基于plc的自动售货机控制系统的设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于plc的自动售货机控制系统的设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

出刷新阶段 当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内 容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成 PLC 的实际输出。 图 PLC 的扫描全过程 PLC 的工作原理 与 特点 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，首先对硬件和软件作一些初始化操作，初始化反复不停地分阶段处理各种不同的任务如图 所示。 但是 PLC 也有它自己的特点， PLC 在确定了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描工作方式，系统工作 任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的 [6]。 4 图 各阶段处理任务 PLC 专为在工业环境下应用而设计，以用户需要为主，又采用了先进的微型计算机技术，所以具有以下几个显著特点 [7]。 （ 1）可靠性高 PLC 由于选用了大规模集成电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬件和软件的设计制造过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适应恶劣的工作环境，所以具有很高的可靠性。 PLC 控制系统平均无故障时间可达 2 万小时以上。 高可靠性是 PLC 成 为通用自动控制设备的首选条件之一。 （ 2）编程简单、使用方便 PLC 的编程采用类似继电控制系统电器原理的梯形图，用串联、并联、定时、计数等人们所熟悉的概念，使计算机语言大众化，只要是比较熟练的电工和熟悉工业知识的人在几天内就能学会，这是 PLC 得到推广的重要原因之一。 （ 3） 通用性好，具有在线修改能力 PLC 的硬件采用模块化结构，可以灵活的组合以适应不同的控制对象、控制规模和控制功能的要求，为组成各种系统带来极大的方便。 同一台 PLC 装置用于不同受控对象时 ,只是输入输出组件、功能模块和应用软件不同。 同时， PLC 控制系统中的控制电路是由软件编程完成的，只要对应用程序进行修改就可以满足不同的控制要求，因此 PLC 具有在线修改能力，功能易于扩展，给生产带来了“柔性”，具有工业通用性。 （ 4） 设计、施工、投产试制周期短，维护容易 目前 PLC 产品已实现了系列化、标准化，正朝着通用化方向发展，设计人员只需要根据控制系统的需要，选用相应的模块进行组件设计。 同时，用软件编程代替了机电控制的硬连线，大大的减轻了繁重的安装和接线工作，这不仅提高了可靠性，还极大的缩短了施工周期。 PLC 还具有故障检测及显示的功能，使故障处理时间可缩短 为 10 分钟，对维护人员的技术水平要求也不太高。 （ 5）体积小 由于采用了微型计算机技术，使 PLC 达到了小型和超小型化，很容易装入机械设备内部，便于实现机电一体化。 读取输入 执行用户程序 处理通信要求 自诊断检查 改写输出 RUN 状态 读取输入 处理通信要求 自诊断检查 改写输出 STOP 状态 5 由于上述特点， PLC 作为通用自动化控制设备，可用于单一机电设备的控制也可用于工艺过程的控制，而且控制精度相当高，操作简便，又具有很大的灵活性和扩展性，使得 PLC 的应用越来越广泛。 PLC 与其它工业控制装置的比较 (1) PLC 与集散控制系统 PLC 是由继电器逻辑控制系统发展而来，初期的功能是以数字量的顺序控制为主。 随着微电子技术、计算机 技术和通讯技术的发展， PLC 在逻辑运算、璧还调节的功能，运算速度提高，输入输出规模扩大，并开始与小型计算机联成网络，构成以 PLC 为重要部件的初级分散控制系统 [8]。 集散控制系统是由回路仪表控制系统发展而来，初期的功能以回路调节为主。 随着微处理器和单片机的出现，他把顺序控制技术、数据采集、过程控制的模拟量仪表和过程监控装置等有机的结合在一起，形成了新一代的集散型控制系统。 可见，不论是 PLC 还是集散系统，在发展过程中，始终是互相渗透，互相补充。 新一代的 PLC 增强了模拟量控制功能，可配备各种智能模块，具有了 PID调节功能和构成网络系统、组成分级控制的功能。 集散系统既有单回路控制功能，也有多回路控制功能，同时也有顺序控制功能。 