PLC控制自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì) 大專,PLC控制自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì),大專,plc,控制,節(jié)制,自動(dòng),售貨,設(shè)計(jì) 摘 要自動(dòng)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(shí)在美國(guó)的地鐵系統(tǒng)中，人們可以用 1 美分在自動(dòng)售貨機(jī)上買到一塊口香糖。作為一種全新的零售方式，目前在我國(guó)發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，其市場(chǎng)前景十分看好。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(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和 CAD/CAM）之一。本課題即應(yīng)用 PLC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的基本原理。該設(shè)計(jì)主要介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的工作原理、控制系統(tǒng)的 PLC 的造型和資源的配置、控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試、控制系統(tǒng) PLC 程序。根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)的工作原理，利用可編程控制器 PLC 實(shí)現(xiàn)控制，說(shuō)明了 PLC 控制的原理方法，特點(diǎn)及控制的特色。通過(guò)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)三菱的 FX2N 系列PLC 的特點(diǎn)有了深入的理解。自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)利用了三菱的 FX2N 系列 PLC 的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、投幣、退幣等其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)售貨機(jī)售貨過(guò)程的自動(dòng)化。關(guān)鍵詞：可編程控制器 FX2N—32MR PLC 自動(dòng)售貨機(jī)。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 1 頁(yè) 共 29 頁(yè)第 1 章 PLC 概述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(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和 CAD/CAM）之一。目前，世界上生產(chǎn) PLC 的主要廠家有 65 個(gè)，其中最有名氣的廠家在日本、美國(guó)和德國(guó)。日本的幾個(gè)廠家為三菱、富士、日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國(guó)的幾個(gè)廠家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等。還有德國(guó)的西門子，荷蘭的飛利浦，香港的鷹達(dá)等公司也是很有名氣的。日本三菱電機(jī)公司（MITSUBISHI）于 1971 年開(kāi)始研制 PLC，目前主要有 F1,F2,FX,K,A 等十幾個(gè)系列幾十種產(chǎn)品，在我國(guó)（主要是華東和華南地區(qū)）的工業(yè)控制領(lǐng)域具有一定的市場(chǎng)占有率。1.1 PLC 的產(chǎn)生 20 世紀(jì) 20 年代起，人們把各種繼電器。定時(shí)器。接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng).由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。容易掌握。價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位.但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差.20 世紀(jì) 60 年代末期，美國(guó)的汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對(duì)整個(gè)開(kāi)展系統(tǒng)重新配置.為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求，1968 年美國(guó)通用汽車公司公開(kāi)向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來(lái)是：（1） 編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序（2） 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)（3） 可靠性高于繼電器控制裝置（4） 體積小于繼電器控制盤（5） 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)（6） 成本可與繼電器控制盤競(jìng)爭(zhēng)（7） 輸入可以是交流 150V 以上（8） 輸出為交流 115V，容量要求在 2A 以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等（9） 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最小（10）用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到 4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過(guò)程的需要）十項(xiàng)指標(biāo)的核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。1.2 PLC 的定義PLC 問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì) NEMA（National Electrical Manufactory Association） 經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于 1984 年首先將其正式命名為 PC（Programmable Controller） ，并給 PC 作了如下定義：“PC 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過(guò)數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 2 頁(yè) 共 29 頁(yè)計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行 PC 之功能，亦被視為 PC，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器。 ” 以后國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）又先后頒布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿，并在 1987 年 2 月通過(guò)了對(duì)它的定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 ” 總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制1.3 PLC 的基本工作原理圖 1-1 PLC 基本工作原理結(jié)構(gòu)圖1．每次掃描過(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。 2．輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。 3．一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。 4．元件寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 5．掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。 （1）CPU 執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時(shí)間（3指令條數(shù) 6．由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響延遲。1.3.1 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)區(qū)別 1．PLC 與繼電器控制系統(tǒng)區(qū)別 前者工作方式是“串行” ，后者工作方式是“并行” 。 前者用“軟件” ，后者用“硬件” 。 2．PLC 與微機(jī)區(qū)別 前者工作方式是“循環(huán)掃描” 。后者工作方式是“待命或中斷”1.4 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 3 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 的主要功能和應(yīng)用如下：1） 邏輯和順序控制。順序控制控制被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)不同領(lǐng)域不同場(chǎng)合中。在家用電器中的運(yùn)用，目前家用電器都朝著“數(shù)字化” 、 “智能化”方向發(fā)展，實(shí)際上是廣泛應(yīng)用了順序控制系統(tǒng)，只需按“開(kāi)關(guān)” ，其余功能由機(jī)器自動(dòng)完成，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)“無(wú)人化”操作。2） 過(guò)程控制。應(yīng)用于冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合。3） 運(yùn)動(dòng)及位置控制。應(yīng)用于機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4） 數(shù)據(jù)處理。應(yīng)用于造紙、冶金、食品工業(yè)中。5） 通信聯(lián)網(wǎng)。6） 特殊功能。如定位、顯示等。1.5 PLC 的基本結(jié)構(gòu)圖 1-2 PLC 硬件結(jié)構(gòu)框圖1.6 三菱 FX-2N 系列簡(jiǎn)介FX2N 系列是 FX 系列中功能最強(qiáng)的、速度最高的微型可編程序控制器。