.z**工學院課程設計說明書課題名稱： 自動售貨機的控制設計專業(yè)名稱： 自動化學生班級： 自本0902學生**： 學生**： 何峰指導教師： 陸秀令課程設計任務書自動售貨機的控制設計一、控制要求1．自動售貨機有3個投幣孔，分別為1元、5元和10元。2．售貨共有3種飲料供選擇，分別為汽水、花茶和咖啡。3．如投幣總額超過銷售價格，將可由退幣鈕找回余額。4．投幣總額或當前值顯示在7段數(shù)碼管上。5．投幣值等于或大于12元時，汽水指示燈亮，表示只可選擇汽水。6．投幣值等于或大于15元時，汽水和花茶指示燈亮，表示只可選擇汽水和花茶。7．投幣值等于或大于20元時，汽水、花茶和咖啡指示燈亮，表示3種均可選擇。8．按下要飲用的飲料按鈕，則相對應的指示燈開場閃爍，3s后自動停頓，表示飲料已經(jīng)掉出。9．動作停頓后按退幣鈕，可以退回余額，退回金額如果大于10元，則先退10元再退1元，如果小于10元則直接退1元的。二、設計任務學生根據(jù)控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度方案，運用所學的理論知識，進展自動售貨機運行原理設計、硬件系統(tǒng)設計、軟件系統(tǒng)設計、創(chuàng)新設計，提高理論知識工程應用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：1.設計出硬件系統(tǒng)的構造圖、接線圖、時序圖等；2.系統(tǒng)有啟動、停頓功能；3.運用功能指令進展PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序；4.程序構造與控制功能自行創(chuàng)新設計；5.進展系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)自動售貨機的控制要求。三、設計報告課程設計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設計報告寫作要求〞。目錄第1章緒論11.1引言11.2PLC控制系統(tǒng)設計編程要求21.3PLC控制系統(tǒng)設計的根本原則31.4本人的主要工作4第2章自動售貨機PLC控制系統(tǒng)的硬件設計52.1I/O點的統(tǒng)計52.2PLC選型與I/O的分配52.3自動售貨機的硬件控制電路設計53.1常見的梯形圖的設計方法73.2自動售貨機的PLC控制程序設計7第4章課程設計總結(jié)12參考文獻13-.z第1章緒論1.1引言自動售貨機是可完成無人自動售貨，集光、機、電一體化的商業(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,因此深受上班族的歡迎,很多城市的公共場所里面都放置有自動售貨機,出售的商品五花八門,從飲料、零食、香煙、糖果,到牙刷、方便面、自動照相機。近年來，我國的自動售貨機行業(yè)突飛猛進：在汽車總站、商廈、醫(yī)院、小區(qū)、學校等地區(qū)紛紛涌現(xiàn)出自動售貨機的蹤跡。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傳統(tǒng)的自動售貨機控制系統(tǒng)采用單片機作為控制核心,這樣不僅會在輸入輸出接口上做大量的工作，而且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差?？删幊踢壿嬁刂破鳌睵rogrammableLogicalController〕，簡稱PLC?？删幊绦蚩刂破魇蔷C合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術而開展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置,它具有可靠性高、編程簡單、維護方便等優(yōu)點,已在工業(yè)控制領域得到廣泛地應用。因為自動售貨機作為社會上完成商品零售和綜合效勞的獨立設施,要求它的構造必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。PLC是以CPU為核心，綜合了計算機技術和通信技術開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。PLC的工作原理與計算機的工作原理根本是一致的,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。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。