《基于PLC控制的自動售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《基于PLC控制的自動售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（24頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

摘 要 自動售貨機(jī)作為一種先進(jìn)的零售業(yè)受到喜歡追逐時尚的年輕人的歡迎。自動售貨機(jī)是一種高智能化的產(chǎn)品，因其沒有語言障礙，操作簡便，可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時自動售貨系統(tǒng)在運(yùn)營時需要更少的資本、占用更小的面積，擁有吸引人們購買好奇心的自身性能，以及解決人工費(fèi)用上升的問題等優(yōu)點(diǎn)。 2004年以后，中國的自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)將實(shí)現(xiàn)快速增長，奧運(yùn)會和世博會為自動售貨機(jī)市場帶來了巨大商機(jī)，2008年后將進(jìn)入發(fā)展期，自動售貨即將在中國零售業(yè)掀起繼百貨商店、超市之后的第三次零售業(yè)革命。 本文應(yīng)用PLC 來進(jìn)行設(shè)計(jì)，介紹了自動售貨機(jī)的基本原理，對其控制要求進(jìn)行了分析，根據(jù)PLC的相關(guān)知識設(shè)計(jì)出外部接線圖，畫出順序功能圖，最后設(shè)計(jì)了梯形圖。 程序涉及到了自動售貨機(jī)工作的絕大部分過程。利用PLC控制的自動售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動售貨機(jī)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。 關(guān)鍵詞： 自動售貨機(jī) 可編程序控制器 梯形圖 目 錄 前 言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（1） 一．可編程序控制器的介紹．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（2） （一） 可編程序控制器的定義和原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（2） （二）可編程序控制器的產(chǎn)生和現(xiàn)狀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(2) （三） 可編程序控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（3） （四） 可編程序控制器的分類及發(fā)展趨勢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（4） 1.可編程序控制器的分類．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（4） 2．PLC的發(fā)展趨勢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（5） 二．自動售貨機(jī)的概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（6） 三．系統(tǒng)設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7） （一）機(jī)型選擇和I/O地址分配．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7） （二）硬件的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7） 1.電源部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（7） 2. PLC接口部分．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（8） （三） 軟件的設(shè)計(jì)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（9） 1.系統(tǒng)涉及PLC指令簡介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（9） 2.售貨機(jī)軟件說明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（12） 3.售貨機(jī)軟件梯形圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（15） 結(jié)束語．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（18） 致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（19） 參考文獻(xiàn)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．（20） 前 言 自動售貨機(jī)是可完成無人自動售貨,集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動化設(shè)備。 自動售貨機(jī)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(jī),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(jī)。 