基于plc的自動售貨機畢業(yè)論文

1、<p>　　保密類別       編 號      </p><p>　　畢 業(yè) 論 文</p><p>　　基于PLC的自動售貨機</p><p>　　系 別 電氣工程與自動化系 <

2、/p><p>　　專 業(yè) 電氣工程與自動化 </p><p>　　年 級 2009級電氣一班 </p><p>　　2013年 4 月 16 日</p><p><b>　　摘　　要</b></p><p>　　研究開發(fā)基于PLC的自動售貨機，售貨機的主要組成部分包括錢幣識別系

3、統(tǒng)，找零系統(tǒng)，商品驅(qū)動機構(gòu)，商品貯存裝置以及控制系統(tǒng)。錢幣識別系統(tǒng)將錢幣轉(zhuǎn)化為信號并交給PLC處理，通過PLC完成錢幣的加減找零。用戶投足幣并選擇產(chǎn)品，PLC通過程序控制以及外部元件動作完成自動售貨的整個過程。</p><p>　　考慮產(chǎn)品總數(shù)，設(shè)定面板樣品以及按鈕預(yù)留位置。設(shè)定自動售貨機內(nèi)部儲物通道數(shù)量，根據(jù)儲物通道數(shù)量統(tǒng)計商品驅(qū)動裝置數(shù)量?？傮w統(tǒng)計PLC輸入點輸出點大致使用數(shù)量，設(shè)定PLC輸入點與錢幣識別信號

4、、按鈕等的對應(yīng)關(guān)系，輸出點與指示燈、馬達、繼電器、找零器等的對應(yīng)關(guān)系。使用S7-200編程軟件完成程序編寫，使用AUTOCAD設(shè)計PLC控制柜，設(shè)計自動售貨機整體機身以及內(nèi)部構(gòu)造，設(shè)計電氣圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：西門子S7-200編程　AutoCAD　錢幣識別器 找零器 電氣圖</p><p><b>　　Summary</b></p><

5、;p>　　Research and development of PLC-based vending machine . Integral part of vending machine consist of coin identification system, change system, the driving mechanism of goods, product storage equipment, and a cont

6、rol system . Coin recognition systems change coins into signal and abandon PLC to dispose .Completed the addition and subtraction of coins via PLC. Users put enough coin into vending machine and select products. PLC cont

7、rol the whole automatic sell process through the programming and ext</p><p>　　Consider all products to setting the buttons of the goods samples .Set the number of channels to keep in storage of the vending m

8、achine. Statistics the number of goods power plant according to the number of channels. Overall statistics PLC input and output points roughly and set the correspondence between the PLC input point and the coin identific

9、ation signal、buttons and so on. The correspondence between output point and the indicator、motor、relay、give change and so on .Complete the programming u</p><p>　　Keywords: Siemens S7-200 Programming AutoCAD

10、 the coin identifier change for Electrical diagram</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 自動售貨機簡介………………………………………………………………… 1</

11、p><p>　　1.2 采用PLC控制售貨機…………………………………………………………… 2</p><p>　　1.3 自動售貨機設(shè)計的主要內(nèi)容…………………………………………………… 3</p><p>　　1.4 自動售貨機設(shè)計的基本思路…………………………………………………… 3</p><p>　　第2章 自動售貨機的結(jié)構(gòu)

12、組成</p><p>　　2.1 自動售貨機的設(shè)計要求………………………………………………………… 4</p><p>　　2.2 箱體外觀…………………………………………………………………………… 4</p><p>　　2.3 商品樣品展示窗…………………………………………………………………… 5</p><p>　　2.4

13、 商品貯存部分……………………………………………………………………… 6</p><p>　　2.5 商品驅(qū)動機構(gòu)……………………………………………………………………… 6</p><p>　　第3章 PLC控制柜設(shè)計</p><p>　　3.1 PLC的簡介………………………………………………………………………… 7</p><p&g

14、t;　　3.2 PLC的工作原理…………………………………………………………………… 7</p><p>　　3.3 PLC的硬件組成…………………………………………………………………… 8</p><p>　　3.4 PLC選型以及I/O點分配表…………………………………………………… 9</p><p>　　3.5 控制柜內(nèi)部設(shè)計………………………

15、…………………………………………… 10</p><p>　　3.6 電氣接線圖設(shè)計…………………………………………………………………… 10</p><p>　　第4章 自動售貨機的PLC程序設(shè)計</p><p>　　4.1 自動售貨機控制系統(tǒng)總體設(shè)計………………………………………………… 17</p><p>　　4.2 復(fù)位

16、程序設(shè)計……………………………………………………………………… 18</p><p>　　4.3 投幣程序設(shè)計……………………………………………………………………… 18</p><p>　　4.4 找零程序設(shè)計……………………………………………………………………… 20</p><p>　　4.5 商品選購和出貨程序設(shè)計…………………………………………

17、…………… 21</p><p>　　4.6 報警程序設(shè)計……………………………………………………………………… 23</p><p>　　第5章 模擬仿真運行調(diào)試</p><p>　　5.1 仿真軟件簡介…………………………………………………………………… 24</p><p>　　5.2 現(xiàn)實情況仿真…………………………………

