1、畢業設計（論文）基于PLC自動售貨機設計學院河職業技術學院系部機電工程系專業機電一體化班級10機電四班學生姓名雷豪強學號29指導老師趙艷平完成日期2013/3/242013屆畢業設計任務書一、課題名稱：基于 PLCPLC 自動售貨機設計二、指導教師：陳艷平三、設計內容和要求1 1、課題概述：本課題采用三菱 FX2NFX2N 系列 PLCPLC 對飲料飲料自動售貨機控制系統進行設計， 首先對飲料飲料自動售貨機結構進行簡單介紹，然后根據系統的設計要求對飲料自動售貨機控制系統、檢測系統進行分析，給出飲料自動售貨機控制系統的總體設計思路，并通過 I/OI/O 列表、I/OI/O 接線圖、梯形圖、指令表

2、等對其控制系統進行了程序設計，控制程序經上機調試運行，其結果基本符合要求。2 2、設計內容和要求：1 1）簡單介紹飲料自動售貨機結構；2 2）分析飲料自動售貨機的控制系統、檢測系統，確定其控制系統的總體設計思路；3 3）采用 FX2NFX2N 系列 PLCPLC 作為飲料自動售貨機控制 PLCPLC 正確選取 PLCSPLCS 號，設計出其控制程序。4 4）控制程序上機調試。5 5）所設計的飲料自動售貨機控制程序，應符合飲料自動售貨機運行規則。如飲料自動售貨機收到識幣信號后，自動進行累計、外部金額顯示、顧客按鍵后自動推出商品和發出退幣找零等信號的電控系統。6 6）設計說明書要有硬件原理連接圖，

3、I/OI/O 分配圖，程序梯形圖、指令表及相應的說明。要求文字流暢，圖形活晰，便于閱讀。有條件的設計方案要求在實驗室驗證其正確性。目錄摘要6第1章任務和要求,81.1課題概述81.2設計內容和要求81.3 FX2N-32MR產品說明8第2章引言102.1研究背景102.2論文研究目標和意義12第3章方案論證和設計143.1總體設計分析143.2方案的選擇和設計143.2.1繼電控制.143.2.2單片機控制.153.2.3 PLC控制.153.3方案確定16第4章自動售貨機的PLC控制系統設計174.1硬件電路設計.174.1.1硬件系統組成174.1.2電氣設備的選擇174.2軟件設計.19

4、4.2.1自動售貨機控制要求.194.2.2控制流程圖204.2.3I/O分配表214.2.4硬件接線圖224.2.5程序設計23第5章系統調試275.1調試設備275.2調試步驟27第6章心得體會（致謝）29參考文獻30附表一：梯形圖31摘要在今天的工業生產中， 可編程邏輯控制器 （PLQPLQ 已經成為實現工業自動化的關鍵。本文簡要介紹了有關可編程邏輯控制器的一些基礎知識和簡單的使用，而且還介紹了PLCPLC 的技術特點，并重點在硬件、軟件和組態軟件方面進行了介紹，對他們在工業自動化中的典型使用、最新的技術發展趨勢也做了介紹。自動售貨機在中國有著廣闊的發展前景， 文中介紹了自動售貨機的發展

5、歷史和現狀。在這次的畢業設計中，我查閱了大量的資料，以 PLCPLC 原理為基礎設計了自動售貨機系統。按照自動售貨機的工作方式，把一次交易過程分為：運行初期活零過程、投幣過程、價格比較過程、選擇商品過程、退幣過程。利用梯型圖編制各個過程的程序完成了設計的基本要求。關鍵詞：自動售貨機；可編程邏輯控制器。第1章任務和要求1.1課題概述本課題采用三菱 PLC-FX2N-32MRtPLC-FX2N-32MRt 飲料飲料自動售貨機控制系統進行設計,首先對飲料飲料自動售貨機結構進行簡單介紹，然后根據系統的設計要求對飲料自動售貨機控制系統、檢測系統進行分析，給出飲料自動售貨機控制系統的總體設計思路， 并通過