近年來,我國的自動售貨機(jī)行業(yè)突飛猛進(jìn):在汽車總站、商廈、醫(yī)院、小區(qū)、學(xué)校等地區(qū)紛紛涌現(xiàn)出自動售貨機(jī)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(shè)施的需求 傳統(tǒng)的自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)采用單片機(jī)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?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒rogrammable Logical Controller），簡稱PLC。可編程序控制器是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)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(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。 因?yàn)樽詣邮圬洐C(jī)作為社會上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施,要求它的結(jié)構(gòu)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(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)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( P L C 、機(jī)器人和C A D / C A M ) 之一。P L C有它自己的特點(diǎn), P L C 在確定了工作任務(wù), 裝入了專用程序后成為一種專用機(jī), 它采用循環(huán)掃描工作方式, 系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)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(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保等各行各業(yè)。 自動售貨機(jī)的新奇、文明、高檔、靈活方便等深受廣大市民青睞。自動售貨機(jī)最基本的功能是對投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算,并根據(jù)所投入的貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品, 并做出相應(yīng)的反映。因此, 售貨機(jī)應(yīng)能夠辨識機(jī)內(nèi)包含的商品, 能夠?qū)λ度氲膸胖颠M(jìn)行累計(jì), 并提供所要購買的商品。當(dāng)按下選擇商品的按鈕時,自動 售貨機(jī)根據(jù)投入的幣值, 起動電機(jī), 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(shí)現(xiàn)完整的售貨功能。 一.可編程序控制器的介紹 (一) 可編程序控制器的定義和原理 PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì) PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。PLC通電后，首先對硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)（見圖1）。但是PLC也有它自己的特點(diǎn)，PLC在確定了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機(jī)，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。 讀取輸入 執(zhí)行用戶程序 處理通信要求 自診斷檢查 改寫輸出 RUN狀體 讀取輸入 處理通信要求 自診斷檢查 改寫輸出 STOP狀體 圖1 各階段處理任務(wù) （二）可編程控制器的產(chǎn)生和現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的生產(chǎn)機(jī)械自動控制系統(tǒng)是繼電器和接觸器組成的控制系統(tǒng)，簡稱為繼電控制系統(tǒng)。繼電控制系統(tǒng)是用導(dǎo)線把一個個繼電器、接觸器、開關(guān)及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來構(gòu)成的控制系統(tǒng)。這種連線方式又稱為布線邏輯，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、容易操作和對維護(hù)技術(shù)要求不高的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于工作模式固定、控制要求比較簡單的場合，所以至今還在使用，目前在我國應(yīng)用也比較廣泛。 隨著工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，市場競爭激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期日趨縮短，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，生產(chǎn)機(jī)械、加工規(guī)范和生產(chǎn)加工線也必須隨之而改變，控制系統(tǒng)經(jīng)常需要作新的配置。但繼電控制系統(tǒng)的布線連接不易更新、功能不易擴(kuò)展已成為生產(chǎn)發(fā)展的障礙，當(dāng)控制對象比較多、要求比較復(fù)雜時，由于系統(tǒng)的器件多、體積龐大、可靠性差而不能滿足生產(chǎn)的要求。