18、………………………………… 24</p><p>　　5.3 仿真情況分析…………………………………………………………………… 29</p><p>　　結(jié)論 ……………………………………………………………………………………… 30</p><p>　　參考文獻 ………………………………………………………………………………… 31</p>&l

19、t;p>　　附錄………………………………………………………………………………………… 32</p><p>　　后記………………………………………………………………………………………… 56</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　在實際生活中，我們見到的售貨機可以銷售一些簡單的常用物品，如飲料、礦泉水和小的

20、生活保健用品等。售貨機的基本功能就是對投入的貨幣進行運算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并做出相應(yīng)的反應(yīng)，自動售貨機是可完成無人自動售貨，集光、機、電一體化的商業(yè)自動化設(shè)備。自動售貨機不受任何場地限制，方便快捷，很多城市的公共場所里面都放置有自動售貨機。從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。</p><p>　　從廣義來講自動售貨機就是在投入錢幣后便可

21、以銷售商品的機械，從狹義來講就是自動銷售商品的機械。從供給條件看，自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，使用消費環(huán)境和消費模式發(fā)生變化，24小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、面積小、有吸引人們購買的好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優(yōu)點。</p><p>　　1.1 自動售貨機簡介</p><p>　　據(jù)說世界上最早的自動售貨機出現(xiàn)在公元1世紀， 那是

22、希臘科學家希羅為教堂發(fā)放圣水設(shè)置的投幣式圣水出售機。17世紀，英國的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動售貨機。日本第一臺自動售貨機是1904年問世的―郵票明信片自動出售機，它是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機器。1925年美國研制出售香煙的自動售貨機，50年代，―噴水型果汁自動售貨機大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。1967年，100日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進了自動售貨機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)代自動售貨機的種類、結(jié)構(gòu)和功能依出售的物品

23、而異，主要有食品、飲料、香煙、郵票、車票、日用品等自動售貨機。售貨機由錢幣裝置和售貨裝置兩部分組成。錢幣裝置是售貨機的核心，其主要功能是確認投入錢幣的真?zhèn)?，分選錢幣的種類，計算金額；售貨裝置是售貨機的根本，售貨裝置的可靠性關(guān)系到運營商與用戶的利益，售貨裝置接收出售指示信號，把顧客選擇的商品送至付貨口。貯藏裝置保存商品，指示裝置用以指示顧客所選商品的品種。自動售貨機是一種全新的商業(yè)零售形式，是商業(yè)自動化的常用設(shè)備，20世紀70年代自日本和

24、歐美發(fā)展起來，它不受時間、地點的限制，能節(jié)省人力、方便交易。是一種全新</p><p>　　圖1.1 自動售貨機</p><p>　　1.2 采用PLC控制售貨機</p><p>　　采用PLC控制售貨機，是通過傳感器和按鈕向PLC輸入檢測信號和動作信號，通過PLC的CPU處理后向指示燈和馬達發(fā)出動作命令。各部分協(xié)調(diào)配合實現(xiàn)自動售貨機的功能。</p>

25、<p>　　選擇PLC控制售貨機的因素很多，價格僅是選擇PLC品牌的一個重要因素，而可靠性是選擇時需要考慮的又一個重要因素。從設(shè)計、生產(chǎn)周期長短考慮，不論是老設(shè)備改造，還是設(shè)計新的生產(chǎn)機械設(shè)備，生產(chǎn)、設(shè)計周期都是越短越好，甚至希望能夠邊設(shè)計、邊安裝、邊調(diào)試和生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需要改動現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線，就能馬上修改并投入使用。這不僅節(jié)約了勞動力，而且能即時的投入市場使用。這無疑給商家增加了活力，提

26、高了經(jīng)濟效益。如果采用繼電器或者半導(dǎo)體來做，都不能實現(xiàn)這些要求，而且繼電器或半導(dǎo)體遠沒有PLC可靠性高，而且出現(xiàn)故障不易查找，發(fā)現(xiàn)故障不易排出。而如果用PLC來控制售貨機就不需要改動外部設(shè)備接線，只要在軟件上進行添加或修改就可以了。也就是說只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。這既經(jīng)濟又簡捷，可以達到事半功倍的效果。</p><p>　　目前我國老的生產(chǎn)機械設(shè)備大多采用自動控制系統(tǒng)，可靠性

27、差，設(shè)計程序繁雜。從方案確立到技術(shù)條件的設(shè)計和施工設(shè)計，圖面的工作量很大，這勢必造成設(shè)計周期長的弊端。外資企業(yè)的先進設(shè)備都是采用PLC控制的，可靠性極高，設(shè)計周期大大縮短了，有些文件資料的設(shè)計要簡單得多。設(shè)計人員完全可以利用編程器屏幕上的顯示來輸入，或修改程序使得梯形圖能準確無誤地反應(yīng)生產(chǎn)要求。在需要添加產(chǎn)品類型或者修改動作時，編程人員也可以根據(jù)新產(chǎn)品對生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫程序并把它存儲在子程序模塊中，需要加工哪個產(chǎn)品的程序，