6、 I/OI/O 列表、I/OI/O 接線圖、 梯形圖、 指令表等對其控制系統進行了程序設計，控制程序經上機調試運行，其結果基本符合要求。1.2設計內容和要求1 1）簡單介紹飲料自動售貨機結構；2）分析飲料自動售貨機的控制系統、檢測系統，確定其控制系統的總體設計思路；3）采用FX2N系列PLC作為飲料自動售貨機控制PLG正確選取PLC型號，設計出其控制程序。4）控制程序上機調試。5）所設計的飲料自動售貨機控制程序，應符合飲料自動售貨機運行規則。如飲料自動售貨機收到識幣信號后，自動進行累計、外部金額顯示、顧客按鍵后自動推出商品和發出退幣找零等信號的電控系統。6）設計說明書要有硬件原理連接圖，I/O

7、分配圖，程序梯形圖、指令表及相應的說明。要求文字流暢，圖形清晰，便于閱讀。有條件的設計方案要求在實驗室驗證其正確性。1.3FX2N-32MR產品說明：FX系列PLC擁有無以匹及的速度，高級的功能邏輯選件以及定位控制等特點；FX2N是從16路到256路輸入/輸出的多種使用的選擇方案；FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16-25點的獨立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC.我本次設計所選用的是三菱PLC-FX2N-32MR32點，16輸入，16輸出的。第2章引

8、言2.1研究背景2.1.12.1.1PLCPLC 的組成PLC的組成有中央處理單元(CPU、存儲器、輸入/輸出(I/O)電路、電源、編程器等幾方面組成。編程器2.1.12.1.1PLCPLC 的特點1.使用方便，編程簡單2.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3.可靠性高，抗干擾能力強5.系統的設計、安裝、調試工作量少6.維修工作量小，維修方便2.2論文研究目標和意義2.2.12.2.1 自動售貨機自動售貨機是一種全新的商業零售形式，20世紀70年代自日本和歐美發展起來。它又被稱為24小時營業的微型超市。從自動售貨機的發展趨勢來看，它的出現是由于勞動密集型的產業構造向技術密

9、集型社會轉變的產物。大量生產、大量消費以及消費模式和銷售環境的變化，要求出現新的流通渠道，再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應運而生了。從廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機械，從狹義來講就是自動銷售商品的機械。從供給的條件看，自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應消費環境和消費模式的變化，24小時無人售貨的系統可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優點。2.2.12.2.1 目的和意義輸入電路中央處理單元CPU輸出電路系統程序存儲器用戶程序存儲器本次

10、設計的主要目的能夠實現自動售貨機的自動控制系統的PLC設計，進一步增強和完善自我的創新和動手能力。主要內容是首先整個控制系統的設計思路，從硬件到軟件的資料收集，對一些硬件以及自動售貨機內部接線電路都逐一進行了研究學習。第三章方案論證和設計3.1總體方案設計分析3.13.1控制系統設計原則任何一種電氣控制系統都是為了實現被控對象(生產設備或生產過程)的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統時，應遵循以下基本原則：(1)最大限度地滿足被控對象的控制對象。(2)在滿足控制系統要求的前提下，力求使控制系統簡單、經濟，使用及維修方便。(3)保證控制系統的安全、可靠。(4)考慮到生

11、產的發展和工藝和改進，在選擇PLC容量時，應適當留有裕量。3.2方案的選擇和設計3.2.13.2.1 繼電控制利用具有繼電特性的元件進行控制的自動控制系統。所謂繼電特性是指在輸入信號作用下輸出僅為通、斷等幾個狀態的特性。繼電控制也稱通斷控制。例如，電爐溫度調節中根據爐溫是否超過規定值而斷開或接通電源。這種只有通、斷兩個狀態的控制又稱雙位式控制。對于繼電控制型伺服系統，繼電控制是指驅動電源的全部電壓按照控制偏差值符號的正負，正向或反向地加到執行電動機上。繼電控制的缺點：繼電器已使用到家庭及工業控制的各個領域。他們比以往的產品具有更高的可靠性。但是，這也是隨之帶來的一些問題。如絕大多數控制繼電器都

