基于plc的自动售货机控制系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于plc的自动售货机控制系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

程。 图 22 自动售货机的使用流程 投币选购 不选购退币比较开始 第 页 共 41 页 12 3 自动售货机的硬件部分 自动售货机的硬件部分包括主电路部分和控制电路部分的硬件。 控制部分中 PLC的选型和货币识别器的选型 是 最重要的。 根据 I/O 分配表选择出 PLC，并列出外部接线图。 根据之前对自动售货机的功能介绍，选择货币识别器。 最后选择自动售货机上的主电路部分的硬件。 控制电路硬件组成框图 自动售货机的控制部分硬件包括 PLC、货币识别器、各种按钮、各种指示灯和接触器。 图 31 为自动售货机控制部分硬件组成框图。 图 31 自动售货机控制部分硬件组成框图 投币各指示灯PLC各选择按钮退币按钮各接触器硬币识别器 纸币识别器 第 页 共 41 页 13 确定自动售货机使用的 PLC 类型 表 31 PLC 的 I/O 分配表 输入 输出 设备 输入 设备 输出 开始按钮 SB0 X000 元灯 HL1 Y001 0． 5 元 SB1 X001 1 元灯 HL2 Y002 1 元 SB2 X002 5 元灯 HL3 Y003 5 元 SB3 X003 10 元灯 HL4 Y004 10 元 SB4 X004 20 元灯 HL5 Y005 20 元 SB5 X005 可乐灯 HL6 Y006 可乐按钮 SB6 X006 雪碧灯 HL7 Y007 雪碧按钮 SB7 X007 纯牛奶灯 HL10 Y010 纯牛奶按钮 SB10 X010 东方树叶灯 HL11 Y011 东方树叶按钮 SB11 X011 芬达灯 HL12 Y012 芬达按钮 SB12 X012 加多宝灯 HL13 Y013 加多宝按钮 SB13 X013 健力宝灯 HL14 Y014 健力宝按钮 SB14 X014 雀巢咖啡灯 HL15 Y015 雀巢咖啡按钮 SB15 X015 可乐出口 YV1 Y016 退币按钮 SB16 X016 雪碧出口 YV2 Y017 —— —— —— 纯牛奶出口 YV3 Y020 —— —— —— 东方树叶出口 YV4 Y021 —— —— —— 芬达出口 YV5 Y022 —— —— —— 加多宝出口 YV6 Y023 —— —— —— 健力宝出口 YV7 Y024 —— —— —— 雀巢咖啡出口 YV8 Y025 —— —— —— 1 元退币 YV13 Y026 —— —— —— 元退币口 YV14 Y027 —— —— —— 退币口灯 HL16 Y030 —— —— —— 货币不足灯 HL17 YO31 —— —— —— 取物口灯 HL18 Y032 第 页 共 41 页 14 PLC 控制在逻辑上方便、控制速度高、更灵活且便于维护。 PLC 是建立在单片机上的产品。 单片机是一种集成电路，不具可比性。 单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可， PLC 是单片机应用系统的一个特例。 从工程角度上说：对于单项或重复极少的项目，采用 PLC 是更明智、快捷的 途径。 功率高，可靠性好。 通过对各种控制的优缺点分析，各适用于不同控制要求的场合。 对于自动售货机的设计来说。 要求控制速度快、灵活、可靠性高、易于维护和改动、属于单项重复数少的项目。 用 PLC 来控制是最好的选择。 它少了几点继电器控制的 重复性 和单片机控制的复杂性。 但分析各种厂家生产的 PLC。 西门子 PLC 多用于大型、超大型的场合。 