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文檔簡介
1、<p> 編號 </p><p> 淮安信息職業(yè)技術學院</p><p><b> 畢業(yè)論文</b></p><p><b> 二〇一四年六月</b></p><p> 題 目基于S7-200系列PLC的自動售貨機系統(tǒng)的設計</p><p&g
2、t;<b> 摘 要</b></p><p> 本論文設計的是基于西門子S7-200 系列PLC構成的自動售貨機監(jiān)控系統(tǒng),本文闡述了自動售貨機的來源與發(fā)展,以及它在國內外發(fā)展的現(xiàn)狀,對自動售貨機的方案進行了論證,介紹了PLC的基本組成、特點以及工作原理,對基于西門子S7-200 系列PLC構成的自動售貨機系統(tǒng)整體設計過程進行較為細致的論述。 文中詳盡地介紹了自動售貨機的各硬件組成,并
3、完成了PLC外部接線圖。在PLC梯形圖的編寫時,文中采用的是西門子PLC梯形圖專用編譯軟件STEP7來進行編寫。介紹了自動售貨機的基本原理以及工作流程,然后以一次交易過程為例,把交易過程分為幾個程序塊,然后分別對程序塊進行編程。具體說明了可編程序控制器在自動售貨機中的作用。程序涉及到了自動售貨機工作的絕大部分過程。利用PLC控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定運行。</p><p>
4、關鍵詞:自動售貨機、PLC、順序功能圖、梯形圖、I/O點的分配</p><p> Abstract(外語專業(yè)的需要)</p><p> This thesis is the design of vending machine monitor system based on
5、60;S7-200 series PLC Siemens form ,This paper describes the origin and development of vending machine, and its development status
6、at home and abroad, the scheme design of vending machines were demonstrated ,Introduced the PLC basic composition, characteristics and&
7、#160;work principle,The overall design of the vending machine system composed of PLC S7-200 series Siemens process based on a
8、;more detailed discussion.The paper describes in </p><p> Keywords:The distribution of the vending machine, PLC, sequential function
9、0;chart, ladder diagram, I/O point</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 摘 要I</b></p><p> Abstract(外語專業(yè)的需要)II</p><p><b>
10、; 第一章 緒論1</b></p><p> 1.1自動售貨機的理論背景1</p><p> 1.2自動售貨機設計的主要內容1</p><p> 1.3自動售貨機設計的基本思路2</p><p> 第二章 PLC的簡述3</p><p> 2.1 PLC的定義3</p>
11、<p> 2.2 PLC的簡介3</p><p> 2.3 PLC的工作原理4</p><p> 2.4 PLC的結構5</p><p> 2.5 PLC的特點6</p><p> 2.6 PLC的應用領域6</p><p> 第三章 自動售貨機的簡述8</p>&
12、lt;p> 3.1自動售貨機的簡介8</p><p> 3.2自動售貨機的組成8</p><p> 3.3自動售貨機的未來發(fā)展9</p><p> 第四章 自動售貨機模型PLC控制系統(tǒng)設計13</p><p> 4.1自動售貨機設計軟元件13</p><p> 4.1.1定時器13<
13、;/p><p> 4.1.2數(shù)學運算指令13</p><p> 4.2自動售貨機的流程圖14</p><p> 4.3自動售貨機的基本功能15</p><p> 4.4梯形圖(LAD)16</p><p> 4.4.1什么是梯形圖(LAD)16</p><p> 4.4.2自動
14、售貨機程序18</p><p> 4.6系統(tǒng)的調試與檢測21</p><p> 第五章 總結與展望23</p><p><b> 致 謝25</b></p><p><b> 參考文獻26</b></p><p> 附錄1 自動售貨機的程序28<
15、;/p><p><b> 第一章 緒論</b></p><p> 1.1自動售貨機的理論背景</p><p> 自動售貨機在我國的出現(xiàn)源于1992年1元、5角、(及1角)金屬硬幣的發(fā)行,有眼光的海內外人士認識到這為自動售貨機的出現(xiàn)提供了可能。它作為一種24小時無店鋪銷售的商業(yè)形態(tài),不止是方便快捷,更蘊藏著巨大的銷售商機。根據(jù)現(xiàn)存資料來看,“高
16、技術”的自動售貨機可以追溯到公元一世記,神秘而遙遠的古希臘。在古希臘神廟出現(xiàn)的一種圣水壺。祈福的善男信女,向壺中扔一枚硬幣,壺嘴就會吐出一定量的圣水。</p><p> 此后,一直到公元1700年,市面上才再次出現(xiàn)自動售貨機,其雛形是由一家英國酒館設立的能用硬幣購買的售煙盒。</p><p> 此后的200年,自動售貨機發(fā)展緩慢。當歷史的車輪輾轉到20世紀初,自動售貨機還僅僅用于香煙與
