基于plc控制的自動售貨機 畢業(yè)設計

1、<p><b>　　機電工程學院</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計</b></p><p>　　課題：自動售貨機控制系統(tǒng)</p><p>　　自動售貨機控制系統(tǒng)設計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著

2、科技的快速發(fā)展，自動化控制已經(jīng)在生活中得到廣泛的應用，給人們生活帶來很多便利。而自動售貨機就是一種自動化控制下的產(chǎn)物，其操作簡單，可以充分的補充人力資源的不足，當前我國人口數(shù)量龐大，自動售貨機在人們的生活中扮演越來越重要的角色，從長遠來看其具有廣闊的發(fā)展空間。</p><p>　　本次設計的自動售貨機為飲料自動售貨機，詳細介紹了自動售貨機的結構組成，包括記幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應系統(tǒng)、推幣系統(tǒng)以及報警

3、系統(tǒng)。通過自動售貨機的功能分析列出I/O分配表以及控制系統(tǒng)流程圖。并且根據(jù)控制系統(tǒng)流程圖編寫符合自動售貨機功能的程序。如果購物后有剩余金額，則可按退幣按鈕退幣。本設計以三菱FX2N-48MR型PLC為主控制器，基于GX-Developer編程軟件，采用順序控制的程序設計思路，設計了系統(tǒng)控制程序，完成梯形圖后可以在三菱PLC仿真軟件進行調試和仿真。</p><p>　　該設計提高了自動售貨機的可靠性和執(zhí)行效率，且系

4、統(tǒng)維護容易，維修簡單，有一定的市場推廣價值。</p><p>　　關鍵詞：自動售貨機、PLC、梯形圖</p><p>　　Design of control system of automatic vending machine</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With

5、 the rapid development of science and technology, automation and control has been widely used in life, bring a lot of convenience to people's life. And the vending machine is an aut

6、omatic control product, its operation is simple,problems can be fully complementary to human resources, the number of China's huge population, the vending machine

7、0;is playing a more and more important role in people's life, in the long run it has broad space for development.</p><p>　　The design of a vending machine for beverage vendi

8、ng machine, the architecture of the vending machine was introduced in detail, including the currency system, comparison and selection system, beverage supply, pushing currency system and alarm system. By analyzing the fu

9、nction of the vending machine I/O allocation list and flow chart of control system. And according to the flow chart of control system of programs written in vending machine function. If the remaining amount after shoppin

10、g, can pre</p><p>　　The design improves the reliability of the vending machine and the execution efficiency, and system maintenance easy, maintenance simple, have certain market value.</p><p>　　

11、Keywords: vending machine, PLC, ladder diagram</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　內容摘要.......................................................................................................

12、.........................2</p><p>　　前言........................................................................................................................................5</p><p>　　第一章 自動售貨機

13、的簡介..................................................................................................6</p><p>　　1.1、自動售貨機的概述...................................................................................

14、..............6</p><p>　　1.2、自動售貨機的功能分析.........................................................................................6</p><p>　　1.3、自動售貨機的前景分析.........................................

15、................................................7</p><p>　　總體設計方案..........................................................................................................8</p><p>　　2.1、設計目的....

16、.............................................................................................................8</p><p>　　2.2、系統(tǒng)控制要求.............................................................................

17、............................8</p><p>　　2.3、自動售貨機結構示意圖.........................................................................................9</p><p>　　第三章 PLC的概述...............................

18、.............................................................................10</p><p>　　3.1、PLC的定義............................................................................................................

19、10</p><p>　　3.2、PLC的基本組成....................................................................................................10</p><p>　　3.3、PLC基本原理...............................................

20、.........................................................10</p><p>　　3.4、PLC的功能和特點................................................................................................11</p><p>　　3.5、

21、PLC內部軟元件....................................................................................................12</p><p>　　第四章 自動售貨機硬件結構設計........................................................................

22、.............14</p><p>　　4.1、控制電路的硬件組成.........................................................................................,,,14</p><p>　　4.2、PLC的選型..........................................

23、..................................................................14</p><p>　　4.2.1、PLC選用的依據(jù)..........................................................................................14</p><p>　　

24、4.2.2、PLC選型......................................................................................................15</p><p>　　4.2.3、I/O點的估算.....................................................................