所以我选用了三菱型 PLC 来进行自动售货机的控制。 又根据对自动售货机的 I/O 分配表确定该自动售货机有 15 个输入点和 26 个输出点， 15 个输入包括开始按钮、货币识别按钮和饮料选择按钮以及退币按钮。 输出点包括 5 个货币识别指示灯、 8 个饮料指示灯、 8 个饮料输出、2 个退币以及 3 个特殊的指示灯。 因此选用 FX2N64MR 型的 PLC。 关于 PLC 的具体分配如上表 31 所示。 因为 PLC 的输入端内部本身有 24V 的电源，所以输入部分不用外接电源，而在输出端需要外接电源。 各种指示灯和接触器可以用同一个电源，因此，不用将各个输出分开个供电。 选择的电源是根据电动机的额定电压选的，详见 节。 虽然 PLC 输出端有多个 COM 口，但由于各个点所接电压相同，所以，图中未显示所有的 COM 口。 因为在 此 设计中使用的是现有的货币识别器 ，货币识别器识别币种后，将各种不同的币放在不同的部位。 X0 X0 X0 X0 X05 分别为代表 元、 1 元硬币和 5元、 10 元、 20 元纸币的投入。 货币识别器每识别一次，开关接通一次， 相当于投入一个币。 该 PLC 自动售货机 I/O 接线图中， PLC 元件 X006， X007， X010， X01 X01X01 X01 X015 是选择控制按钮，选择可乐，雪碧，纯牛奶、东方树叶、芬达、加多宝、健力宝、雀巢咖啡。 线圈 Y006， Y007， Y010， Y01 Y01 Y01 Y01 Y015，是作为指示 灯的输出线圈。 当投币，选择可乐、雪碧、纯牛奶、东方树叶、芬达、加多宝、健力宝、雀巢咖啡时的指示引导购物作用。 按钮和指示灯，直接明了，方便简单，易于操作。 确定了 PLC 的类型，又完成了对各个点的分配，那么 PLC 的外部接线图如下 32所示。 系统硬件连接图见附录。 第 页 共 41 页 15 图 32 外部接线图 货币识别器选型 货币识别器有硬币识别器和纸币识别器。 货币识别器是自动售货机中的重要部分，几乎所有的操作都是在识别器工作正常的前提下才能发生的。 货币识别器本来可以自己设计，但由于时间紧张，本次设计都采用现成的。 硬币识 别器分为三部分，一是投币段，一是进币段，再是退币段。 纸币识别器没有退币段。 东方树叶按钮雀巢咖啡按钮X 00X 01X 02X 03X 04X 05X 06X 07X 10X 11X 12X 13X 14X 15X 16Y 01Y 02Y 03Y 04Y 05Y 06Y 07Y 10Y 11Y 12Y 13Y 14Y 15Y 16Y 17Y 20Y 21Y 22Y 23Y 24Y 25Y 26Y 27Y 30Y 31Y 32COM 1COMSB 6SB 7SB 10SB 11SB 12SB 13SB 14SB 15SB 16开始按钮可乐按钮雪碧按钮纯牛奶按钮芬达按钮加多宝按钮健力宝按钮退币按钮DC 24 V0 . 5 元灯1 元灯5 元灯10 元灯20 元灯可乐灯雪碧灯纯牛奶灯东方树叶灯芬达灯加多宝灯健力宝灯雀巢咖啡灯可乐雪碧纯牛奶东方树叶芬达加多宝健力宝雀巢咖啡1 元电磁阀0 . 5 元电磁阀退币口灯货币不足灯取物口灯KM 1KM 2KM 3KM 4KM 5KM 6KM 7KM 8KM 9KM 10FX 2 N 64 MRSB 0SB 2SB 3SB 4SB 5SB 1 0 . 5 元1 元5 元10 元20 元硬币纸币 第 页 共 41 页 16 硬币的识别原理 硬币识别器的总体思想是通过真假硬币通过两种传感器时电容和电感参数的改变量不同来辨别。 在硬币识别器中复合式硬币识别器价格便宜，识别可靠，所以选用此种硬币识别器来完成硬币方面的识别。 复合式硬币识别器的原理：复合式硬币识别器主要是由平板电容传感器、电感线圈传感器、检测电路 和 单片机控制电路组成。 