17、郵票的販賣。</p><p> 目前,全球每年通過自動售貨機銷售商品的總額已近2000億美元。自動售貨機在美國、日本與歐洲的確取得了巨大的發(fā)展。在美國平均每40人擁有一臺自動售貨機,歐洲每60人一臺,日本每23人一臺。在日本,70 %份額的罐裝飲料是通過自動售貨機售出的。根據(jù)國外的發(fā)展經(jīng)驗,自動售貨機作為一種先進的消費方式,已經(jīng)成為城市現(xiàn)代文明發(fā)達程度的重要標志。自動售貨機從1999年進入中國市場以來,受到了喜
18、歡追逐時尚的年輕人的歡迎。2004年以后,中國的自動售貨機產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了快速增長,奧運會和世博會為自動售貨機市場帶來了巨大的商機,2008年后進入了發(fā)展期。</p><p> 1.2自動售貨機設計的主要內容</p><p> 投幣 按下投幣口按鈕(5角、1元、5元),數(shù)碼管顯示投幣金額(0.5元、1.0元、5.0元)。</p><p> 多次投幣 多次投幣可將
19、金額累加,購物額不足時也可以再投幣。 </p><p> 選擇購物 按下購物按鈕,機器會將投入的金額減去購物的金額,將余款顯示在數(shù)碼管上。</p><p> 多次購物 可以多次按購物按鈕購物(取物后,在取物燈熄滅后再按),直到金額不足,紅燈L1發(fā)光,表示余額不足。 </p><p> 取物 過4s后,若再無按下購物按鈕,取物口燈亮,示意取物。 <
20、;/p><p> 退幣 若有余額退回,則退幣口燈亮,此時按下退幣按鈕,退出全部金額,退出余額后,數(shù)碼管顯示為零,退幣燈熄滅。 </p><p> 補充投幣 按下購物按鈕后,若投幣不足,L1燈發(fā)光,此時可選擇補充投幣或退幣。 </p><p> 1.3自動售貨機設計的基本思路</p><p> 本次設計的題目是自動售貨機,主要是應用
21、西門子S7-200型PLC的梯形圖來設計控制程序,并簡單介紹相關的知識,如:PLC的定義、PLC的編程語言、PLC的硬件組成等。根據(jù)設計內容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖,再根據(jù)PLC的相關知識設計出它的外部接線圖,結合梯形圖和外部接線圖分析說明該設計的控制原理過程。 本次設計的重要部分是自動售貨機梯形圖的設計。首先就得根據(jù)設計內容和控制要求準確畫出它的順序功能圖,再根據(jù)所畫出的順序功能圖準確設計出它的梯形圖,這樣才能真正理解本次智
22、能搶答器的控制原理。</p><p> 第二章 PLC的簡述</p><p> 2.1 PLC的定義</p><p> 可編程序控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PLC,它具有編程方法簡單易學、功能強,性能價格比高、硬件配套齊全,用戶使用方便,適應性強、可靠性高,抗干擾能力強、系統(tǒng)的設計,安裝,調試工作量少、維修工作
23、量小,維修方便、體積小,能耗低等特點,已經(jīng)成為當代工業(yè)自動化的主要控制設備之一,在工業(yè)生產(chǎn)的所有領域得到了廣泛的使用,在其它領域(例如民用和家庭自動化)的應用也得到了迅速的發(fā)展。</p><p> 2.2 PLC的簡介</p><p> PLC是以CPU為核心,綜合了計算機技術和通信技術發(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)之一
24、。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日本、美國和德國。日本的幾個廠家為三菱、富士。日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國的幾個廠家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設備公司等。還有德國的西門子,荷蘭的飛利浦,香港的鷹達等公司也是很有名氣的。 日本三菱電機公司(MITSUBISHI)于1971年開始研制PLC,目前主要有F1,F2,FX,K,A等十幾個系列幾十種產(chǎn)品,在我國(主要是華東和華南
25、地區(qū))的工業(yè)控制領域具有一定的市場占有率。PLC的歷史只有30多年,但發(fā)展極為迅速。為了確定它的性質,國際電工委員會(International Electrical Committee)多次發(fā)布及修訂有關PLC的文件。在1987年頒布的PLC標準草案中對PLC作了如下定義: “PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置,它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序</p><
26、;p> ?、倏删幊炭刂破魇恰皵?shù)字運算操作的電子裝置”,它其中帶有“可以編制程序的存儲器”,可以進行“邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算”工作,可以設想可編程控制器具有計算機的基本特征。事實上,可編程控制器無論從內部構造、功能及工作原理上看都是不折不扣的計算機??勺兂绦蚩刂破骱喎Q為PLC,采用可以編制程序的存儲器用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令,用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計