28、操作人員可隨時用換型開關(guān)來換型。這對于優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)效率，非常具有實際意義。PLC必將在更多的領(lǐng)域得以發(fā)展推廣，比如PLC控制的自動售貨機。</p><p>　　1.3 自動售貨機設(shè)計的主要內(nèi)容</p><p>　　（1）此自動售貨機可以投入5角、一元的硬幣和5元、十元的紙幣；</p><p>　?。?）如果顧客投入錢幣在限定時間內(nèi)（

29、20秒）不做出任何操作，自動售貨機報警并退還所投錢幣；</p><p>　?。?）當投入錢幣的總值等于或超過物品價值時，對應(yīng)的物品購買指示燈亮綠燈；</p><p>　?。?）當物品對應(yīng)的購買指示燈亮綠燈時，按下該按鍵，相應(yīng)的物品排出，同時購買指示燈短暫閃爍（2秒）表示購買成功；</p><p>　?。?）如果顧客完成購買操作后還有余額，顧客可選擇繼續(xù)購買或者退幣，

30、自動售貨機會將余額退還給顧客，可退出一元、5角的硬幣；</p><p>　?。?）當顧客成功購買后如20秒無操作，自動售貨機將報警并將余額退還給顧客。</p><p>　　（7）當物品不足時，對應(yīng)的物品指示燈亮紅燈，顧客按下相應(yīng)的按鍵無反應(yīng)（不出物品，不減余額）。</p><p>　?。?）當投入假幣時報警并自動退還假幣，當自動售貨機遭到破壞時自動報警。</p

31、><p>　　1.4 自動售貨機設(shè)計的基本思路</p><p>　　本次設(shè)計的題目是基于PLC的自動售貨機，主要是應(yīng)用西門子S7-200型PLC的梯形圖來設(shè)計控制程序，并簡單介紹相關(guān)的知識，如：PLC的定義、PLC的編程語言、PLC的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù)PLC的相關(guān)知識設(shè)計出它的外部接線圖，結(jié)合梯形圖和外部接線圖分析說明該設(shè)計的控制原理過程。<

32、/p><p>　　本次設(shè)計的基礎(chǔ)準備部分是第一、二章，對相關(guān)知識的簡單介紹，對自動售貨機的外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計。重要部分是第三、四章，對PLC控制柜的設(shè)計，PLC的選型，I/O點的統(tǒng)計和分配以及電氣接線圖的設(shè)計和繪制。并根據(jù)需求設(shè)計劃分主、子程序部分，并編寫各部分程序。最后一章是對程序的模擬調(diào)試，主要檢驗其能不能可靠的完成自動售貨機的全部功能。</p><p>　　第2章 自動售貨機的結(jié)構(gòu)組成&

33、lt;/p><p>　　2.1 自動售貨機的設(shè)計要求 </p><p>　　設(shè)計本著經(jīng)濟、實用、可靠、節(jié)能、安全、人性化的宗旨。設(shè)計包括箱體外觀、展示窗、貯存槽、出貨倉等多個組成部分。</p><p>　　設(shè)計PLC部分時本著可添加產(chǎn)品、可修改要求、可快速排除故障等宗旨。設(shè)計時預(yù)留適當?shù)膫溆幂敵鲚敵鳇c，方便添加產(chǎn)品和應(yīng)急修理。將各功能程序劃分為子程序，方便修改要求

34、。</p><p>　　本次設(shè)計涉及金錢，售貨機應(yīng)當做好防爆，防惡意破壞的防范工作，設(shè)置3個方向的振動感應(yīng)器，機器表面遭到嚴重撞擊時觸發(fā)報警，同時可以借助城市監(jiān)控攝像頭，盡量將售貨機放置在攝像頭的監(jiān)控范圍內(nèi)。</p><p><b>　　2.2 箱體外觀</b></p><p>　　本次設(shè)計的自動售貨機，為滿足絕大部分顧客的需求，設(shè)計方面力求人

35、性化。</p><p><b>　　外觀設(shè)計如下：</b></p><p>　　圖2.1 箱體外觀設(shè)計</p><p>　　高度為兩米，寬度為一米二，縱深一米。上沿留有5cm邊框，兩邊留有10cm邊框。上方預(yù)留了長一米，寬十五厘米的區(qū)域，供運營商貼置名稱。右手邊1.3米處設(shè)計了投幣口和找零按鈕及盒子。下方50cm高度處為長50cm寬30cm的取

36、物口。</p><p>　　2.3 商品樣品展示窗</p><p>　　展示窗設(shè)計如圖所示：</p><p>　　圖2.2 展示窗設(shè)計</p><p>　　展示窗部分留有三行瓶裝礦泉水展示欄，兩行罐裝飲料和香煙展示欄。每個展示商品的下方設(shè)置紅綠兩個燈，其中綠燈為帶燈按鈕。每個燈的直徑為3cm，符合人指的大小，運營商可隨意添加或減少產(chǎn)品，只需簡