FX2N 有 3000 多點(diǎn)輔助繼電器、1000 多點(diǎn)狀態(tài)繼電器、200 多點(diǎn)定時(shí)器、200 點(diǎn) 16 位加計(jì)數(shù)器、35 點(diǎn) 32 為加/減計(jì)數(shù)器、8000 多點(diǎn) 16 位數(shù)據(jù)寄存器、128 點(diǎn)跳步指針、15 點(diǎn)中斷指針。這為應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)提供了豐富的資源。FX2N 系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于 FX 系列中最高檔次的超小形程序裝置。超高速的運(yùn)算速度(0.08μs/step)，豐富的軟件元件，程序容量: 內(nèi)置 8000 步 ，最大可擴(kuò)充至 16000步?！?主機(jī)點(diǎn)數(shù) 16/32/48/64/80/128，分為晶體管輸出 /繼電器輸出，交流電源/直流電源，最大可擴(kuò)展到 256 點(diǎn)。●采用各種特殊功能模塊，可達(dá)到高性能的高速計(jì)數(shù)，定位控制，溫度控制等功能。●CC-LINKPLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 4 頁(yè) 共 29 頁(yè)第 2 章 自動(dòng)售貨機(jī)的說(shuō)明從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對(duì)的超市、百貨購(gòu)物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。從廣義來(lái)講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來(lái)講就是自動(dòng)銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動(dòng)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(shí)無(wú)人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)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(wèn)題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。據(jù)說(shuō)世界上最早的自動(dòng)售貨機(jī)出現(xiàn)在公元前 3 世紀(jì)，那是埃及神殿里的投幣式圣水出售機(jī)。17 世紀(jì)，英國(guó)的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動(dòng)售貨機(jī)。在自動(dòng)售貨機(jī)歷史的長(zhǎng)河中，日本開(kāi)發(fā)出實(shí)用型的自動(dòng)售貨機(jī)，那是在進(jìn)入本世紀(jì)后的事。日本第一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)是 1904 年問(wèn)世的“郵票明信片自動(dòng)出售機(jī)”，它是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機(jī)器。自動(dòng)售貨機(jī)的真正普及是在第二次世界大戰(zhàn)以后。50 年代，“噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī)”大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。后來(lái)，由于美國(guó)的飲料大公司進(jìn)入日本市場(chǎng)，1962 年，出現(xiàn)了以自動(dòng)售貨機(jī)為主體的流通領(lǐng)域的革命。1967 年，100 日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進(jìn)了自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過(guò)電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫(kù)存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開(kāi)發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約 10－15％的電力。進(jìn)入 21 世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。因經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇緩慢，社會(huì)對(duì)擴(kuò)大就業(yè)與工作場(chǎng)所提供茶點(diǎn)飲料的福利事業(yè)更為關(guān)注。自動(dòng)售貨機(jī)不僅保障了愜意的工休時(shí)間，也是最廉價(jià)、提高職工工作效率最有效的手段。特別是在 24 小時(shí)無(wú)休工作狀態(tài)中的辦公場(chǎng)所，使用獨(dú)具魅力的迷你型飲料沖飲機(jī)，解決了不間斷提供咖啡飲品服務(wù)的問(wèn)題，這種服務(wù)加速了自動(dòng)售貨機(jī)與咖啡飲品服務(wù)的融合。1999 年的全美自動(dòng)售貨機(jī)協(xié)會(huì)和全美咖啡服務(wù)協(xié)會(huì)的合并使人們更直觀地看到了這種融合現(xiàn)象。 日本是自動(dòng)售貨機(jī)的天堂。除雞蛋、米飯之外，報(bào)紙、雜志、一次性相機(jī)、干電池、磁帶、刮胡刀、襪子、花及寵物食品等各種商品都通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行銷售。連熟知自動(dòng)售貨機(jī)的美國(guó)游客在日本看到 10 臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)排成一列的景象后，也是連聲稱奇。韓國(guó)大約有 78 萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，是除了日本、美國(guó)、英國(guó)之外自動(dòng)售貨機(jī)使用數(shù)量最多的國(guó)家。從不同的種類來(lái)看，咖啡茶的自動(dòng)售貨機(jī)約占全部售貨機(jī)的 40%以上；另外，還有冰飲料自動(dòng)售貨機(jī)、聽(tīng)裝飲料自動(dòng)售貨機(jī)、辦公咖啡自動(dòng)售貨機(jī)和照片膠粘標(biāo)簽自動(dòng)售貨機(jī)、票類自動(dòng)售貨機(jī)、手機(jī)充電自動(dòng)售貨機(jī)、成人用品自動(dòng)售貨機(jī)、生活用品自動(dòng)售貨機(jī)、煙、方便面自動(dòng)售貨機(jī)等多種。主要的設(shè)置場(chǎng)所包括學(xué)校、樓房、公共機(jī)關(guān)、地鐵等，公共汽車站、公園、體育PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 5 頁(yè) 共 29 頁(yè)場(chǎng)、展示場(chǎng)、工廠等。運(yùn)營(yíng)自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的公司在全國(guó)大約有 800 余個(gè)，而銷售自動(dòng)售貨機(jī)原料、商品流通、機(jī)械銷售的公司大約達(dá)到了 1150 個(gè)。在進(jìn)行上、下位機(jī)程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動(dòng)售貨機(jī)本身所具備的功能及在進(jìn)行某種操作后所具有的狀態(tài)。在實(shí)際生活中，我們見(jiàn)到的售貨機(jī)可以銷售一些簡(jiǎn)單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明，例如：售貨機(jī)中有 8 中商品，其中01 號(hào)商品（代表第一種商品）價(jià)格為 2.60 元，02 商品為 3.50 元，其余類推?，F(xiàn)投入 1 個(gè) 1 元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過(guò) 01 商品的價(jià)格時(shí)，01 商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購(gòu)買，其他商品同比。當(dāng)按下選擇 01 商品的價(jià)格時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去 01 商品的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取 01 號(hào)商品到出貨口。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)進(jìn)行等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時(shí)不再購(gòu)買而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。由此看來(lái)，售貨機(jī)一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算以及在退幣時(shí)的除法運(yùn)算，這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識(shí)別系統(tǒng)和貨幣的傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能在本系統(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(méi)有采用貨幣識(shí)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(dòng)退回用戶所投貨幣。在系統(tǒng)中共有 3 種商品可以選擇，即咖啡，果汁，花茶，其出售價(jià)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(huì)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(jià)則該商品對(duì)應(yīng)的 LED 指示燈會(huì)點(diǎn)亮，此時(shí)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(shí)會(huì)閃爍 3 次已示該商品已經(jīng)售出。同時(shí)數(shù)碼管顯示的金額會(huì)減去已經(jīng)消費(fèi)商品的價(jià)格，按退幣鍵即可退回余額。本系統(tǒng)不計(jì)缺貨等因素。