因此，迫切需要新型先進(jìn)的自動控制裝置。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了半導(dǎo)體邏輯元件裝置，利用半導(dǎo)體二極管、三極管和中小規(guī)模集成電路構(gòu)成的邏輯式順序控制器，具有體積小、無觸點(diǎn)、可靠性較高、動作順序變更比較方便等優(yōu)點(diǎn)，但是控制規(guī)模較小，編制程序不夠靈活。當(dāng)時，還曾有過用小型計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制裝置。但由于當(dāng)時計(jì)算機(jī)對使用環(huán)境要求較高，現(xiàn)場的輸入輸出信號與計(jì)算機(jī)不匹配，計(jì)算機(jī)程序的編制復(fù)雜，一般工程技術(shù)人員不容易運(yùn)用自如，加上造價高，所以沒有得到廣泛應(yīng)用。 1969年新一代工業(yè)控制設(shè)備可編程序邏輯控制器PLC（Programmable Logic Controller）應(yīng)運(yùn)而生。 第一臺PLC是美國數(shù)字設(shè)備公司研制生產(chǎn)的，并成功地應(yīng)用到美國通用汽車公司（GM）的生產(chǎn)線上。它既具有繼電控制系統(tǒng)的外部特性，又有計(jì)算機(jī)的可編程性、通用性和靈活性，并開創(chuàng)了自動控制設(shè)備的新局面。由于當(dāng)時技術(shù)所限，使用的器件集成度不高、器件數(shù)量多、體積大，只用來取代繼電系統(tǒng)，在功能上僅限于執(zhí)行繼電控制邏輯、定時和計(jì)數(shù)等。 20世紀(jì)70年代中期，隨著大規(guī)模集成電路和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，美國、日本、德國等把微處理器引入PLC，使可編程序邏輯控制器具有更多的計(jì)算機(jī)功能，不僅用軟件編程取代了硬連線邏輯，還增加了數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信功能，并且做到了小型化。在編程方面采用了面向生產(chǎn)、面向用戶的語言，打破了以往必須具有計(jì)算機(jī)專業(yè)知識的人員使用計(jì)算機(jī)編程的限制，使廣大工程技術(shù)人員以及具有電工知識的人員樂于接受和應(yīng)用，所以得到了迅速而廣泛的推廣。20世紀(jì)80年代國外工業(yè)界把引進(jìn)了微處理器的可編程序邏輯控制器正式命名為可編程序控制器（Programmable Controller），簡稱為PC。在我國一部分技術(shù)人員為了與個人計(jì)算機(jī)（Personal Computer簡稱PC）區(qū)別開來，仍把可編程序控制器簡稱為PLC。 1985年1月國際電工委員會對可編程序控制器給出如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充的原則設(shè)計(jì)。” 可編程序控制器的發(fā)展相當(dāng)迅速，在發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用幾乎覆蓋所有工業(yè)企業(yè)行業(yè)，PLC的銷售額年增長率在20％以上，PLC品種已多達(dá)數(shù)百種，世界上幾十家著名的電氣工廠都在生產(chǎn)PLC裝置。目前，美國處于領(lǐng)先地位，著名的生產(chǎn)廠家有德州公司、通用電氣公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等。日本自1971年引進(jìn)PLC技術(shù)后，發(fā)展也非?？?，三菱公司、日立公司和立石公司是最大的三家。德國的西門子公司，荷蘭的飛利浦公司，瑞典的通用公司及英國、法國等都生產(chǎn)自己的PLC。 近年來，美國、日本、德國等國的PLC大量進(jìn)入我國市場。我國也引進(jìn)多條PLC生產(chǎn)線，在逐步消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上仿制和自行研制PLC，影響較大的是上海香島機(jī)電制造公司。PLC在我國大多數(shù)工業(yè)部門得到應(yīng)用，已經(jīng)取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益并正在迅速推廣。 (三) 可編程序控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用 可編程序控制器專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，以用戶需要為主， 又采用了先進(jìn)的微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，所以具有以下幾個顯著特點(diǎn)： 1.可靠性高 PLC由于選用了大規(guī)模集成電路和微處理器，使系統(tǒng)器件數(shù)大大減少，并且在硬件和軟件的設(shè)計(jì)制造過程中采取了一系列隔離和抗干擾措施，使它能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，所以具有很高的可靠性。PLC控制系統(tǒng)平均無故障工作時間可達(dá)2萬小時以上，美國GE公司帶冗余系統(tǒng)的PLC無故障工作時間高達(dá)4～5萬小時，高可靠性是PLC成為通用自動控制設(shè)備的首選條件之一。 2.編程簡單、使用方便 PLC的編程采用類似繼電控制系統(tǒng)電氣原理的梯形圖，用串聯(lián)、并聯(lián)、定時、計(jì)數(shù)等人們所熟悉的概念，使計(jì)算機(jī)語言大眾化，只要是比較熟練的電工和熟悉工藝知識的人員在幾天內(nèi)就能學(xué)會，這是PLC得到推廣的重要原因之一。 3.