37、單的修改程序里的數(shù)值設(shè)定。右手邊1.3米高處設(shè)計了投幣口和找零按鈕及盒子。符合一般人右手投幣取零的舒適高度。</p><p>　　2.4 商品貯存部分</p><p>　　為方便出貨，商品的貯存部分主要是垂直固定，下方設(shè)置有出貨裝置。如圖：</p><p>　　圖2.3 貯存及出貨裝置示意圖</p><p>　　根據(jù)不同商品尺寸設(shè)計不同的貯存

38、通道。根據(jù)運營商所要裝載的商品數(shù)量設(shè)計貯存通道的長度。</p><p>　　2.5 商品驅(qū)動機構(gòu)</p><p>　　本次設(shè)計的商品驅(qū)動機構(gòu)主要是以低轉(zhuǎn)速馬達為動力的帶槽圓柱體。如圖：</p><p>　　圖2.4 出貨裝置示意圖</p><p>　　商品半徑為3.5cm帶槽圓柱體的槽剛好夠一個商品落入，驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)動接近180°時商

39、品掉落，下一件商品會在剛好180°時落入另一個槽，由于傳感器的中斷信號作用，馬達此時停止。</p><p>　　第3章 PLC控制柜設(shè)計</p><p>　　3.1 PLC的簡介</p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置，全稱為Programmable logic Controller（程序邏輯控制器）。它采用可

40、編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。</p><p>　　PLC是以CPU為核心，綜合了計算機技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機器人和CAD/CAM）之

41、一。目前，世界上生產(chǎn)PLC的主要廠家有65個，其中最有名氣的廠家在德國、美國、法國和日本。日本的幾個廠家為三菱、富士。還有包括日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國的幾個廠家為通用電器公司，歌德公司，數(shù)字設(shè)備公司，Rockwell Allen-Bradley等。德國的SIEMENS。法國的Schneider。使用最廣泛的是SIEMENS和Allen-Bradley以及Schneider的人機界面。在我國沿海地區(qū)日本的三菱也應(yīng)用的

42、非常廣泛。</p><p>　　圖3.1 西門子S7-200PLC及8I/8O模塊 </p><p>　　3.2 PLC的工作原理</p><p>　　PLC的工作原理與計算機的工作原理基本是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。PLC通電后，首先對硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)，基本流程如圖

43、 ？ 所示。但是PLC也有它自己的特點，PLC在確定了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。</p><p>　　對每一個程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個循環(huán)稱為一個掃描周期。

44、PLC的掃描全過程如圖所示。</p><p>　　圖3.2 PLC程序循環(huán)掃描示意</p><p><b>　?。?）輸入刷新階段</b></p><p>　　在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。</p><p><b>　?。?）程序

45、執(zhí)行階段</b></p><p>　　在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。</p><p><b>　?。?）輸出刷新階段</b></p><p>　　當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出

46、，驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這就形成了PLC的實際輸出。</p><p>　　3.3 PLC的硬件組成</p><p>　　PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴展接口、電源等幾部分組成。其中，CPU是PLC的核心；輸入單元/輸出單元是CPU與現(xiàn)場輸入/輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器，上位計算機等外部設(shè)備。</p>&

47、lt;p>　　圖3.3 PLC控制柜</p><p>　　3.4 PLC的選型以及I/O點分配表</p><p>　　PLC的選型，綜合考慮PLC的價格，可靠性，大小等多方因素。決定選擇SIMATIC S7-200 中CPU型號為224的，拓展輸入輸出模塊選擇8I/8Q的。</p><p>　　I/O點分配表如下：</p><p>　

48、　圖3.4 自動售貨機I/O點分配表</p><p>　　3.5 控制柜內(nèi)部設(shè)計</p><p>　　控制柜內(nèi)部包括有空氣開關(guān)，24VDC電壓源，PLC及其IO模塊，柜內(nèi)照明燈，接線端子，插座和走線槽。控制柜內(nèi)部設(shè)計如下圖：</p><p>　　圖3.5 控制柜設(shè)計圖</p><p>　　3.6 電氣接線圖設(shè)計</p><

49、;p>　　電氣接線圖的設(shè)計主要包括主電路圖，PLC接線圖，I/O對應(yīng)電氣元件接線示意圖。主電路圖如下：</p><p>　　圖3.6 控制柜主電路圖</p><p>　　PLC接線示意圖如下：</p><p>　　圖3.7 PLC接線示意圖</p><p>　　I/O對應(yīng)電氣元件示意圖如下：</p><p>　　

50、圖3.8 I0.0-I0.7接線示意圖</p><p>　　圖3.9 I1.0-I1.5接線示意圖</p><p>　　圖3.10 I2.0-I2.7接線示意圖</p><p>　　圖3.11 I3.0-I3.7接線示意圖</p><p>　　圖3.12 I4.0-I4.7接線示意圖</p><p>　　圖3.13 O

