PLC自动售货机-毕业设计

西安广播电视大学开放教育机械设计制造及其自动化专业（本科）毕业论文（设计）题 目： PLC自动售货机 专业层次： 级 别：学 号：姓 名： 分 校：指导老师： 年 月 日目录绪论2IPLC概述2.1PLC的产生22.2PLC的应用领域及发展趋势22.3PLC的特点32.4PLC的分类32.5PLC的工作原理42.6-PLC的基本组成62.7PLC的编程语言9IIPLC的设计过程 3.1自动售货机系统流程图 11 3.2自动售货机系统IO分配12 3.3自动售货机PLC接线图13 3.4-自动售货机五大控制系统14 3.5-自动售货机触摸屏控制19 3.6-自动售货机控制程序20 3.7结束语21III学习心得 参考文献 23绪论内容提要：本设计主要通过PLC和触摸屏相结合，来实现对自动售货机系统的控制，从而提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。关键词：自动售货机 PLC 触摸屏 概述：随着社会发展和科技的不断进步，自动化商业机械也有了越来越广泛的应用，自动售货机作为自动化商业机械的代表被广泛用于公共场所，人们通过自动售货机可以买到自己想要的物品，自动售货机实现了商品需求化，性能多样化的发展，给人们的生活带来了极大的方便。本设计通过PLC与触摸屏相结合控制自动售货机，最终完成交易。其中系统主要包括：计币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统、退币系统。自动售货机最基本的功能是对投入的货币进行运算，并根据所投入的货币数值判断是否能够购买某种商品，并做出相应的反应，因此，售货机能够辨识机内包含的商品，对所投的币值进行累计，并提供顾客所要购买的物品。当按下选择饮料的按钮时（假如选酸奶3.5元/瓶），售货机会根据投入的钱（钱币不足时，会提示顾客要加钱）同时启动电机和电磁阀，提取饮料到出货口，顾客取出商品，按下退币按钮，退出剩于的钱，完成此次交易。顾客也可以根据需要继续购买饮料。 Muary: Along with the social development and the progress of science and technology, automation machinery business has more and more widely used, the vending machine as a representative of the automation business machine is widely used in public places, people through the vending machine can buy goods, they want the vending machine to achieve the demand for goods, performance diversification of development, has brought great convenience to peoples life.This design through the combination of PLC and touch screen control the vending machine, finally complete the transaction.The system mainly includes: currency system, comparison system, selection system, beverage supply system and work system.Is the most basic function of the vending machine for operations in currency, and based on the value of money by judge whether to buy a commodity, and react accordingly, therefore, the goods in a vending machine can recognize, to put the value of the cumulative, and provide the customers to purchase items.Beverage when press the select button (if choose yogurt 3.5 yuan/bottle), sales opportunities based on money (money shortage, will prompt the customer to add money) at the same time, start the motor and solenoid valve, extract the drinks to the port of shipment, customer take out the goods, money back button, exit to money, to complete the deal.Customers can also according to the need to continue to buy drinks.2.1 PLC的产生2.1.1 PLC的定义 可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC。