基于西门子s7-200的自动售货机设计业设计论文

基于西门子s7-200的自动售货机设计业设计论文内容摘要：

装置。 可编程逻辑控制器虽然从 1969年问世开始算起只有短短的五十余年，但由于具有良好的性能价格和稳定的工作状态以及简单的操作性，已经广泛应用于生产实际中。 可编程序控制器具有对开关量和模拟量的多种控制给你，早期作为一种新型的顺序控制装置应用于实际生产中。 以往人们习惯的是以继电器 接触器硬连线构成的顺序控制装置，采用接线逻辑，控制要求不同，接线就不同，而可编程控制器以微处理器、存储器为核心，采用存储逻辑，具有信息存储能力、软件编程能力和扩展性强等优势，通过编程可以实现不同的控制功能，在现代控制领域中得到广泛应用，已经成为工业自动化支柱之一。 PLC 发展趋势 PLC 自问世以来，经过近 40 年的发展，已成为很多发达国家的重要产业， PLC 在国际市场中已 成为最受欢迎的工业控制产品。 随着科学技术的发展及市场需求量的增加， PLC 的结构和功能在不断改进，生产厂家不停地将功能更强的 PLC毕业设计（论文）专用纸 第 7 页推入市场，平均 3~5 年就更新一次，而升级换代的方向基本上为以下几个方向。 (1) 体积更小，速度更快。 现在的小型 PLC 体积已经不大了，但是微电子技术及电子路装配工艺会不断地向前发展，这都会使它变得越来越小，以后甚至可以安装到各种各样的小型设备里面进行实现控制的功能，其速度也会随着电子电路技术的不断发展实现质的飞跃，这样下来可以使控制系统的控制作用更加的及时以及精准。 （ 2） 高 可靠性 、大型化、 兼容性 高 、 多功能化。 现在大型的 PLC 控制系统 ， 基本上都是 CPU 的结构 ，如的 Mitsubishi Group 的 ANA 系列可编程控制器使用了世界上第一个顺序控制专用芯片。 扫描一条基本指令的时间为。 松下公司的 FP10SH 系列 PLC 采用 32 位 5 级流水线 RISC 结构的 CPU，可以同时处理 5条指令，顺序指令的执行速度高达 ，高级功能指令的执行速度也有很大的提高。 对于关于模拟量控制的这一个部分 ， 在闭环控制的 PID 模块这种专业应付模拟量约束方式外 ， 伴随着模糊统治理论的提出以及不断的开发 ， 已经研制出了含有模拟量的模糊控制、自适应以及 参数自整定功能的可编程控制器， 运用起来十分的便捷 ， 所需 调试时间 大大缩 短， 控制的准确程度大大的 提 升。 （ 3）能够与其它控制系统结合使用。 在 某些大型 控制系统中计算机和 PLC 在应用功能方面 互相补充做到了一加一大于二 ，让控制系统的价格便宜，效率更高。 目前工业控制系统的趋势是采用开放式的应用平台，所以各个厂家所生产的 PLC就能在同一个网络中运行。 20 世纪八十年代末 美国 的 AB 集团 与 DEC 集团 联合开发的金字塔集成器，让PLC 能与 PC 机紧密的结合在一起，开发出了一种新型的 IPLC 型可编程控制器。 他能运行 WINDOWS 系统，而本质上就是以梯形图用语言控制的计算机。 通过 PC机和 PLC 相结合的这种新的思路方法，使之后的生产和管理相当的便捷，这样既拥有 PLC 的简单、易用和可靠的优势，又有强大的数据处理更了。 PLC 的硬件组成与工作原理 PLC 的硬件主要由中央处理器（ CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。 其中， CPU 是 PLC 的核心；输入单元 /输毕业设计（论文）专用纸 第 8 页出单元是 CPU 与现场输入 /输出设备之间的接口电路；通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备，其硬件构成图如图 存 储 器数 据系 统程 序用 户程 序编 程 器中 央 处 理 单 元（ C P U ）I / O 扩 展 接 口输 出 接 口外 部设 备接 口输 入 接 口图 PLC 硬件构成图 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，基本流程如图所示。 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。 