25、.........................15</p><p>　　4.3、其他硬件的選擇選擇............................................................................................16</p><p>　　4.3.1、電機的選擇.............................

26、....................................................................16</p><p>　　4.3.2、貨幣識別裝置.............................................................................................16</p><p>

27、;　　4.3.3、商品送出機構的選擇.................................................................................17</p><p>　　第五章 自動售貨機程序設計...................................................................................

28、..........18</p><p>　　5.1、I/O分配表..............................................................................................................18</p><p>　　5.2、程序控制流程圖.............................

29、........................................................................19</p><p>　　5.3、程序設計.................................................................................................................19

30、</p><p>　　結論........................................................................................................................................21</p><p>　　參考文獻..............................

31、..................................................................................................22</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　自動售貨機的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構造向技術密集型社會轉變的產(chǎn)物。隨著社會的不斷進步，消費水平的不斷提

32、高以及銷售模式的變化，自動售貨機這種新型的銷售渠道漸漸發(fā)展了起來。</p><p>　　可編程控制器（PLC）是綜合計算機技術，自動控制技術和通信技術的一門新興技術。它具有通用性強、可靠性高、能適應惡劣的工業(yè)環(huán)境、維修簡單等優(yōu)點，廣泛應用于機械制造、電力、化工等行業(yè)的控制中。本設計實際是基于PLC對自動售貨機進行軟件設計和硬件設計。</p><p>　　近幾年來人們生活水平的提高和生活節(jié)奏

33、的加快，對物質的要求也越來越高。方便、快捷已經(jīng)成為當今社會的生活方式。在這種生活方式下，自動售貨機顯然受到很多人的喜愛。自動售貨機不僅節(jié)省了時間，也是提高工作效率最有效的手段。隨著自動售貨機的快速發(fā)展，其成本小、操作簡單、占地面積小等優(yōu)點，使其在其他領域的應用也越來越廣泛。自動化是未來的發(fā)展趨勢，不論是制造業(yè)、服務業(yè)還是零售業(yè)。我們都將看到更多的設備取代人工。在這樣一個大的趨勢下，自動售貨機行業(yè)的前景時光明的。</p>&

34、lt;p>　　第一章 自動售貨機的介紹</p><p>　　1.1、自動售貨機的概述：</p><p>　　自動售貨機是能根據(jù)投入的錢幣自動付貨的商業(yè)自動化設備。它的使用不受時間和地點的限制，且方便快捷，深受上班族的喜愛。又被稱為24小時營業(yè)的微型超市。自動售貨機的應用很廣泛，涉及到食品、生活用品、商業(yè)用途等等。近幾年來，自動售貨機在我國的發(fā)展突飛猛進，在學校、車站、小區(qū)、醫(yī)院等都能

35、見到它們的身影。這種方便快捷的購物方式越來越受到人們的青睞，同時也是現(xiàn)代化城市配套設施的需求。</p><p>　　世界上最早的自動售貨機出現(xiàn)于公元1世紀，由希臘人制造的自動出售圣水的裝置。上個世紀60年代以來，隨著電子計算機的應用和發(fā)展，自動售貨機迅速發(fā)展，自動售貨機的種類也越來越多。隨著人們生活方式向快節(jié)奏、高效率變化，消費者在購物時更加注重便利性、快速性。隨著自動售貨機數(shù)量的增加、出售商品的多樣化，自動售貨

36、的便利性日益顯現(xiàn)，并且自動售貨機成本小、操作簡單、占地面積小，因此被稱為24小時營業(yè)的“微型超市”。這些優(yōu)點使得自動售貨機在世界范圍內得到廣泛的應用。</p><p>　　1.2、自動售貨機的功能分析：</p><p>　　自動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，并作出相應的反應。下面拿自動飲料售貨機舉例說明。例如：售貨機中有可樂、雪碧、橙汁3

37、種飲料，其中可樂的價格為2元，雪碧的價格為3元，橙汁的價格為4元?，F(xiàn)投入3個1元硬幣，因為投入的錢幣超過可樂的價格，所以可樂選擇按鈕處提示可以購買，雪碧也可以購買，橙汁就無法購買。當按下選擇購買可樂的按鈕時，售貨機就會進行運算，從投入的3元硬幣中減去可樂價格2元，送至商品到出貨口。此時售貨機繼續(xù)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，退回相應的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。自動售貨

38、機的工作流程圖如圖1-2所示：</p><p><b>　　投入硬幣</b></p><p><b>　　按下選擇按鈕 </b></p><p><b>　　是否有剩余</b></p><p>　　圖1-2 自動售貨機工作流程圖</p><p>　　1.