2.1.2 PLC的由来 国际电工委员会（IEC）在1987年2月颁布了PLC的标准草案（第三稿），草案对PLC作了如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械动作过程。可编程控制器及其相关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则设计。2.2 PLC的应用领域及发展趋势2.2.1PLC的应用领域1开关量逻辑控制2运动控制3过程控制4数据处理5通信联网2.2.2PLC的发展趋势（1）从技术上看， PLC会向运算速度更快、存储容量更大、功能更广、性能更稳定、性价比更高的方向发展。（2）从规模上看， PLC会进一步向超小型和超大型两个方向发展。（3）从配套性上看， PLC产品会向品种更丰富、规格更齐备的方向发展。（4）从标准上看，PLC的通用信息、设备特性、编程语言等向IEC1131标准的方向发展。（5）从网络通信的角度看，PLC将向网络化和通信的简便化方向发展。2.3 PLC的特点1可靠性高，抗干扰强2功能强大，性价比高3编程简易，现场可修改4配套齐全，使用方便5寿命长，体积小，能耗低6系统的设计、安装、调试、维修工作量少，维修方便 2.4 PLC的分类2.4.1 按输入/输出点数分 根据PLC 的输入/ 输出（I/O ） 点数的多少，一般可将PLC 分为以下3 类。 1 小型机 小型PLC I/O 总点数一般在256 点以下，用户程序存储器容量在4KB 左右。 2中型机 中型PLC的I/O总点数在2562048点之间，用户程序存储器容量达到8KB左右。3大型机 大型PLC的I/O总点数在2048点以上，用户程序存储器容量达到16KB以上。2.4.2 按结构形式分 根据PLC 结构形式的不同，可分为整体式和模块式两类。 1 整体式 2 模块式 2.4.3 按生产厂家分它们是美国Rockwell自动化公司所属的A-B（AllenBradly）公司、GE-Fanuc公司，德国的西门子（SIEMENS）公司法国的施耐德（SCHNEIDER）自动化公司日本的欧姆龙（OMRON）和三菱公司等2.5 PLC的工作原理2.5.1工作模式：PLC有运行（RUN）与停止（STOP）两种基本的工作模式。1内部处理阶段2通信服务阶段3输入处理阶段4程序处理阶段5输出处理阶段2.5.2 PLC的扫描过程循环扫描的工作方式是PLC的一大特点，也可以说PLC是“串行”工作的，这和传统的继电器控制系统“并行”工作有质的区别，PLC的串行工作方式避免了继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题。2.6 PLC的基本组成2.6.1 输入单元 2.6.2输出单元 2.6.3输入输出继电器XY2.6.4定时器T100ms一般用途100ms可用于子程序或中断程序10ms一般用途1ms中断累计型100ms累计型T0T191共192点T192T199共8点T200T245共46点T246T249共4点T250T255共6点 定时器包括：一个线圈、一对触点、一个设定值和一个经过值，设定值与经过值均为16位。2.6.5计数器C16位加计数器03276732位加/减计数器-214783648+214783647一般用停电保持用一般用停电保持用C0C99共100点C100C19 共100点C200C219共20点C220C234 共15点高速计数器（外部计数器）C235C255共21点（与M235M255有关）单相无起动/复位端子高速计数器C235C240；单相带起动/复位端子高速计数器C241C245；单相双输人（双向）高速计数器C246C250；双相输入（AB相型）高速计数器C250C255。2.6.6 常数常数K用来表示十进制，H 用来表示十六进制。2.7 PLC的编程语言 2.7.1基本指令1）. 逻辑取指令LD、LDI及线圈驱动指令OUT LD，取指令，表示读入一个与母线相连的常开接点指令，即常开接点逻辑运算起始。 LDI，取反指令，表示读入一个与母线相连的常闭接点指令，即常闭接点逻辑运算起始。 