27、時、計數(shù)和算術運算等操作的指令。</p><p> ?、诳删幊炭刂破魇恰盀樵诠I(yè)環(huán)境下應用”而設計的計算機。工業(yè)環(huán)境和一般辦公環(huán)境有較大區(qū)別。PLC具有特殊的構造,使它能在高粉塵、高噪聲、強電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作;為了能控制“機械或生產(chǎn)過程”,它又要能“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體”。這些都是辦公環(huán)境中工作的個人計算機不可能做到的??删幊炭刂破鞑皇瞧胀ǖ挠嬎銠C,它是一種工業(yè)現(xiàn)場用計算機。<
28、/p><p> ?、劭删幊炭刂破髂芸刂啤案鞣N類型”的工業(yè)設備及生產(chǎn)過程。它“易于擴展其功能”,它的程序并不是不變的,而是能根據(jù)控制對象的不同要求,讓使用者“可以編制程序”的。也就是說,可編程控制器較其以前的工業(yè)控制計算機,如單片機工業(yè)控制系統(tǒng),具有更大的靈活性,它可以方便地應用在各種場合,它是一種通用的工業(yè)控制計算機。</p><p> 通過以上定義還可以了解到,相對一般意義上的計算機,用來
29、在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令它實質上是經(jīng)過一次開發(fā)的工業(yè)控制用計算機。但是,從另一方面來說,它是一種通用機,不經(jīng)過二次開發(fā),它不能在任何具體的工業(yè)設備上使用。不過,自其誕生以來,電氣過程技術人員們感受最強的也正是可編程控制器二次開發(fā)十分容易。它在很大程度上使得工業(yè)自動化設計從專業(yè)設計院走進了工廠和礦山,變成了普通過程技術人員甚至普通電氣工人力所能及的工作。再加上體積小、工作可靠性高、抗干擾能力強、
30、控制功能完善,適應性強,安裝接線簡單等眾多優(yōu)點,可編程控制器在短短的30多年中獲得了突飛猛進的發(fā)展,已經(jīng)廣泛應用在各種機械設備和生產(chǎn)過程的電氣控制裝置中。如圖2-1所示PLC實物圖。</p><p> 圖2-1 PLC實物圖</p><p> 2.3 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
31、序的管理下,通過運行應用程序完成用戶任務。PLC通電后,首先對硬件和軟件作一些初始化操作,初始化反復不停地分階段處理各種不同的任務(見圖2-2)。但是PLC也有它自己的特點,PLC在確定了工作任務,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)工作任務管理及應用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。</p><p> 圖2-2各階段處理任務</p><p> 2.4 PLC的
32、結構</p><p> PLC的硬件主要由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入單元、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備,其硬件構成圖如圖2-3。</p><p> 圖2-3PLC的硬件結構圖</p><p> 2.5 PLC的
33、特點</p><p> 抗干擾能力強,可靠性好 I/O系統(tǒng)設計有完善的通道保護與信號調理電路;在結構上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。 </p><p> 控制系統(tǒng)結構簡單,通用性強 PLC及外圍模塊品種多,可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。 </p><p> 編程方便,易于使用 PLC程序的編制,采用梯形圖或面向工業(yè)控制
34、的簡單指令形式。 </p><p> 功能完善 在PLC內部具有許多控制功能,諸如時序、計算機、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。 </p><p> 設計、施工、調試、的周期短 PLC采用模塊化積木式結構,故僅需按性能、容量等選用組裝,因而縮短了設計周期,使設計和施工可同時進行。 </p><p> 體積小,維護操作方便 PLC體積小,質量輕,
35、便于安裝。 </p><p> 易于實現(xiàn)網(wǎng)絡化 PLC可連成功能很強的網(wǎng)絡系統(tǒng)。 </p><p> 可實現(xiàn)三電一體化 PLC將電控(邏輯控制)、電儀(過程控制)和電結(運動控制)這三電集于一體。</p><p> 2.6 PLC的應用領域</p><p> 目前,PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、
36、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè),使用情況大致可歸納為如下幾類:</p><p> 1) 開關量的邏輯控制 </p><p> 這是PLC最基本、最廣泛的應用領域,它取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用于單臺設備的控制,也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。</p><p&
37、gt;<b> 2) 模擬量控制 </b></p><p> 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中,有許多連續(xù)變化的量,如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量,必須實現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉換及D/A轉換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉換模塊,使可編程控制器用于模擬量控制。</p><p><b