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 6 頁(yè) 共 29 頁(yè)第 3 章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 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(guò)輸入接口現(xiàn)場(chǎng)采樣信息執(zhí)行邏輯或數(shù)值運(yùn)算，通過(guò)輸出接口去控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。它和單片機(jī)一樣，主要有CPU、存儲(chǔ)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(duì)簡(jiǎn)單點(diǎn)。通過(guò)對(duì)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，輸入 8 點(diǎn) 輸出 16 點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)＝1.15（13*2）＝ 選擇 FX2N－32MR。表 3-1 I/O 地址分配表X000 1 元幣按鍵 Y0～Y3 A1、B1、C1、D1X001 5 元幣按鍵 Y4～Y7 A0、B0、C0、D0X002 10 元幣按鍵 Y10 果汁輸出X010 果汁選擇按鍵 Y11 花茶輸出X011 花茶選擇按鍵 Y12 可樂(lè)輸出X012 可樂(lè)選擇按鍵 Y13 大于 99 元報(bào)警X006 啟動(dòng)按鍵 Y14 退幣指示X007 退幣按鍵3.2 硬件的設(shè)計(jì)3.2.1 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(lái)實(shí)現(xiàn)直流 5V。此不做詳述。其電路圖如下所示。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 7 頁(yè) 共 29 頁(yè)圖 3-2 +5V 電源電路圖3.2.2 PLC 接口部分本系統(tǒng)采用三菱 FX-2N 系列的 PLC，且 PLC 與控制和顯示部分的接線如下圖所示：PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 8 頁(yè) 共 29 頁(yè)圖 3-3 PLC 接口部分電路圖3.2.3 控制和顯示部分PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 9 頁(yè) 共 29 頁(yè)圖 3-4 控制和顯示部分電路圖1)控制部分PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 10 頁(yè) 共 29 頁(yè)控制部分由八個(gè)按鍵組成，分別有一個(gè)引腳接 PLC 的X0，X1，X1；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(dòng)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(guò)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(huì)自動(dòng)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，分別可以選中果汁，花茶和可樂(lè)。這里須注意的是用戶所投入的金額不小于該貨物的單價(jià)時(shí)，按鍵才有效，此時(shí)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(dòng)器，有 A，B，C，D 四個(gè) BCD 碼輸入端，a,b,c,d,e,f,g 四個(gè)譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極 LED 數(shù)碼管。LT 為測(cè)試輸入端，為 0 時(shí)譯碼輸出全為“1” 。BI 為消引輸入端，為 0 時(shí)，譯碼輸出為“0” 。LE 為所定端，LE=“1”時(shí)，譯碼器處于鎖定保持狀態(tài)，譯碼輸出保持在 LE=0 時(shí)的數(shù)值，LE=0 時(shí)為正常譯碼。具體參見(jiàn)下表真值表。表 3-5 CD4511 及其真值表（2）發(fā)光二極管和喇叭本系統(tǒng)中共用到四個(gè)發(fā)光二極管，分別接到 PLC 的 Y10，Y11，Y12，Y13 端，其中接到PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 11 頁(yè) 共 29 頁(yè)Y10，Y11，Y12 的三個(gè) LED 燈點(diǎn)亮?xí)r分別表示果汁，花茶和可樂(lè)用戶可以選擇，這三個(gè)燈以 1s 的周期閃爍時(shí)則表示相應(yīng)的商品已經(jīng)送到取貨筐。接 Y13 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(dòng)退幣時(shí)，該 LED 也會(huì)閃爍。喇叭用于用戶投幣大于 99 元時(shí)報(bào)警用，報(bào)警時(shí)間為 4s,報(bào)警結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)退幣。3.3 軟件的設(shè)計(jì)3.3.1 系統(tǒng)涉及 PLC 指令簡(jiǎn)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(shí)，不執(zhí)行 CMP 指令，M0，M1，M2 保持不變；當(dāng) X0 為 ON 時(shí)，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 3-6 CMP 指令使用說(shuō)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。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 12 頁(yè) 共 29 頁(yè)圖 3-7 計(jì)數(shù)指令 C 的使用說(shuō)明⑶運(yùn)算指令1)加法運(yùn)算圖 3-8 加法運(yùn)算使用說(shuō)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(shí)， （D10）+（D12）=（D14） ，運(yùn)算是代數(shù)運(yùn)算。2)減法運(yùn)算圖 3-9 減法運(yùn)算使用說(shuō)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(shí)， （D10）-（D12）=（D14） ，運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。⑷BCD 指令圖 3-10 BCD 碼變換指令使用說(shuō)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(shí)，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(shí)器 T0 ~ T245PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 13 頁(yè) 共 29 頁(yè)T0 ~ T199 為 100MS 定時(shí)器，共有 200 點(diǎn)，定時(shí)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(shí)器；T200 ~ T245 為 10 MS 定時(shí)器，共有 46 點(diǎn)，定時(shí)范圍為 0.01 ~ 327.67 S。圖 1-11 為定時(shí)器的工作原理圖。當(dāng) X1 接通時(shí)，定時(shí)器 T210 的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì)10MS 的時(shí)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(shí)，定時(shí)器的輸出觸點(diǎn)就接通，即輸出觸點(diǎn)是其線圈被驅(qū)動(dòng)后 213 *0.01S=2.13S 時(shí)動(dòng)作。如果 X1 的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)后，定時(shí)器 T210 被復(fù)位，它的常開(kāi)觸點(diǎn)就斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)接通，當(dāng)前計(jì)數(shù)值為零。圖 3-11 常規(guī)定時(shí)器工作原理說(shuō)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(wú)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(kāi)和常閉兩種觸點(diǎn)只能在 PLC 內(nèi)部編程時(shí)使用，并且可以無(wú)限次使用，但是，它不可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，外部負(fù)載只能由輸出繼電器驅(qū)動(dòng)。（1）通用輔助繼電器FX2n 的通用輔助繼電器的元件編號(hào)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)?OFF，若電源再次接通，除了因外部輸入信號(hào)變?yōu)?ON 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(hào)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(gè)特殊輔助繼電器M8002：初始化脈沖。 M8012：100ms 時(shí)鐘脈沖。 M8013：1000ms 時(shí)鐘脈沖。 3.3.2 售貨機(jī)軟件說(shuō)明PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 14 頁(yè) 共 29 頁(yè)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(shí)候不可投幣，此時(shí) M206 和 M208 會(huì)分別斷開(kāi)，此時(shí)按投幣鍵無(wú)效，只有在退幣過(guò)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(dòng)鍵 X6后接通后，M205 接通時(shí)方可開(kāi)始下一次操作2)價(jià)格比較部分寄存在 D10 中的貨幣金額和商品的單價(jià)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(shí)，即 M9=1 時(shí)方可調(diào)用下列程序，否則系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用退幣程序。