39、3、自動售貨機的前景分析：</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

40、往的自動售貨機相比，它能夠節(jié)約10％－15％的電力。進入21世紀后，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。自動化是未來的發(fā)展趨勢，不論是制造業(yè)、服務業(yè)還是零售業(yè)。我們都將看到更多的設備取代人工。在這樣一個大的趨勢下，自動售貨機行業(yè)的前景時光明的。</p><p>　　第二章 總體設計方案</p><p><b>　　2.1、設計目的：</b>&l

41、t;/p><p>　　本課題主要的目的是為了通過課程設計，了解PLC控制的應用背景，掌握PLC控制系統(tǒng)設計的基本步驟，程序設計的基本方法，理論聯(lián)系實際。培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力.</p><p>　　2.2、系統(tǒng)的控制要求：</p><p>　　自動售貨機的主要系統(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><

42、p><b>　?。?）、計幣系統(tǒng)</b></p><p>　　當有顧客買飲料時，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，認為是假幣。既定出投幣，既定出系統(tǒng)，等待新顧客。</p><p><b>

43、;　?。?）、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，汽水和咖啡的指示燈同時長亮。此時可以選擇飲料或選擇退幣。</p><p><b>　?。?）、選擇系統(tǒng)

44、</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>　?。?）、飲料供應系統(tǒng)</p><p>　　當按下選擇按鈕時，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

45、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關斷。）</p><p><b>　?。?）、退幣系統(tǒng)</b></p

46、><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

47、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><p>　　2.3、自動售貨機結構示意圖：</p><p>　　根據(jù)系

48、統(tǒng)控制要求，繪出自動售貨機結構示意圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2—1 自動售貨機結構示意圖</p><p>　　第三章 PLC的概述</p><p>　　3.1、PLC的定義:</p><p>　　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、順序運算

49、、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，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及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。</p><p>　　3.2、PLC的基本組成：</p><p>　　PLC主要由中央處理器、存取器、輸入輸出接口電路、電源等組成。</p><p>　　中央微處理器是PLC

50、的核心部分，它多為16位或32位的微處理器。它從輸入設備中讀取輸入信號，并按用戶程序對它進行邏輯運算。數(shù)學運算，并把運算結果通過輸出設備接口電路送到輸出裝備，控制其運行。</p><p>　　存取器是存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)的器件，它包括只讀存取器ROM和隨機讀寫存取器RAM兩類。</p><p>　　輸入接口電路時PLC與外部輸入設備的連接部件，其作用是將從輸入設備來的信號送到PLC

51、。PLC的CPU處理的是標準電平，因此輸入接口電路是將不同的電壓電流的輸入信號轉變?yōu)镃PU所能接受的電平。輸入接口電路是PLC與控制對象的連接電路，作用是將輸出電平轉變?yōu)榭刂茖ο笏璧碾娏麟妷盒盘?。由于控制對象不同，輸出接口電路可分為繼電器輸出、晶體管輸出和晶閘管輸出等。</p><p>　　電源是一種將交流電壓轉變?yōu)镻LC內部各模塊所需電壓的開關穩(wěn)壓電源，它具有較高的抗干擾能力、性能穩(wěn)定、安全可靠。</p

52、><p>　　3.3、PLC的基本原理：</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當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行

53、上述三個階段。</p><p>　　1、輸入采樣：PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應的單元內。</p><p>　　2、程序執(zhí)行：PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。然后根據(jù)邏輯運算的結果，將程序執(zhí)行結果寫入到輸出印象寄存器中。</p><p>　　3、輸出刷新：當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷

54、新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。</p><p>　　PLC就是以這種周期循環(huán)掃描、集中采樣、集中輸出的方式工作的。</p><p>　　3.4、PLC的功能特點：</p><p>　　隨著計算技術的發(fā)展，PLC的優(yōu)點也是顯而易見的，主要表現(xiàn)在以下幾個

55、方面。</p><p><b>　　使用方便，編程簡單</b></p><p>　　采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。</p><p>　　2、功能強，性能價格比高</p><p>　　一臺小型PLC內有成百上千

56、個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。</p><p>　　可靠性高，抗干擾能力強</p><p>　　傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時間繼電器，由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的

57、少量硬件元件，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。</p><p>　　4、系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少</p><p>　　PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。</p><p>　　維修工作量小，維修方便</p><p>　　PLC的故障率很低，且有完善

58、的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故。</p><p>　　3.5、PLC內部軟元件：</p><p>　　本次設計的自動售貨機采用的是FX2N系列的PLC，其內部軟元件主要包括輸入輸出繼電器、輔助繼電器、狀態(tài)繼電器、定時器、計數(shù)器以及數(shù)據(jù)存取器等。</p&

59、gt;<p>　　1、輸入繼電器（X）： </p><p>　　輸入繼電器是PLC中用來專門存儲系統(tǒng)輸入信號的內部虛擬繼電器。這類繼電器的狀態(tài)不能用程序驅動，只能用輸入信號驅動。FX系列PLC的輸入繼電器采用八進制編號。FX2N系列PLC帶擴展時，輸入繼電器最多可達184點，其編號為X0～X7、X10～X17等。</p><p>　　2、輸出繼電器（Y）： 

60、;</p><p>　　輸出繼電器是PLC中專門用來將運算結果信號經(jīng)輸出接口電路及輸出端子送達并控制外部負載的虛擬繼電器。外部信號無法直接驅動輸出繼電器，它只能用程序驅動。FX系列PLC的輸出繼電器采用八進制編號。FX2N系列PLC帶擴展時，輸出繼電器最多可達184點，其編號為Y0～Y267。</p><p>　　3、輔助繼電器(M)： </p><p>

61、　　PLC內有很多輔助繼電器，由PLC內各軟元件的觸點驅動。這些元件不直接對外輸入、輸出，但經(jīng)常用作狀態(tài)暫存、移位運算等。FX2N系列PLC的輔助繼電器按照其功能分成以下三類。 </p><p>　　（1）、通用輔助繼電器：通用輔助繼電器元件是按十進制進行編號的，其編號為M0～M499。 </p><p>　?。?）、斷電保持輔助繼電器：編號為M500～M1024。&#

62、160;</p><p>　?。?）、特殊輔助繼電器：編號M8000-M8255。M8000：運行監(jiān)視、M8002：初始脈沖、M8013：1s時鐘脈沖、M8034：是指禁止全部輸出、M8039：是指定時掃描。</p><p>　　4、內部狀態(tài)繼電器（S）： </p><p>　　狀態(tài)繼電器是PLC在順序控制系統(tǒng)中實現(xiàn)控制的重要內部元件。它與步進順序控制指令

63、STL組合使用。其編號為十進制。 </p><p>　　初始狀態(tài)：S0～S9（10點）； </p><p>　　回零：S10～S19（10點）； </p><p>　　通用：S20～S499（480點）； </p><p>　　保持：S500～S899（400點）； </p>&

64、lt;p>　　報警：S900～S999（100點）。</p><p><b>　　5、定時器（T）：</b></p><p>　　定時器在PLC中相當于一個時間繼電器，它是根據(jù)時鐘脈沖累計計時的。FX系類定時器有100ms、10ms和1ms三種時鐘脈沖，分為通用定時器（T0-T245）和積算定時器(T246-T255)。</p><p>

65、<b>　　6、計數(shù)器（C）：</b></p><p>　　計數(shù)器是PLC重要內部部件，它是在執(zhí)行掃描操作時對內部元件X、Y、M、S、T、C的信號進行計數(shù)。當計數(shù)達到設定值時，計數(shù)器觸點動作。計數(shù)器的動合、動斷觸點可以無限使用。</p><p>　　7、數(shù)據(jù)寄存器（D）：  </p><p>　　數(shù)據(jù)寄存器是存儲數(shù)據(jù)的軟元件