38、> 3) 數(shù)字控制</b></p><p> PLC能和機械加工中的數(shù)字控制系統(tǒng)(NC)及計算機數(shù)字控制系統(tǒng)(CNC)組成一體,有的PLC含有NC處理單元,直接連接步進電機或伺服電機驅動器實現(xiàn)數(shù)控加工,如歐姆龍公司的C200H-NC211單元。</p><p><b> 4) 運動控制 </b></p><p> PL
39、C可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說,早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構,現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能,廣泛用于各種機器的控制。</p><p><b> 5) 過程控制 </b></p><p> 過程控制是指對溫度、壓力、
40、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機,PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環(huán)控制。PID調節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊,目前許多小型PLC也具有此功能模塊。</p><p><b> 6) 機器人控制</b></p><p> 隨著工廠自動化網(wǎng)絡的形成,使用機器人的領域越來越廣,許多機器人選用PLC控制,完成各種
41、工作。</p><p><b> 7) 數(shù)據(jù)處理 </b></p><p> 現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算(含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算)、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。</p><p><b> 8) 通信及聯(lián)網(wǎng)</b></p><p> PLC
42、通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展,工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快,各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能,紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口,通信非常方便。</p><p> 第三章 自動售貨機的簡述</p><p> 3.1自動售貨機的簡介</p><p> 自動售貨機是可完成無人自動售貨,集光、機、電
43、一體化的商業(yè)自動化設備,自動售貨機不受任何場地限制,方便快捷,可以每天24h售貨。在日本全國各地,共設有550萬臺自動售貨機(據(jù)1998年的統(tǒng)計),銷售額達6兆8969億4887萬日元,為世界第一。在售貨機的顯示屏幕上進行操作,輸入商品號碼和購買數(shù)量,并投入錢幣后,商品就會從取貨口出來,甚至從食品自動售貨機上還能買到熱呼呼的面條和米飯團。雖然日本的自動售貨機總臺數(shù)低于美國(據(jù)1997年的統(tǒng)計為689萬臺),但是,從人口占有數(shù)來看卻是世界
44、上最高的,美國平均35人占有一臺,而日本為23人占有一臺。 </p><p> 據(jù)說世界上最早的自動售貨機出現(xiàn)在公元前3世紀,那是埃及神殿里的投幣式圣水出售機。17世紀,英國的小酒吧里設有了香煙的自動售貨機。在自動售貨機歷史的長河中,日本開發(fā)出實用型的自動售貨機,那是在進入本世紀后的事。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。自動售貨機的真正
45、普及是在第二次世界大戰(zhàn)以后。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。后來,由于美國的飲料大公司進入日本市場,1962年,出現(xiàn)了以自動售貨機為主體的流通領域的革命。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。</p><p> 3.2自動售貨機的組成</p><p> 根據(jù)售貨機自動控制系統(tǒng)的流程可以知道自動售貨機的主要系
46、統(tǒng)包括:計幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)和報警系統(tǒng)。</p><p><b> 計幣系統(tǒng):</b></p><p> 當有顧額色買飲料時,投入的錢幣經(jīng)過感應器,感應器記憶投幣的個數(shù)關且傳送到檢測系統(tǒng)(即電子天平)和計幣系統(tǒng)。只有當電子天平測量的重量少于誤差值時,允許計幣系統(tǒng)進行疊加錢幣,疊加的錢幣數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)寄存器D2中。如果不正確時,認為是
47、假幣。既定出投幣,既定出系統(tǒng),等待新顧客。</p><p><b> 比較系統(tǒng):</b></p><p> 投入完畢后,系統(tǒng)會把D2內錢幣數(shù)據(jù)和可以購買飲料的價格進行區(qū)間比較,當投入的錢幣小于2元時,指示燈Y0亮,顯示投入的錢幣不足。此時可以再投幣或選擇退幣。當投稿的錢幣在2~3元之間時,汔水選擇指示燈長亮。當大于3元時,汔水和咖啡的指示燈同時長亮。此時可以選擇飲