OUT，线圈驱动指令，也叫输出指令 LD、LDI两条指令的目标元件是X、Y、M、S、T、C，用于将接点接到母线上。也可以与后述的ANB、ORB指令配合，用于分支起点。 OUT是驱动线圈的输出指令，它的目标元件是Y、M、S、T、C。对输入继电器X不能使用。OUT指令可以连续使用多次。 对定时器的定时线圈使用OUT指令后，必须设定常数K，若K为10，对应的延时时间为1 s。因为T0T199为0.1 s(100 ms)定时器，设定值范围为0.13276.7 s，定时最小单位为0.1 s，K=10，则对应定时时间为100.1 s；如K改为100，则对应定时时间为1000.1 s。对计数器的计数线圈使用OUT指令后，也必须设定常数K，K表示计数器设定次数。 2）. 接点串联指令AND、ANI AND，与指令，用于单个常开接点的串联。 ANI，与非指令，用于单个常闭接点的串联。 AND与ANI都是一个程序步指令，它们串联接点的个数没有限制，也就是说，这两条指令可以多次重复使用。AND、ANI指令的使用说明如图8.3所示。这两条指令的目标元件为X、Y、M、S、T、C。 3）. 接点并联指令OR、ORI OR，或指令，用于单个常开接点的并联。 ORI，或非指令，用于单个常闭接点的并联。 OR与ORI指令都是一个程序步指令，它们的目标元件是X、Y、M、S、T、C。对这两种指令的使用作如下说明： (1) OR、ORI指令用于单个触点的并联连接指令。 (2) 两个以上接点串联连接电路块并联连接时，要用后述的ORB指令。 OR、ORI是从该指令的当前步开始，对前面的LD、LDI指令并联连接的。并联的次数无限。 4）. 串联电路块的并联连接指令ORB 两个或两个以上的接点串联连接的电路叫串联电路块。对串联电路块并联连接时，有如下的说明： (1) 分支开始用LD、LDI指令，分支终点用ORB指令。 (2) ORB指令为无目标元件指令，为一个程序步；它不表示触点，可以看成电路块之间的一段连接线。 ORB有时也简称或块指令。5）.并联电路块的串联连接指令ANB 两个或两个以上接点并联的电路称为并联电路块，分支电路并联电路块与前面电路串联连接时，应使用ANB指令。在使用时应注意： (1) 分支的起点用LD、LDI指令，并联电路块结束后，使用ANB指令与前面电路串联。 (2) ANB指令也简称与块指令，ANB也是无操作目标元件，是一个程序步指令。 6）.多重输出指令MPS、MPD、MPP MPS为进栈指令，MRD为读栈指令，MPP为出栈指令。 PC中有11个存储运算中间结果的存储器，称之为栈存储器。进栈MPS指令就是将运算中间结果存入栈存储器，使用一次MPS指令，该时刻的运算结果就压入栈存储器第一级，再使用一次MPS指令时，当时的运算结果压入栈的第一级，先压入的数据依次向栈的下一级推移。 使用出栈MPP指令就是将存入栈存储器的各数据依次上移，最上级数据读出后就从栈内消失。 读栈MRD指令是存入栈存储器的最上级的最新数据的读出专用指令，栈内的数据不发生上、下移。 MPS、MRD、MPP指令在使用中应注意： (1) MPS、MRD、MPP指令用于多重输出电路。 (2) MPS与MPP必须配对使用。 (3) MPS与MPP连续使用必须少于11次。7）. 置位与复位指令SET、RST SET为置位指令，其功能是使元件置位，并保持直至复位为止。RST为复位指令，使元件复位并保持，直至置位为止。SET、RST指令的使用说明如图8.15所示。由波形图可见，X0接通后，即使再变成断开，Y0也保持接通。X1接通后，即使再变成断开，Y0也将保持断开。SET指令的操作目标元件为Y、M、S。而RST指令的操作元件为Y、M、S、D、V、Z、T、C。对同一编程元件，如例中Y0、M0、S0等，SET、RST指令可以多次使用，且不限制使用顺序，以最后执行者有效。 8）. 脉冲输出指令PLS、PLF PLS指令在输入信号上升沿产生脉冲输出，而PLF在输入信号下降沿产生脉冲输出，这两条指令都是2程序步，它们的目标元件是Y和M，但特殊辅助继电器不能作目标元件。 PLS、PLF指令的使用说明如图8.17所示。使用PLS指令，元件Y、M仅在驱动输入接通后的一个扫描周期内动作(置1)，即PLS指令使M0产生一个扫描周期脉冲，而使用PLF指令，元件Y、M仅在驱动输入断开后的一个扫描周期内动作；PLF指令使元件M1产生一个扫描周期脉冲。 2.7.2 功能指令 功能指令的格式 S叫做源操作数，其内容不随指令执行而变化，在可利用变址修改软元件的情况下，用加“”符号的S表示，源的数量多时，用S1S2等表示。D叫做目标操作数，其内容随指令执行而改变，如果需要变址操作时，用加“”的符号D表示，目标的数量多时，用D1D2等表示。n叫做其他操作数，既不作源操作数，又不作目标操作数，常用来表示常数或者作为源操作数或目标操作数的补充说明。可用十进制的K、十六进制的H和数据寄存器D来表示。