12、是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞。3.2.23.2.2 單片機控制目前單片機滲透到我們生活的各個領域,幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置,飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊和數據傳輸等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械以及各種智能機械了。因此，單片機的學習、開發和使用將造就一批計算機使用和智能化控制的科學家、工程師。3.2.3PLC3.2.3PLC 控制在工業自動化領域，可編程控制器(PLC)作為自動控制以成為大多數自動化系統的設備基礎，同時也給工業控制帶來了前所未有的非凡變化。使用PLC的工業控制系統和傳統的用繼電器的工業

13、控制系統相比，在操作、控制、效率和精度等各個方面都具有無法比擬的優點。雖然在工業控制系統中所使用的繼電器控制設備不會被完全淘汰，但是由于PLC的出現已經改變了工業控制設計者的設計思想。可編程序控制器的優勢、特點及功能：可編程控制器以體積小功能強大所著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運動控制、定時控制、計數控制、數字運算、數據處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立和各類生產機械數字量和模擬量的聯系，從而實現生產過程的自動控制。特別是現在，由于信息、網絡時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯網通訊能力，從而更廣泛地使用于眾多行業。1、順序控制2、閉環過程控制3、運動位置控制4、生產

14、過程的監控和管理5、網絡特性3.3方案確定PLC控制比繼電控制在邏輯上更改方便、控制速度更高、更靈活且便于維護。PLC是建立在單片機上的產品。單片機是一種集成電路，不具可比性。單片機可以構成各種各樣的使用系統，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機使用系統的一個特例。從工程角度上說：對于單項或重復極少的項目，采用PLC是更明智、快捷的途徑。功率高，可靠性好！通過對各種控制的優缺：點分析，各適用于不同控制要求的場合。西門子PLC多用于大型、超大型的場合。所以我選用了三菱FX2N-32M叫plc來進行自動售貨機的控制。第4章自動售貨機的PLC控制系統設計4.1硬件電路設計4.1.14.1.1

15、 硬件系統組成1）主控制板2）溫控模版溫度采集加熱制冷等3）貨幣識別模塊在投入貨幣之后，系統會用紅外線識別器識別貨幣的面額。4）銷售模塊在顧客選擇商品時，用電機驅動相關的硬件設施送出相應的商品。在退幣時驅動電機完成退幣動作。完成銷售過程。4.1.24.1.2 電氣設備的選擇在整個硬件控制中包括各種電氣設備：斷路器、接觸器、繼電器、隔離開關、熱繼電器、和電動機。繼電器的選用原則：（1）按使用類別選用：中小型工廠的生產實際，90kW及以下的籠型電動機占全廠電機總數的90%以上，基本屬于按AC-3使用類別選用。（2）確定容量等級：接觸器的容量即主觸頭在額定電壓等技術條件下，其額定電流的確定，應注意如

16、下幾點：工作制及工作頻率的影響：環境條件的影響：電動機的選用原則：1）電動機的機械特性、啟動、制動、調速及其它控制性能應滿足機械特性和生產工藝過程的要求，電動機工作過程中對電源供電質量的影響（如電壓波動、謝波干擾等），應在容許的范圍內；2）按預定的工作制、冷卻方法基輔在情況所確定的電動機功率，電動機的溫升應在限定的范圍內；3）根據環境條件、運行條件、安裝方式、傳動方式，選定電動機的結構、安裝、防護形式，保證電動機可靠工作；4）綜合考慮一次投資幾運行費用，整個驅動系統經濟、節能、合理、可靠和安全。4.2軟件設計4.2.1白動售貨機控制要求1.投幣類型分為1元、5元、10元、20元、50元2.各種