48、料或選擇退幣。</p><p><b> 選擇系統(tǒng):</b></p><p> 比較電路完成后選擇電路指示燈是長亮的,當按下汽水或咖啡選擇時,相應的選擇指示燈由長亮轉為以1秒為周期閃爍。當飲料供應完畢時,閃爍同時停止。</p><p><b> 飲料供應系統(tǒng):</b></p><p> 當按
49、下選擇按鈕時,相應的電磁閥(Y4或Y6)和電機(Y3或Y5)同時啟動。在飲料輸出的同時,減去相應的購買錢幣數(shù)。當飲料輸出達到8秒時,電磁閥首先關斷,小電機繼續(xù)工作0.5秒后停機。此小電機的作用是:在輸出飲料時,加快輸出。在電磁閥關斷時,給電磁閥加壓作用,加速電磁閥的關斷。(注:由于該售貨機是長期使用,電磁閥使用過多時,返回彈力減少,不能完全關斷會出現(xiàn)漏飲料的現(xiàn)象。此時電機Y3和Y5延長工作0.5秒起到電磁閥加壓的作用,使電磁閥可以完好的
50、關斷。)</p><p><b> 退幣系統(tǒng):</b></p><p> 當顧客購完飲料后,多余的錢幣只要按下退幣按鈕。系統(tǒng)就會把數(shù)據(jù)寄存器D2內的錢幣數(shù)首先除以10得到整數(shù)部分,是1元錢需要退回的數(shù)量,存放在D10里。余數(shù)存放在D11里。再用D11除以5得到的整數(shù)部分是5角錢需要退回的數(shù)量,存放在D12里。余數(shù)存放在D13里。最后D13里面的數(shù)值,就是1角錢需要
51、退回的數(shù)量。在選擇退幣的同時啟動3個退幣電機。3個感應器開始計數(shù),當感應器記錄的個數(shù)等于數(shù)據(jù)寄存器退回的幣數(shù)時,退幣電機停止運轉。</p><p><b> 報警系統(tǒng):</b></p><p> 報警系統(tǒng)如果是非故障報警,只要通過網(wǎng)絡通知送液車或者送幣車即可。但是如果是故障報警則需要通知維修人員到現(xiàn)聲進行維修。同時停止服務,避免造成顧客的損失。</p>
52、<p> 3.3自動售貨機的未來發(fā)展</p><p> 自動售貨機現(xiàn)已遍布國內各大城市,在機場、火車站、廣場、小區(qū)、學校等公共場合,人流量大的地方隨處可見它的身影。它不僅僅給社會和消費者帶來了文明、新奇、便利和時尚,更給廣大商家和投資者帶來了商機。我國是個人口大國,同時也會是個消費大國,根據(jù)有關專家的預測,國內自動售貨機的社會需求量將達到47萬臺,自動收貨即將在中國零售業(yè)掀起繼百貨商店、超市之后
53、的第三次零售業(yè)革命。</p><p> 自動售貨機具有科技含量高、24h服務,售貨便利、無需專人盯守,省人工,省成本、售貨范圍廣泛等優(yōu)點。此外,它本身還是一種廣告媒體,這些獨特的優(yōu)點決定了它廣闊的發(fā)展前景。而精明的商人更是從中嗅出了巨大的商機,使自動售貨機制造商和運營商信心大增。</p><p> 隨著人們的需要,自動售貨機也在發(fā)生著改變,一步一步的在完善中。而PLC控制自動售貨機是比
54、較常見的,它無人監(jiān)控,帶給我們很多的方便。當然,隨著時代不斷的在進步,我相信,在不久的將來,PLC控制自動售貨機講會被新產(chǎn)品取代,但在這種產(chǎn)品出來之前,PLC控制將給我們帶來一個簡單方便的消費。2004年,出現(xiàn)了一種手機購物的自動售貨機,在繳納話費時付買東西的費用。2005年,推出了全新e時代智能自動售賣平臺,是一種基于無線通訊技術的實時庫存管理系統(tǒng)、電子結算、LCD互動廣告等幾大功能。</p><p> 如今
55、中國信息與經(jīng)濟水平的迅速提高,人們的消費觀念、消費方式也發(fā)生了巨大的改變。按照國際零售業(yè)的普遍觀點,中國大中城市已經(jīng)進入到自動售貨機快速發(fā)展階段,人均GDP水平超過4000美元。而隨著自動售貨機技術的成熟、消費者了解的加強,將會使它進入快速發(fā)展的階段。目前,中國許多大中城市已經(jīng)成為自動售貨機的發(fā)展市場,相信不出幾年,它將成為廣大廠商關注的對象。</p><p> 現(xiàn)在,自動售貨機產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進一步實現(xiàn)合
56、理化。例如實行聯(lián)機方式,通過電話線路將自動售貨機內的庫存信息及時地傳送各營業(yè)點的電腦中,從而確保了商品的發(fā)送、補充以及商品選定的順利進行。并且,為防止地球暖化,自動售貨機的開發(fā)致力于能源的節(jié)省,節(jié)能型清涼飲料自動售貨機成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費高峰時,這種機型的自動售貨機即使在關掉冷卻器的狀況下也能保持低溫,與以往的自動售貨機相比,它能夠節(jié)約10-15%的電力。進入21世紀時,自動售貨機也將進一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向
57、發(fā)展。</p><p> 另外,自動售貨機已作為一種不同于傳統(tǒng)的零售方式進入四十五個國家市場。如圖3-1所示</p><p> 圖3-1自動售貨機供給現(xiàn)況表</p><p> 在這四十五個國家中, 美國和日本發(fā)展最快,在日本達到平均每18人一臺,年產(chǎn)量達70萬臺;在美國達到每46人一臺,年產(chǎn)量100萬臺;在歐洲達到每60人一臺。目前,中國的自動售貨機擁有量約為
58、2萬余臺,相對于13億的人口大國,這個數(shù)字微不足道。</p><p> 作為世界上最大的自動售貨市場,日本通過自動售貨機出售的商品多達6000余種。去年,僅飲料的銷售額就達1593億人民幣。在歐洲每臺自動售貨機日銷售額達到50到100美元不等,以巴黎地鐵車站為例,在各個站點總計擺放了1500臺,每月銷售額達600萬法郎。美國自動售貨機的零售營業(yè)額高達293億美元,日本每個消費者每年在自動售貨機上的消費金額達5.