通用性好、具有在線修改能力 PLC的硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以靈活地組態(tài)以適應(yīng)不同的控制對象、控制規(guī)模和控制功能的要求，給組成各種系統(tǒng)帶來極大的方便，同一臺PLC裝置用于不同的受控對象時，只是輸入輸出組件、功能模塊和應(yīng)用軟件不同。同時，PLC控制系統(tǒng)中的控制電路是由軟件編程完成的，只要對應(yīng)用程序進(jìn)行修改就可以滿足不同的控制要求，因此PLC具有在線修改能力，功能易于擴(kuò)展，給生產(chǎn)帶來了“柔性”，具有廣泛的工業(yè)通用性。 4.縮短設(shè)計(jì)、施工、投產(chǎn)試制周期，維護(hù)容易 目前PLC產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，正朝著通用化方向發(fā)展，設(shè)計(jì)人員只需要根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，選用相應(yīng)的模塊進(jìn)行組件設(shè)計(jì)。同時，用軟件編程代替了繼電控制的硬連線，大大地減輕了繁重的安裝和接線工作，這不僅提高了可靠性，還極大地縮短了施工周期，PLC還具有故障檢測及顯示的功能，使故障處理時間可縮短為10分鐘，對維護(hù)人員的技術(shù)水平要求也不太高。 5.體積小 由于采用了微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，使PLC達(dá)到了小型和超小型化，很容易裝入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。 由于上述特點(diǎn)，PLC作為通用自動控制設(shè)備，可用于單一機(jī)電設(shè)備的控制，也可用于工藝過程的控制，而且控制精度相當(dāng)高，操作簡便，又具有很大的靈活性和可擴(kuò)展性，使得PLC廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、化工、交通、電子、電力、紡織，印刷及食品等幾乎所有工業(yè)行業(yè)。 PLC的應(yīng)用可以歸納為以下幾方面： ①開關(guān)邏輯控制，這是PLC最初也是最基本的應(yīng)用范圍?？梢杂肞LC取代繼電控制用于機(jī)床電氣、自動生產(chǎn)線、高爐上料系統(tǒng)、電梯及自動生產(chǎn)線等。 ②閉環(huán)控制 PLC可用于閉環(huán)的位置控制和速度控制，如軋鋼機(jī)、自動焊機(jī)等。大型PLC都配有PD調(diào)節(jié)功能，能完成諸如鍋爐、冷凍、反應(yīng)堆、水處理及釀酒等閉環(huán)的過程控制。 ③機(jī)械加工的數(shù)字控制。 ④機(jī)器人。 目前，機(jī)器人在工廠自動化網(wǎng)絡(luò)中和生產(chǎn)線上得到越來越多的普遍使用。 ⑤組成多級分布式控制系統(tǒng) 。 目前，PLC控制技術(shù)已在世界范圍內(nèi)廣為流行，國際市場競爭相當(dāng)激烈，產(chǎn)品更新也很快，用PLC設(shè)計(jì)自動控制系統(tǒng)已成為世界潮流。 (四) 可編程序控制器的分類及發(fā)展趨勢 1．可編程序控制器的分類 PLC的分類方法很多，大多是根據(jù)外部特性來分類的。以下三種分類方法用得較為普遍。 1.按照點(diǎn)數(shù)、功能不同分類 根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)、存貯器容量和功能分為小型、中型和大型三類。 小型PLC又稱為低檔PLC。它的輸入輸出點(diǎn)數(shù)一般從20點(diǎn)到128點(diǎn)，用戶程序存貯器容量小于2K字節(jié)，具有邏輯運(yùn)算、定時、計(jì)數(shù)、移位等功能，可以用來進(jìn)行條件控制、定時計(jì)數(shù)控制，通常用來代替繼電器、接觸器控制，在單機(jī)或小規(guī)模生產(chǎn)過程中使用。由于體積小、價格低廉，一般用在替代30個及30個以上的繼電器就比較合算，在國外就是10個左右的繼電器控制系統(tǒng)也用小型PLC替代。由于用途廣泛，小型PLC產(chǎn)品是PLC中量大而面廣的產(chǎn)品。例如立石公司的C-20及C系列P型PLC，三菱公司的F、F1、F2系列，德州儀器公司的T1-100，通用電氣公司的GE-1，上海香島機(jī)電制造公司的ACMY-S256和ACMY-S80系列。 中型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)一般在128～512點(diǎn)之間，用戶存貯器容量為2K～8K字節(jié)，兼有開關(guān)量和模擬量的控制功能。它除了具備小型PLC的功能外，還具有數(shù)字計(jì)算、過程參數(shù)調(diào)節(jié)[如比例、積分、微分（P、I、D）調(diào)節(jié)]、模擬定標(biāo)、查表等功能，同時輔助繼電器數(shù)量增多，定時計(jì)數(shù)范圍擴(kuò)大，適用于較為復(fù)雜的開關(guān)量控制如大型注塑機(jī)控制、配料及稱重等小型連續(xù)生產(chǎn)過程控制等場合。例如立石公司的C500、C200H，三菱公司的MELSEC-A1、A2、A3，哥德公司的484型PLC。 大型PLC又稱為高檔PLC，I/O點(diǎn)數(shù)超過512點(diǎn)，最多可達(dá)8192點(diǎn)，進(jìn)行擴(kuò)展后還能增加，用戶存貯容量在8K字節(jié)以上，具有邏輯運(yùn)算、數(shù)字運(yùn)算、模擬調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通訊、監(jiān)視、記錄、打印、中斷控制、智能控制及遠(yuǎn)程控制等功能，用于大規(guī)模過程控制（如鋼鐵廠、電站）、分布式控制系統(tǒng)和工廠自動化網(wǎng)絡(luò)。