66、。這些數(shù)據(jù)寄存器都是16位，其中最高位為符號位，可以用兩個數(shù)據(jù)寄存器合并起來存放32位數(shù)據(jù)（最高位為符號位）。 </p><p>　?。?）、通用數(shù)據(jù)寄存器D0～D199 </p><p>　?。?）、停電保持數(shù)據(jù)寄存器D200～D7999 </p><p>　　（3）、特殊數(shù)據(jù)寄存器D8000～D8255 </p>

67、;<p>　　自動售貨機硬件結構設計</p><p>　　4.1、控制電路硬件組成：</p><p>　　自動售貨機的控制部分硬件包括PLC、貨幣識別器、各種按鈕、各種指示燈和接觸器。如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 控制電路硬件組成圖</p><p>　　4.2、PLC選型：</p><p&g

68、t;　　4.2.1、PLC選用的依據(jù)：</p><p>　　在選擇PLC的機型時，在滿足控制要求的前提下，保證工作可靠，使用維護方便，已獲得最佳的性能比。PLC的型號種類很多，選用的時候應考慮一下幾個問題：</p><p>　　、PLC的性能應與控制要求相適應；</p><p>　　、PLC的機型系列應統(tǒng)一；</p><p>　　、PLC控制

69、的速度滿足實時控制的要求；</p><p>　　、應考慮是否在線編程。</p><p>　　4.2.2、PLC選型：</p><p>　　三菱PLC相較于西門子價格便宜，性價比較高，適于機電設備的自動化控制。而三菱FX系列是中小型機，F(xiàn)X-2N系列又是三菱FX家族中最先進的PLC系列，適用于本設計中的控制要求，其基本單位有16/32/48/64/80點，六個基本FX

70、-2N單元中的每一個單元都可以通過I/O擴展單元擴充為256 I/O點，其基本單元如表4-2所示：</p><p>　　表4-2 三菱FX-2N系列PLC</p><p>　　4.2.3、I/O點的估算：</p><p>　　I/O的點數(shù)是衡量PLC規(guī)模大小的重要標志，根據(jù)控制要求估算出所需I/O的點數(shù)是硬件設計的重要內容。一般來說，輸入點和輸入信號、輸出點和輸出控

71、制是一一對應的。比如用PLC控制交流電動機時，以主令信號和反饋信號作為PLC的輸入信號，用PLC的輸出信號驅動執(zhí)行元件來實現(xiàn)對交流電動機的控制；控制電磁閥所需的I/O點數(shù)時，由電磁閥的動作可知，1個單線圈用PLC控制時需要2和輸入點和1個輸出點，1個雙線圈電磁閥用PLC控制時需要3個輸入點和2個輸出點；而一般的輸入輸出設備用PLC控制時，通常只需1或者2個輸入輸出點進行控制。估算出控制對象的I/O點數(shù)后，即可選擇相應的PLC型號。<

72、;/p><p>　　本系統(tǒng)是一個小型集中控制系統(tǒng)，PLC選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開關信號的數(shù)量、用戶程序的長短及相關的功能。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，I/O點數(shù)在30個左右，其中其輸入點為17點、輸出點為15點，該PLC為繼電器輸出型，根據(jù)表4-2可選用三菱FX2N-48MR型號的PLC。</p><p>　　4.3、其他硬件的選擇：</p><p>　　4.3.1、電

73、機的選擇：</p><p>　　自動售貨機上有多個電動機，在飲料的輸出部分，是由電動機帶動彈簧旋轉一圈將飲料轉出，每種飲料輸出都要有一個電動機驅動， 因此，需要選擇適當?shù)碾妱訖C。但是在自動售貨機上使用的電動機一般功率都不大，像小罐的飲料自動售貨機一般使用額定電壓為12-24V，額定功率為1.4-2.2W。但是要使用直流減速電機，這樣可以增大扭矩，使飲料的彈出得到保證。</p><p>　　