當(dāng)用戶投幣金額不大于 99 時(shí)，并且大于相應(yīng)商品的單價(jià)時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈會(huì)點(diǎn)亮，當(dāng)某種商PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 15 頁(yè) 共 29 頁(yè)品被選擇后，對(duì)應(yīng)的指示燈會(huì)以 1s 為周期閃爍。在退幣時(shí) LED 燈不在點(diǎn)亮，即 M300 的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。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(lái)處理果汁，花茶和可樂(lè)的選擇，下面以選擇果汁為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。果汁的單價(jià)為 12 元，當(dāng)果汁指示燈點(diǎn)亮，即 Y10 接通時(shí)，每按鍵一次果汁選擇按鈕 X10 ，系統(tǒng)將把用戶的可消費(fèi)余額減去 12 元，如按鍵前數(shù)碼管顯示 50 元，按鍵后則顯示 38 元。這里須注意的是按鍵 X10 時(shí)，不可同時(shí)按 X11，X12，否則，按鍵無(wú)效。同樣在商品送出時(shí)按選擇商品鍵也是無(wú)效的，這里由 M30 的常閉來(lái)實(shí)現(xiàn)。商品的送出由代表該商品的指示燈閃爍 4 次來(lái)表示。當(dāng)選擇該商品后在實(shí)現(xiàn)上述處理的同時(shí)，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(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)用于產(chǎn)生四個(gè)周期為 4s 的方波，每個(gè)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(kāi)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(shí)間由 T14 設(shè)置，這里設(shè)置 T14=400，即 400×0.1s=40s。M207 的常開(kāi)在用戶投幣金額大于 99 元系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用退幣時(shí)接通。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 16 頁(yè) 共 29 頁(yè)退幣時(shí)，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(shí)，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(shuō)明 M208 的常閉觸點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)阻止用戶投幣的作用。3.3.3 售貨機(jī)軟件梯形圖及指令表1)梯形圖PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 17 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 18 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 19 頁(yè) 共 29 頁(yè)+………….PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 20 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 21 頁(yè) 共 29 頁(yè)結(jié)論經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的奮斗我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前我只是對(duì)這些年以來(lái)所學(xué)的知識(shí)單純的總結(jié)了一下，但是通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我才發(fā)現(xiàn)自己的看法太片面了。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低了。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，過(guò)程煩瑣但我的收獲卻更加豐富，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了無(wú)數(shù)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。很多事都是隨著不斷的深入而被應(yīng)用的。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 22 頁(yè) 共 29 頁(yè)致 謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師唐越東老師。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段都給予了我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩唐老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(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。還要感謝我的班主任柏忠梅老師，在學(xué)習(xí)中給了我很多幫助，在生活中給了我無(wú)微不至的關(guān)懷，在此期間也給了我很多意見(jiàn)。感謝學(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(chéng)摯的敬意。最后要衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師、教授！忠心地祝愿各位身體健康、工作順利。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 23 頁(yè) 共 29 頁(yè)參考文獻(xiàn)1.郁漢琪主編. 電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù). 南京：東南大學(xué)出版社，2003.62.謝克明，夏路易主編.可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，2002.83.張凱主編.可編程控制器教程.南京：東南大學(xué)出版社，20054.張萬(wàn)忠，孫晉編著.可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例（三菱系列）.北京：中國(guó)電力出版社，20055.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，20036.鐘肇新，彭侃編譯，可編程控制器原理及應(yīng)用.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1991.077.史國(guó)生，電器控制與可編程控制器技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.048.張萬(wàn)忠，孫晉主編，可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例.北京：中國(guó)電力出版社，2005.079.楊長(zhǎng)能，林小峰主編，可編程控制器例題習(xí)題及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo).重慶：重慶大學(xué)出版社，1997.0710.常斗南主編，可編程控制器原理、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn).北京：機(jī)械出版社.2002.0711.汪曉光，孫曉瑛，可編程控制器原理及應(yīng)用（上）.北京：機(jī)械出版社.2002.0212.俞國(guó)亮主編，PLC 原理與應(yīng)用（三菱 FX 系列）.北京：清華大學(xué)出版社.2005.06PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 24 頁(yè) 共 29 頁(yè)附錄：自動(dòng)售貨機(jī)的指令表PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 25 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 26 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 27 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 28 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 29 頁(yè) 共 29 頁(yè) （成人教育）畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）題 目 PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī) 副標(biāo)題 性 質(zhì)： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文學(xué)生姓名年 級(jí)教 學(xué) 點(diǎn)專 業(yè)指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) 優(yōu) 良 中 及格 不及格成人(繼續(xù))教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書系： 電氣 專業(yè)： 工業(yè)自動(dòng)化 班級(jí)： 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 唐越東 —— 職稱課題名稱 PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)課題工作內(nèi)容自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)方面:（1）簡(jiǎn)述 PLC 控制概念的技術(shù)特性和周邊特性；（2）熟悉 FX2N—32MR 語(yǔ)言；能夠熟練運(yùn)用 FX2N—32MR 語(yǔ)言對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行仿真；（3）硬件電路及程序的設(shè)計(jì)；（4）系統(tǒng)的仿真與調(diào)試；指標(biāo)︵目標(biāo)︶要求1．查閱文獻(xiàn)：根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，查閱 4 篇以上外文資料，8 篇以上中文資料。2．