基于PLC的自动售货机系统设计

河南农业大学本科生毕业论文（设计）题目：基于PLC的自动售货机设计学院：机电工程学院专业班级：电子信息工程级班学号：学生姓名：指导老师：撰写日期：2011年05月05日1摘要在今天的工业生产中，可编程逻辑控制器（PLC）已经成为实现工业自动化的关键。本文简要介绍了有关可编程逻辑控制器的一些基础知识和简单应用，而且还介绍了PLC的技术特点，并重点在硬件、软件和组态软件方面进行了介绍，对它们在工业自动化中的典型应用、最新的技术发展趋势也作了介绍。自动售货机在中国有着广阔的发展前景，文中介绍了自动售货机的发展历史和现状。在这次毕业设计中，我查阅了大量资料，以PLC原理为基础设计了自动售货机系统。按照自动售货机的工作方式，把一次交易过程分为：运行初期清零过程、投币过程、价格比较过程、选择商品过程、退币过程。利用梯形图编制各个过程的程序，完成了设计的基本要求。关键词：可编程逻辑控制器；梯形图；过程；自动售货机2PLC-baseddesignofavendingmachineAbstractIntoday'sindustrialproduction,theprogrammablelogiccontroller(PLC)hasbecomethekeytorealizationofindustrialautomation.Thisarticlebrieflydescribestheprogrammablelogiccontrollerofsomebasicknowledgeandsimpleapplications,butalsointroducesthetechnicalfeaturesofPLCandfocusonhardware,softwareandconfigurationsoftwareareintroduced,theirtypicalinindustrialautomationapplications,thelatesttrendsintechnologyarealsointroduced.VendingmachinesinChinahasabrightfuture,thepaperintroducesthehistoryanddevelopmentofvendingmachinestatus.Duringthegraduationproject,IreviewedalotofinformationtodesignPLCbasedontheprincipleofautomaticvendingmachinesystem.Vendingmachinesworkaccordingtoatransactionprocessisdividedinto:Runtheinitialclearingprocess,theprocessofcoin,thepricecomparisonprocess,theprocessofselectionofgoods,coinprocess.Ladderpreparedusingtheprocedureofeachprocesstocompletethedesignofthebasicrequirements.KeyWords：Programmablelogiccontroller；ladder；process；vendingmachines3目录1引言……………………………………………………………………………42PLC的基本知识介绍…………………………………………………………52.1PLC的产生与发展…………………………………………………………52.2PLC的特点和应用…………………………………………………………62.3PLC与其他工业装置的比较………………………………………………72.4PLC的应用合………………………………………………………………82.5PLC的发展势………………………………………………………………103自动售货机的简介及设计要求………………………………………………123.1自动售货机的发展历史……………………………………………………123.2自动售货机简介…………………………………………………………133.3自动售货机工作原理………………………………………………………133.4自动售货机设计要求………………………………………………………144基于PLC原理的自动售货机的设计…………………………………………154.1自动售货机设计思路……………………………………………………154.2顺序功能图………………………………………………………………164.3I\O点的分配………………………………………………………………164.4外部接线…………………………………………………………………174.5程序设计部分……………………………………………………………174.5.1程序设计说明……………………………………………………………174.5.2程序设计………………………………………………………………185结语…………………………………………………………………………22参考文献………………………………………………………………………23致谢……………………………………………………………………………24附录1：程序清单………………………………………………………………2541引言自动售货机是能够根据投入的钱币自动付货的机器，它是商业自动化的常用设备，不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。现代的自动售货机的种类、结构和功能依出售的商品而异。钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。自动售货机自动输出顾客所要的商品。因此，自动售货机在商业，食品行业越来越普及，更方便消费者购买自己所需的商品。使用方便、可靠、节省人力的自动售货机将在社会生活中成为一种趋势。