因此，当今的 PLC 与集散控制系统的发展越来越接近，很多生产过程的控制既可用 PLC 实现，也可用集散系统来实现。 (2) PLC 与工业控制计算机 工业控制计算机是指能够提供各种数据采集和控制功能，能够和工业对象的传感器、执行机构直接接口，能够在恶劣的工业环境可靠运行的计算机系统。 工业控制机是由通用微机推广应用发展而来，硬件结构方面总线标准化程度高，品种兼容性强，软件资源丰富，特别是有实时操作系 统的支持，故对要求快速，实时性强，模型复杂的工业对象的控制占有优势。 但是，使用工业控制机的人员的技术水平要求较高，一般具有一定的计算机专业知识。 工业控制机在整机结构上尚不能适应恶劣的工作环境，因而，不如 PLC 那样容易推广。 PLC 是专为工厂现场应用环境而设计的，结构上采用整体密封或插件组合型，并采用了一系列抗干扰措施，在工业现场使用有很高的可靠性； PLC 是由电气控制厂家研制出来的，采用梯形图语言编程，使熟悉电器控制的人员易学易懂，易于推广。 但是， 由于 PLC 的运行方式不同于工业微机，微机的很多软件还不能直接应用，且 PLC 的标准化程度较低，各厂家的产品不通用，因此在开发上不如工业控制机那样有基础。 PLC 的应用场合 与选择 随着电子技术的快速发展， PLC 的制造成本不断下降，而其功能却大大增强。 目前在先进工业国家中 PLC 已经成为工业控制的标准设备，应用面几乎覆盖了所有的工业企业，诸如钢铁、冶金、采矿、水泥、石油、化工、轻工、电力、机械制造、汽车等等各行各业、特别是在轻工业中，因生产门类多，加工方式多变，产品更新换代快，所以 PLC 广泛应用在组合机床 自动线、专用机床、塑料机械、包装机械、电梯等电器设备中。 PLC 已经跃居现代工业自动化三大产柱（ PLC、 6 ROBOT、 CAD/CAM）的主导地位 [9]。 目前的 PLC 品牌很多，比较有名的有美国 AB， ABB，松下，西门子，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷等。 而不同的 PLC 其产品价格差价也是很大，在质量和 I/O 点数几乎相同的情况下可以相差较多 [10]。 三菱 FX2N 系列是作为一种小型机，其功能较为完善，性能价格比高，较为适合自动售货机。 另外在本设计中 PLC 需要接 11 个输入点和 12 个输出点，以及为了以后的扩展需 要，由以上三点因素，选择了三菱 PLC， FX2N48MR 型。 三菱 PLC， FX2N48MR 是具有高级处理功能的型号，其输入和输出点数之和为 48 点，还可以扩展到 256 点，结构紧凑，速度高。 其外观如图 所示。 图 三菱 PLC FX2N48MR 三菱 PLC FX2N48MR 性能规格： （ 1）运转控制方式：通过储存的程序周期运转。 （ 2）运转处理时间：基本指令： ，应用指令： 至几百 181。 s/指令。 （ 3）编程语言：逻辑梯形图和指令清单。 （ 4）程式容量： 8000步内置。 （ 5）指令数目：基本顺序指令 27，步进梯形指令 2，应用指令 128。 （ 6） I/O配置：最大硬件 I/O配置点 256。 （ 7）辅助继电器（ M线圈）：一般： 500点，锁定： 2572点，特殊： 256点。 （ 8）状态继电器（ S线圈）：一般： 490点，锁定： 400点，初始： 10点， 信号报警器： 100点。 （ 9）定时器（ T）： 100毫秒，范围 0至 （ 200点）； 10毫秒，范围 0至（ 46点）； 1毫秒保持型，范围 0至 （ 4点）。 （ 10）计数器（ C） :一般 16位，范围 0至 32767数 （ 200点），锁定 16位，范围100点，一般 32位，范围 15点 ,锁定 32位，范围 15点。 7 第 三 章 自动售货机的硬件 硬币识别器 一、 硬币识别器的原理 硬币识别器 主 要识别现在国家发行的一元、五角、一角的硬币。 我国目前发行的 一 元 ，五 角和 一 角硬币的金属原材料是为 制 造 硬 币而专门使用的特殊合金 ，因此在它通过投币入口进入由电感和电容组成的特定传感器 ， 金属材质和体积的差异对电容量和电感量的影响大小也出现微弱差异。 电容量、电感量的变化引起电压的变化 ， 再通过检测电路将信号放大 ， 与设定值进行比较 ， 确 定某种硬币种类 并对 PLC 的输入单元发出信号， PLC 根据接收到的信号 ,对硬币值进行累加计数。 二、 硬币识别器的特点 根据对硬币识别器的了解及选择，确定使用 侧投类 CPU 硬币识别器（多币值 ），其外观结构如图 所示。 图 侧投类 CPU 硬币识别器 该硬币识别器的特点： （ 1）根据硬币的材质、直径来识别真假币，准确度高。