例如立石公司的C1000、C2000，哥德公司的584型等。 2. 按照結(jié)構(gòu)形狀分類 根據(jù)PLC各組件的組合結(jié)構(gòu)，可將PLC分為整體式和機(jī)架模塊式兩種。整體式PLC是將中央處理機(jī)、輸入輸出部件和電源部件集中于一體，裝在一個金屬或塑料外殼之中。輸入輸出接線端子及電源進(jìn)線分別在機(jī)箱的兩側(cè)，并有相應(yīng)的發(fā)光二極管顯示輸入輸出狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)的PLC具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、價格低和易于裝入工業(yè)設(shè)備內(nèi)部的優(yōu)點(diǎn)，適用于單機(jī)控制，小型PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)。這種機(jī)架模塊式的PLC，各功能模塊獨(dú)立存在，如主機(jī)模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊等，各模塊做成插件式，在機(jī)架底板上有多個插座，使用時將選用的模塊插入底板就構(gòu)成PLC，這種PLC的配置靈活，裝配和維修都很方便，也便于功能擴(kuò)展，大中型PLC通常采用這種結(jié)構(gòu)。 3. 按照使用情況分類 從應(yīng)用情況又可將PLC分為通用型和專用型兩類。通用型PLC可供各工業(yè)控制系統(tǒng)選用，通過不同的配置和應(yīng)用軟件的編制可滿足不同的需要，是用作標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制裝置的PLC，如前面所舉的各種型號。 專用型PLC是為某類控制系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)的PLC，如數(shù)控機(jī)床專用型PLC就有美國AB公司的8200CNC、8400CNC，德國西門子公司的專用型PLC等。 2. PLC的發(fā)展趨勢 目前PLC的發(fā)展大致有以下幾方面趨勢： (1).向小型化、專用化方向發(fā)展。當(dāng)前開發(fā)出許多簡易、經(jīng)濟(jì)、超小型PLC,以適應(yīng)單機(jī)控制和機(jī)電一體化，真正成為繼電器的替代品。 (2).向大型化、復(fù)雜化、高功能化、分散型、多層分布式工廠自動化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。PLC的輸入輸出容量已超過32k，掃描速度小于1ms／千步，新增容錯功能可適應(yīng)高可靠控制場合。 (3).編程語言和編程工具朝著標(biāo)準(zhǔn)化和高級化方向發(fā)展。 PLC是近十幾年發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器，但已步入成熟階段。這種工業(yè)專用微機(jī)系統(tǒng)是高精技術(shù)普及化的典范，使計(jì)算機(jī)進(jìn)入工業(yè)各行業(yè)，使機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)線控制更新?lián)Q代。 PLC將成為工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)控制設(shè)備。在未來的工業(yè)生產(chǎn)中，作為自動化的三大支柱（PLC技術(shù)、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析）之一的PLC技術(shù)將躍居主導(dǎo)地位。 二．自動售貨機(jī)的概述 自動售貨機(jī)最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)五、六十年代的西歐，當(dāng)時在美國的地鐵系統(tǒng)中，人們可以用1美分在自動售貨機(jī)上買到一塊口香糖。作為一種全新的零售方式，八十年代以來，自動售貨機(jī)在美、日等發(fā)達(dá)國家得到了迅速地普及和發(fā)展。人們通過自動售貨機(jī)可以買到食品、香煙、飲料、報(bào)紙、票、卡甚至鮮花和小寵物等物品。目前在我國東部地區(qū)和中西部部分市場上已經(jīng)逐步推廣應(yīng)用，其商業(yè)前景十分可觀。 隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、行業(yè)運(yùn)作的變革和入世的到來，自動售貨機(jī)在中國的普及和應(yīng)用是必然趨勢。縱觀近年來國內(nèi)自動售貨機(jī)市場，從92年開始從日、韓等國引進(jìn)舊機(jī)器擺放國內(nèi)市場以來，到自行研制和生產(chǎn)國產(chǎn)化自動售貨機(jī)，各廠家、商家蹣跚起步、艱難守業(yè)，已為國內(nèi)零售業(yè)撐起一片蔚藍(lán)的晴空。據(jù)來自國內(nèi)自動售貨機(jī)市場行情分析報(bào)告表明：目前國內(nèi)自動售貨機(jī)市場走勢已逐漸明晰，自動售貨機(jī)逐步從沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)和各大中城市向內(nèi)陸和次發(fā)達(dá)地區(qū)延伸，逐步從高級賓館、地鐵、機(jī)場等豪華高檔場所向高中檔社區(qū)普及，大有星火燎原之勢。 自動售貨機(jī)的普及在某種程度上能反映一個國家的科技發(fā)展水平，是一個國家文明程度的象征。實(shí)踐和直覺告訴我們，自助服務(wù)在中國的橫空出世，必將為國內(nèi)的電信、公用事業(yè)、食品、香煙、飲料等諸多行業(yè)發(fā)展帶來新的契機(jī)，中國的現(xiàn)代文明又將自助服務(wù)設(shè)備的應(yīng)用和普及開啟一個新的里程碑！ 