59、5萬日元。全世界每年通過自動售貨機銷售商品的總額已達2000億美元。</p><p> 事實上,伴隨收入水平的提高,人們追求靈活、方便、 快捷以及自助式服務是自動售貨機得以如此迅猛發(fā)展的主要原因。在發(fā)達國家自動售貨機已經(jīng)成為零售業(yè)一個不可分割的部分, 特別是對青年一代,這種伴隨其成長的前衛(wèi)零售方式更可謂是一種新的消費時尚。</p><p> 自動售貨機是集聲、光、機、電于一體的智能科技
60、產(chǎn)物,進入21世紀,自動售貨機也將進一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。使未來的自動售貨機不僅僅具有售貨功能,而是更加多元化,及人性化;如:手機支付、遠程聯(lián)機管理、個性的LCD廣告顯示屏、更節(jié)能。</p><p> 隨著中國經(jīng)濟的高速發(fā)展,自動售貨機在中國的普及和應用已是必然趨勢。據(jù)來自國內自動售貨機市場行情分析報告表明:目前國內自動售貨機市場走勢已逐漸明晰,自動售貨機逐步從沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)和各大中城市
61、向內陸和次發(fā)達地區(qū)延伸,逐步從高級賓館、地鐵、機場等豪華高檔場所向高中檔社區(qū)普及,大有星火燎原之勢,可以說是市場潛力無限。</p><p> 第四章 自動售貨機模型PLC控制系統(tǒng)設計</p><p> 4.1自動售貨機設計軟元件</p><p><b> 4.1.1定時器</b></p><p> 定時器是PL
62、C中重要的編程元件,是累計時間增量的內部器件。定時器的工 作過程與繼電器控制系統(tǒng)的時間繼電器基本相同,但它沒有瞬動觸點,失電時,常閉觸點閉合,常開觸點打開;定時器得電時,常閉觸點打開,常開觸點閉合。定時器的當前值、設定值均為10位有符號整數(shù)(INT),允許的最大值為32767。定時器指令表見表4-1。</p><p><b> 表4-1定時器指令</b></p><p&
63、gt; 4.1.2數(shù)學運算指令</p><p> 在梯形圖中,整數(shù)、雙整數(shù)與浮點數(shù)的加、減、乘、除指令(見表4-2)分別執(zhí)行下列運算:IN1+IN2=OUT,IN1—IN2=OUT,IN1*IN2=OUT,IN1/IN2=OUT。</p><p> 表4-2加減乘除指令</p><p> 在語句表中,整數(shù)、雙整數(shù)與浮點數(shù)的加、減、乘、除指令分別執(zhí)行下列運算:
64、 IN1+ OUT =OUT,OUT—IN1=OUT,IN1* OUT =OUT,OUT /IN2=OUT</p><p> 4.2自動售貨機的流程圖</p><p> 這幅圖介紹了自動售貨機運行系統(tǒng)中所包括的人工操作步驟。 在實際生活中,我們見到的售貨機可以銷售一些簡單的日用品,如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。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
65、購買某種商品,并作出相應的反應。例如:售貨機中有2種商品,A商品價格為0.5元,B商品為1元?,F(xiàn)投入1個1元硬幣,當投入的貨幣超過A商品的價格時,A商品的選擇按鈕處應有變化,提示可以購買,B商品也提示。當按下選擇A商品的價格時,售貨機進行減法運算,從投入的貨幣總值中減去A商品的價格同時啟動相應的電機,提取A號商品到出 貨口。此時售貨機繼續(xù)進行等待外部命令,如繼續(xù)交易,則同上,如果此時不再購買而按下退幣按鈕,售貨機則要進行退幣操作,退回相
66、應的貨幣,并在程序中清零,完成此次交易。由此看來,售貨機一次交易要涉及加法運算、減法運算以及在退幣時的 除法運算,這是它的內部功能。還要有貨幣識別系統(tǒng)和貨幣的傳動來實現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。</p><p> 4.3自動售貨機的基本功能</p><p> 自動售貨機是一種自動售出飲料的設備,它能自動識別投入的幣值面額,判斷所投入的幣值面額是否足夠,并根據(jù)所投入的幣額推出投幣人要求的飲料
67、,若有余額還可以退幣。在很多商場、公眾娛樂場所等,都有自動售貨機服務。</p><p> 自動售貨機模擬操作面板</p><p> 輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊,是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場之間的連接部件。 PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據(jù),以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控制對象進行控制的依據(jù);同時PLC又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象,以實現(xiàn)控制目的。本次智能搶