17、紙幣各一個投錢處3.分為五種飲料汽水、可樂、牛奶、咖啡、紅茶。價格分別為3元、4元、5元、6元、7元4.當錢數大于3時汽水燈亮5.當錢數大于4時汽水、可樂燈亮6.當錢數大于5時汽水、可樂、牛奶燈亮等等7.按下飲料的按鈕，電動機得電指示燈亮，相應飲料的燈閃。錢數減去飲料錢數，等閃爍3秒，出貨結束。8.按下退幣錢退出1元硬幣4.2.2三菱FX2N-32型PLC白動售貨機流程圖4.2.3I/O分配累加幣價4.2.5程序設計輸入4.2.4地址符號SB2SB3SB4SB5SB6SB7-SB8SB9SB10SB11X10T20元、一X0X2X3TX47-價格夠輸出HL1HL2HL3H、4切HL5rYV2；

18、V咖啡按鈕紅茶按鈕退幣按鈕硬件接線圖X1X1X12Y4YV5YV6Wo功能般閥汽水顯示可樂顯示牛奶顯示咖啡顯示紅茶顯示汽水電磁可樂電磁奶電磁咖啡電磁紅茶電磁退幣電磁閥地址Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11Y12B1符號結束L0兀T-TT可樂拾示燈牛奶指示燈程序設計可分為6個部分。分別為：1啟動清零部分、2投幣部分、3表示可購買顯示部分、4選擇飲料部分、5貨幣相減部分和6退幣部分。1 1）啟動活零M8002為初始脈沖。當PLC從STOF到RU時接通瞬間。自動初始清零。2E股幣部分0 0|PLS上升沿觸發投幣。用上升沿觸發投幣。用ADD指令作加法運算。指令作加法運算。t tAUVXHIX

19、002X002nX003X0034 4）饅W選擇音為（購史出詬奸M20M20MOVMOVKODIKODIPLSPLSMlMlPLSPLSM2M2M40M40口聲:可曾汽水KX5:.擇強Y5:輸出汽水。當按下購買的按鈕之后，相應卻叮商品指示燈閃爍，同時排出商品。3秒后，貨物排出完畢、相應指示燈停止閃爍。M33TO。X005TOX005X005TOK30M8013131CIIIIIK40K40243115 5）貨魂相H部分用了SUB減法運算用于計算投幣額和商品價格之差。TOOTOO。Y005153H5H56,網D1K3皿1按下退幣按鈕X12（機械自鎖按鈕）后，當D1大于1時，M61得電。D1等于1

20、時，M62得電。執行DECP旨令（減1）、并輸出。退幣線圈Y12得電。退幣完成后，把X12按鈕復位，完成售貨。m2213一|CNPCNPDIKIDIKIM61M61H61H61顧12第5章系統調試221DECPDECPDLDL正測周試系統才能使各模塊電路正心 J 現高穩定性的顯示。此段程序首先采用M8斕動清零J用用PLS上升沿觥發實現上上升沿觥發實現上一融魏據儲存人D1數據存儲器中。用D1K3姑令來表 U 可買的物品。還使用了T計時器用于計時。用減法指令進行貨幣的相減以及退幣程序。完成整個自動售貨的程序。正確的編寫程序是調試成功的關鍵。下面就要說說調試所用到的設備和過程。5.1調試的設備二菱F

21、X2N-32型PLC一臺接觸器5臺指示燈10個電機5臺熱繼電器一個5.2調試步驟一：硬件調試1）電按照相關的要求連接繼電器、和熱繼電器以及相關的飲料輸出電機。2）檢查繼電器的觸點是否有問題。沒有問題正確接線。3）檢查電機是否能夠正常運轉。把熱繼器連入電路中。二：軟件調試1運行PLC,D1自動清零。2按下1元投幣開關X0和5元投幣開關X1后，表示投了6塊錢。然后汽水顯示燈（Y0）、可樂顯示燈（Y1）、牛奶顯示燈（Y2）、咖啡顯示燈（Y3）亮。表示可以購買。3按下可樂購買開關（X6），后可樂顯示燈（Y2）閃爍，同時可樂輸出線圈（Y6）亮。三秒后完成。說明可樂排出！按下找零按鈕（X12）后，退幣線圈（Y12）得電（亮），表示退出1元硬幣。4結束。經過程序的多次改動和最后的調試，所有功能都實現了。達到了這次設計的目的！第7章心得體會（致謝）在