74、目前市場上使用的電動機大部分為交流電機，但在自動售貨機上，因為售貨時間很短，因此電動機需要在很短的時間內啟動，也需要在很短的時間內制動，交流電機不能滿足這些要求，因此自動售貨機一般使用的是直流電動機。表4-3列出一種適合自動售貨機使用的電動機。</p><p>　　表4-3 電動機選型</p><p>　　4.3.2、貨幣識別裝置：</p><p>　　貨幣識別器有

75、硬幣識別器和紙幣識別器。貨幣識別器是自動售貨機中的重要部分，幾乎所有的操作都是在識別器工作正常的前提下才能發(fā)生的。本次設計的自動售貨機采用的是硬幣識別器。硬幣識別器分為三部分，一是投幣段，一是進幣段，再是退幣段。</p><p>　　硬幣識別器的總體思想是真假硬幣通過兩種傳感器時電容和電感參數(shù)的改變量不同來辨別。在硬幣識別器中復合式硬幣識別器識別器結構簡單，造價低廉，識別精度高且能夠廣泛應用在各種領域。因此選用此

76、種硬幣識別器來完成硬幣方面的識別。復合式硬幣識別器主要是由平板電容傳感器、和電感線圈傳感器、檢測電路、單片機控制電路組成。變間隙式平板電容傳感器是是通過檢驗硬幣的厚度來辨別真?zhèn)蔚模斢矌磐ㄟ^投幣口進入平板電容傳感器時會引起傳感器電容的變化，這個傳感器也可以實現(xiàn)對硬幣材質的檢測但這只是一個附加功能。通過電容傳感器配用的交流電橋將電容的變化轉換為電壓信號，再通過放大電路將信號放大進入整流電路將交流變?yōu)橹绷?。再通過有源低通電路濾去干擾信號在通

77、過電壓比較器后輸入AD轉換器將模擬信號轉換為數(shù)字信號傳入單片機控制電路。從而可以識別真假硬幣。</p><p>　　貨幣識別器種類繁多,但貯幣退幣機構基本上分為兩類：一類是平面式貯幣，電磁閥退幣；另一類是圓筒式貯幣，步進電機退幣。根據(jù)系統(tǒng)控制要求本設計中采用平面式貯幣，電磁閥退幣。當硬幣識別器識別硬幣后，偽幣和異物被排出，真幣按面值由幾組分布電磁閥分配到不同貯幣腔體內備用；當收到退幣找零電信號后，通過退幣電磁閥或

78、退幣電機拉桿，將貯幣腔內下部貨幣依電信號程序推出，完成自動售貨機的退幣找零功能。</p><p>　　4.3.3、商品送出機構的選擇：</p><p>　　目前，應用于自動售貨機上的商品送出機構種類較多，下面是一些較典型的送出機構。</p><p>　?。?）旋轉式送出機構</p><p>　　此送出機構把飲料放在螺旋導軌上，并在貨道底部開設

79、出口槽，由電機帶動螺旋導軌轉動，當飲料轉到開口槽時便出槽下貨。這種送出機構應用最為廣泛，它要求電機的轉矩較大，造價成本較高。</p><p>　?。?）轉盤式送出機構</p><p>　　上面是一個很大的喇叭狀罐體存儲容器，下面是一個周邊有若干個圓槽的轉盤，通過轉盤的轉動使罐體落入轉盤周邊的槽內而被售出。這種送出機構也需要較大的轉矩來帶動和占用較大的空間，而且會發(fā)生卡死現(xiàn)象。</p&

80、gt;<p><b>　?。?）滾筒送出機構</b></p><p>　　該送出機構由一個階梯梁和滾筒構成，滾筒內可以裝若干瓶飲料，通過步進電機來帶動滾筒的轉動，利用梁的各階梯段與滾筒之間不同的開口距離控制商品掉落的順。這種機構要求電機有較高的轉動精度。 </p><p>　?。?）彈簧推動式送出機構</p><p>　　這種機構

81、是由螺旋式彈簧和連在彈簧一端的電機構成的，電機轉動一圈就帶動彈簧轉動一圈，同時推出一瓶飲料。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，本設計采用旋轉式送出機構。</p><p><b>　　第五章 程序設計</b></p><p>　　5.1、I/O分配表：</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，其輸入輸出分配表如表5

