基于PLC的自动售货机系统设计.docx

《基于PLC的自动售货机系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的自动售货机系统设计.docx（15页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、摘要自动售货机二十四小时不间断的服务，节约了大量的人力物力，而且占地面积小，投入较低。自动售货机的库存情况能够远程监测，并及时精确地收集信息，可以确保货源的充裕。本文设计一款基于P1C（可编程逻辑控制器）的自动售货机控制系统，在硬件设计部分中，对系统应用的关键设备进行参数计算和选型，同时，利用CAD软件设计P1C接线图。在软件设计部分，对系统的控制流程进行设计，确保合理性和可操作性。并使用编程软件绘制由P1C运行的梯状图形。在此基础上，再利用软件的模拟功能实现系统的调试和模拟，进而判断编程的合理性，验证系统的运行状况。关键词：P1C；自动售货机；控制系统目录1前言11.1 论文研究的目的和意义

2、11.2 本文的设计目标11. 3技术路线12系统整体方案设计21.1 系统结构设计22. 2控制器选型2(1)规模要适合3(2)功能要相当，结构要合理3(3)使用环境条件42.3软件工具5(5)兼容GXDeVe1oPer软件。53硬件设计63.2P1C接线图64软件设计71. 1软件流程设计72. 2钱币累加程序模块84. 3钱币比较与商品指示灯模块95. 4出货模块106. 5找零及计算模块107. 6售出成功后复位模块115调试与仿真118. 1钱数为13115.2钱数为18126总结13参考文献14致谢错误!未定义书签。1前言1.1 论文研究的目的和意义随着无人商店的诞生，自动售货机将

3、会是一个应运而生的新时期的必然产品。自动售货机二十四小时不间断的服务，节省了大批的人力物力，且占用建筑面积小，投资较低。而自动贩售机器的仓库也可远程监视，及时精确地收集商品资讯，更可确保货源的充裕。自动售货机是一款智能化业务装置，能够为城市居民实现全天候不中断的产品零售业务。销售商品类型也由原来单纯的饮品、香烟等到了现在琳琅满目的日用物资，也因而受到了城市居民们的青睐。而由于自动贩售机器功能的越来越丰富，它对核心系统的计算速度、安全性要求也更高。比较于传统的自动售货机使用单片机为核心控制器，P1C为通用工业控制系统的设备拥有性能高、安全性强、维修简便等优点，也比较适宜于在公共场合的复杂环境下应

4、用。1.2 本文的设计目标本文将设计一种采用P1C的自动售货机系统，具有以下功能：(1)用于出售零食1至零食5共五种商品，零食1售价3元1份，零食2售价6元1份，零食3售价9元1份，零食4售价12元1份，零食5售价15元1份。(2)顾客可以投放1元、5元和10元三种货币。(3)当投资的人民币钱数超过或低于三元时，零食1指示灯亮；当所投入的货币钱数大于或等于六元时，零食1指示灯和零食2指示灯均亮；当投放的货币钱数大于或等于九元时,零食1指示灯、零食2指示灯、零食3指示灯响亮；当投放的货币钱数大于或等于十五元时，五个指示灯都亮。(4)当商品灯亮后，按下对应的按钮，售出对应商品，并找出多余的零钱。1

5、.3 技术路线本设计的技术路线如下图所示。首先查阅相关文献资料，确定自动售货机的主要功能；其次，运用整体性的设计思想，对系统总体方案进行设计，在此部分中，对P1C的型号进行选型，确定编程软件。在硬件设计部分中，对系统应用的关键设备进行参数计算和选型，同时，利用CAD软件设计P1C接线图。在软件设计部分中，对系统的控制流程进行设计，确保合理性和可操作性。进行了程式编制,并使用编程软件绘制由P1C运行的梯状图形。在此基础上，再利用软件的模拟功能实现调试和模拟，以实现对编程的合理、正确运行。最后，对设计步骤进行归纳，对成果进行梳理，撰写毕业论文。2系统整体方案设计2.1 系统结构设计本文设计的系统整

6、体结构示意图如下图2.1所示。图2.1自动售货机系统整体结构示意图商品展示窗口用于展示可出售的商品，在本设计中包括零食1至零食5共五种商品。通过玻璃展柜向顾客展示。投钱口用于接收顾客投放的钱币，可识别和收纳包括纸币、硬币、美元、瑞士、法郎等多种钱币，并由特殊的传感器进行识别和换算。找零口基于等价交换原则，用于对顾客进行找零。当投币数量不低于商品价格时，对应的商品指示灯亮起。顾客按下对应的商品按钮，即可从取货口取出对应的商品。2.2 控制器选型当某一项控制任务决定由P1C来实现后，选用P1C就变成了最关键的事项。一方面要选择大容量的P1C,另外还要考虑型号和外设。对于第一个问题，首先要对控制系统

7、任务做出细致的分类，明确全部的I/O点，包含开关量I/O和模拟量I/O,以及输出方式是选用继电器开关或晶体管或控制硅型。关于监控输入输出点的种类也十分重要，假设他们之间既有交流220V的接触器和电磁阀，也有240V的指明灯，那么最后选择的P1C的输入输出点数就有可能超过了实际点数。但是由于P1C的输入与出口端点通常是几组共用一台公共端，这一组输入输出只能有一种供电的种类或者级别。所以，一旦它们都是交流220V的负载。则直流24V的负载就可以用到其他的输入与出口端点了。但是这有可能导致输入与出口点数浪费，从而提高生产成本。所以要尽量选用相同级别和种类的负载，例如采用交流220V的指示灯等。在通常