在需要表示多个这类操作数时，可用n1、n2等表示，若具有变址功能，则用加“”的符号n表示。此外其他操作数还可用m来表示。功能指令主要种类1） 程序流程指令（CJ、CJP）2） 传送与比较指令（CMP、ZCP、MOV）3） 循环与移位指令（ROR、ROL、SFTL）4） 数学运算指令 算术运算指令 二进制加1减1指令 字逻辑运算指令 浮点数运算指令 PLC的设计过程3.1 自动售货机系统流程图3.2自动售货机系统IO分配1、 输入点分配表：表1： 名 称代号输入编号5角钱币入口SB1X01元钱币入口SB2X15元钱币入口SB3X2可乐选择按钮SB4X3酸奶选择按钮SB5X4退币选择按钮SB6X10启动SB7X16停止SB8X172、输出分配表：表2：表名 称代号输入编号钱币不足ELY0可乐选择灯ELY1酸奶选择灯ELY2可乐电机KM1Y3可乐电磁阀YV1Y4酸奶电机KM2Y5酸奶电磁阀YV2Y6一元传动机KM3Y13五角传动机KM4Y143.3自动售货机PLC接线图3.4 自动售货机五大控制系统启动、停止自动售货机 相关知识说明：主控指令（MC/MCR）1、MC(主控指令)用于公共串联触点的连接。执行MC后，左母线移到MC触点的后面。2、MCR（主控复位指令）它是MC指令的复位指令，即利用MCR指令恢复原左母线的位置。1.计币系统：当有顾客买饮料时，可投入的钱币可以是5角、1元、5元，5角、1元、5元钱币的入口分别对应PLC的X0-X2，投入的钱币经过感应器，感应器记忆投币的个数并进行叠加，叠加的钱币以角为单位，存放在数据寄存器D2中。相关知识说明：二进制加法指令ADD是指定的源元件中的二进制数相加，结果送到指定的目标元件中去。当执行条件X0为ON时，（K5）+（D2）-(D2).使用ADD指令时应注意：（1） 加法指令ADD有3个常用标志。M8020为零标志M8021为借位标志，M8022为进位标志。（2） 在32位运算为0，被指定的字元件是低16位元件，而下一个元件为高16位元件。源元件和目标元件可以用相同的元件号。（3） 若源元件和目标元件号相同而采用连续执行的ADD,(D)ADD指令时，加法的结果在每个扫描周期都会改变，此时ADD指令一般采用脉冲执行型。（4） 四则运算都是代数运算2. 比较系统：投入完毕后，系统会把D2内钱币数据和可以购买饮料的价格进行区间比较，当投入的钱币小于2.5元时，指示灯Y0亮，表示投入的钱币不足。此时可以再投币或选择退币。当投入的钱币在2.5元而少于3.5元时，可乐选择指示灯Y1长亮，表示顾客可以选择购买可乐；当投入的钱币大于3.5元时，可乐可选指示灯Y1和酸奶可选指示灯Y2同时长亮,表示顾客可以选择购买可乐或酸奶。 相关知识说明：区间比较指令ZCP是将一个数据(s)与两个源数据（S1）和（S2）间的数据进行代数比较，比较结果送到目标操作数（D）-（D+2）中，ZCP指令说明见程序。与CMP指令相同，ZCP指令的数据比较是进行代数值大小比较（即带符号比较）。所有的源数据均按二进制数处理。使用ZCP指令时应注意：（1） ZCP指令中的（S1）和(S2)可以是所有字元件，（D）位Y、M、S.（2） 源S1的内容比源S2的内容要小，如果S1比S2大，则S2被看做与S1一样大。（3）如要清除比较结果时，也要用RST或ZRST复位指令。3. 选择系统：比较电路完成后选择电路指示灯是长亮的，当按下可乐（x3）或酸奶选择(x4)时，相应的指示灯由长亮转为以1秒为周期闪烁,表示系统正在供应饮料，当饮料供应完毕时，闪烁同时停止。4. 饮料供应系统：当顾客按下可乐或酸奶选择按钮时，相应的电磁阀（Y4或Y6）和电机（Y3或Y5）同时启动。给顾客供应所选择的饮料，当饮料输出达到8秒时，电磁阀首先关断，小电机继续工作0.5秒后停机。此小电机的作用是：在输出饮料时，加快输出的速度，在电磁阀关断时，给电磁阀加压，加速电磁阀的关断。（说明：在售货机长期使用过程中，由于电磁阀使用过多，返回弹力减少，不能完全关断会出现漏饮料的现象。此时小电机Y3和Y5延长工作0.5秒起到给电磁阀加压的作用，使电磁阀可以完好的关断。）在饮料供应完毕时，系统将自动减去所购买饮料的钱币数，剩余的钱币存放在相关知识说明：1、减法指令（SUB）是将指定的源元件中的二进制数相减，结果送到指定的目标元件中去。SUB减法指令的使用方法如程序所示。2、当执行条件减法指令的各种标志的动作，32位运算中软元件的指定方法，连续执行型和脉冲执行型的差异等均与加法指令相同。5. 退币系统当顾客购完饮料后，多余的钱币只要按下退币按钮。系统就会把数据寄存器D2内的钱币数首先除以10得到整数部分，是1元钱需要退回的数量，存放在D10里。余数存放在D11里。再用D11除以5得到的整数部分是5角钱需要退回的数量。在选择退币的同时，启动2个退币电机（Y13和Y14），Y13以1秒周期闪烁的次数表示退了1元，Y14以1秒周期闪烁的次数表示退了5角。 