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1、学号学号 0 0 9 9 1 1 4 4 0 0 1 1 1 1 3 3 2 2 电气控制与可编程控制技术电气控制与可编程控制技术 课课 程程 设设 计计 （ 2009 级本科）级本科） 题题 目：目：基于基于 S7-200PLCS7-200PLC 自自动动售售货货机机 控控制制 系系统统 设设计计 系（部）院：系（部）院： 物物理理与与机机电电工工程程学学院院 专专 业：业： 电电气气工工程程及及其其自自动动化化 作者姓名：作者姓名： 赵春帅赵春帅 指导教师：指导教师： 张静张静 职称：职称： 副教授副教授 完成日期：完成日期： 2012 年年 12 月月 14 日日 课程设计任务书课程设计
2、任务书 学 生 姓 名赵春帅学 号091401132 专 业 方 向电力系统班 级09 级（1）班 题 目 名 称基于基于 S7-200PLCS7-200PLC 自动售货机控制系统设计自动售货机控制系统设计 一、设计的主要内容一、设计的主要内容 1.完成控制系统的硬件设计，主要包括：电气元件的选择、电气原理图 设计、可编程控制器输入输出接线图设计及控制面板设计等。 2.完成控制系统的软件设计，主要包括：程序流程图设计、梯形图程序 设计及仿真调试。 3.完成课程设计说明书的撰写，主要包括：封面、目录、设计任务书、 设计总体思路、硬件设计、软件设计、总结体会、参考文献等。 二、设计要求二、设计要求
3、 1.自动售货机有 6 个投孔，分别为一、五、十、二十、五十、一百元。 2.售货共有饮料与日用品两种选择。 3 当投入硬币的总值大于等于物品价值时，对应的物品指示灯亮绿灯。 4.当物品对应的指示灯亮绿灯时，按下相应的按键，相应的物品排出， 同时指示灯绿灯闪烁。 5.当顾客成功购买完一件物品后 20 秒无操作，自动售货机会自动将余 款退还顾客。 6.如果顾客投入硬币在限定的时间内（2 分钟）不按任何按键，自动售 货机将退还所投硬币。 7 如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，自动售货机会自 动将余款退还顾客。 8.找零时顾客可选择币额进行退币。 9.当物品不足时，对应的物品指示灯亮红灯，
4、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。 三、设计进度安排三、设计进度安排 第一周星期一 查阅文献资料，了解与设计题目相关的知识 星期二星期四 确定控制系统的总体设计方案，完成控制系统的硬 件设计 星期五至第二周星期二 完成控制系统的软件设计及调试 星期三星期四 撰写课程设计说明书 星期五 答辩 指导教师签字： 目录目录 一、引言.1 二、设计目的.1 三、设计任务及要求.1 1 设计要求 .1 2 设计任务 .2 四、系统的硬件电路设计.2 1 计币系统 .2 2 比较系统.2 3 选择系统 .3 4 物品供应系统 .3 5 退币系统 .3 五、PLC 的选
5、型 .3 1 PLC 的选型原则.3 2 PLC 选型.4 六、硬件外部接线图.5 七、系统的程序设计.6 1 I/O 分配表.6 2 程序设计的流程图 .7 3 程序设计梯形图 .7 八、系统仿真与调试.17 九、设计总结.20 十、参考文献.21 第 1 页 一、引言一、引言 自动售货机是一种全新的商业零售形式，20 世纪 70 年代自日本和欧美发 展起来。它的出现是劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。消 费模式和销售环境的变化，要求新的流通渠道，相对于超市、百货购物中心等 流通渠道而言，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
6、了。自动售货机的售货领域非常广泛， 是发达国家商品零售的一种主要方式。近几年，自动售货机逐渐被越来越多的 消费者所接受。 二、设计目的二、设计目的 通过对自动售货机 PCPLC 控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、 及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围 电路系统和软件设计的方法，并掌握利用 PC 对 PLC 工作状况进行监控的方法。 三、设计任务及要求三、设计任务及要求 1 1 设计要求设计要求 1.自动售货机有 6 个投币孔分别为 1、5、10、20、50 和 100 元。 2.售货共有饮料和日用两种选择，饮料分为三元、五元、十元；日用分为 五元、二十元
7、和三十元。 3 如果顾客投入硬币在限定的时间内（2 分钟）不按任何按键，自动售货 机将退还所投硬币。 4.当投入硬币的总值等于或超过物品价值时，对应的物品指示灯亮绿灯。 5.当物品对应的指示灯亮绿灯时，按下相应的按键，相应的物品排出，同 时指示灯绿灯闪烁。 6 如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时，自动售货机会自动将 第 2 页 余款退还顾客。 7 当顾客成功购买完一件物品后 20 秒无操作，自动售货机会自动将余款 退还顾客。 8 如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，自动售货机会自 动将余款退还顾客。 9 找零时顾客可选择退币金额种类。 10.当物品不足时，对应的物品指示灯亮红灯