8、状况下继电器开关输入输出的P1C应用最多，而针对需要高速输入输出的情形，就必须采用无触点的晶体管输入输出的P1C了。对于第二个问题，主要从以下几个方面考虑：(1)规模要适合投入、产出点数和软件对P1C控制功能和命令的需求，是选定P1C型号规模尺寸大小的关键。首先要保证有适当的投入、产出点数，要预留一分的余地(要有百分之十的后备量)。若仅仅希望完成单机自动化，或机电一体化的生产，则可以选用较小型P1C。若控制器很大，进入、出口个数也较多，且被控装置也比较离散，可采用中型或更大规模P1Co还应明确程序存储器的容积大小。一般较粗略的估算方式为：(入口+出口)X(1012)二指令的行走步数。尤其要注意

9、,因控制器比较复杂，且数据容积也很大，可能会出现存贮数不足的问题。(2)功能要相当，结构要合理对于以开关量进行监控的系统，普通的低档机器也可满足此要求。对于以开关数量限制居多，并带有一些模拟量控制器的系统，则应选用带有A/D、D/A切换、加减计算、数据传递等功能的低档机。对控制单元设计要求比较复杂，或控制单元特性需求较大的控制单元，如需要进行PID计算、闭环控制、通信联网等，可以视限制总体规模大小和复杂性的程度，选择中级或高级机。其中，高档机主要应用于人规模过程管理、全P1C的分布式管理和整个工厂的智能化管理等。对于生产工艺相对稳定、环境要求较好(维修虽较小)的场合，采用组合式构造P1C,其余

10、情形下可采用模块式构造P1C。(3)使用环境条件在选用P1CBt,还要考虑应用现场的环境要求能否满足规定。一般考虑的环境要求有：环境温度、相对湿度、电源允许波动范围和抗干扰等环境指标。三菱集团的FX系统产品样本中，包含FX1SFX1NFX2N和FX2NC四个型号，能适应各种用户的需求。而随着新市场的需要和科技的进展，日本三菱公司也已开发功能更强、可扩展性更丰富的FX3U和FX3UC两个型号产品。FX产品是目前国内外应用的最多的P1C系列产品之一,尤其是FX2N系列P1C产品，具有功能强大、使用范围广泛、性能价格比高等特点，且具有强大的网络通信功能，最大可扩充至256个I/O点，能适应大多数用户

11、的需求。型号FX2N运算控制方式存储程序，反复运算I/O控制方式批处理方式(在执行END指令时)，可以使用I/O刷新运算处理速度基本指令0.08s/指令应用指令1.52s指令数百微秒/指令程序语言逻辑梯形图和指令表，可以用步进梯形指令来生成顺序控制指令程序容量(EEPROM)内置8KB步，用存储盒可达16KB步指令容量基本、步进基本指令27条，步进指令2条应用指令128条表2.1P1C一般技术指标列表项目继电器输出晶闸管输出(仅FX2N)晶体管输出外部电源最大AC240V或DC30VAC85242VDC530V最大负载电阻负载2A/1点，8A/C0M0.3A/1点，0.8A/C0M0.5A/1

12、点,0.8A/C0M感性负载80VA,120240VAC36VAAC240V12W24VDC灯负载IOOW30W0.9WDC24V(FX1S),其他系列1.5W/DC24V最小负载电压5VDC时2mA,电压24VDC时5mA2.3VA240VAC响应时间0FF0NIOmsIms0.2ms;5s(仅Y0,Y1)ONOFFIOmsIOms0.2ms;5s（仅YO,1）开路漏电流2.4mA240VAC0.ImA30VDC电路隔离继电器隔离光电晶闸管隔离光耦合器隔离输出动作显示线圈通电时1ED灯亮表2.2输出技术指标综述所述，本文选用FX2N系列P1C控制器。2.3 软件工具GXWorks2是一个功能

13、齐全、数据类型丰富的P1C程序设计软件,GXWorks2软件专门使用于生产机械上的控制器代码程序,使用GXWorks2最新版可以使生产机器上具备进行逻辑计算,序列管理、定时器等面对使用者的命令，同时也能够使用数值或模拟式进入/出口管理不同的机器及制造流程。软件初始界面如下图。图2.2软件界面该软件具有如下特点：(1) GXWorks2官方版三菱电机新型P1C软件系统，包含简化工程项目(Simp1eProject)和构造化工程项目(StrUCtUredProject)两个程序设计方法。(2)支持梯形图、指令表、SFC,ST及结构化梯形图等计算机编程语言。(3)可以进行程序编辑，系统参数设置，网络

14、设置，程序监测、调试和在线更新，以及智能功能模块设置等功能。(4)适合于生产Q、QnU,1、FX等一系列的可编程逻辑逻辑控制器。(5)兼容GXDeVe1OPer软件。(6)提供技术支持三菱电机工控生产的iQP1atform及综合应用信息管理软件系统iQWorkso(7)三菱P1CGXWorks2具备系统标签控制功能，可完成P1C数据信息和HMK运动控制器的资源共享。3硬件设计在本部分中，对系统应用的关键设备进行参数计算和选型，同时分配I/O地址，利用CAD软件设计并绘制P1C接线图。3.1I/O地址分配本文设计的P1C的I/O分配如下表3.1所示。表3.1I/O分配表项目P1C软元件元件文字符号元件名称控制功能输入XOOOSQ1检测元件1元检测XOO1SQ2检测元件5元检测X002SQ3检测元件10元检测X003SB1按钮1出零食1X004SB2按钮2出零食2X005SB3按钮3出零食3X006SB4按钮4出零食4X007SB5按钮5出零食5输出YOOOYV1电磁阀1出零食1YOO1YV2电磁阀2出零食2Y002YV3电磁阀3出零食3Y003YV4电磁阀4出零食4Y004YV5电磁阀5出零食5005H11指示灯123元006H12信号灯226元007H13信号灯3二9元YO1OH14信号灯412元YO11H15