基于PLC的自动售货机控制系统设计

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1、目录第1章系统描述与设计思路11系统描述11.2、设计思路1第2章 限制系统总体方案设计32.1、系统硬件组成32.2、I/O地址分配32.3、中间继电器分配42.4、硬件接线图52.5、实物接线图5第3章 限制系统梯形图程序设计63限制程序流程图设计63.2限制程序设计6第4章系统调试及结果分析104.1、系统调试104.2、结果分析10课程设计心得11参考文献12附录13PLC限制系统课程设计第1章系统描述与设计思路1.1系统描述PLC限制的自动售货机系统主要有三个可以感受到投币量的传感器、六个按 钮开关分别为启动按钮、停止按钮、退币按钮、汽水选择按钮、花茶选择按钮 和咖啡选择按钮、三个指

2、示灯分别为汽水指示灯、花茶指示灯和咖啡指示灯、 和两个七段数码管.传感器用来接收投币信号,传送投币量的多少；按钮开关分 别对系统功能进行限制,当投入的钱币够某一种饮料时,按下这种饮料的选择按 钮时才会有饮料送出,有剩余钱币时,还可以通过按下退币按钮来找回剩余钱币； 三个指示灯分别用来只是哪种饮料可以选择,只有投币量大于或等于这种饮料的 价格时,这种饮料的指示灯才会亮；同时,还有两个七段数码管,用于显示当前 剩余的总钱币.限制要求如下：1. 自动售货机有3个投币孔,分别为1元、5元和10元.2. 售货共有3种饮料供选择,分别为汽水、花茶和咖啡.3. 如投币总额超过销售价格,将可山退币钮找回余额.

3、4. 投币总额或当前值显示在7段数码管上.5. 投币值等于或大于12元时,汽水指示灯亮,表示只可选择汽水.6. 投币值等于或大于15元时,汽水和花茶指示灯亮,表示只可选择汽水和 花茶.7. 投币值等于或大于20元时,汽水、花茶和咖啡指示灯亮,表示3种均可 选择.8. 按下要饮用的饮料按钮,那么相对应的指示灯开始闪烁,3s后自动停止, 表示饮料已经掉出.9. 动作停止后按退币钮,可以退回余额,退回金额如果大于10元,那么先退 10元再退1元,如果小于10元那么直接退1元的.1.2、设计思路自动售货机的根本功能就是对投入的钱币数进行计算,然后根据运算结果做 岀相应的判断,看看哪种商品可以进行购置,

4、哪种商品不能购置,本次课程设计 的要求是可识别三种钱币,分别是1元、2元、5元,采用三个按钮进行模拟, 自动售货机共出售四种货物,其价格分别定为1元、3元、4元、6元,当投币 数大于等于货物价格时且售货机里有这种货物时,指示灯亮,表示可以进行购置, 四种货物分别用四个小灯代替进行模拟.除此之外,本次设计还涉及了显示、找 零、送货等功能的实现,其中显示局部釆用数码管进行显示,显示投币总数和购 PLC限制系统课程设计买后的余额；当按下找零按钮后,数码管显示进行清零,采用从高到低递减的形 式进行清零,例如：当余额为17元时,按下找零按钮后,先找三个五元数码管 分别显示12、7、2,然后再找2元,清零

5、.送货局部采用小车直线运动进行模 拟,将四种货物分别送到四个不同的地点,采用四个光电开关分别代表四个不同 的送货地点,当按下不同的送货按钮后,小车会以其对应的光电开关为终点做直 线往返运动,表示送货过程由于售货机的全部功能是在上位机上模拟的,所以售货机的局部硕件是山讣 算机软件来模拟替代的这些并不会影响实际程序的操作,完全能模拟现实售货机 的运行.#第2章 限制系统总体方案设计2.1、系统硬件组成我们本次采用的是西门子公司的S7-200系列PLC,它可以提供4种不同 的根本单元和6种型号的扩展单元,其系统构成包括根本单元、扩展单元、编程 器、存储卡、写入器、文本显示器等.22、I/O地址分配本

6、次课程设讣的主要I/O分配如下：表2-1I/O地址分配输入单元PLC地址输出单元PLC地址投币1元10.1A货物显不Q1.0投币2元10.2B货物显示Q1.1投币5元10.3C货物显示Q2.0送货A货物10.4D货物显ZKQ2.1送货B货物10.5找零出口Q2.2送货C货物10.6出货口Q2.3送货D货物10.7电机正转Q2.6找零10.0电机反转Q2.5数码个位10.0 显示10.3数码十位显示10.410.7限位开关S111.0限位开关S211.1限位开关S311.2限位开关S411.32.3.中间继电器分配表22中间继电器分配中间继J能中间继功能M0.0送A货M1.2电机反M0.1限位开

7、关M1.3电机正M0.2限位开关M1.4电机正M0.3送B货M1.5电机反M0.4送C货M1.6电机正M0.5限位开关M2.0送货延M0.6送D货M2.1送货延M0.7限位开关M2.2送货延M1.0电机反转M20.0找零M1.1电机正转2.4、硬件接线图24VT淸毎按tni元按纽2元按纽5兀按紐购A货按仞购B货按钉1购C货按钉1齣D货按何I+ 0123.45.6.7 L+IO.IO.IO.IO.IOIO.IOIO0,.1A1如A2f九Tg.BlaLECD451IbA3cA4dGNDcq-货1、2限位开关货31农位幵关货4限位开关24VQ0.4Q0.5hoCPU-224Q().611.1Q0.7