82、-1所示：</p><p>　　圖5-1 自動售貨機系統(tǒng)I/O分配表</p><p>　　5.2、程序控制流程圖：</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，繪制自動售貨機程序控制流程圖如圖5-2所示：</p><p>　　圖5-2 程序控制流程圖</p><p><b>　　5.3、程序設計：</b&g

83、t;</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　經(jīng)過幾個星期的努力，終于完成了這篇畢業(yè)設計。回想其整個過程頗有感觸。從一開始的無從下手到后來的思路漸漸清晰，到最終的成果，感覺自己收益頗多。這次畢業(yè)我設計了自動售貨機控制系統(tǒng)，這個設計對我將來踏上工作崗位是非常有幫助的。</p><p>　　本次設計的主要任務是用PLC實現(xiàn)對自

84、動售貨機系統(tǒng)的控制。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做成的。論文首先講述了自動售貨機的發(fā)展過程，以及當前國類外發(fā)展的現(xiàn)狀。并在此基礎上進行了總體方案設計，然后簡單介紹了PLC的基本組成、特點、工作原理等，并對自動售貨機的硬件系統(tǒng)進行簡單的概述，主要包括PLC的選型以及一些主要的硬件部分的組成。最后根據(jù)自動售貨機控制系統(tǒng)的要求，以三菱FX2N-48MR型PLC為主控制器，基于GX-Developer編程軟件，采用

85、順序控制的程序設計思路，設計了系統(tǒng)控制程序，從而實現(xiàn)對自動售貨機系統(tǒng)的控制。</p><p>　　本次設計的自動售貨機的功能主要是對飲料進行自動交易，通過對PLC的程序輸入達到自動售貨的目的。這次設計課題的效果是：當投入錢幣時，根據(jù)投入錢幣的多少，自動售貨機會自動判斷，然后做出相應的結果即燈亮的變化，根據(jù)顧客的選擇，會自動送出要選擇的飲料，并退還余額。</p><p>　　任何產(chǎn)品都會有它

86、的優(yōu)勢和劣勢，這次設計的自動售貨機也不例外。本次自動售貨機設計方案比較簡單，造價也比較便宜，操作簡便，結構線路設置容易，耗能低，能夠滿足在一些商店和工廠無人售貨的需要，適合投放在學校、醫(yī)院、超市等公共場合。但本系統(tǒng)還明顯存在一些不足之處。自動售貨機可以售出的商品種類太少，自動售貨機的容量較小。并且自動售貨機識別的錢幣種類也有些限制，只能投擲硬幣，而不能進行紙幣交易。這樣的機器被市場淘汰的可能性很大。</p><p&g

87、t;　　通過本次論文設計，使我對 PLC控制的知識有了更深層次的認識，雖然本次設計不是很完美，但是在這個過程中我學習到很多東西。在論文設計中通過查閱文獻，搜集資料，綜合分析等方面的訓練，使我綜合運用各方面知識，分析解決實際問題的能力也得到了很大的提高。在具體的設計過程中，通過老師和同學的幫助和自己的不斷摸索，掌握了不少的工程設計方法，同時也培養(yǎng)了自己的工程設計思想，為以后的實際工作打下了一定的基礎 。</p><p&

88、gt;　　此次設計的自動售貨機還有很多地方不完善，比如沒有貨幣顯示部分，商品種類選擇太少，自動售貨機的容量太小，且沒有紙幣識別裝置。 所以我覺得可以在這個基礎上對自動售貨機的容量、商品種類等進行改良，并且在貨幣識別裝置上進行改良，增加紙幣識別裝置。相信如果經(jīng)過這樣一些改良，會更好的適應市場的需求。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1

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90、06 </p><p>　　[4] 李景學.可編程序控制器應用系統(tǒng)設計方法[M].北京：電子工業(yè)出版社，1995 </p><p>　　[5] 于慶廣 .可編程控制器原理與系統(tǒng)設計.北京：清華大學出版社，2004</p><p>　　[6] 徐超.電氣控制與PL