基于plc的自动售货机的设计毕业设计(编辑修改稿)

基于plc的自动售货机的设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

进行输出。 一个生产系 统很关键控制点的控制 ， 当系统交流接触器、电磁阀、 220 伏 和 24 伏 、筛选器、 plc 及其结果有点 剩余。 可编程控制器 的输出点都 是 一个公共的端口带动多 个 控制元件 ， 但 使用同种电源的原件才能公用 这一组 端口的输出。 所 以一个端口 的 电源是 220V 交流电 ， 则 必须有另外的输出端口来供 直流 24V 的负载使用。 这样就浪费了 输出点端口 ，增加 了原料 成本。 因此选择负载时要尽量选择相同 的电源 等级和种类。 只有在 有高速 输出要求 时 才利用无觖 点的晶体管输出， 而 一般情况下 ， 可编程控制器 使用最多 的是继电器输出。 第二， 参考 以下 2 个内容 ： （ 1） 价格方面。 可编程控制器 产品价格 在市场上 差 的 非常 大，有些 相差不大 的 PLC，某家的价格能 比其它公司的 多了 超过 四成。 因为所 使用 的 PLC 比较多 ，所以 必须 要 考虑 这样 的 差价 因数。 （ 2） 功能方面。 普通 的功能大多数 的 PLC 都 能 具有 ，不过在 有 特别的 要求时 ， 就 需要 选用有能力控制任务 的 可编程控制器。 如 需要有灵活方便的通信要求； 或 要求 计算速度、用户程序容量 比较特殊等。 消费者必须明确各种可编程控制器的类型，在选择型号时才能选择正确的型号。 大连海洋大学本科毕业论文（设计） 第三章 自动售货机的功能分析 8 第 三 章 自动售货机的 功能分析 自动售货机的简介 自动售货机是集声、光、 机械和高科技 一体化的产 品，在中国也开始得到应用。 人们可以看到现代化的自动售货机被放在一些大的商店门口，在门口，繁忙的街道，公园和另外一些热闹的地方。 在广义上来说，自动贩卖机是可以使用硬币，纸币，信用卡购买商品的机器，从狭义上讲是无人收货的贩卖商品的一种机器 [12]。 从条件供应方面来看， 自动贩卖机 能够有效减少人力的使用 ，又大大减少了对空间环境的要求，还可以设置多种支付 模式 ， 不受运营时间的限制，总体的成本都有所降低。 自动售货机是一种很好的方式，它新颖，文明，高档，灵活，方便等深受广大市民的青睐。 对投入的货币自 动运算是自动售货机的 货币操作的最基本的功能，然后基于金钱价值确定能否消费此种 货物 ，同时做出售货行为 [13]。 因此，自动售货机可以根据识别货仓 内 所装货物的价格 ，对人投入的 金额做出运算 ，并根据输入的数值判断是否 能购买。 当按下所需商品的按钮时，自动售货机会将货物放到取口，消费者 可以从取口得到 商品，即可完成购买。 自动售货机还有一些其他功能，例如识币系统、货物和货币的传送系统等。 自动售货机功能分析 自动售货机应该能够识别售货机内所包含的商品；当有人投币时，能够 对所投入的钱币进行累计并计算，并完成自动售货机最基本的功能：通过 消费者 投入的金额 确定能否消费此种货物，同时发出相对的指示。 累计过后，当人按下某种商品的按钮时，与该商品相对应的电磁阀将会感应动作，商品开始供应，并将商品放到取口，顾客从取口去除商品，此次交易就会完成。 一个正常工 作的的自动售货机投币应具有完整的感应系 统、运算 系 统、选取 和 供应系 统、退钱 系统、报警系 统等功能。 设计者给出了完整的自动售货机操作规程，以此来控制自动售货机的功能动作。 对人投入的 金额做出运算 ，并根据输入的数值判断是否 能购买 ，并做出 销售动作 ，这就是自动售货机的基本功能 [14]。 假设自动售货机中有 3 种商品，汽水、 果汁喝咖啡。 汽水的价格是 元，果汁的价格是 3元，咖啡的价格是 元。 当启动电源后后，自动售货机可以正常工作。 当有顾客对自动售货机投币后，自动售货机的系统会将数据寄存器内已经累计好的钱币数据和三种饮料的价格进行比较。 如果投币的数值小于 元，那么商品的指示灯全都不会亮 ， 可以继续支付 金钱 ， 当 元以上 ， 汽水会选择亮起， 所以我们可以选择买汽水。 