自动售货机报告 提交版 --吉

佛山科学技术学院课程设计佛山科学技术学院课程设计任务书电气工程与自动化专业12年级4班吉达珠一、设计题目自动售货机的PLC控制二、主要内容本系统的自动售货机能销售饮料和啤酒两种，在自动售货过程中，具有硬币识别、币值累加、自动售货、自动找钱、统计销售金额、销售数量、库存数量等功能，此售货机只可接受的硬币为5角和1元，饮料的售价为2.5元，啤酒为3元。三、具体要求1.投入硬币时，显示器显示已投入的硬币值。当投入的硬币值等于或超过某个商品的价值时，对应的指示灯亮。2.饮料指示灯亮时，按饮料按钮，饮料驱动器动作，饮料从售货口自动售出，饮料指示灯闪烁，5s后饮料驱动器释放，完成一次售货。3.啤酒指示灯亮时，按啤酒按钮，啤酒驱动器动作，啤酒从售货口自动售出，啤酒指示灯闪烁，5s后啤酒驱动器释放，完成一次售货。4.购买商品以后，显示器显示剩余的金额。若有剩余金额，找钱指示灯亮。5.在购买商品后还剩余额，或在投入硬币后又不想购买商品（未按饮料按钮或啤酒按钮），按复位按钮，售货机自动退出应找回的硬币。6.售货机能自动计算已售出商品的总金额、啤酒和饮料的现存数量。当啤酒或饮料现存数量为零时，对应的指示灯闪烁，此种情况下，不能购买此种商品。7.指示灯闪烁的频率为1Hz在上述具体的要求下，完成硬件电路的制作和接线，PLC控制程序的设计及联机调试，直至满足要求。佛山科学技术学院课程设计四、进度安排1.理解课程设计内容及设计要求，查阅资料（第一周的星期一）。2.PLC外围硬件电路的制作和接线，构思设计方案（第一周的星期二至星期三）。3.PLC控制程序设计、程序调试及系统的总体调试，撰写课程设计报告（第一周的星期四至第二周星期四）。4.课程设计答辩、批改设计报告，登载成绩（第二周星期五）。五、完成后应上交的材料PLC外围硬件连接电路、程序清单及课程设计总结报告。六、总评成绩指导教师签名日期年月日系主任审核日期年月日佛山科学技术学院课程设计摘要本系统的自动售货机采用可编程控制器PLC控制，能销售饮料和啤酒两种。通过PLC程序编程，在自动售货过程中，实现硬币识别、币值累加、自动售货、自动找钱、统计销售金额、销售数量、库存数量等功能。此售货机只可接受的硬币为5角和1元，饮料的售价为2.5元，啤酒为3元。当啤酒或饮料现存数量为零时，对应的指示灯闪烁，此种情况下，不能购买此种商品。此系统分软件设计和硬件设计。关键字：PLC；自动控制；自动售货机；程序佛山科学技术学院课程设计第1页共26页目录1、设计任务分析.......................................21.1设计目的.......................................21.2功能分析.......................................21.3设计要求........................................22、自动售货机系统方案设计确定..........................32.1PLC控制系统设计的原则..........................32.2设计方案的确定.................................33、自动售货机硬件电路设计..............................43.1硬件显示模块...................................43.2按键操控模块....................................43.3CD4511译码器..................................53.4I/O端子分配....................................63.5主电路接线图...................................74、自动售货机软件设计..................................84.1程序流程图......................................84.2程序主要功能模块环节解释说明....................94.2.1初始化环节................................94.2.2投币输入环节..............................94.2.3投币金额显示环节..........错误!未定义书签。4.2.4商品选择环节环节.........................124.2.5找钱退币环节..............错误!未定义书签。5、系统调试...........................................135.1硬件调试.......................................135.2软件调试......................................135.3总体调试......................................13结论及存在的问题......................................15心得体会..............................................16参考文献：............................................17附录1................................................18附录2................................................23佛山科学技术学院课程设计第2页共26页1、设计任务分析1.1设计目的本课题主要的目的是为了通过课程设计，使学生了解PLC控制的应用背景，掌握PLC控制系统设计的基本步骤，程序设计的基本方法，理论联系实际。