51、0.0-O0.7接線示意圖</p><p>　　圖3.14 O1.0-O1.1接線示意圖</p><p>　　圖3.15 O2.0-O2.7接線示意圖</p><p>　　圖3.16 O3.0-O3.7接線示意圖</p><p>　　圖3.17 O4.0-O4.7接線示意圖</p><p>　　第4章 自動售貨機的PL

52、C程序設(shè)計</p><p>　　4.1 自動售貨機控制系統(tǒng)總體設(shè)計</p><p>　　自動售貨機控制部分包括，投幣，購買，出貨，找零，指示燈，報警以及復(fù)位。為了方便程序的修改以及商品的添加，使用主程序和調(diào)用子程序的形式編程。</p><p><b>　　主程序部分如下：</b></p><p>　　圖4.1 PLC程序

53、塊</p><p>　　其中main_program是自動售貨機控制系統(tǒng)的主程序，其中包括了開機初始化、手動復(fù)位、投幣系統(tǒng)、找零程序調(diào)用、商品購買程序調(diào)用、報警程序調(diào)用。運營商可在主程序中添加相應(yīng)商品購買程序調(diào)用，添加子程序并仿照其他商品來添加商品購買的出貨、扣錢、指示燈，從而完成商品的添加。去除產(chǎn)品時可直接屏蔽相應(yīng)的子程序調(diào)用程序。</p><p>　　Change是找零程序，goods

54、_1~goods_8為商品購買動作程序。其中包括了購買按鍵、商品出貨驅(qū)動、指示燈、扣錢計算器等。Alarm為報警程序。當自動售貨機遭到撞擊或被翻倒時，報警系統(tǒng)發(fā)出燈光和蜂鳴器報警。運營商亦可在報警子程序中添加其他條件的報警系統(tǒng)。</p><p>　　通過主、子程序的調(diào)用實現(xiàn)了程序的易讀性和靈活性。略懂PLC的人也能看懂程序，也能模仿著去添加商品。</p><p>　　4.2 復(fù)位程序設(shè)計&

55、lt;/p><p>　　本次設(shè)計提供了兩個復(fù)位程序，1.開機自動復(fù)位2.手動復(fù)位。作用對象一樣，功能略有不同。</p><p>　　開機自動復(fù)位程序如下：</p><p>　　圖4.2 自動復(fù)位程序</p><p>　　First_Scan~:SM0.1是S7-200的系統(tǒng)符號。功能固定，意思是僅在第一個掃描周期中接通為ON。開機的第一個掃描周期

56、將所有的輸出點Q和所有的中間位M復(fù)位，同時將余額VD0賦值為0.</p><p><b>　　手動復(fù)位程序如下：</b></p><p>　　圖4.3 手動復(fù)位程序</p><p>　　輸入點I3.0是售貨機內(nèi)置復(fù)位按鈕。方便運營商檢修或遇設(shè)備故障時手動復(fù)位，按下后作用于開機復(fù)位作用一樣</p><p>　　4.3 投幣

57、程序設(shè)計</p><p>　　投幣程序時自動售貨機的關(guān)鍵程序，在運營的任何時間都必須處于可用狀態(tài)，直接放在main_program中.</p><p><b>　　程序如下：</b></p><p><b>　　圖4.4 投幣程序</b></p><p>　　投幣器作為配件選購，選用硬幣投幣器和紙幣

58、投幣器兩種。硬幣投幣器支持5角、一元面值，紙幣投幣器支持5元、十元面值。投幣器信號線作為PLC的輸入信號。硬幣投幣器5角和一元信號線分別對應(yīng)I1.1和I1.2。紙幣投幣器5元和10元信號線分別對應(yīng)I1.3和I1.4。為方便PLC程序內(nèi)部計算，余值以余額的十倍計算。以一元投幣計數(shù)為例。開機狀態(tài)下，投幣器接收到一元硬幣，向I1.2輸入一個型號，有一個脈沖給余值累加器，在當前余值VD0基礎(chǔ)上累加10個余值。如投入其他面值可相應(yīng)在當前余值VD0

59、基礎(chǔ)上累加對應(yīng)余值。</p><p><b>　　4.4找零程序設(shè)計</b></p><p>　　找零程序在主程序中直接調(diào)用，如下：</p><p>　　圖4.5 找零調(diào)用程序</p><p>　　在子程序中執(zhí)行找零動作，程序如下：</p><p><b>　　圖4.6 找零程序<

60、/b></p><p>　　當按下找零按鈕I1.0時，置位優(yōu)先觸發(fā)器將M0.0置位，開始調(diào)用找零動作。當沒有余值時即VD0=0時M0.0被置位優(yōu)先觸發(fā)器直接復(fù)位；當余值大于等于10即VD0≥10時M0.0保持置位狀態(tài)，一元找零程序工作。當完成一元找零后還有5角余額即VD0=5時調(diào)用5角找零程序。Clock：_1s：SM0.5是系統(tǒng)內(nèi)部通斷器，每秒的循環(huán)周期內(nèi)接通時間為0.5秒，斷開時間為0.5秒，不停的向上