68、答器I/O點的分配如表4-3所示。</p><p> 表4-3I/O分配表</p><p> 根據(jù)I/O分配表可以很簡單的畫出PLC的外部接線圖。</p><p> 自動售貨機外部接線圖</p><p> 4.4梯形圖(LAD)</p><p> 4.4.1什么是梯形圖(LAD)</p><
69、;p> 梯形圖是用的最多的PLC圖形編程語言。梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng)中常用的接觸器、繼電器等圖形表達符號的基礎上演變而來的。它與電器控制線路圖相似,如圖4-4所示。繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結構、邏輯運算方式和輸入輸出形式,具有形象、直觀、實用的特點。因此,這種編程語言為廣大電氣技術人員所熟知,是應用最廣泛的PLC的編程語言,是PLC的第一編程語言。</p><p> 圖4-4傳統(tǒng)繼電器
70、控制線路和PLC梯形圖</p><p> a 傳統(tǒng)繼電器控制線路圖 b PLC梯形圖</p><p> 在梯形圖中,有兩根豎直的直線,被稱為母線,現(xiàn)在很多PLC只保留了左邊的母線,而把右邊的母線略去不寫。在梯形圖中引入了“能流”的概念。左邊的</p><p> 母線就如電源的“正極”,而右邊的母線就如電源的“負極”。如果有“能流”從
71、左至右流向線圈,則線圈被激勵。如果沒有能流,則線圈未被激勵,“能流”在任何時刻都不會通過接點自右向左流。</p><p> 由于投幣與購物的不確定性,這是一個隨機控制的過程,因此不能用順控程序來編寫。通過對自動售貨機實驗模塊控制要求的理解,需要解決一下問題:</p><p> 投幣后(按下不同數(shù)額的投幣按鈕)對金額的統(tǒng)計。</p><p> 購物后(按下不同的
72、購物按鈕),對金額的統(tǒng)計。</p><p> 用數(shù)碼管顯示投入的金額和購物后的余額。</p><p> 對余額的處理:按下購物按鈕進行購物按鈕進行余額處理。</p><p> 當輸入金額不足時,投幣不足指示燈L1發(fā)光,再過3s后若再無投幣,即退幣指示燈(Q0.2)發(fā)光,示意退幣。</p><p> 當投入金額與購物金額相等時,4s后取
73、物指示燈(Q0.3)發(fā)光(表示有物品推出)。發(fā)光3s后自動熄滅,同時數(shù)據(jù)全部清零。</p><p> 當投入金額大于購物金額時,4s后取物指示燈(Q0.3)發(fā)光(表示有物品推出)與退幣指示燈(Q0.2)發(fā)光(示意退幣),取物指示燈(Q0.3)發(fā)光3s后自動熄滅,退幣指示燈(Q0.2)則要按下退幣按鈕后才熄滅。</p><p> 退幣指示燈發(fā)光應滿足的條件是:</p>&l
74、t;p> 有余額時,4s后接通。</p><p> 投幣5s后仍不按購物按鈕時接通。</p><p> 投幣額不足時,3s后再無投幣時接通。</p><p> 按下退幣按鈕,退幣指示燈熄滅,同時數(shù)據(jù)全部清零。</p><p> 可以進行不斷投幣,但金額應在9.5元以內(若超過此數(shù),2位數(shù)碼管就不能顯示,但仍可執(zhí)行購物)。<
75、;/p><p> 投幣后,可以進行多次購物,但要在前次購物后的4s內完成,且購物金額要足夠。</p><p> 4.4.2自動售貨機程序</p><p> 本此設計自動售貨機主要不同價位的三大類飲料。</p><p> 若投幣后不想購物,5s內再沒有按購物按鈕,退幣口指示燈發(fā)光,作退幣處理。投幣后(I0.5、I0.6、I0.7其中一個接通
76、),若在5s內沒有按購物按鈕(I0.0-I0.3),則退幣口指示燈發(fā)光,示意退幣。</p><p> 在投幣后,按購物按鈕顯示投幣不足時,可繼續(xù)投幣,當投幣總金額大于購物金額時,就作購物與退幣處理;當投幣總金額等于購物金額時,就只作購物處理。下面程序主要處理投幣不足時(紅燈發(fā)光),再繼續(xù)投幣后的購物與退幣問題。其主要作用是:再投幣后若投幣金額大于或等于購物金額時,將投幣金額與購物金額相減后傳送給VW0,實現(xiàn)數(shù)碼
77、管的顯示。網(wǎng)絡16的主要作用是:再投幣后滿足投幣金額大于或等于購物金額,就將投幣不足的輔助繼電器(M2.0-M2.3)和將投幣不足指示燈(Y0)復位,并置位M4.0阻斷再次出現(xiàn)投幣不足的情況。</p><p> 4.6系統(tǒng)的調試與檢測</p><p> 1)投幣后不購物自動退幣:按下投幣按鈕(5角、1元或5元),數(shù)碼管顯示投幣金額,若5s內不按購物按鈕,退幣口燈發(fā)光,示意退幣,按下退幣