8、11.3Q1.0OilQ2.0Q2.1Q2.2MQ2.5Q2.6IL+必A货描示灯 B货描示灯0 C货描示灯 因D货描示灯 一 退钱灯M反转正转24V图2-3硬件接线图2.5.实物接线图图2-4 实物接线图第3章限制系统梯形图程序设计3.1限制程序流程图设计整个系统的整体工作流程如图3-1所示图31整体工作流程图3.2限制程序设计321、投币局部X0、XI、X2为投币识别,每识别一次,即XO、XI或X2接通一次,往寄 存器D10中累加按键代表的相应金额,但是在报警和退币的时候不可投币,此 W M206和M208会分别断开,此时投币无效,只有在退币过程结束4s后,再 投币方才有效,假设在4s内投

9、币那么直接退币.M204在系统上电按下启动键X6后 接通后,M205接通时方可开始下一次操作.322、价格比拟局部D10D10D10K100K45K35K28D10那么 M6=l；(D10) =45,那么 M7=l；(D10) 45,那么 M8=lo最后一句用于判断用户投币金额是否大于99,只有当(D10) 100时,即 M9=l时方可调用以下程序,否那么系统自动调用退币程序.145,当投币金额不大于99时,并且大于相应商品的单价时,对应的指示灯会点 亮,当某种商品被选择后,对应的指示灯会以1S为周期闪烁.在退币时LED灯 不在点亮,即M300的常闭触点断开.323、选择商品和送出局部选择商品

10、局部山三段程序构成,分别用来处理汽水,花茶和咖啡的选择,下 面以选择汽水为例进行详细说明.汽水的单价为3元,当汽水指示灯点亮,即Y10接通时,每按键一次汽水 选择按钮X10 ,系统将把用户的可消费余额减去3元,如按键前数码管显示5.0 元,按键后那么显示2元,并由M40限制汽水输出.这里须注意的是按键X10时, 不可同时按Xll, X12,否那么,按键无效.同样在商品送出时按选择商品键也是 无效的,这里由M30的常闭来实现.商品的送出由代表该商品的指示灯闪烁4次来表示.中选择该商品后在 实现上述处理的同时,将M30置“1,它的常闭触点可以屏蔽用户再次选择该 商品,它的一对常开触点用于产生四个周

11、期为4s的方波,每个方波的占空比为 50%o其波形如下所示.当C0在四次计数完毕后,释放M30,并将C0复位清零.324、退币找零局部210T1dC闵ru 呦C 14 M2O7的常开在用户投币金额大于99元系统自动调用退币时接通.退币时,系统根据用户所剩余额进行比拟,当余额大于或者等于5元时,先 退币面值为5元的货币,然后再根据大于或者等于1元的余额退1元的货币,最户投币的作用.退币键为X7,当接通X7后,退币指示灯Y14亮,以表示系统退币正在进 行中.亮的时间由T14设置,这里设置T14=40,就是亮4s.PLC限制系统课程设计第4章系统调试及结果分析4/1、系统调试在整个程序的调试过程中,

12、我遇到了一些问题,最初的设计比拟简单,只是 将投币,购置的过程考虑进去,而没有将购置之后送货的过程加进设计的方案中, 后来在老师的提醒之下,我乂将送货的过程采用了小车直线运动进行模拟,将四 个光电开关模拟成四种货物的送货地点,分别在按下四个送货按钮之后,将货物 送到四种地点,使得整个系统更加完善,功能更增强大.在数码显示的过程中也遇到了一些问题,数码显示时数据的传输所用到的中 间继电器和后来送货时的中间继电器发生了冲突,使得程序运行过程发生了紊 乱,后来在同学的帮助下,我明白了问题的关键,将其解决,使数码显示功能顺 利实现.在最后的送货过程中,由于有四个地点,所以要对电机的正反转分别进行控 制

13、,最初我是将所有的正转输入都采用了 Q2.6进行驱动,所有的反转输入都采 用了 Q2.5进行驱动,当程序运行时,发现得不到预期的现象,经检查程序没有 问题,后来经过考虑和同学的提醒,采用中间继电器进行驱动,现象就出现了, 实现了最初预想的送货过程.在找零阶段,最初只是按下找零按钮后直接将数码显示清零,后来经过思考 和老师的提醒,将找零局部乂逐步进行了完善,将找零的过程在数码管上显示了 出来先找大面额的钱币,后找小面额的钱币,其内部进行减法运算,使得整个找 零的过程清楚可见.在购置货物的过程中最初忽略了如果货物售完该怎么办,后来经过完善将货 物的数量进行了设定,只有当投币金额大于等于所要购置的货物时,且货物数量 大于零时才能进行购置,这使得整个过程更加完善.4.2、结果分析通过本次PLC课程设计使得我对PLC的操作更加的熟练,同时掌握了自动 售货机的根本工作原理,对自动售货机的开展也有了一定的了解更加充分的体会 到了 PLC在实际生活中的重要应用与在当今限制领域的重要地位.与此同时,我也对S7200系列的PLC有了更进一步的了解,同时对PLC 的高效性和实用性有了更进一步的熟悉,在整个课程设计过程中,在遇到问题的 时候,我学会了如何借助外界的帮助和自身的努力来解决实际问题,懂得如何进 行独立思考,如何冷静的面对要解决的问题,这