了解一般現(xiàn)代工業(yè)對(duì)象控制的特點(diǎn)以及解決思路；學(xué)會(huì)解決工業(yè)確定對(duì)象控制的一般方法。3．分析 PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)的工作原理：熟練掌握其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和控制方法。4．將設(shè)計(jì)的成果以直觀的梯形圖表示出來(lái)，上機(jī)調(diào)試設(shè)計(jì)程序。進(jìn)程安排第一周 查找搜集相關(guān)的資料，熟悉掌握其結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及工作原理。搜索有關(guān)數(shù)據(jù)，提出初步方案，寫出開(kāi)題報(bào)告。第二周至第五周 開(kāi)始進(jìn)行硬件和軟件設(shè)計(jì)工作。調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)：對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化設(shè)計(jì)。第六周至第八周 撰寫畢業(yè)論文準(zhǔn)備答辯。主要參與文獻(xiàn)1.郁漢琪主編. 電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù). 南京：東南大學(xué)出版社，2003.62.謝克明，夏路易主編.可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì).北京：電子工業(yè)出版社，2002.83.張凱主編.可編程控制器教程.南京：東南大學(xué)出版社，2005地點(diǎn)起止日期 自 2008 年 6 月 22 日至 2008 年 9 月 18日系主任： 指導(dǎo)教師：年 月 日 年 月 日說(shuō)明：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)課題的具體情況填寫，經(jīng)系部審核簽字后生效 年 月 日目 錄第 1 章 PLC 的簡(jiǎn)介…………………………………………………11.1 PLC 的產(chǎn)生 ………………………………………………………11.2PLC 的定義…………………………………………………………21.3PLC 的基本工作原理………………………………………………21.3.1PLC 與繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)區(qū)別………………………………21.4 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 …………………………………………………21.5PLC 的基本結(jié)構(gòu)……………………………………………………31.6 三菱 FX-2N 系列簡(jiǎn)介 ……………………………………………3第 2 章售貨機(jī)的說(shuō)明 ……………………………………………4第 3 章系統(tǒng)的設(shè)計(jì) …………………………………………63.1 機(jī)型選擇和 I/O 地址分配 ………………………………………63.2 硬件的設(shè)計(jì) ………………………………………………………63.2.1 電源部 ……………………………………………………………………63.2.2PLC 接口部分 ……………………………………………………73.2.3 控制和顯示部 …………………………………………………83.3 軟件的設(shè)計(jì) ………………………………………………………103.3.1 系統(tǒng)涉及 PLC 指令簡(jiǎn)介 …………………………………………113.3.2 售貨機(jī)軟件說(shuō)明 ………………………………………………133.3.3 售貨機(jī)軟件梯形圖………………………………………………16結(jié)論 …………………………………………………………………20致 謝…………………………………………………………………21參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………22附錄：指令表 ………………………………………………………23摘 要自動(dòng)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(shí)在美國(guó)的地鐵系統(tǒng)中，人們可以用 1 美分在自動(dòng)售貨機(jī)上買到一塊口香糖。作為一種全新的零售方式，目前在我國(guó)發(fā)達(dá)地區(qū)已經(jīng)廣泛應(yīng)用，其市場(chǎng)前景十分看好。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(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和 CAD/CAM）之一。本課題即應(yīng)用 PLC 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的基本原理。該設(shè)計(jì)主要介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的工作原理、控制系統(tǒng)的 PLC 的造型和資源的配置、控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試、控制系統(tǒng) PLC 程序。根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)的工作原理，利用可編程控制器 PLC 實(shí)現(xiàn)控制，說(shuō)明了 PLC 控制的原理方法，特點(diǎn)及控制的特色。通過(guò)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)三菱的 FX2N 系列PLC 的特點(diǎn)有了深入的理解。自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)利用了三菱的 FX2N 系列 PLC 的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、投幣、退幣等其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)售貨機(jī)售貨過(guò)程的自動(dòng)化。關(guān)鍵詞：可編程控制器 FX2N—32MR PLC 自動(dòng)售貨機(jī)。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 1 頁(yè) 共 29 頁(yè)第 1 章 PLC 概述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(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和 CAD/CAM）之一。目前，世界上生產(chǎn) PLC 的主要廠家有 65 個(gè)，其中最有名氣的廠家在日本、美國(guó)和德國(guó)。日本的幾個(gè)廠家為三菱、富士、日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國(guó)的幾個(gè)廠家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等。還有德國(guó)的西門子，荷蘭的飛利浦，香港的鷹達(dá)等公司也是很有名氣的。日本三菱電機(jī)公司（MITSUBISHI）于 1971 年開(kāi)始研制 PLC，目前主要有 F1,F2,FX,K,A 等十幾個(gè)系列幾十種產(chǎn)品，在我國(guó)（主要是華東和華南地區(qū)）的工業(yè)控制領(lǐng)域具有一定的市場(chǎng)占有率。1.1 PLC 的產(chǎn)生 20 世紀(jì) 20 年代起，人們把各種繼電器。定時(shí)器。接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng).由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。容易掌握。價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位.但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差.20 世紀(jì) 60 年代末期，美國(guó)的汽車制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號(hào)不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對(duì)整個(gè)開(kāi)展系統(tǒng)重新配置.為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求，1968 年美國(guó)通用汽車公司公開(kāi)向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車流水線控制系統(tǒng)提出具體要求，歸納起來(lái)是：（1） 編程方便，可現(xiàn)場(chǎng)修改程序（2） 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)（3） 可靠性高于繼電器控制裝置（4） 體積小于繼電器控制盤（5） 數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī)（6） 成本可與繼電器控制盤競(jìng)爭(zhēng)（7） 輸入可以是交流 150V 以上（8） 輸出為交流 115V，容量要求在 2A 以上，可直接驅(qū)動(dòng)接觸器，電磁閥等（9） 擴(kuò)展時(shí)原系統(tǒng)改變最?。?0）用戶存儲(chǔ)器至少能擴(kuò)張到 4KB（適應(yīng)當(dāng)時(shí)汽車裝配過(guò)程的需要）十項(xiàng)指標(biāo)的核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬接線方式，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。1.2 PLC 的定義PLC 問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì) NEMA（National Electrical Manufactory Association） 經(jīng)過(guò)四年的調(diào)查工作，于 1984 年首先將其正式命名為 PC（Programmable Controller） ，并給 PC 作了如下定義：“PC 是一個(gè)數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲(chǔ)存指令。用來(lái)執(zhí)行諸如邏輯，順序，計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)與演算等功能，并通過(guò)數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機(jī)械或工作程序。