当货币价值超过 3 元 ， 果汁将显示器选择点亮 ， 超过 元 ， 显示器 显示 都可以选择 ， 选择买咖啡或者退还。 售货机会进行减法运算在顾客大连海洋大学本科毕业论文（设计） 第三章 自动售货机的功能分析 9 按下果汁的选择键时，将投入的货币总值减 去果汁的价格，同时开启与果汁相对应的电磁阀，将果汁提取到出货口。 买汽水和咖啡的操作原理和果汁相同。 当顾 客按下退币按钮时，售货机就会开始退币操作，并将剩余的钱币退回， 将刚进行的程序 复位 ， 交易 完成。 如图 3 所示。 图 3 自动售货机工作流程图 根据自动售货机的工作流程图，以及以上分析得出，自动售货机在交易时，它的内部功能会涉及到三种运算，分别是假发运算、减法运算以及除法运算。 自动售货机的售货和退避功能还需要货币的识别系统和传动系统来完成。 根据自动售货机的操作把自动售货机的交易过程分为以下四个过程： (1) 投币 过程 (2) 价格比较过程 (3) 选择商品过程 (4) 退币过程 自动售货机的交易过程还可以分为 4 个状态： ① 初始状态。 自动售货机内部电机是停止工作的，每个单元都是初始的 状态，等待 操作。 ② 投币状态。 投币框会在按下投币按钮后显示，投币显示屏可以显示投入、消费以及剩余的数值， 投入的金额大于或等于某饮料 价格时，对应的饮料购买 按钮指示等长亮 ，表示允许 购买。 ③ 购买状态。 按下商品的购买 按钮，系统将所买物品 提取到提取 口 里 ，屏幕 上的金额数字按照 消费的数值而发生改变 ，顾客拿出 商品后提取口 消失。 大连海洋大学本科毕业论文（设计） 第三章 自动售货机的功能分析 10 ④ 退币按钮。 按下 此键 ， 屏幕上出现应退余额的数值。 按下退币 钮，剩余钱币会退回，系统 复位。 经过四个状态后，自动售货机 完成一次售货。 大连海洋大学本科毕业论文（设计） 第四章 PLC 自动售货机的硬件设计 11 第四章 PLC 自动售货机的硬件设计 自动售货机面板设计 如图 4 所示，是自动售货机的面板： 图 4 自动售货机的面板设计 自动售货机外部电路接线图 根据要求，画出了 PLC 控制电路的原理图。 在此图中，指示灯代表输出。 如图 5 所示： 指示灯 按纽 投币口 5 角 1 元 5 元 出币口 出货口 汽水 2 元 果汁 元 咖啡 3 元 找钱 大连海洋大学本科毕业论文（设计） 第四章 PLC 自动售货机的硬件设计 12 图 5 PLC 外部 I/O 接线图 从 I/O 接线图中可以得知， X005 是连接汽水的选择按钮， X006 连接果汁的选择按钮， X007连接咖啡的选择按钮。 如果你放入钱，购买汽水、果汁或咖啡时，按钮和指示灯可以帮助 引导顾客购买商品，操作十分方便，简单明了。 硬件 设计 原则 电气的控制系统为了提高产品的生产效率和产品使用质量，对生产设备和生产过程都有很高的工艺要求。 所以，我们应该遵守下面四条基本规则，来设计 可编程控制器 的控制系统。 ⑴ 在设计之前，应先进行深入的调查市场情况、尽可能收集更多研究资料，积极的与机械设计人员和实际应用中的操作人员进行密切交流，共同配合设计控制系统的设计方案，处理设计中存在的疑点。 大连海洋大学本科毕业论文（设计） 第四章 PLC 自动售货机的硬件设计 13 ⑵ 在实现控制系统的各项要求的条件下，尽可能的简化控制系统，使其成本更经济，使用和维修更方便。 ⑶ 保证人们 的安全。 保证设备的安全。 保证可靠的系统。 ⑷ 当选择一个 PLC 时，为了生产的进一步发展和完善的过程要留下余量。 硬件 设计的基本内容 设计方法涉及基于状态转换模型的高层次描述，处理离散式的自动化控制系统，是一个逐步的设计过程，并且规划提供导向和测量方法来实现一个成功的设计。 这项研究的结果是要找到一种方法来减少管理控制软件开发过程中的不确定性，减少编程和调试的时间以及他们的变化，增加自动化系统的灵活性，并通过模块来实现软件的可重用性。 其目的是为了克服目前个人软件开发者经验不足的缺点。 PLC 模块与用户输 入 /输出设备相互连接，组成了 PLC 控制系统。 一下几条即 PLC 控制系统设计的基本内容： ① 用户输入设备，例如限位开关，传感器，开关操作，按钮等。 