61、升沿發(fā)送觸發(fā)型號，如果保持余值VD0≥10上升沿每0.5秒會被觸發(fā)一次，減法計數(shù)器完成每0.5秒計算一次余值并同時發(fā)出找零信號。找零信號給找零器，找零器作為配件選購，Q1.0向找零器輸出找零5角觸發(fā)信號，Q1.1向找零器輸出找零1元觸發(fā)信號。</p><p>　　4.5 商品選購和出貨程序設(shè)計</p><p>　　商品分類在主程序中完成并直接調(diào)用對應(yīng)子程序。部分程序如下：</p>

62、;<p>　　圖4.7 商品購買調(diào)用程序</p><p>　　運營商可模仿并在主程序中添加商品種類。</p><p>　　商品選購和出貨程序以1.5元商品為例，如下：</p><p>　　圖4.8 一元五角商品購買動作程序</p><p>　　顧客投幣后余值VD0≥15即可調(diào)用。當余值VD0≥15，而且一元五角商品到位傳感器I2

63、.0檢測到有一元五角商品時，一元五角商品綠燈亮告訴顧客可選購一元五角商品。余值VD0≥15顧客按下一元五角商品按鈕I0.0時，一元五角商品驅(qū)動馬達Q4.0接通并保持，此時商品正在出貨。出貨動作的中斷條件有兩個，T37是延時定時器，I2.0是檢測傳感器，當前一個商品完成出倉而后一個商品沒被完全裝載時有一個短暫的時間I2.0是檢測不到商品的，此時中斷了驅(qū)動馬達Q4.0的保持。T37延時定時器的設(shè)置是為而來防止當I2.0損壞時無法中斷驅(qū)動馬達

64、Q4.0，導(dǎo)致不停的輸出商品的錯誤。驅(qū)動馬達每轉(zhuǎn)半圈就輸出一次產(chǎn)品并完成一次裝貨，轉(zhuǎn)半圈耗時為3秒。當輸出點壞掉了，只會扣錢而不會出商品，在上升沿后加入輸出點Q4.0，確保輸出點正在給馬達通電，防止因輸出點壞掉而只扣錢不出商品的錯誤。</p><p>　　顧客按下購買鍵后，出貨指示燈會短暫閃爍，閃爍程序如下：</p><p>　　圖4.9 一元五角商品被購買閃燈程序</p>

65、<p>　　一元五角商品驅(qū)動馬達Q4.0被保持，即處于出貨階段。一元五角商品出貨指示燈Q0.0會閃爍，告訴顧客商品正在出貨。</p><p>　　4.6 報警程序設(shè)計</p><p>　　本次設(shè)計僅考慮人為破壞報警程序，報警程序如下：</p><p>　　圖4.10 報警程序</p><p>　　當自動售貨機遭到來自正面或者側(cè)面的強

66、烈撞擊時。蜂鳴器Q3.1發(fā)出報警聲音，報警燈Q3.0亮，并使程序自保持。中斷機制T45在30秒后會發(fā)出中斷信號，停止報警。如運營商有需要，可根據(jù)報警觸發(fā)條件，報警機制在Alarm模塊中添加其他報警。</p><p>　　第5章 模擬仿真運行調(diào)試</p><p>　　5.1 仿真軟件介紹</p><p>　　本次仿真使用的是，它是專門針對S7-200的一款功能強大的小

67、型軟件。界面如下：</p><p>　　圖5.1 仿真軟件界面</p><p>　　它可以選擇S7-200的PLC以及IO模塊類型，本次設(shè)計PLC為CPU224，IO模塊選擇了3個8I/8O模塊。載入程序后可以實時監(jiān)控程序，同時手動控制輸入信號。</p><p>　　5.2 現(xiàn)實情況仿真</p><p><b>　　仿真調(diào)試項目：&

68、lt;/b></p><p><b>　　1.投幣測試。</b></p><p>　　要求：1依次投幣至8元，計算余值準確無誤。2余額達到時，檢測有商品的綠燈亮起，無商品的綠燈不亮。</p><p><b>　　2.購買測試。</b></p><p>　　要求：1按下亮綠燈商品，計算余值準確無

69、誤。商品驅(qū)動馬達保持出貨動作。出貨指示燈閃爍后熄滅。2按下不亮綠燈商品（包括缺貨商品以及錢不夠的商品），余值不減，無任何動作。</p><p><b>　　3.找零測試。</b></p><p>　　要求：1有余值情況下，任意時刻按下找零，PLC每0.5秒計算一次并同時向找零器發(fā)出找零信號，余值歸零時找零完成。2.無余值情況下，按下找零，無任何動作。</p>

70、;<p><b>　　4.特殊情況測試。</b></p><p>　　1當商品檢測傳感器I2.0故障時，購買對應(yīng)商品。要求：只扣一次余值，只出一次商品，時間繼電器給出中斷信號。</p><p>　　2當商品驅(qū)動輸出點Q4.0故障時，按下對應(yīng)商品。要求：無法出商品，也不扣余值。</p><p>　　3.受撞擊破壞時。要求：自動亮起報