目前，可編程控制器在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保等各行各業(yè)。自動售貨機的新奇、文明、高檔、靈活方便等深受廣闊市民青睞。自動售貨機最根本的功能是對投入的貨幣進展運算，并根據(jù)所投入的貨幣數(shù)值判斷是否能夠購置*種商品,并做出相應的反映。因此，售貨機應能夠辨識機內(nèi)包含的商品,能夠?qū)λ度氲膸胖颠M展累計,并提供所要購置的商品。當按下選擇商品的按鈕時，自動售貨機根據(jù)投入的幣值，起動電機，提取商品到出貨口，顧客取出商品，完成此次交易。它還具有識幣系統(tǒng)、貨物和貨幣的傳送系統(tǒng)來實現(xiàn)完整的售貨功能。1.2PLC控制系統(tǒng)設計編程要求任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設計PLC控制系統(tǒng)時，應遵循以下根本原則：1.最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設計過程中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計之前就要深入現(xiàn)場進展調(diào)查研究，充分收集控制現(xiàn)場的資料，同時收集相關國內(nèi)、國外相關的資料。同時還要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術人員、現(xiàn)場操作人員等嚴密配合，擬定控制方案，共同解決設計中的重點問題和疑難問題。2.保證PLC控制系統(tǒng)平安可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期平安、可靠、穩(wěn)定運行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設計者在系統(tǒng)設計、元器件選擇、軟件編程等方面要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)平安可靠。例如：應該保證PLC控制程序不僅能在正常條件下運行，而且要在非正常情況下，也能正常工作。3.力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的本錢。這就要求設計者不僅應該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、本錢低，不宜盲目追求自動化和高指標。4.適應開展的需要由于技術的不斷開展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)開展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的開展和工藝的改進。1.3PLC控制系統(tǒng)設計的根本原則1、所編的程序要符合所使用的PLC的有關的規(guī)定主要是對指令要準確地理解，正確地使用。各種PLC指令多有類似之處，但還有些差異。對于有PLC使用經(jīng)歷的人，中選用另一種不太熟悉的型號進展編程設計時，一定要對新型號PLC的指令重新理解一遍，否則容易出錯。2、要使所編的程序盡可能簡潔簡短的程序可以節(jié)省內(nèi)存，簡化調(diào)試，而且還可節(jié)省執(zhí)行指令的時間，提高對輸入的響應速度。要使所編的程序簡短，就要注意編程方法，用好指令，用巧指令，還要能優(yōu)化構造。要實現(xiàn)*種功能，一般而言，在到達的目的一樣時，用功能強的指令比用功能單一的指令，程序步數(shù)可能會少些。3、要使所編的程序盡可能清晰這樣既便于程序的調(diào)試、修改或補充，也便于別人了解和讀懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的層次，講究模塊化、標準化。特別是在編制復雜的程序時，更要注意程序的層次，可積累自己的與吸收別人的經(jīng)歷，整理出一些標準的具有典型功能的程序，并盡可能使程序單元化，像計算機中的常用的一些子程序一樣，移來移去都能用，這樣，設計起來簡單，別人也易了解。4、要使所編的程序符合PLC的性能指標及工作要求所編程序的指令條數(shù)一定少于所選用的PLC內(nèi)存的容量，即程序在PLC中能放得下，所用的輸入、輸出點數(shù)要在所選用PLC的I/O點數(shù)*圍之內(nèi)，PLC的掃描時間要少于所選用PLC的程序運行監(jiān)測時間。PLC的掃描時間不僅包括運行用戶程序所需的時間，而且還包括運行系統(tǒng)程序所需的時間。5、所編程序能夠循環(huán)運行PLC的工作特點是循環(huán)反復、不連續(xù)地運行同一程序。