面对当前快速商品社会，人们的时间观念越来越重，如何才能更快的购买到顾客自己所需的商品，这都是顾客和商家共同面临的问题。随着科技的发展及人们生活水平的提高，自动售货机市场的发展越来越呈现出多元化及个性化的需求。通过自动售货机进行自助购物正逐渐成为市民的一种新的消费时尚，快捷方便的购物方式满足了人们在当今科技高速发展的现代社会追求高品质生活的需要。自动售货机在城市商业区、写字楼大厅、风景区、车站、码头、繁华街道等公共场所的布设能够美化亮化城市环境，方便群众生活，已经成为城市各角落的一道亮丽风景线。自动售货机已在国内普及，并成为城市现代文明程度的一种象征性标志。可程序逻辑控制器（PLC，ProgrammableLogicController），乃是一种固态电子装置，主要利用输入／输出装置的回授信号及储存程序，控制机械或程序的操作。在工厂自动化（FA）系统中，PLC因为具备价格便宜、系统稳定及环境适应性佳的特点，故一直为自动化业界所采用。利用PLC设计自动售货机系统，方便简易，同时成本也低。52PLC的基本知识介绍2.1PLC产生与发展PLC问世于1969年。20世纪60年代末期，当时美国的汽车制造工业非常发达，竞争也非常激烈。各生产成家为适应市场需求不断更新汽车型号，还必然要求相应的加工生产线随之改变，整个继电接触器控制系统也就必须重新设计和配置。这样不但造成设备的极大浪费，而且新系统的接线也非常费时。在这种情况下，采用继电器控制就显示出过多的不足。正是从汽车制造业开始了对传统继电器的挑战，1968年美国的GeneralMotors（GM）公司，为了适应产品品种的不断更新、减少更换控制系统的费用和周期，要求制造商为其装配线提供一种新型的通用程序控制器，并提出10项招标指标：1）编程简单，可在现场修改程序；2）维护方便，最好是插件式；3）体积小于继电器控制柜；4）可靠性高于继电器控制柜；5）可将数据直接送入管理计算机；6）输入可以是交流115V；7）输出为交流115V、2A以上，能直接驱动电磁阀等；8）在成本上可与继电器控制柜竞争；9）在扩展时，原系统只需要很小变更；10）用户程序存贮器容量至少能扩展到4K。这就是著名的GM十条。如果说各种电控制器、电子计算机技术的发展是可编程序控制器出现的物质基础，那么GM十条就是可编程序控制器出现的直接原因。1969年，美国数字设备公司(DEC)研制生产出世界上第一台PLC,并成功的应用到美国通用汽车公司的生产线上。它既具有继电控制系统的外部特性,又有计算机的可编程性、通用性和灵活性,它开创了自动控制设备的新局面。由于当时技术所限,使用的器件集成度不高,其建树良多,体积大,只有来取代继电系统,在功能上仅限于执行机电控制逻辑,定时和技术等。70年代中期,随着大规模集成电路和微型计算机技术的发展,美国,日本,德国等把微处理器引入PLC,使可编程逻辑控制器有更多的计算机功能,不仅用6软件编程取代了硬连线逻辑,还增加了数字运算,数据处理和数据通信功能,并求做到了小型化。在编程方面采用了面向生产,面形用户的语言,打破了以往必须有计算机知识的人员使用的计算机编程的限制,使广大工程技术人员以及具有电工知识的人员乐于接受和应用,所以得到了迅速而广泛的推广。80年代国外工业界把引进了微处理器的可编程逻辑控制器只是命名为PLC(ProgrammableController),简称PLC。在我国已不烦技术人员为了与个人计算机区别开来,把PLC简称为PLC。1985年1月国际电工委员会对可编程序控制器给出了如下定义:可编程序控制器是一种数字运算的电子系统,专为工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器,用来在内部存储执行逻辑运算,顺序控制,定时,技术和算术运算等操作的指令,并通过数字式,模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充的原则设计。PLC的发展相当迅速,在发达国家的应用几乎覆盖所有工业企业行业,PLC的销售额增长率在20%以上,PLC品种以多达数百种,世界上几十家著名的电器工厂都在生产PLC装置。目前,美国处于领先的地位,著名的生产厂有德州公司、通用公司、歌德公司、数字设备公司等。日本自1971年引进PLC技术后,发展也很快,三菱公司、日立公司和立石公司是最大的三家。德国的西门子公司、荷兰的飞利浦公司、瑞典的通用公司及英国、法国等都生产自己的PLC。近年来,国外的PLC大量的进入我国市场.我国也引进多条PLC生产线,在逐步消化国外技术的基础上防止和自行研制。PLC在我国大多数工业部门得到应用,已经取得显著的经济效益并正在迅速推广。2.2PLC的特点和应用PLC专为在工业环境下应用而设计，以用户需要为主，又采用了先进的微型计算机技术，所以具有以下几个显著特点。1）可靠性高PLC由于选用了大规模集成电路和微处理器，使系统器件数大大减少，并且在硬件和软件的设计制造过程中采取了一系列隔离和抗干扰措施，使它能适应恶劣的工作环境，所以具有很高的可靠性。PLC控制系统平均无故障时间可达2万小时以上。高可靠性是PLC成为通用自动控制设备的首选条件之一。72）编成简单、使用方便PLC的编程采用类似继电控制系统电器原理的梯形图，用串联、并联、定时、计数等人们所熟悉的概念，使计算机语言大众化，只要是比较熟练的电工和熟悉工业和知识的人在几天内就能学会，只是PLC得到推广的重要原因之一。3）通用性好，具有在线修改能力PLC的硬件采用模块化结构，可以灵活的组态以适应不同的控制对象、控制规模和控制功能的要求，给组成各种系统带来极大的方便。同一台PLC装置用于不同受控对象时,只是输入输出组件、功能模块和应用软件不同。同时，PLC控制系统中的控制电路是由软间编程完成的，只要对应用程序进行修改就可以满足不同的控制要求，因此PLC具有在线修改能力，功能易于扩展，给生产带来了“柔性”，具有惯犯的工业通用性。4）短设计、施工、投产试制周期，维护容易目前PLC产品已实现了系列化、标准化