一部數(shù)字電子PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 2 頁(yè) 共 29 頁(yè)計(jì)算機(jī)若是從事執(zhí)行 PC 之功能，亦被視為 PC，但不包括鼓式或類似的機(jī)械式順序控制器。 ” 以后國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）又先后頒布了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，第二稿，并在 1987 年 2 月通過(guò)了對(duì)它的定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 ” 總之，可編程控制器是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它是專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的計(jì)算機(jī)。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。但可編程控制器產(chǎn)品并不針對(duì)某一具體工業(yè)應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其硬件需根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進(jìn)行設(shè)計(jì)編制1.3 PLC 的基本工作原理圖 1-1 PLC 基本工作原理結(jié)構(gòu)圖1．每次掃描過(guò)程。集中對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。集中對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行刷新。 2．輸入刷新過(guò)程。當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新?tīng)顟B(tài)，新?tīng)顟B(tài)不能被讀入。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入。 3．一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新。 4．元件寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的。 5．掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定。 （1）CPU 執(zhí)行指令的速度（2）指令本身占有的時(shí)間（3指令條數(shù) 6．由于采用集中采樣。集中輸出的方式。存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響延遲。1.3.1 PLC 與繼電器控制系統(tǒng)、微機(jī)區(qū)別 1．PLC 與繼電器控制系統(tǒng)區(qū)別 前者工作方式是“串行” ，后者工作方式是“并行” 。 前者用“軟件” ，后者用“硬件” 。 2．PLC 與微機(jī)區(qū)別 前者工作方式是“循環(huán)掃描” 。后者工作方式是“待命或中斷”1.4 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 3 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 的主要功能和應(yīng)用如下：1） 邏輯和順序控制。順序控制控制被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)不同領(lǐng)域不同場(chǎng)合中。在家用電器中的運(yùn)用，目前家用電器都朝著“數(shù)字化” 、 “智能化”方向發(fā)展，實(shí)際上是廣泛應(yīng)用了順序控制系統(tǒng)，只需按“開(kāi)關(guān)” ，其余功能由機(jī)器自動(dòng)完成，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)“無(wú)人化”操作。2） 過(guò)程控制。應(yīng)用于冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合。3） 運(yùn)動(dòng)及位置控制。應(yīng)用于機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。4） 數(shù)據(jù)處理。應(yīng)用于造紙、冶金、食品工業(yè)中。5） 通信聯(lián)網(wǎng)。6） 特殊功能。如定位、顯示等。1.5 PLC 的基本結(jié)構(gòu)圖 1-2 PLC 硬件結(jié)構(gòu)框圖1.6 三菱 FX-2N 系列簡(jiǎn)介FX2N 系列是 FX 系列中功能最強(qiáng)的、速度最高的微型可編程序控制器。FX2N 有 3000 多點(diǎn)輔助繼電器、1000 多點(diǎn)狀態(tài)繼電器、200 多點(diǎn)定時(shí)器、200 點(diǎn) 16 位加計(jì)數(shù)器、35 點(diǎn) 32 為加/減計(jì)數(shù)器、8000 多點(diǎn) 16 位數(shù)據(jù)寄存器、128 點(diǎn)跳步指針、15 點(diǎn)中斷指針。這為應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)提供了豐富的資源。FX2N 系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于 FX 系列中最高檔次的超小形程序裝置。超高速的運(yùn)算速度(0.08μs/step)，豐富的軟件元件，程序容量: 內(nèi)置 8000 步 ，最大可擴(kuò)充至 16000步?！?主機(jī)點(diǎn)數(shù) 16/32/48/64/80/128，分為晶體管輸出 /繼電器輸出，交流電源/直流電源，最大可擴(kuò)展到 256 點(diǎn)?！癫捎酶鞣N特殊功能模塊，可達(dá)到高性能的高速計(jì)數(shù)，定位控制，溫度控制等功能?！馛C-LINKPLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 4 頁(yè) 共 29 頁(yè)第 2 章 自動(dòng)售貨機(jī)的說(shuō)明從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對(duì)的超市、百貨購(gòu)物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。從廣義來(lái)講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來(lái)講就是自動(dòng)銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動(dòng)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(shí)無(wú)人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)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(wèn)題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。據(jù)說(shuō)世界上最早的自動(dòng)售貨機(jī)出現(xiàn)在公元前 3 世紀(jì)，那是埃及神殿里的投幣式圣水出售機(jī)。17 世紀(jì)，英國(guó)的小酒吧里設(shè)有了香煙的自動(dòng)售貨機(jī)。在自動(dòng)售貨機(jī)歷史的長(zhǎng)河中，日本開(kāi)發(fā)出實(shí)用型的自動(dòng)售貨機(jī)，那是在進(jìn)入本世紀(jì)后的事。日本第一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)是 1904 年問(wèn)世的“郵票明信片自動(dòng)出售機(jī)”，它是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機(jī)器。自動(dòng)售貨機(jī)的真正普及是在第二次世界大戰(zhàn)以后。50 年代，“噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī)”大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。后來(lái)，由于美國(guó)的飲料大公司進(jìn)入日本市場(chǎng)，1962 年，出現(xiàn)了以自動(dòng)售貨機(jī)為主體的流通領(lǐng)域的革命。1967 年，100 日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進(jìn)了自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過(guò)電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫(kù)存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開(kāi)發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約 10－15％的電力。進(jìn)入 21 世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。因經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇緩慢，社會(huì)對(duì)擴(kuò)大就業(yè)與工作場(chǎng)所提供茶點(diǎn)飲料的福利事業(yè)更為關(guān)注。自動(dòng)售貨機(jī)不僅保障了愜意的工休時(shí)間，也是最廉價(jià)、提高職工工作效率最有效的手段。特別是在 24 小時(shí)無(wú)休工作狀態(tài)中的辦公場(chǎng)所，使用獨(dú)具魅力的迷你型飲料沖飲機(jī)，解決了不間斷提供咖啡飲品服務(wù)的問(wèn)題，這種服務(wù)加速了自動(dòng)售貨機(jī)與咖啡飲品服務(wù)的融合。1999 年的全美自動(dòng)售貨機(jī)協(xié)會(huì)和全美咖啡服務(wù)協(xié)會(huì)的合并使人們更直觀地看到了這種融合現(xiàn)象。 日本是自動(dòng)售貨機(jī)的天堂。除雞蛋、米飯之外，報(bào)紙、雜志、一次性相機(jī)、干電池、磁帶、刮胡刀、襪子、花及寵物食品等各種商品都通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行銷售。連熟知自動(dòng)售貨機(jī)的美國(guó)游客在日本看到 10 臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)排成一列的景象后，也是連聲稱奇。韓國(guó)大約有 78 萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，是除了日本、美國(guó)、英國(guó)之外自動(dòng)售貨機(jī)使用數(shù)量最多的國(guó)家。