在實(shí)際生活中，我們見到的售貨機(jī)的基本功能就是對投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)投入的貨幣額來判斷可以購買的商品。在本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)可接受三種面值的貨幣，1元，5元，10元由于系統(tǒng)沒有采用貨幣識別系統(tǒng)，故用銨鍵X0，X1，X2分別代表1元，5元，10元的貨幣，也就是每按鍵一次代表相應(yīng)面值的貨幣投入一張，本系統(tǒng)一次最多接受的貨幣金額只可在100元以內(nèi)，否則喇叭報(bào)警，并自動退回用戶所投貨幣。在系統(tǒng)中共有3種商品可以選擇，即牛奶，果汁，雪碧，其出售價格分別為20元，10元，15元。數(shù)碼管用于顯示當(dāng)前用戶還可消費(fèi)的金額。LED燈用于指示哪些商品可供選擇及被選擇后商品的送出。 用戶消費(fèi)余額按退幣鍵即可退回。退幣會有相應(yīng)的LED閃爍指示。 投入響應(yīng)金額的貨幣后，如果投入貨幣金額大于某項(xiàng)商品單價則該商品對應(yīng)的LED指示燈會點(diǎn)亮，此時可按下相應(yīng)的銨鍵表示已選擇該商品，相應(yīng)的指示燈此時會閃爍3次已示該商品已經(jīng)售出。同時數(shù)碼管顯示的金額會減去已經(jīng)消費(fèi)商品的價格，按退幣鍵即可退回余額。本系統(tǒng)不計(jì)缺貨等因素。 三．系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （一）機(jī)型選擇和I/O地址分配 PLC是一種用作數(shù)字控制的專用電子計(jì)算機(jī)。它根據(jù)用戶給的指令，通過輸入接口現(xiàn)場采樣信息執(zhí)行邏輯或數(shù)值運(yùn)算，在通過輸出接口去控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作。它和單片機(jī)一樣，主要有CPU、存儲器、I/O接口模板三部分。它是整體模塊形式，因此由它作為售貨機(jī)控制系統(tǒng)，在硬件設(shè)計(jì)上就相對簡單點(diǎn)。通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的分析，可知售貨機(jī)的I/O點(diǎn)不多，選擇三菱FX-2N系列可以完全滿足其要求，如表1-1。 表1-1 I/O地址分配表 X000 1元幣按鍵 Y0～Y3 A1、B1、C1、D1 X001 5元幣按鍵 Y4～Y7 A0、B0、C0、D0 X002 10元幣按鍵 Y10 牛奶輸出 X0010 牛奶選擇按鍵 Y11 果汁輸出 X0011 果汁選擇按鍵 Y12 雪碧輸出 X0012 雪碧選擇按鍵 Y13 大于99元報(bào)警 X006 啟動按鍵 Y14 退幣指示 X007 退幣按鍵 （二）硬件的設(shè)計(jì) 1.電源部分 由于本系統(tǒng)在顯示部分是用數(shù)碼管，LED等實(shí)現(xiàn)的，所以PLC需使用外接5V電源，這里采用7805來實(shí)現(xiàn)直流5V。此不做詳述。其電路圖如下所示。 圖1-2 +5V電源電路圖 2. PLC接口部分 本系統(tǒng)采用三菱FX2N系列的PLC，且PLC與控制和顯示部分的接線如下圖所示： 圖1-3 PLC電路圖 1)控制部分 控制部分由八個按鍵組成，分別有一個引腳接PLC的X0，X1，X2；X6，X7；X10，X11，X12。另外一只引腳短接后接PLC輸入的COM端。 其中，X0，X1，X2是投幣按鈕，分別代表1元，5元，10元，即每按鍵一次代表已投入相應(yīng)的金額投入，如若要投入6元，則按鍵X 0 六次，或者先按鍵X 0一次，再按鍵X1一次即可。X6為啟動按按鍵，上電后，只有先按X6鍵后，按其它鍵才有效。X7為退幣按鍵，用戶在操作過程中，如果想中斷操作或者操作完畢后想退出操作按此鍵即可退回消費(fèi)余額，如果投幣金額大于99元程序則會自動調(diào)用此按鍵功能，退回用戶所投入金額。X10，X11，X12為選擇按鈕，分別可以選中牛奶，果汁和雪碧。這里須注意的是用戶所投入的金額不小于該貨物的單價時，按鍵才有效，此時相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮。 2)顯示部分 (1)數(shù)碼管 數(shù)碼管用于顯示用戶當(dāng)前可以消費(fèi)的金額，如果顯示56，表示用戶有56元可以消費(fèi)。這里用CD4511譯碼后接七段譯碼顯示器。 CD4511是一種BCD碼七段譯碼驅(qū)動器，有A，B，C，D四個BCD碼輸入端，a,b,c,d,e,f,g四個譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來驅(qū)動共陰極LED數(shù)碼管。LT 為測試輸入端，為0時譯碼輸出全為“1”。BI為消引輸入端，為0時，譯碼輸出為“0”。LE為所定端，LE=“1”時，譯碼器處于鎖定保持狀態(tài)，譯碼輸出保持在LE=0時的數(shù)值，LE=0時為正常譯碼。具體參見下表真值表。 圖1-4 （2）發(fā)光二極管和喇叭 本系統(tǒng)中共用到四個發(fā)光二極管，分別接到PLC的Y10，Y11，Y12，Y14端，其中接到Y(jié)10，Y11，Y12的三個LED燈點(diǎn)亮?xí)r分別表示牛奶，果汁和雪碧用戶可以選擇，這三個燈以1s的周期閃爍時則表示相應(yīng)的商品已經(jīng)送到取貨筐。接Y14的LED為用戶在按退幣鍵X7后以0.1s的周期閃爍，表示退幣正在進(jìn)行中，當(dāng)用戶投幣金額大于99元自動退幣時，該LED也會閃爍。 喇叭用于用戶投幣大于99元時報(bào)警用，報(bào)警時間為4s,報(bào)警結(jié)束后，系統(tǒng)自動退幣。 （三）軟件的設(shè)計(jì) 1.