渐向中小城市发展的趋势，甚至向一些欠发达的地区发展。又由于自动售货机购物方便、快捷，节约人力和财力等优点。只要投入硬币就可以方便地买到诸如饮料、口香糖等小
6、商品。作为一种前卫的零售方式，自动售货机受到了喜欢追逐时尚的年轻人的欢迎。可以说未来自动售货机的市场是无穷的。1.3 自动售货机设计目的可编程控制器（Programmable Logic Controller，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的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1。传统的自动售货机采用单片机作为控制核心，但这样在输入输出接口上消耗很大。还考虑到自动售货机的输入电压不稳定，作为CPU的单片机在超压下很容易破裂。然而PLC不但可实现类似控制功能，还
7、具有可靠性高、编程简单、功能强、能耗低、调试方便等优点2。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之处，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3。2. 总体设计方案2.1 设计的基本思路本次设计的自动售货机，主要是用西门子S7-200型PLC作为主控制器，并简单介绍S7-200型PLC相关知识，如：PLC的简介、PLC的特点及PLC的硬件组成等。自动售货机的基本功能就是对投入的硬币进行计数并算出结果，然后再根据运算的结果做出相应的判断，看看哪种商品可以购买，哪种商品不可以购买。本设计自动售货机可以识别五角和一元两种硬币，采用两
8、个按钮进行模拟，自动售货机可以销售三种商品，这三种商品为食品、饮料和日用，其价格分别为0.5元、1元、2元。当投入的硬币数大于或等于自动售货机销售的商品的价格时，可以销售商品的对应指示灯亮（绿色），表示这种商品可以购买，三种商品分别用三个小灯泡进行模拟。除此之外，本次设计还涉及了系统的自动找零，找零时顾客可以选着找五角还是一元的硬币。当顾客投入硬币后，如果不想购买任何商品时，按下退款按钮时，自动售货机会将把投入的硬币自动退还，当哪种商品卖完后对应的指示灯亮（红色），表示该商品售完。顾客按下对应的按钮没有反应，并且向总部发送信息，该商品售完及时上货。 （8）找零时顾客可选择退一元的还是五角的。（
9、9）当物品不足时，对应的物品指示灯亮红灯，顾客按下相应的按键无反应（不出物品，不减余额），并向总部发送所缺物品。3. 自动售货机的硬件配置3.1 PLC的概述3.1.1 PLC的简介可编程逻辑控制器PLC，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器4，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分，它在工业控制领域的应用是非常广泛的。3.1.2 PLC的工作原理PLC采用循环扫描工作方式，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
10、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，有两种基本的工作状态，即运行状态和停止状态，在运行状态时，PLC的工作过程分为内部处理、通信服务、输入处理、程序执行和输出处理5个阶段5。在停止状态时，PLC只进行内部处理和通信服务两个阶段。其工作过程如图1所示。图1PLC循环扫描工作方3.1.3 PLC的硬件组成PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、输入接口、输出接口、外部接口、电源等几部分组成。其中，CPU是PLC的核心；输入接口/输出接口是CPU与现场输入/输出设备之间的接口电路；外部接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备，其硬件构成图如图2所示。图2PLC硬件
11、结构图3.2 PLC的选型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点分配的选择、电源模块的选择等。根据设计需要并进行综合考虑后该系统选用可编程控制器为西门子S7-200/CPU型号为214的PLC。西门子S7-200 PLC有以下优点： PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计周期大大缩短，同时维护也变得容易起来7。更重要的是使同一设备经过改变程序便可以改变生产过程成为可能。因此很适合多品种，小批量的生产场合。3.3 自动售货机总体硬件结构图自动售货机
12、控制系统的输入部分包括硬币感应器，商品选择开关和退币选择开关；输出部分包括退币电动机，各种指示灯，商品出货电动机及报警；主控制器件西门子S7-200系列CPU214型PLC。设计自动售货机控制系统硬件结构图如图3所示。图3 自动售货机控制系统硬件结构图3.4 自动售货机的硬币检测系统自动售货机一般采用投币的方式进行购物，它的整个交易过程完全在无人的情况下进行的，因此对于硬币的真假辨别系统的要求是非常高的。为了提高硬币真伪鉴别程度，本次设计的自动售货机的硬币检测系统是通过红外传感器检测硬币的材料和重力传感器测量硬币的质量来鉴别硬币的真伪8。当顾客投入硬币后，在硬币下落的过程，先通过红外感应判断硬
13、币的真伪，然后在通过重力传感器测量硬币的质量进一步判断硬币的真伪，这样就能大大的提高硬币真伪鉴别程度，减少一定的经济损失9。3.5 自动售货机系统I/O点的分配输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。 PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据11，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。对于一个现有的程序，如果想增加一些功能，或是删除原有的一些功能，必须了解原始程序的I/O分配，通过使用I/O列表，只要是程序使用到的I/O点都能在列表中显示出来，当增加程序的功能时，必须使用
14、程序中没有用到的I/O点，只有在列表中没有显示过的接点，在程序中才能使用，否则容易出现错误。 15Q0.0找零16Q0.1出食品五角17Q0.2出饮料一元18Q0.3出日用二元19Q0.4食品五角绿灯（可以购买）20Q0.5饮料一元绿灯（可以购买）21Q0.6日用二元绿灯（可以购买）3.6 自动售货机外部接线路SB1为找零按钮，SB2-SB4为商品选择按钮，当投入硬币时，可以购买的商品对应的指示灯亮绿色Q2.1- Q2.3，表示可以购买；如果商品卖完对应其行程开关断开SB9-SB11，物品红灯的指示灯亮红色Q3.1- Q3.3，表示不可以购买；SB5-SB6为投硬币按钮，SB7-SB8为找零选
15、择按钮，Q0.1- Q0.3为输出商品按钮，Q0.0为找零输出。自动售货机的外部接线图如图4所示。图4 自动售货机接线图4. 自动售货机控制软件设计4.1 自动售货机系统设计设计的自动售货机主要包括检测和计币系统，比较和选择系统，商品供应系统，退币系统和报警系统五个模块组成10。（1）检测和计币系统。检测和计币系统主要负责校验所投硬币是否正确。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鉴辨后，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VD4中。（2）比较和选择系统。比较和选择系统主要负责所投硬币钱数与购买商品的价格进行区间比较选择。价格的比较要贯穿实验过程的始终，只要所投硬币钱数大于或等于某种商品价格时，就需要输出一个