对于每一条程序， CPU 都是默认从第一条到最后一条指令的先后顺序来逐步执行的，按照相应的顺序排列做周期性的程序循环扫描工作，如 果没有跳转的指令，就会从第一条指令开始到最后一条结束的顺序执行用户所写的程序，直至遇到结束符后就返回到第一条指令，就像这样一周一周的循环，每一个循环被称作一个扫描周期。 PLC 的扫描全过程如图所示。 毕业设计（论文）专用纸 第 9 页用户输入设备输入端子输入锁存器输入映像寄存器程序执行输出映像寄存器输出锁存器输出端子用户输出设备读写读程 序 执 行输 入 刷 新输 出 刷 新 图 PLC 扫描过程图 （ 1） 输入的刷新过程 在输入刷新过程中，输入端口的信号会被 CPU 扫描完全，读取它的状态后写入到输入状态寄存器里面。 完成写入后关闭掉输入端口，进入到下一个过程中去。 （ 2） 程序的执行过程 在程序执行过程，根据用户所写入的控制程序 ，从第一条开始一个一个的扫描，并将相应的逻辑运算结果存储到与之对应的内部辅助寄存器中和输出状态寄存器中去并且进入到下一过程。 （ 3） 输出的刷新过程 如果全部的指令执行结束以后，会把输出状态寄存器中的数据，一条一条依次送入到输出锁存电路中去，并且通过某一输出方式输出，驱动外部与之相对应的执行元件工作，这就完成了 PLC 最后的输出。 PLC 的编程语言 PLC 为用户提供了完善的编程语言来满足编制用户程序要求。 它提供的编程语言通常有以下 5 种：梯形图（ LAD）、语句表（ STL）、顺序功能图（ SFC）、功能块图（ FBD）和结构文本（ ST）。 毕业设计（论文）专用纸 第 10 页 3 自动售货机的整体设计 自动售货机控制面板图 自动售货机控制面板图如下，商品展示窗内有六款饮料，每种饮料对应有选择按钮、一个红色指示灯和一个绿色指示灯。 展示窗右侧是一个硬币投放口和一个纸币投放口，下方是两个找零按钮和一个退币口。 出货口位于整体下方。 按 钮按 钮 按 钮按 钮 按 钮按 钮按 钮按 钮 按 钮按 钮 按 钮按 钮康 师傅 矿泉 水1 元农 夫山 泉2 元可 口可 乐3 元果 汁3 元佳 得乐4 元雀 巢咖 啡5 元指 示 灯硬 币 口纸 币 口按 钮按钮按 钮按钮退 币 按 钮退 币 口出 货 口图 毕业设计（论文）专用纸 第 11 页 电机的选择 自动售货机上有多个电动机，在饮料的输出部分，是由电动机带动弹簧旋转一圈将饮料转出，每种饮料输出都要有一个电动机驱动， 因此，需要选择适当的电动机。 但是在自动售货机上使用的电动机一般功率不大，像小罐的饮料自动售货机一般使用额定电压为 12~24V，额定功率为 3W。 但是要使用直流减速电机，这样可以增大扭矩，使饮料的弹出得到保证。 虽然现在一般使用的电动机大部分为交流电机，但在自动售货机上，售货的时间很短，因此需要在很短的时间内启动，也需要在很短的时间内制动，交流 电机不能满足这些要求，因此使用直流电动机比较好。 表 电机参数图 减速电机 额定电压 额定功率 转速 减速比 XINX37JS DC +12V 3W 1:10 自动售货机的送出结构 目前，应用于自动售货机上的商品送出机构种类较多，下面是一些较典型的送出结构 （ 1）旋转式送出机构 此送出机构把饮料放在螺旋导轨上，并在货道底部开设出口槽，由电机带动螺旋导轨转动，当饮料转到开口槽时便出槽下货。 这种送出机构应用最为广泛，它要求电机的转矩较大，造价成本较高。 （ 2）转盘式送出机构 上面是一个很大的喇叭状罐体存储容器，下面是一个周边有若干个圆槽的转盘，通过转盘的转动使罐体落入转盘周边的槽内而被售出。 这种送出机构也需要较大的转矩来带动和占用较大的空间，而且会发生卡死现象。 （ 3）滚筒送出机构 该送出机构由一个阶梯梁和滚筒构成，滚筒内可以装若干瓶饮料，通过步进电机来带动滚筒的转动，利用梁的各阶梯段与滚筒之间不同的开口距离控制商品掉落的顺。 这种机构要求电机有较高的转动精度。 （ 4）弹簧推动式送出机构 这种机构是由螺旋式弹簧和连在弹簧一端的电机构成的，电机转动一圈就带动弹簧转动一圈，同时推出一瓶饮料。 本文所设计的饮料传送装置主要由槽轮、推拉杆、推拉销、直线步进电机和毕业设计（论文）专用纸 第 12 页前后两边侧板构成 ,其中槽轮上槽弧的半径为饮料的半径 ,货道的宽度为饮料罐的直径 .如下送出机构示意图所示。 图 送出机构主要通过直线步进。