71、警燈，發(fā)出蜂鳴，30秒后自動停止報警。</p><p><b>　　仿真調(diào)試如下：</b></p><p>　　1.依次投入5角，一元，一元，一元，五元。計數(shù)變化如下圖：</p><p>　　圖5.2 投幣5角，余值計算VD0=5.</p><p>　　圖5.3繼續(xù)投幣1元，余值計算VD0=15，同時Q2.0</p

72、><p>　　亮起，表示1.5元商品可以被購買。</p><p>　　圖5.4 繼續(xù)連續(xù)投入2次一元，余值計算VD0=35，同時Q2.0-Q2.2</p><p>　　亮起，表示1.5元、2元、3元商品可以被購買。</p><p>　　圖5.5 繼續(xù)投幣5元，余值計算VD0=85，同時全部商品</p><p>　　綠燈亮起

73、，表示可購買全部商品。</p><p>　　無商品不亮燈檢測 以兩和七元商品為例。仿真圖如下：</p><p><b>　　圖5.6 無貨購買</b></p><p>　　傳感器I2.1和I2.6檢測到兩元商品和七元商品無貨了，I1.4投入10元，余值VD0=100，此時除兩元商品Q2.1和七元商品Q2.6綠燈不亮，不可購買。其他商品綠燈均亮起

74、，表示余值購，且有貨，可以購買。</p><p>　　2.以投幣8.5元，購買5元商品，兩元商品和七元商品缺貨為例。</p><p><b>　　圖5.7 購買調(diào)試</b></p><p>　　投幣8.5元，兩元商品和七元商品缺貨，按下五元商品按鈕時，五元商品出貨指示燈Q0.4閃爍，五元出貨馬達Q4.0被保持。</p><p

75、>　　按下缺貨商品的購買按鈕時，以購買七元商品為例。</p><p>　　圖5.8 購買缺貨商品</p><p>　　按下無貨七元商品按鈕I0.6，此時七元商品出貨馬達Q4.6不動作，余值VD0=85不減。</p><p>　　按下錢不夠商品的購買按鈕時，以余值30購買5元商品為例。</p><p>　　圖5.9 購買余額不足商品<

76、;/p><p>　　投幣使余值VD0=30，按下五元商品按鈕I0.4，此時五元商品出貨馬達Q4.4不動作，余值VD0=30不減。</p><p>　　3.找零測試余值以85為例，仿真圖如下：</p><p>　　圖5.10 找零測試</p><p>　　余值85，按下找零按鈕I1.0，M0.0保持通調(diào)用找零程序，每0.5秒計算一次并找零1元，最后

77、余值5時找零一個五角。當無余值時，仿真圖如下：</p><p>　　圖5.11 找零完成</p><p>　　按下找零按鈕I1.0，M0.0不通，即不調(diào)用找零程序，無任何動作。</p><p><b>　　4.特殊情況測試。</b></p><p>　　當檢測傳感器故障，不能檢測到無貨狀態(tài)時，以余值40購買2元商品為例，

78、如下：</p><p>　　圖5.12 傳感器故障測試</p><p>　　傳感器I2.1故障，一直被觸發(fā)，不能在裝載產(chǎn)品前的一個短暫時間里斷開，計時器T38在出貨馬達轉(zhuǎn)到180度時發(fā)出中斷信號，防止不停的輸出商品。</p><p>　　當出貨馬達故障時，以余值40購買2元商品，兩元商品馬達Q4.1為例。如下：</p><p>　　圖5.13

79、 馬達故障測試</p><p>　　此時Q4.1不能輸出信號，也不能保持，上升沿不能給余值計算器發(fā)出信號，余值VD0=40保持不減，也不出商品。</p><p>　　遭遇破壞撞擊報警，以觸發(fā)橫向震動傳感器為例，測試如下：</p><p>　　圖5.14 報警測試</p><p>　　觸發(fā)橫向震動傳感器I4.0，此時報警器Q3.0和蜂鳴器Q3.

80、1被保持，中斷定時器T45在30秒后會發(fā)出中斷信號，報警會在30秒后解除。</p><p>　　5.3 仿真情況分析</p><p>　　仿真表明程序能穩(wěn)定可靠的實現(xiàn)售貨機的全部基本功能，同時也能在故障發(fā)生時一定程度上避免運營商和顧客的損失。在遭到破壞時能自動報警保護機器。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><

81、;p>　　本次課程設(shè)計我的主要任務(wù)是用PLC實現(xiàn)自動售貨機的功能。一個平常看似簡單使用方便的自動售貨機，其實并不是那么容易就能做成的。本次設(shè)計所做的包括了對基本知識的介紹，基礎(chǔ)的售貨機外觀設(shè)計，貯存通道設(shè)計，商品出貨機構(gòu)設(shè)計，PLC的電氣圖設(shè)計，程序設(shè)計以及程序調(diào)試等。通過仿真測試了程序的基本功能和可靠性。</p><p>　　設(shè)計的自動售貨機的功能主要是對飲料，礦泉水和香煙進行自動交易，通過對PLC的程序