输出设备，如继电器，接触器，致动部件，如灯和控制对象驱动输出设备，诸如马达，螺线管等。 这些设备的通用电气元件。 ② 选择 PLC 的型号。 PLC 控制系统的核心部件就是 PLC 模块， PLC 模块的正确选择，有利于保证系统的性能指标。 控制系统的主要成分是 PLC 模块。 正确的选择 PLC 模块以确保该系统的性能。 选择 PLC 选择它的机型、选择电源模块、确定它的 I/O 模块、选取它的容量等。 ③ I / O 点的分布合理，绘制连接 I / O 的图。 ④ 控制程序的设计。 如梯形图的设计、程序清单（又称语句表）的设计，还有绘制控制系统的流程图。 控制系统可以控制整个系统，确保其系统工作更安全，更可靠。 如果使控制程序的设计满足实际的要求，则必须反复的调试和修改。 ⑤ 必要时还需设计控制台 ⑥ 编制技术文件用来控制系统。 硬件 设计要求 自动售货机的机械和电气自动化设备是一体化的。 在得到的金钱进入的指使后，在控制信号输入的触摸一个按钮，它使控制器启动相应位置的设备配置，输出货物。 五台不同的电机组成了电 机主电路，有三个电机分别是用来控制汽水、果汁、咖啡的出货电机，还有两个是控制一元和五角的出口电机。 不一样的电机会在电路的控制下在不一样的时候运行。 这样就控制了各部分。 下面是自动售货机的几点要求： ① 可将 5 角、 1 元和 5 元的人民币投入自动售货机中。 大连海洋大学本科毕业论文（设计） 第四章 PLC 自动售货机的硬件设计 14 ② 各类饮料的价格：汽水的价格使 元，果汁的价格使 3 元，咖啡的价格是 元。 ③ 如果启动开始键，自动售货机开始运行。 ④ 当钱币等于或超过 元时，按动汽水的选择键，与此同时提取汽水，运行 8s 后系统自动停止。 ⑤ 当钱币等于或超过 3元时，按动果汁的选择 键，与此同时提取果汁，运行 8s 后系统自动停止。 ⑥ 当钱币等于或超过 元时，按动咖啡的选择键，与此同时提取咖啡，运行 8s 后系统自动停止。 ⑦ 系统会自动所放入的金额数，以确定是否足够购买商品。 如果投币不足则给顾客提示不足。 如果投币足够则会按照需求售货。 ⑧ 自动售货完成后，系统自动计算人民币余额，如果顾客所投钱币有剩余，那么退币指示灯会变亮，与此同时售货机会返还剩余的金额。 或者按退币选择按钮，余额全部退回。 ⑨ 当退币或报警时则不能再投入钱币。 PLC 模块 选型， I/O 分配表 PLC模块 的选型 选择 PLC 容量时，出来要满足控制要求以外，还要留出适当的余量来作为备用。 在储存器中的一个字可以存储一条逻辑指令。 存储器的大部分空间容量来存储数据传送、移位、计数以及算术运算、计时等指令。 在存储容量选择时，要留取可变化的量。 一般选择实际量的 10％至 25％的。 I/O 的数量按 10％至 15％的实际需要留取。 用户存储容量是 PLC 用于备份到存储程序存储器的容量，它的大小取决于用户程序的长度。 分别有两个方面是 PLC 容量的内容：一方面是输入 /输出（ I/O）的点数；另一方面是用户存储器的字数。 在 PLC 控制面板上 用来连接输入 /输出信号所用的端子的数量，就是 I/O 点数，也就是输入 /输出的点数的总和 [15]。 越多的输入 /输出点数就能连接越多的输入 /输出器件，所能控制的模块规模就越大。 衡量 PLC 性能的一个重要指标就是输入 /输出（ I/O）点数。 国际上流行将 PLC的点数作为 PLC 规模分类的标准，小型 PLC 的 I/O点数少于 256 点，微型 PLC 的 I/O 点数在 64点及 64 点以下。 本设计采用的是微型 PLC，其中外部输入端有各种钱币的面额进币口。 还有选择汽水、果汁、咖啡的按钮，启动按钮和余额退币按钮；是否有汽水、果汁和咖啡的指示灯， 余额退款的指示灯，汽水、果汁、咖啡的出货口，退币口等都为外部输出端。 本设计在对饮料和余额款输出是采用一个小型电机来控制的电磁阀门，指示灯的电源采用的是经过变压器变压得到的安全可靠的 24V电压。 本设计系统用到了 17 个输入点和 15 个输出点。 大连海洋大学本科毕业论文（设计） 第四章 PLC 自动售货机。