從不同的種類來(lái)看，咖啡茶的自動(dòng)售貨機(jī)約占全部售貨機(jī)的 40%以上；另外，還有冰飲料自動(dòng)售貨機(jī)、聽(tīng)裝飲料自動(dòng)售貨機(jī)、辦公咖啡自動(dòng)售貨機(jī)和照片膠粘標(biāo)簽自動(dòng)售貨機(jī)、票類自動(dòng)售貨機(jī)、手機(jī)充電自動(dòng)售貨機(jī)、成人用品自動(dòng)售貨機(jī)、生活用品自動(dòng)售貨機(jī)、煙、方便面自動(dòng)售貨機(jī)等多種。主要的設(shè)置場(chǎng)所包括學(xué)校、樓房、公共機(jī)關(guān)、地鐵等，公共汽車站、公園、體育PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 5 頁(yè) 共 29 頁(yè)場(chǎng)、展示場(chǎng)、工廠等。運(yùn)營(yíng)自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的公司在全國(guó)大約有 800 余個(gè)，而銷售自動(dòng)售貨機(jī)原料、商品流通、機(jī)械銷售的公司大約達(dá)到了 1150 個(gè)。在進(jìn)行上、下位機(jī)程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動(dòng)售貨機(jī)本身所具備的功能及在進(jìn)行某種操作后所具有的狀態(tài)。在實(shí)際生活中，我們見(jiàn)到的售貨機(jī)可以銷售一些簡(jiǎn)單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明，例如：售貨機(jī)中有 8 中商品，其中01 號(hào)商品（代表第一種商品）價(jià)格為 2.60 元，02 商品為 3.50 元，其余類推?，F(xiàn)投入 1 個(gè) 1 元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過(guò) 01 商品的價(jià)格時(shí)，01 商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購(gòu)買，其他商品同比。當(dāng)按下選擇 01 商品的價(jià)格時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去 01 商品的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取 01 號(hào)商品到出貨口。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)進(jìn)行等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時(shí)不再購(gòu)買而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。由此看來(lái)，售貨機(jī)一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算以及在退幣時(shí)的除法運(yùn)算，這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識(shí)別系統(tǒng)和貨幣的傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能在本系統(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(méi)有采用貨幣識(shí)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(dòng)退回用戶所投貨幣。在系統(tǒng)中共有 3 種商品可以選擇，即咖啡，果汁，花茶，其出售價(jià)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(huì)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(jià)則該商品對(duì)應(yīng)的 LED 指示燈會(huì)點(diǎn)亮，此時(shí)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(shí)會(huì)閃爍 3 次已示該商品已經(jīng)售出。同時(shí)數(shù)碼管顯示的金額會(huì)減去已經(jīng)消費(fèi)商品的價(jià)格，按退幣鍵即可退回余額。本系統(tǒng)不計(jì)缺貨等因素。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 6 頁(yè) 共 29 頁(yè)第 3 章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 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(guò)輸入接口現(xiàn)場(chǎng)采樣信息執(zhí)行邏輯或數(shù)值運(yùn)算，通過(guò)輸出接口去控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。它和單片機(jī)一樣，主要有CPU、存儲(chǔ)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(duì)簡(jiǎn)單點(diǎn)。通過(guò)對(duì)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，輸入 8 點(diǎn) 輸出 16 點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)＝1.15（13*2）＝ 選擇 FX2N－32MR。表 3-1 I/O 地址分配表X000 1 元幣按鍵 Y0～Y3 A1、B1、C1、D1X001 5 元幣按鍵 Y4～Y7 A0、B0、C0、D0X002 10 元幣按鍵 Y10 果汁輸出X010 果汁選擇按鍵 Y11 花茶輸出X011 花茶選擇按鍵 Y12 可樂(lè)輸出X012 可樂(lè)選擇按鍵 Y13 大于 99 元報(bào)警X006 啟動(dòng)按鍵 Y14 退幣指示X007 退幣按鍵3.2 硬件的設(shè)計(jì)3.2.1 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(lái)實(shí)現(xiàn)直流 5V。此不做詳述。其電路圖如下所示。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 7 頁(yè) 共 29 頁(yè)圖 3-2 +5V 電源電路圖3.2.2 PLC 接口部分本系統(tǒng)采用三菱 FX-2N 系列的 PLC，且 PLC 與控制和顯示部分的接線如下圖所示：PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 8 頁(yè) 共 29 頁(yè)圖 3-3 PLC 接口部分電路圖3.2.3 控制和顯示部分PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 9 頁(yè) 共 29 頁(yè)圖 3-4 控制和顯示部分電路圖1)控制部分PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 10 頁(yè) 共 29 頁(yè)控制部分由八個(gè)按鍵組成，分別有一個(gè)引腳接 PLC 的X0，X1，X1；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(dòng)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(guò)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(huì)自動(dòng)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，分別可以選中果汁，花茶和可樂(lè)。這里須注意的是用戶所投入的金額不小于該貨物的單價(jià)時(shí)，按鍵才有效，此時(shí)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(dòng)器，有 A，B，C，D 四個(gè) BCD 碼輸入端，a,b,c,d,e,f,g 四個(gè)譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來(lái)驅(qū)動(dòng)共陰極 LED 數(shù)碼管。LT 為測(cè)試輸入端，為 0 時(shí)譯碼輸出全為“1” 。BI 為消引輸入端，為 0 時(shí)，譯碼輸出為“0” 。LE 為所定端，LE=“1”時(shí)，譯碼器處于鎖定保持狀態(tài)，譯碼輸出保持在 LE=0 時(shí)的數(shù)值，LE=0 時(shí)為正常譯碼。具體參見(jiàn)下表真值表。表 3-5 CD4511 及其真值表（2）發(fā)光二極管和喇叭本系統(tǒng)中共用到四個(gè)發(fā)光二極管，分別接到 PLC 的 Y10，Y11，Y12，Y13 端，其中接到PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 11 頁(yè) 共 29 頁(yè)Y10，Y11，Y12 的三個(gè) LED 燈點(diǎn)亮?xí)r分別表示果汁，花茶和可樂(lè)用戶可以選擇，這三個(gè)燈以 1s 的周期閃爍時(shí)則表示相應(yīng)的商品已經(jīng)送到取貨筐。接 Y13 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(dòng)退幣時(shí)，該 LED 也會(huì)閃爍。喇叭用于用戶投幣大于 99 元時(shí)報(bào)警用，報(bào)警時(shí)間為 4s,報(bào)警結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)退幣。3.3 軟件的設(shè)計(jì)3.3.1 系統(tǒng)涉及 PLC 指令簡(jiǎn)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(shí)，不執(zhí)行 CMP 指令，M0，M1，M2 保持不變；當(dāng) X0 為 ON 時(shí)，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 3-6 CMP 指令使用說(shuō)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。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 12 頁(yè) 共 29 頁(yè)圖 3-7 計(jì)數(shù)指令 C 的使用說(shuō)明⑶運(yùn)算指令1)加法運(yùn)算圖 3-8 加法運(yùn)算使用說(shuō)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(shí)， （D10）+（D12）=（D14） ，運(yùn)算是代數(shù)運(yùn)算。