8、，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。 2 2 设计任务设计任务 主要内容包括： 1.设计出硬件系统的接线图、梯形图等； 2 运用功能指令进行 PLC 控制程序设计； 3 进行系统调试，实现自动售货机的控制要求。 四、系统的硬件电路设计四、系统的硬件电路设计 售货机的自动控制系统主要包括:计币系统、比较系统、选择系统、物品供 应系统和退币系统。 1 1 计币系统计币系统 当有顾客买物品时，投入的钱币经过感应器，感应器记录1元、5元、10元、 20元、50元和100元的个数，通过币值个数的叠加，把最终的钱数放在VD4中。 2 2 比较系统比较系统 投入钱币完
9、毕后,系统会把VD4币值和可以购买物品的价格进行区间比较, 如果投入的钱币不足则指示绿灯不亮，要求继续投入钱币，或者退币。当物品 不足时，相应的物品指示绿灯不亮，而红灯亮。当投入的钱币总值超过物品价 格时，相应的指示绿灯亮。 第 3 页 3 3 选择系统选择系统 比较电路完成后选择电路指示灯亮，当按下相应的物品按钮，应的指示绿 灯为1秒为周期的闪烁。当相应的饮料取出后，闪烁同时停止。 4 4 物品供应系统物品供应系统 当按下物品选择按钮时，相应的物品输出的同时VD4中的数据减少相应币值， 8秒后停止。 5 5 退币系统退币系统 当顾客购完物品后，20秒后无操作，系统将自动退回币值；当顾客需要自
10、 行退币时，按下相应的退币按钮即可。 五、五、PLCPLC 的选型的选型 1 1 PLCPLC 的选型原则的选型原则 1. 最大限度地满足被控对象的控制要求 充分发挥 PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计 PLC 控制系统的首要前提，这也是设计过程中最重要的一条原则。这就要求设计人 员在设计之前就要深入现场进行调查研究，充分收集控制现场的资料，同时收 集相关国内、国外相关的资料。同时还要注意和现场的工程管理人员、工程技 术人员、现场操作人员等紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的问题和 疑难问题。 2. 保证 PLC 控制系统安全可靠 保证 PLC 控制系统能够长期安全、
11、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重 要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程等方面要全面考 虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证 PLC 控制程序不仅能在正常条 件下运行，而且要在非正常情况下，也能正常工作。 3. 力求简单、经济、使用及维修方便 第 4 页 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和 社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增 加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益， 另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系 统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方
12、便、成本低，不宜盲目追求 自动化和高指标。 4. 适应发展的需要 由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当 考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择 PLC、输入/输出模 块、I/O 点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺 的改进。 2 2 PLCPLC 选型选型 S7-200PLC 它有四种不同的型号，由于设计要求有 25 个输入点和 13 个输 出点，因此选择 CPU224 较为合适 CPU224 主机数字量 I/O 点为 14 输入/10 输出共 24 个；扩展能力强，可连 续 7 个扩展模块，最大扩展至 168 个数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点；13KB 程序和数据存取空间；6 个独立的 30KHz 高数计数器，2 路独立的 20KHz 高数缓 冲输出，具有 PID 控制器；I/O 端子排可能很容易地整体拆卸，是具有将强控 制能力的控制器。 第 5 页 六、硬件外部接线图六、硬件外部