它的運行從初始化后的狀態(tài)開場，待控制對象完成了工作循環(huán)〔完整程序執(zhí)行一次〕，則又返回初始化狀態(tài)繼續(xù)運行。因為只有這樣才能使控制對象在新的工作周期中也得到一樣的控制。1.4本人的主要工作我的主要工作是設計自動售貨機的所有硬件系統(tǒng)與軟件程序。其中包括對I/O點的統(tǒng)計與分配，對PLC的選型，對硬件線路的設計，對PLC梯形圖的編程設計，與最終的調(diào)試仿真。第2章自動售貨機PLC控制系統(tǒng)的硬件設計2.1I/O點的統(tǒng)計本系統(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)控制要求,I/O點數(shù)在32個左右,其中其輸入點為16點,輸出點為16點。2.2PLC選型與I/O的分配根據(jù)PLC的程序選擇性能價格比較高的三菱F*2N—32MR，自動售貨機的I/O分配表如表2-1。表2-1I/O分配表輸入輸出*說明Y說明*0總開關Y0汽水指示燈*11元硬幣識別器Y1花茶指示燈*25元硬幣識別器Y2咖啡指示燈*310元硬幣識別器Y3汽水出口*4汽水按鈕Y4花茶出口*5花茶按鈕Y5咖啡出口*6咖啡按鈕Y610元硬幣退幣機構*7退幣按鈕Y71元硬幣退幣機構Y10-Y17帶鎖存的七段顯示器2.3自動售貨機的硬件控制電路設計了解各個控制對象的驅(qū)動要求，分析對象的控制要求，確定所控制參數(shù)的精度及類型，如：對開關量、模擬量的控制等，完成PLC硬件構造配置。本設計中，退幣按鈕、各種飲料按鈕、開場購置按鈕、繼續(xù)按鈕退幣機構和飲料出口〔驅(qū)動電磁閥〕等均為開關量。根據(jù)上述要求，因條件所限輸出均用指示燈代替，由此繪制出系統(tǒng)構造圖，PLC控制電路接線圖。如圖2-1，圖2-2，所示。圖2-1自動售貨機構造圖圖2-2自動售貨機的接線圖第3章自動售貨機PLC控制系統(tǒng)的軟件設計3.1常見的梯形圖的設計方法1根據(jù)繼電器電路圖設計梯形圖用PLC改造繼電器控制系統(tǒng)時，原有的繼電器控制系統(tǒng)經(jīng)過長期的使用和考驗，已經(jīng)被證明能完成系統(tǒng)要求的控制功能，而繼電器電路圖與梯形圖在表示方法和分析方法上有很多相似之處，因此可以根據(jù)繼電器電路圖設計梯形圖，即將繼電器電路圖“轉(zhuǎn)換〞為具有一樣功能的PLC的外部硬件接線圖和梯形圖。2經(jīng)歷法設計梯形圖經(jīng)歷設計琺是在一些經(jīng)典的電路根底上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖，設計比較簡單的控制系統(tǒng)的梯形圖。一般需要屢次反復地調(diào)試和修改梯形圖，增加一鞋觸電或中間編程元件，最后才能得到一個滿意的結(jié)果。這種方法沒有普遍的規(guī)律可以遵循，具有很大的試探性和隨意性，最后的結(jié)果不是唯一的，設計所用的時間，設計的質(zhì)量與設計者的經(jīng)歷有很大關系，一般用于較簡單的梯形圖的設計。3順序控制法的設計梯形圖順序控制就是按照生產(chǎn)工藝預先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機構自動地有次序的進展操作。此次設計我是運用的經(jīng)歷法設計的梯形圖，根據(jù)平時上課所學與實驗中的經(jīng)歷設計的梯形圖。3.2自動售貨機的PLC控制程序設計根據(jù)控制要求，繪出自動售貨機PLC控制流程圖，表達出各控制對象的動作順序，相互間的制約關系。自動售貨機PLC控制流程圖，如圖2-3所示。圖3-1自動售貨機的流程圖在明確PLC存放器空間分配，確定專用存放器的根底上，進展控制系統(tǒng)的程序設計，包括主程序編制、各功能子程序編制、其他輔助程序的編制等。自動售貨機PLC控制梯形圖，如下所示。第4章課程設計總結(jié)經(jīng)過一周的奮戰(zhàn)，我的課程設計終于完成了。在沒有做課程設計以前覺得課程設計只是對這幾年來所學知識的單純總結(jié)，但是通過這次設計過程，我發(fā)現(xiàn)學習過程中不容得半點馬虎和隨意。首先，程序設計過程中，要按主電路、控制電路、輔助電路、聯(lián)鎖與保護、總體檢查反復修改與完善的先后順序進展。PLC控制程序既要滿足生產(chǎn)機械和工藝的各種控制，又要滿足電氣控制裝置本身的制造、使用和維修的需要。原理設計決定著生產(chǎn)機械設備的合理性與先進性，考慮其是否具有生產(chǎn)可行性、經(jīng)濟性、美觀、使用維修方便等特點PLC控制系統(tǒng)設計要全面考慮兩方面的內(nèi)容；其次，應注重與同學