系統(tǒng)涉及PLC指令簡介 1) 功能指令的應(yīng)用 ⑴比較指令 CMP 比較指令在PLC控制系統(tǒng)中是一條十分重要的功能指令，它將[S1]、[S2]中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，比較結(jié)果送到目的操作數(shù)[D]中，如下圖所示，當(dāng)X0為OFF時，不執(zhí)行CMP指令，M0，M1，M2保持不變；當(dāng)X0為ON時，執(zhí)行CMP指令，[S1]、[S2]中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，即C20計(jì)數(shù)器值與K100（數(shù)值K100）比較。如果C20當(dāng)前值小于100，則M0=1；如果C20當(dāng)前值大于100，則M2=1；如果C20當(dāng)前值等于100，則M1=1。 圖1-5 CMP指令使用說明 ⑵計(jì)數(shù)指令 計(jì)數(shù)器使用兩條指令完成計(jì)數(shù)任務(wù)，其指令編程格式如圖1-7所示。 圖1-6 計(jì)數(shù)指令C的使用說明 ⑶運(yùn)算指令 1)加法運(yùn)算 圖1-7 加法運(yùn)算使用說明 加法運(yùn)算指令是把指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中，如圖1-8所示。 當(dāng)X0為1時，（D10）+（D12）=（D14），運(yùn)算是代數(shù)運(yùn)算。 2)減法運(yùn)算 圖1-8 減法運(yùn)算使用說明 減法運(yùn)算指令是把指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相減，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中，如圖1-8所示。 當(dāng)X0為1時，（D10）-（D12）=（D14），運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。 ⑷BCD指令 圖1-9 BCD碼變換指令使用說明 BCD碼變換指令是將源操作數(shù)中的二進(jìn)制數(shù)變換成BCD碼送至目標(biāo)操作數(shù)中，如上圖所示。當(dāng)X0為ON時，將D12中的二進(jìn)制數(shù)變換成BCD碼送到輸出口Y7~Y0中。之后的BCD碼可送到LED七段顯示器顯示D12中的值。 2.常規(guī)定時器 T0 ~ T245 T0 ~ T199為100MS定時器，共有200點(diǎn)，定時范圍為0.1 ~3276.7 S。其中T192 ~ T199為子程序中斷服務(wù)程序?qū)Ｓ玫亩〞r器；T200 ~ T245為10 MS定時器，共有46點(diǎn)，定時范圍為0.01 ~ 327.67 S。圖 1-11為定時器的工作原理圖。當(dāng)X1接通時，定時器T210的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對10MS的時鐘脈沖進(jìn)行累積計(jì)數(shù)。當(dāng)該值與設(shè)定值K213相等時，定時器的輸出觸點(diǎn)就接通，即輸出觸點(diǎn)是其線圈被驅(qū)動后213 *0.01S=2.13S時動作。如果X1的常開觸點(diǎn)斷開后，定時器T210被復(fù)位，它的常開觸點(diǎn)就斷開，常閉觸點(diǎn)接通，當(dāng)前計(jì)數(shù)值為零。 圖1-10 常規(guī)定時器工作原理說明 3.輔助繼電器（M） PLC內(nèi)部有很多輔助繼電器（M），輔助繼電器與PLC外部無任何直接聯(lián)系，它的線圈只能由PLC內(nèi)部程序控制，它的常開和常閉兩種觸點(diǎn)只能在PLC內(nèi)部編程時使用，并且可以無限次使用，但是，它不可以直接驅(qū)動負(fù)載，外部負(fù)載只能由輸出繼電器驅(qū)動。 （1）通用輔助繼電器 FX2n的通用輔助繼電器的元件編號為M0~M499，共有500點(diǎn)。如果PLC運(yùn)行電源突然中斷，輸出繼電器和M0~M499將全部變?yōu)镺FF，若電源再次接通，除了因外部輸入信號變?yōu)镺N以外，其余仍然保持為OFF狀態(tài)。 （2）特殊輔助繼電器 FX2n的特殊輔助繼電器的元件編號為M8000~M8255，表示PLC的某些狀態(tài)，本系統(tǒng)中主要用到下面幾個特殊輔助繼電器 M8002：初始化脈沖。 M8012：100ms時鐘脈沖。 M8013：1000ms時鐘脈沖。 2. 售貨機(jī)軟件說明 1)按鍵投幣部分 按鍵X0，X1，X2為投幣鍵，每按鍵一次，即X0，X1或X2接通一次，往寄存器D10中累加按鍵代表的相應(yīng)金額，但是在報(bào)警和退幣的時候不可投幣，此時M206和M208會分別斷開，此時按投幣鍵無效，只有在退幣過程結(jié)束4s后，再按投幣鍵方才有效。M204在系統(tǒng)上電按下啟動鍵X6后接通后，M205接通時方可開始下一次操作 2)價格比較部分 寄存在D10中的貨幣金額和商品的單價相比較，如第一句中如果（D10）>20，則M6=1；（D10）=20，則M7=1；（D10）<20，則M8=1。 最后一句用于判斷用戶投幣金額是否大于99，只有當(dāng)（D10）<100時，即M9=1時方可調(diào)用下列程序，否則系統(tǒng)自動調(diào)用退幣程序。 當(dāng)用戶投幣金額不大于99時，并且大于相應(yīng)商品的單價時，對應(yīng)的指示燈會點(diǎn)亮，當(dāng)某種商品被選擇后，對應(yīng)的指示燈會以1s為周期閃爍。在退幣時LED燈不在點(diǎn)亮，即M300的常閉觸點(diǎn)斷開。 3)選擇商品和送出部分 選擇商品部分由三段程序構(gòu)成，分別用來處理牛奶，果汁和雪碧的選擇，下面以選擇牛奶為例進(jìn)行詳細(xì)說明。 