电容传感器是通过检验硬币的厚度来辨别真伪的，当硬币通过投币口进入平板电容传感器时会引起传感器电容的变化，这个传感器也可 以实现对硬币材质的检测。 通过与电容传感器配用的交流电桥将电容的变化转换为电压信号，再通过放大电路将信号放大进入单相桥式整流滤波电路将交流变为直流并滤去干扰信号 ， 在通过电压比较器后输入 AD 转换器将模拟信号转换为数字信号传入控制电路。 而电感线圈传感器是通过不同的金属材质通过线圈时电感改变量不同来检测的。 当硬币通过电感线圈时也会使电感量改变，通过电感式传感器配用的交流电桥电路使电感的改变转换为电压信号，由于硬币通过传感器的时间比较短，所以所获得的信号比较微弱，因此需要在信号输出口连接一个放大电路使信号放大。 在复合硬币识别器中需要用到单片机，而传入单片机的信号必须是直流信号，所以在放大电路的末端我们需要连接一个单相桥式整流滤波电路是将交流变为直流再传入单片机控制系统。 在整个过程中也需要连接有滤波电路输入单片机。 当硬币识别器识别硬币后，硬币按面值被电磁阀分配到不同的贮币腔内备用，当收到退币找零信号后，通过退币电磁阀拉杆，将贮币腔内下部的硬币依电信号程序退币，完成自动售货机的退币找零功能。 找零功能的完成与贮币腔的机械设计有关。 当硬币识别器识别硬币后将会把不同的硬币分别派发在不同的腔内。 货币识别器通过通信传 达信息给 PLC。 本次使用的现有硬币识别器的容量为 500 枚，可识别 5 角与 1 元硬币。 硬币识别器选型如表 32 所示。 表 32 硬币识别器选型 硬币识别器 工作电压 工作电流 工作温度 BD8G DC +12V 2A 20176。 C～ 60176。 C 纸币的识别原理 纸币识别器是由主控部分、传感器、 驱灯 组件、 A/D 转换器、外部存储、电机、模 第 页 共 41 页 17 式选择、电源版等组成的一个单片机控制系统。 通过多个接口把紫外、磁性、红外穿透引入主控器。 把正常钞票在个传感器中的信号进行统计取样、识别，并寄存下来，作为检测的依据。 当识 别纸币时，把在各通道接口接收到的信号参数与原来寄存的信号进行比较、判断。 若有较大差异，则使电机反转。 纸币相对于硬币来说，识别会麻烦一些，纸币中常常会出现一些假币，所以能够识别货币的真假 是 识别器的一项重要功能。 人民币的制作一般采用的 是 专门的纸张，假钞通常是采用经过漂白处理的普通纸张。 经过漂白处理的纸张在紫外线的照射下通常会有荧光反映，而人民币则没有。 因此，紫外线可以检测纸币真伪。 利用红外激光照射人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，透过对此激光的检测可辨出纸币的真伪。 纸币识别器由双向微型电机和 捻纸皮带组成传动机构，检测则由荧光检测、光敏电阻和红外线对管等组成。 当由纸币投入时，入口处红外线被遮挡，接受管发出信号电机正转，捻纸皮带将纸币送入，在此过程中，各种检测元件对纸币进行全面检测，如果被判定与原有储存参数不符，则电机反转，将纸钞退出，如果符合内部参数信息，则进入纸钞进入内部贮钞箱。 也通过通信传达给 PLC 以实现控制。 此次使用的现有纸币识别器的容量为 300 张，可识别 5 元、 10 元和 20 元。 纸币识别器如表 33 所示。 表 33 纸币识别器选型 纸币识别器 工作电压 工作电流 工作温度 TCN73B DC +12V 2A 0176。 C ～ 55176。 C 自动售货机电机及其它选择 （ 1）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，因此使用之路电动机比较好。 电动机选型如表 34 所示。 第 页 共 41 页 18 表 34 电动机选型 减速电机。