基于PLC的自动售货机系统 班 级 机电812 专 业 机电一体化 所 在 系 机电工程系 指导老师 目 录1 绪论 12 自动售货机的相关说明 2自动售货机简介 22.2自动售货机设计的主要内容 3自动售货设计的基本思路 33 PLC控制自动售货机的主要硬件及选型 43.1自动售货机的主要硬件系统组成 43.2 PLC的选择 43.2.1 PLC的机型选择 5 PLC的容量选择 5 I/O模块的选择 5自动售货机PLC硬件控制电路设计 63.3.1自动售货机的工作流程 63.3.2自动售货机I/O点的分配 73.3.3自动售货机的I/O接口图 8 3.4 自动售货过程的控制子系统简述 4 自动售货机的PLC控制系统设计 10 PLC应用系统设计的内容和步骤 104.1.1 PLC控制系统设计的基本原则 104.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤 114.2 PLC总体设计流程 12自动售货机的软件设计 124.定时器 124.3.2数学运算指令 134.4自动售货机PLC控制程序设计 134.5自动售货机的相关说明 215 自动售货机PLC系统的仿真 225.1 S7-200仿真软件的使用 225.2自动售货机仿真 22结论 24致谢 25参考文献 26摘要本论文此次设计的是西门子S7-200系列PLC构成的自动售货机，本文阐述了自动售货机的来源与发展，以及它在国内外的发展现状，对自动售货机的方案进行了论证，介绍了PLC的基本组成、特点以及工作原理，对基于西门子S7-200系列PLC构成的自动售货机系统整体设计过程进行了较为细致的论述。
关键词：PLC；自动售货机；西门子1 绪论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 自动售货机具有不受任何场地限制，方便快捷，可以每天24h售货的优点传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心，这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作，而且系统的抗干扰性也比较差可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller），简称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、编程简单、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PLC是以CPU为核心， 综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置， 是现代工业控制的三大支柱（PLC 、机器人和CAD / CAM ） 之一目前，可编程控制器在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业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。
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 2 自动售货机的相关说明分析 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、欧美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，又由原来的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状态。
目前自动售货机是集声、光、机电一体化的高新智能化产品，在我国也开始得到应用在中国人们可以看到现代化的自动售货机摆放在一些大商场门口、繁华街道两旁、公园入口处以及其它热闹的场所自动售货机的新奇、文明、高档、昼夜服务、占地小、灵活方便深受许多地区市民的青睐，甚至出现许多排队购买的现象专家测算，中国的自动售货机在市场容量最保守算应该有四十七万台，一年的销售额可达三百五十亿元若按人均台数计算全年可达五百亿，自动售货机在日本达到平均每二三十人一台，在美国达到每四十人一台，在欧洲每六十人一台，由于中国经济与上述国家还有一定差距，按每五百人一台计算因此，自动售货机在中国有着广阔的发展前景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自动售货机就是在投入硬币、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2.2 自动售货机设计的主要内容（1）此自动售货机可以投入五角、一元的硬币；（2）如果顾客投入硬币在限定的时间内（20秒）不按任何按键，自动售货机将退还所投硬币；（3）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；（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）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余款退还顾客；（6）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；（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）找零时顾客可选择退一元的还是五角的硬币；（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2.3 自动售货机设计的基本思路本次设计的题目是基于PLC的自动售货机设计，主要是用西门子S7-200型PLC的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识，如：PLC的编程语言、PLC的硬件组成等。
根据设计内容和控制要求画出梯形图，再根据PLC的相关知识设计出它的外部接线图，结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程3 PLC控制自动售货机的主要硬件及选型 自动售货机的主要硬件系统组成自动售货机的硬件系统主要由以下几个部分组成：（1）主控制板（2）温控模块温度采集和加热制冷控制3）货币识别模块判断所出售的物品是否是被允许贩卖的物品，并作出相应的处理每一件被允许贩卖的物品都有一个电子身份证，当顾客选中的某件物品落入出货口时，将会被自动识别是否是被允许贩卖的物品，若是，则出货口的门可以被推开，绿色指示灯闪亮，让顾客取货；否则，出货口的门不能推开，红色指示灯闪亮，信息即时传送到遥控管理系统中心，同时，自动售货机停止工作，所有的门都被锁死，管理机构可以派专人去现场，使用专用手提识别机，对被怀疑的物品以及其他所有物品进行检查，并作出处理物品电子身份证包含预先设定的多项信息编码，经加密处理，唯有自动售货机上的识别系统、管理机构的手提识别机或其他识别装置方可识别4）销售模块完成一个整体的销售动作，一般都是电机驱动特定的机构实现5）人机模块包括键盘和显示，有的机器还加上了显示屏，可以投放广告。
6）通讯模块目前仅部分高端机器有此功能，一般都是采用GPRS模块，可以完成销售统计，原料补给，广告管理，以及一些会员服务 PLC的选择随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多，而且功能也日趋完善近年来，从德国、日本、美国等引进的PLC产品和国内厂家组装自行开发的产品，已有几十个、上百种型号PLC的品种繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重因此，合理的选择PLC，对于提高PLC控制系统技术经济指标有着重要意义下面从PLC的机型选择、容量选择、I/O模块选择、电源模块选择等方面分别加以介绍3.2.1 PLC的机型选择机型选择的基本原则是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最佳的性能价格比1）合理的结构型式；（2）安装方式的选择；（3）相当的功能要求；（4）响应速度的要求；（5）系统可靠性的要求；（6）机型统一3.2.2 PLC的容量选择PLC的容量包括I/O点数和用户存储容量两个方面1）I/O点数通常I/O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%—15%的备用量来确定2）用户存储容量用户存储容量是指PLC用于存储用户程序的存储器容量。
需要的用户存储容量的大小由用户程序的长短决定一般可只按下式估算，再按实际需要留适当的余量（20%—30%）来选择存储容量=开关量I/O点数*10+模拟量通道数*100绝大部分PLC均能满足上式要求应当注意的是：当控制系统较复杂、数据处理量较大时，可能会出现存储容量不够的问题，这时应特殊对待3.2.3 I/O模块的选择一般I/O模块的价格占PLC价格的一半以上不同的I/O模块，其电路及功能也不同，直接影响PLC的应用范围和价格下面仅介绍有关开关量I/O模块的选择1）开关量输入模块的选择PLC的输入模块是用来检测接收现场输入设备的信号，并将输入的信号转换为PLC内部接受的低电压信号1）输入信号的类型及电压等级的选择 常用的开关量模块的信号类型有三种：直流输入、交流输入和交流/直流输入选择时一般根据现场输入信号及周围环境来决定按输入信号的电压大小分类有：直流5V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等选择时应根据现场输入设备与输入模块之间的距离来决定2）输入接线方式选择 按输入电路接线方式的不同，开关量输入模块可分为汇点式输入和分组式输入两种3）同时接通的输入点数量 对于选用高密度的输入模块，应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60%。
2）开关量输出模块的选择输出模块是将PLC内部低电压信号转换为外部输出设备所需的驱动信号选择时主要应考虑负载电压的种类和大小、系统对延迟时间的要求、负载状态变化是否频繁等1）输出方式的选择 开关量输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出2）输出接线方式的选择 按PLC的输。