78、按鈕,退幣口燈熄滅,數(shù)碼管顯示為“0”,退幣完成。</p><p> 2)投幣不足后再投幣及購物。按下5角投幣按鈕,數(shù)碼管顯示“5”(0.5元);按下購“可樂”(2.5元)的按鈕,投幣不足指示燈L1(紅燈)發(fā)光,示意投幣金額少于購物金額;再按下1元投幣按鈕,數(shù)碼管顯示投幣金額“15”(1.5元),由于投幣金額仍少于購物金額,投幣不足指示燈L1(紅燈)保持發(fā)光;再按下5元投幣按鈕,由于投幣金額已大于購物金額,數(shù)碼
79、管會顯示余額“40”(4元);等候4s,取物口燈和退幣口燈發(fā)光,示意取物和退幣;3s后,取物燈熄滅,示意已取物;按下退幣按鈕,退幣口燈熄滅,示意已退幣,數(shù)碼管顯示“0”(若再投幣后金額與購物額相等,余額為“0”,則退幣燈不亮)。</p><p> 第五章 總結與展望</p><p> 通過這次設計使我對自動售貨機的控制有了深入的了解,尤其是自動售貨機的PLC控制。在這次設計中,我經(jīng)歷
80、了 查資料→做筆記→思考→定位→選設備的過程,使我了解的不僅僅是自動售貨機的控制,或是設備的選擇,或淺或深,最重要的是我掌握了一種設計的方法,思維的方式,使受益非淺。在此次設計中,使我還體會到了要想飛快的進步就要有一盞明燈照路。</p><p> 本次課程設計中遇到許許多多的難點,經(jīng)過與老師、同學的探討,均一一克服了。</p><p><b> 難點一:自動計數(shù)</b&
81、gt;</p><p> 在編程過程中,首先遇到的第一個難點就是把錢幣投入之后的自動計數(shù),經(jīng)過一番研究,決定用加法指令來實現(xiàn)。</p><p> 難點二:實現(xiàn)自動恢復</p><p> 自動恢復是投入的錢剛好等于買物品的錢,買完東西直接無操作后過段時間會恢復?,F(xiàn)代都市生活的節(jié)奏日趨加快,追求方便、快捷的服務成為人們的一種時尚,以麥當勞、肯德基為代表的的西式快餐
82、在我國的迅速發(fā)展就是很好的例子。隨著對外開放的不斷擴大,傳統(tǒng)的零售業(yè)發(fā)展成百貨商店、連鎖超市、電視直銷、 廠家直銷等多種方式并存的局面,極大地方便了人們的生活。作為發(fā)達國家發(fā)育成熟并被廣泛采用的通過自動售貨機銷售食品、飲料和香煙等小商品的零售業(yè),必將以其方便、新穎的特點在中國得到迅速發(fā)展。這既是市場發(fā)展的需要, 是商業(yè)走向現(xiàn)代化的標志之一。今后,自動售貨的行業(yè)的發(fā)展一定會隨著經(jīng)濟的騰飛而遍布世界的各個角落。</p><
83、;p><b> 致 謝</b></p><p> 在論文完成之際,我首先向關心幫助和指導我的指導老師XXX(副教授)表示衷心的感謝并致以崇高的敬意! </p><p> 在論文工作中,遇到了的難點就是當顧客買完東西20秒內不操作,將自動退出余額給顧客,一開始不清楚這里怎么讓它實現(xiàn)。后來想想這個與搶答器有點類似。此外,一直得到史宜巧老師的親切關懷和悉心指導
84、,使我很快的解決了一些難題,史宜巧老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風和她敏捷的思維給我留下了深刻的印象,我將終生難忘她對我的辛勤教誨。再一次向她表示衷心的感謝,感謝他為學生營造的濃郁學術氛圍,以及學習、生活上的無私幫助! 值此論文完成之際,謹向史宜巧老師致以最崇高的謝意!</p><p> 在學校的學習生活即將結束,回顧兩年多來的學習經(jīng)歷,面對現(xiàn)在的收獲,我感到無限欣慰。為此,我向熱心幫助過我的
85、所有老師和同學表示由衷的感謝!</p><p> 特別感謝我的師兄XXX、XXX,以及師姐XXX、XXX對我的學習和生活所提供的大力支持和關心!還要感謝一直關心幫助我成長的室友們!</p><p> 在我即將完成學業(yè)之際,我深深地感謝我的家人給予我的全力支持!</p><p> 最后,衷心地感謝在百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授!</p>
86、<p><b> 參考文獻</b></p><p> 程周·可編程序控制器原理與應用 ·北京:高等教育出版社, 2003年 </p><p> 王永華·現(xiàn)代電氣控制及PLC 應用技術. ·北京:北京航空航天大學出版社,2000</p><p> 周美蘭,周封,忘岳宇·PL
87、C電氣控制與組態(tài)設計·北京:科學出版社,2003</p><p> 吳建強,姜三勇·可編程控制器原理及應用·哈爾濱工業(yè)大學出版社,2000 </p><p> 吳中俊,黃永紅·可編程序控制器原理及應用·北京:機械工業(yè)出版社,2003 </p><p> 張萬忠,劉明芹·電器與PLC控制技術·
88、北京:化學工業(yè)出版社。2003 </p><p> 王兆義·可編程序控制器教程·北京:機械工業(yè)出版社,2001</p><p> 廖常初·S7-200 PLC 基礎教程·北京:機械工業(yè)出版社,2006</p><p> 余世明,繆仁將·自動售貨機研究現(xiàn)狀與展望·杭州,2007</p>&
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