培养学生分析问题和解决问题的能力.1.2功能分析设计一台用于销售饮料和啤酒的自动售货机，具有硬币识别、币值累加、自动售货、自动找钱、库存数量等功能，此售货机只可接受的硬币为5角和1元，饮料的售价为2.5元，啤酒为3元。库存量为一定值，当库存量为0时。所对应的显示灯闪烁，驱动按钮失效。1.3设计要求（1）投入硬币时，显示器显示已投入的硬币值。当投入的硬币值等于或超过某个商品的价值时，对应的指示灯亮。(2)饮料指示灯亮时，按饮料按钮，饮料驱动器动作，饮料从售货口自动售出，饮料指示灯闪烁，5s后饮料驱动器释放，完成一次售货。(3)啤酒指示灯亮时，按啤酒按钮，啤酒驱动器动作，啤酒从售货口自动售出，啤酒指示灯闪烁，5s后啤酒驱动器释放，完成一次售货。(4)购买商品以后，显示器显示剩余的金额。若有剩余金额，找钱指示灯亮。(5)在购买商品后还剩余额，或在投入硬币后又不想购买商品（未按饮料按钮或啤酒按钮），按复位按钮，售货机自动退出应找回的硬币。(6)售货机能自动计算已售出商品的总金额、啤酒和饮料的现存数量。当啤酒或饮料现存数量为零时，对应的指示灯闪烁，此种情况下，不能购买此种商品。(7)指示灯闪烁的频率为1Hz佛山科学技术学院课程设计第3页共26页2、自动售货机系统方案设计确定2.1PLC控制系统设计的原则（1）最大限度的满足被控制对象的控制要求（2）在满足控制要求前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。（3）保证控制系统的安全可靠。考虑到生产发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。2.2设计方案的确定根据售货机自动控制系统的任务分析可以知道自动售货机的主要系统包括：硬件显示模块、按键操控模块、计币模块、比较比较、选择模块、饮料供应模块、退币模块和报警模块。根据课程设计任务书要求，选用共阴极的八段、CD4511译码器、LED二极管等元件设计出显示电路硬件部分。软件方面采用PLC编程软件运用加法、减法、传送、比较、移位、子程序和BCD等应用指令与基本指令组合起来编程。工作方式：手动;输入设备：按钮、开关;输出设备：指示灯、数码管PLC选型：三菱公司FX-2n—16MR并通过相应的数码管和LED管的动作变化体现出来。最后把电路板与PLC连接起来，输入已编好的程序进行调试，以便达到此次课程设计的目的和要求。自动售货机整体设计面板如图2-1所示.图2-1自动售货机的面板布置图佛山科学技术学院课程设计第4页共26页3、自动售货机硬件电路设计3.1硬件显示模块用4个八段数码管来显示货币值，数码管的连接采用共阴极的形式.数码管内部结构及连线分别如图3-1和图3-2所示。图3-1数码管内部结构图3-2数码管的接线3.2按键操控模块按键与PLC端子连线如图3-3所示图3-3按键接线佛山科学技术学院课程设计第5页共26页3.3CD4511译码器CD4511主要端子介绍如下：①锁存部分有四位存储锁电路，由锁存允许端LE控制锁存，当LE＝“0”时，锁存器直通，输出端随A～D端变化；当LE＝“1”时，锁存器锁定，输出端保持不变。②熄灭控制端BI，当BI＝“0”时，译码器输出全为“0”，即数码管熄灭。③输出驱动部分是具有较大电流输出的NPN双极型晶体管，当推动LED数字显示器件时，一定要加限流电阻，限流电阻约200Ω,由等测试输入端LT，可测试数码管的七段。当LE＝“0”时，显示数8，即各段均亮，则正常。当输入的BCD码大于1001时，七段显示输出全为“0”，数码管熄灭。CD4511管脚逻辑图和真值表分别如图3-4和图3-5所示。图3-4CD4511管脚逻辑图ABCDabcdefgLTBILEVDDVSS1168佛山科学技术学院课程设计第6页共26页图3-5CD4511真值表3.4I/O端子分配I/0端子是plc的输入和输出端口，是plc的重要组成部分，输入端是接受外部信号的端口，输出端是plc向外部负载发送信号的端口表3-1I/O端子分配输入输出X0：5角识别器Y0～Y10：自制显示电路板X1：1元识别器Y11：饮料驱动器X2：饮料按钮Y12：啤酒驱动器X3：啤酒按钮Y13：饮料指示灯X4：复位按钮Y14：啤酒指示灯Y15：找钱指示灯Y16：退币驱动器Y17：退1元指示灯Y20：退5角指示灯佛山科学技术学院课程设计第7页共26页图3-6I/O端子接线3.5主电路接线图主电路主要由CD4511译码器、LED数码管、电阻和直流电源四部分组成，接线图如图3-7所示图3-7主电路接线图佛山科学技术学院课程设计第8页共26页4、自动售货机软件设计4.1程序流程图图4-1程序流程图佛山科学技术学院课程设计第9页共26页4.2程序主要功能环节解释说明4.2.1初始化环节图4-2初始化程序段该程序段采用区间复位的方式，将继电器M0~M25进行复位处理。并且将K15的值转移到K1Y004，使得Y004~Y007处于高电平，锁定数码管。4.2.2投币输入环节图4-1投币输入程序段该段程序采用脉冲触发按钮作为投币动作，执行投币检测及币种判断功能的。如X000来一个触发脉冲就在寄存五毛数值的数据寄存器里加币值，同X001触发脉冲执行跟X000同理，并通过数据传送，将投入的金额总数存在寄存器D202中。佛山科学技术学院课程设计第10页共26页4.2.3投币金额显示环节图4-3投币金额显示程序段该环节是首先将显示金额单位为元数码管解锁，通过BCD转码环节将对应金额值存入K1M14中，再将K1M14中的数据（即金额单位元的数值）转移到K1Y000，即对应输出到各数码管，然后再将该数码管锁定显示。完成投币后显示金额的功能。佛山科学技术学院课程设计第11页共26页4.2.4商品选择环节图4-4购买啤酒程序段该商品选择环节以购买啤酒为例说明，如上图程序段，在啤酒有货的情况下，按下啤酒按钮，啤酒驱动器动作，啤酒从售货口自动售出，啤酒指示灯闪烁。5S后啤酒驱动器释放，完成一次售货。佛山科学技术学院课程设计第12页共26页4.2.5找钱退币环节