牛奶的單價為20元，當(dāng)牛奶指示燈點(diǎn)亮，即Y10接通時，每按鍵一次牛奶選擇按鈕X10 ，系統(tǒng)將把用戶的可消費(fèi)余額減去20元，如按鍵前數(shù)碼管顯示50元，按鍵后則顯示30元。這里須注意的是按鍵X10時，不可同時按X11，X12，否則，按鍵無效。同樣在商品送出時按選擇商品鍵也是無效的，這里由M30的常閉來實(shí)現(xiàn)。 商品的送出由代表該商品的指示燈閃爍4次來表示。當(dāng)選擇該商品后在實(shí)現(xiàn)上述處理的同時，將M30置“1”，它的常閉觸點(diǎn)可以屏蔽用戶再次選擇該商品，它的一對常開觸點(diǎn)用于產(chǎn)生四個周期為4s的方波，每個方波的占空比為50%。其波形如下所示。 當(dāng)C0在四次計(jì)數(shù)完畢后，釋放M30，并將C0復(fù)位清零。 4) 退幣找零部分 退幣鍵為X7，當(dāng)接通X7后，退幣指示燈Y14開始以0.1s為周期不斷閃爍，以表示系統(tǒng)退幣正在進(jìn)行中。閃爍時間由T14設(shè)置，這里設(shè)置T14=400，即4000.1s=40s。 M207的常開在用戶投幣金額大于99元系統(tǒng)自動調(diào)用退幣時接通。 退幣時，系統(tǒng)根據(jù)擁護(hù)所剩余額進(jìn)行比較，當(dāng)余額大于或者等于10元時，先退幣面值為10元的貨幣，然后，再將小于10元的用戶余額退回給用戶。 在按退幣鍵X7后，為保證系統(tǒng)的可靠性，用戶在4s內(nèi)不可在投幣，即T26的常閉觸點(diǎn)接通M208，而前面已經(jīng)說明M208的常閉觸點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)阻止用戶投幣的作用。 3.售貨機(jī)軟件梯形圖 1)梯形圖 結(jié)束語 畢業(yè)設(shè)計(jì)是大專學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會，通過這次比較完整的給自動售貨機(jī)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實(shí)際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。 雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識也對自己提出了新的要求。 自動售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)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(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。所以說，自動售貨機(jī)是今后小商品和飲料銷售方式的一個很好的發(fā)展趨勢。它的出現(xiàn)將極大的方便人們購買所需要的小商品。 致 謝 在這里首先我要感謝我的指導(dǎo)老師景魏老師。即使他平日里工作繁忙，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每一個階段，依然給予了我悉心的指導(dǎo)。從查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期的檢查，后期的詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等等。我的設(shè)計(jì)有錯誤，老師仍然細(xì)心地糾正。景老師水平專業(yè)，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，積極科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 然后要感謝無錫技師學(xué)院的所有領(lǐng)導(dǎo)和老師為我提供了良好的研究條件，謹(jǐn)向各位表示誠摯和謝忱。 論文從醞釀，到初具雛形，至暇壁微疵，最后完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！ 謝謝你們！ 參考文獻(xiàn) 1、郁漢琪主編，《電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》.南京：東南大學(xué)出版社，2003.6 2、謝克明，夏路易主編.《可編程序控制器院里與程序設(shè)計(jì)》.北京：電子工業(yè)出版，2008.8 3、張凱主編.《可編程序控制器教程》.南京：東南大學(xué)出版社，2005 4、張萬忠，孫晉編著.《可編程序控制器入門與應(yīng)用實(shí)例（三菱系列）》.北京：中國電力出版社2005 5、鐘福金，吳曉梅編著.《可編程序控制器》.南京：東南大學(xué)出版社，2003 6、鐘肇新，彭侃編譯，《可編程序控制器原理及應(yīng)用》.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1991.07 7、史國生，《電器控制與可編程序控制器技術(shù)》.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.4 8、張萬忠，孫晉編著.《可編程序控制器入門與應(yīng)用實(shí)例》.北京：中國電力出版社，2005.07 9、楊長能，林小峰主編，《可編程序控制器例題習(xí)題及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)》.重慶：重慶大學(xué)主辦社.1997.07 10、常斗南主編，《可編程序控制器》、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn).北京：機(jī)械出版社.2002.02 第 20 頁 共 24 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