2)減法運(yùn)算圖 3-9 減法運(yùn)算使用說(shuō)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(shí)， （D10）-（D12）=（D14） ，運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。⑷BCD 指令圖 3-10 BCD 碼變換指令使用說(shuō)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(shí)，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(shí)器 T0 ~ T245PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 13 頁(yè) 共 29 頁(yè)T0 ~ T199 為 100MS 定時(shí)器，共有 200 點(diǎn)，定時(shí)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(shí)器；T200 ~ T245 為 10 MS 定時(shí)器，共有 46 點(diǎn)，定時(shí)范圍為 0.01 ~ 327.67 S。圖 1-11 為定時(shí)器的工作原理圖。當(dāng) X1 接通時(shí)，定時(shí)器 T210 的當(dāng)前值計(jì)數(shù)器對(duì)10MS 的時(shí)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(shí)，定時(shí)器的輸出觸點(diǎn)就接通，即輸出觸點(diǎn)是其線圈被驅(qū)動(dòng)后 213 *0.01S=2.13S 時(shí)動(dòng)作。如果 X1 的常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)后，定時(shí)器 T210 被復(fù)位，它的常開(kāi)觸點(diǎn)就斷開(kāi)，常閉觸點(diǎn)接通，當(dāng)前計(jì)數(shù)值為零。圖 3-11 常規(guī)定時(shí)器工作原理說(shuō)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(wú)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(kāi)和常閉兩種觸點(diǎn)只能在 PLC 內(nèi)部編程時(shí)使用，并且可以無(wú)限次使用，但是，它不可以直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，外部負(fù)載只能由輸出繼電器驅(qū)動(dòng)。（1）通用輔助繼電器FX2n 的通用輔助繼電器的元件編號(hào)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)?OFF，若電源再次接通，除了因外部輸入信號(hào)變?yōu)?ON 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(hào)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(gè)特殊輔助繼電器M8002：初始化脈沖。 M8012：100ms 時(shí)鐘脈沖。 M8013：1000ms 時(shí)鐘脈沖。 3.3.2 售貨機(jī)軟件說(shuō)明PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 14 頁(yè) 共 29 頁(yè)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(shí)候不可投幣，此時(shí) M206 和 M208 會(huì)分別斷開(kāi)，此時(shí)按投幣鍵無(wú)效，只有在退幣過(guò)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(dòng)鍵 X6后接通后，M205 接通時(shí)方可開(kāi)始下一次操作2)價(jià)格比較部分寄存在 D10 中的貨幣金額和商品的單價(jià)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(shí)，即 M9=1 時(shí)方可調(diào)用下列程序，否則系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用退幣程序。當(dāng)用戶投幣金額不大于 99 時(shí)，并且大于相應(yīng)商品的單價(jià)時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈會(huì)點(diǎn)亮，當(dāng)某種商PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 15 頁(yè) 共 29 頁(yè)品被選擇后，對(duì)應(yīng)的指示燈會(huì)以 1s 為周期閃爍。在退幣時(shí) LED 燈不在點(diǎn)亮，即 M300 的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)。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(lái)處理果汁，花茶和可樂(lè)的選擇，下面以選擇果汁為例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。果汁的單價(jià)為 12 元，當(dāng)果汁指示燈點(diǎn)亮，即 Y10 接通時(shí)，每按鍵一次果汁選擇按鈕 X10 ，系統(tǒng)將把用戶的可消費(fèi)余額減去 12 元，如按鍵前數(shù)碼管顯示 50 元，按鍵后則顯示 38 元。這里須注意的是按鍵 X10 時(shí)，不可同時(shí)按 X11，X12，否則，按鍵無(wú)效。同樣在商品送出時(shí)按選擇商品鍵也是無(wú)效的，這里由 M30 的常閉來(lái)實(shí)現(xiàn)。商品的送出由代表該商品的指示燈閃爍 4 次來(lái)表示。當(dāng)選擇該商品后在實(shí)現(xiàn)上述處理的同時(shí)，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(duì)常開(kāi)觸點(diǎn)用于產(chǎn)生四個(gè)周期為 4s 的方波，每個(gè)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(kāi)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(shí)間由 T14 設(shè)置，這里設(shè)置 T14=400，即 400×0.1s=40s。M207 的常開(kāi)在用戶投幣金額大于 99 元系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用退幣時(shí)接通。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 16 頁(yè) 共 29 頁(yè)退幣時(shí)，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(shí)，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(shuō)明 M208 的常閉觸點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)阻止用戶投幣的作用。3.3.3 售貨機(jī)軟件梯形圖及指令表1)梯形圖PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 17 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 18 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 19 頁(yè) 共 29 頁(yè)+………….PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 20 頁(yè) 共 29 頁(yè)P(yáng)LC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 21 頁(yè) 共 29 頁(yè)結(jié)論經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的奮斗我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前我只是對(duì)這些年以來(lái)所學(xué)的知識(shí)單純的總結(jié)了一下，但是通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我才發(fā)現(xiàn)自己的看法太片面了。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低了。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，過(guò)程煩瑣但我的收獲卻更加豐富，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了無(wú)數(shù)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。很多事都是隨著不斷的深入而被應(yīng)用的。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 22 頁(yè) 共 29 頁(yè)致 謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師唐越東老師。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段都給予了我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩唐老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(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。還要感謝我的班主任柏忠梅老師，在學(xué)習(xí)中給了我很多幫助，在生活中給了我無(wú)微不至的關(guān)懷，在此期間也給了我很多意見(jiàn)。感謝學(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(chéng)摯的敬意。最后要衷心地感謝在百忙之中評(píng)閱論文和參加答辯的各位老師、教授！忠心地祝愿各位身體健康、工作順利。PLC 控制自動(dòng)售貨機(jī)第 23 頁(yè) 共 29 頁(yè)參考文獻(xiàn)1.郁漢琪主編. 電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù). 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