82、輸入達到自動售貨的目的。本次設(shè)計課題的效果是：當投入錢幣時，根據(jù)投入錢幣的多少，自動售貨機會自動計算出余值，然后做出相應(yīng)的結(jié)果既亮燈變化，根據(jù)顧客的選擇自動的出貨、閃燈并計算余值。顧客按下找零時將剩余的錢準確的退還給顧客。</p><p>　　本次設(shè)計的優(yōu)點是：通過主程序和子程序的調(diào)用，讓程序?qū)哟畏置?，清晰易懂。大大的方便了運營商在產(chǎn)品的添加和去除時，添加和修改程序。程序中采用了自鎖和互鎖，自動中斷信號和防BUG

83、中斷信號。盡量規(guī)避了可能損害到運營商和顧客利益的錯誤。確保了顧客和運營商的財產(chǎn)安全。本次設(shè)計的自動售貨機裝置簡單，操作容易。結(jié)構(gòu)線路設(shè)置簡單，耗能低。能夠滿足在一些人流較大的地方或工廠的無人售貨目的。</p><p>　　本次設(shè)計的缺點是，沒有顯示余額的顯示器。本次設(shè)計的結(jié)果能夠滿足設(shè)計需求，課題效果明確，理論明確且統(tǒng)一，在此基礎(chǔ)上，可以增加輸入與輸出端口，增加商品種類，以滿足人們在生活中的需求。</p&g

84、t;<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]朱軍.自動售貨機的結(jié)構(gòu)[J].信息與電腦，1995.</p><p>　　[2]裴進靈.新型自動售貨機的研制[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2002.</p><p>　　[3]朱軍，王海東.自動售貨機中的紙幣識別原理[J]傳感器世界，1996.</p>

85、<p>　　[4]劉瑞新，朱維克，于梅.AutoCAD 2005中文版應(yīng)用教程.機械工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[5]孫志禮，冷興聚，魏嚴剛.機械設(shè)計.沈陽：東北大學出版社，2000.</p><p>　　[6]吳建強，姜三勇.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社，2000.</p><p>　　[7]張萬忠，劉明芹.電器與

86、PLC控制技術(shù)[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[8]周美蘭，周封，忘岳宇.PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計[M].北京：科學出版社，2003.</p><p>　　[9]G.L. Batten. Programmable Controllers: hardware. software and Application. New York: MC Graw-Hill.19

87、94.</p><p>　　[10]Michel Gilles. Programmable Logic Controllers: Architecture and Application Wiley.1990.</p><p>　　[11]王永華.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學出版社，2000.</p><p><b>　　附錄

88、</b></p><p>　　圖 A1 I/O分配表</p><p><b>　　圖A2.1 電氣圖</b></p><p><b>　　圖A2.2 電氣圖</b></p><p><b>　　圖A2.3 電氣圖</b></p><p>&l

89、t;b>　　圖A2.4 電氣圖</b></p><p><b>　　圖A2.5 電氣圖</b></p><p><b>　　圖A2.6 電氣圖</b></p><p><b>　　圖A2.7 電氣圖</b></p><p><b>　　圖A2.8 電

90、氣圖</b></p><p><b>　　圖A2.9 電氣圖</b></p><p>　　圖A2.10 電氣圖</p><p>　　圖A2.11 電氣圖</p><p>　　圖A2.12 電氣圖</p><p>　　圖A2.13 電氣圖</p><p>　　圖A

91、3 售貨機外觀圖</p><p>　　圖A4.1 PLC程序</p><p>　　圖A4.2 PLC程序</p><p>　　圖A4.3 PLC程序</p><p>　　圖A4.4 PLC程序</p><p>　　圖A4.5 PLC程序</p><p>　　圖A4.6 PLC程序</p&g

92、t;<p>　　圖A4.7 PLC程序</p><p>　　圖A4.8 PLC程序</p><p>　　圖A4.9 PLC程序</p><p><b>　　后記</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計在此已接近尾聲，通過本次畢業(yè)設(shè)計，我大學所學知識得到了充分的運用，電氣圖紙設(shè)計與PLC程序編寫方面有了很大的提

93、高。在此我要衷心的感謝我的指導(dǎo)xx老師給予精心的指導(dǎo)和熱情的幫助。對我的設(shè)計工作給予了很多的指導(dǎo)和幫助，使我能夠?qū)⒗碚撝械慕Y(jié)果與實際相結(jié)合。尤其是在課題設(shè)計的前期準備階段，xx老師提出許多寶貴的設(shè)計意見，在最后的測試修改階段老師在百忙之中抽出時間為我提供了必要的幫助，這樣使我得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計開發(fā)工作，在每次設(shè)計遇到問題時老師不辭辛苦的講解才使得我的設(shè)計順利進行。從設(shè)計的選題到資料的收集直至最后的設(shè)計修改整個過程中，花費了xx老師很