相关知识说明：1、二进制除法指令DIV是将指定的源元件中二进制数相除，S1为被除数，S2为除数，商送到指定的目标元件D中去，余数送到D的下一个目标元件D+1中。DIV除法指令使用方法如程序所示。说明：（1）除数为0时，有运算错误，则不执行指令。若D为指定位元件，则得不到余数。（2）商和余数的最高位是符号位。被除数或除数中有一个为负数时，商为负数;被除数为负数时，余数为负数。2、减一指令（DEC）当接通由OFF-ON变化时，由（D）指定的元件D10中的二进制数自动减1,若用连续指令时，则每个扫描周期减1.3.5 自动售货机触摸屏控制系统 1、自动售货机触摸屏控制的技术要求、输出分配和梯形图和PLC控制的基本都一样，只有触摸屏的输入不同。触摸屏的输入分配如表3所示表3：触摸屏控制的输入分配表元件代号输入继电器备注SB1M3005角钱币入口SB2M3011元钱币入口SB3M3025元钱币入口SB4M303可乐选择按钮SB5M304酸奶选择按钮SB6M310退币选择按钮SB7M316启动SB8M317停止 说明：自动售货机的触摸屏控制方式与PLC控制的一样。 2、自动售货机系统控制的触摸屏操作：1)、触摸屏的控制画面传送到触摸屏，并且把触摸屏与可编程控制器PLC连接。当触摸屏开机后就会出现可以控制及监控自动售货机第一界面，“欢迎使用自动售货机”，触摸旁边的温馨提示的对话框，就会显示“可乐虽好，不可贪杯;酸奶爽口，营养又健康。”2)、当顾客触摸下一步，就会出现一个模拟自动售货机画面（主画面），顾客可以选择你所需要的饮料（可乐或者酸奶），假如顾客想购买酸奶，相应的电磁阀（Y6）和电机（Y5）同时启动，确定购买的饮料是酸奶。此时顾客可以触摸退币按钮，退币系统自动退出多余的钱归还给顾客。3)、假如顾客还想继续购买饮料，可以触摸再来一瓶，此时会返回主界面，然后顾客可以增加钱币，继续购买自己所需的饮料。4)、触摸屏控制机械手的其他操作与PLC控制的一样，只是触摸屏只需触摸一下就可以控制机械手。而顾客购买饮料在触摸屏上有相应的指示灯指示方便监控，同时让顾客方便简单快捷购买自己喜欢的饮料。（详细见机械手传送工件系统的触摸屏界面附录3）。5)、顾客就能轻轻松松喝上一杯清凉的饮料，开开心心继续购物.3.6 自动售货机控制程序3.7 结束语通过这次PLC、触摸屏对自动售货机系统控制的设计，基本上反映了自动售货机的结构和使用功能，效果直观，可靠性好；适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人销售的可以更加省力，运营时需要资本少，面积小，可以方便顾客随时购买自己所需饮料，方便快捷。自动售货机将是今后小商品和饮料销售方式的一个很好的发展趋势，它的出现将极大的方便人们购买所需的小商品。学习心得 这个学期开设了PLC应用技术的课程，跟以前所有开设的课程有很大的区别，这门课程的灵活性很强，充分发挥自己的潜力；其实学习的过程当中并不一定要学到多少东西，个人觉得开散思维怎样去学习，这才是最重要的，而这门课程恰好体现了这一点。此次的设计以个人为主体，每一个学生充分发挥自己的创造力，自主设计出实用的东西，老师也给予我们足够的空间让我们完成此次的学习，这让我觉得压力减轻不少。教学课程从程序上面看起来很复杂，我们进行了有条理的任务计划，一下子就变得简单化了。自己选择了查阅资料，在老师的指导下，自己慢慢开始学会了如何用相应的软件去画图，感觉自己画的不错，就慢慢的熟练起来。真正让自己参与设计的话就会发现本次设计乐趣无穷，收获多。通过这次的学习，让我受益匪浅。第一，认识了团队合作的力量，要完成一个项目不是一个人的事情，当中我们有过分歧但最终达成共识，不管结果怎样，至少我们曾经在一起努力过，体验其中的过程才是真正的收获。第二，通过这次的设计实践，我认识到了自己的不足，更感觉到了自己与别人的差距。为了即将的毕业而做准备，从各方面充实自己，使自己适应这个社会。 总之，这次的设计给予了我不同的学习方法和体验，让我深切的认识到创新的重要性。在以后的学习过程中，我会更加注重自己的操作能力和应变能力，多与这个社会进行接触，让自己更早适应这个陌生的环境，相信在不久的将来，可以打造一片属于自己的天地。参考文献1.王国海主编 可编程序控制器及其应用 第二版 中国劳动社会保障出版社 20072.瞿彩萍主编 PLC应用技术（三菱） 中国劳动社会保障出版社 20093.赵英春，于素芬编著 中文Photoshop Cs 基础教程 河北科学技术出版社 20064.梁耀光,余文杰主编 电工新技术教程实训指导中国劳动社会保障出版社 2007 5.苏家健主编 可编程控制技术应用实训北京电子工业出版社 20096。姜新桥 石建华主编PLC应用技术 北京电子工业出版社 20107.黄中玉主编PLC应用技术 人民邮电出版社 20098.高南主编PLC控制系统编程与实现任务解析 北京邮电大学出版社 2008 - 21 -