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1、摘要 自動(dòng)售貨機(jī)是可以完成無人自動(dòng)售貨，不受任何場地限制，方便快捷，可以每天24h售貨，隨著自動(dòng)售貨機(jī)數(shù)量的增加，商品包裝的定量化和標(biāo)準(zhǔn)化，出售的商品多樣化，自動(dòng)售貨的便利性日益顯現(xiàn)。現(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 線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫存信息及時(shí)地傳送各營業(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。本款飲料售貨機(jī)是基于汽水和咖啡的自動(dòng)售貨設(shè)計(jì)的，采用PLC編程控制技術(shù)。 關(guān)鍵詞自動(dòng)售貨機(jī)；PLC編程控制技術(shù) ABSTRACT Subject to any place is limited, convenient a

2、nd quick, every day, with 24h vending vending machine, the increase in the number of commodity packaging quantitative and standardization, selling goods, diversification, vending convenience is becoming increasingly obvious. Now, the vending machine industry is on her way to the information and furt

3、her achieve rationalization. For example implements online mode, through telephone lines will vending machine in inventory information timely transmission each outlet in the computer, thus ensuring the goods delivered and supplement of goods, and selected smoothly. This drink vending machine is base

4、d on soda and coffee vending design, adopting PLC programmable control technology. Key wordsThe vending machine；PLC programmable control technology 目 錄 1 設(shè)計(jì)簡介………………………………………………………………………………3 1.1設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………………… 3 1.2 功能要求說明…………………………………………………………………3 1.3工作原理…………………………………………………………

5、……………3 2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………4 2.1 硬件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹………………………………………………4 3軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………5 3.1 系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 5 3.2 PLC的選擇…………………………………………………………………… 5 3.3I/O器件安排表…………………………………………………………………6 3.4PLC輸入輸出電路………………………………………………………………6 3.5軟件系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)

6、簡要介紹………………………………………………7 3.6程序流程框圖…………………………………………………………………8 3.7程序清單……………………………………………………………………… 9 4仿真、測試及設(shè)計(jì)總結(jié)………………………………………………………………13 4.1自動(dòng)售貨機(jī)的仿真結(jié)果………………………………………………………13 4.2仿真分析………………………………………………………………………14 4.3自動(dòng)售貨機(jī)找錢數(shù)據(jù)分析……………………………………………………15 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………16 致謝……………

7、…………………………………………………………………………16 1設(shè)計(jì)簡介 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 1．用PLC控制該自動(dòng)售貨機(jī)，設(shè)計(jì)PLC控制程序，畫出I/O電氣接口圖。 2．找錢、汽水及咖啡的指示燈為6.3V指示燈。 3．調(diào)試程序，模擬運(yùn)行。 1.2 功能要求說明 1．此售貨機(jī)可投入1元、5元或10元硬幣。 2．當(dāng)投入的硬幣總值超過12元時(shí)，汽水按鈕指示燈亮;當(dāng)投入的硬幣總值超過15元時(shí)，汽水及咖啡按鈕指示燈都亮。 3．當(dāng)汽水按鈕燈亮?xí)r，按汽水按鈕，則汽水排出7s后自動(dòng)停止，這段時(shí)間內(nèi)，汽水指示燈閃動(dòng)。 4．當(dāng)咖啡按鈕燈亮?xí)r，按咖啡按鈕，則咖啡排出7s后自動(dòng)停止，這段時(shí)間內(nèi)

8、，咖啡指示燈閃動(dòng)。 5．若投入硬幣總值超過按鈕所需的錢數(shù)（汽水12元，咖啡15元）時(shí)，找錢指示燈亮，表示找錢動(dòng)作，并退出多余的錢。 1.3 工作原理 1．投幣過程 消費(fèi)者從投幣孔投入面值分別為1元、5元、10元的硬幣后，由自動(dòng)售貨機(jī)自帶的硬幣識別器識別產(chǎn)生相應(yīng)的幣值信號。接收幣值信號后，PLC控制器內(nèi)部進(jìn)行幣值累加。并在投幣確認(rèn)定時(shí)到時(shí)，鎖定幣值比較結(jié)果，從而根據(jù)其點(diǎn)亮相應(yīng)的飲料指示燈。多余硬幣，退還消費(fèi)者。 2．取飲料過程 根據(jù)指示燈，消費(fèi)者可按下相應(yīng)飲料按鈕取出飲料，飲料排出7s后自動(dòng)停止。 找錢過程。投幣不足12元，售貨機(jī)自動(dòng)退出所投硬幣。取用飲料后，售貨機(jī)根據(jù)余額計(jì)算，提

9、示消費(fèi)者并找零。 3．復(fù)位過程 對各主要維持通電輔助繼電器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元進(jìn)行清零，強(qiáng)制終止程序的運(yùn)行，從而結(jié)束售貨服務(wù)。 2硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2.1 硬件系統(tǒng)各模塊功能簡要介紹 1．硬幣識別裝置：設(shè)有面值分別為1元、5元、10元硬幣的三個(gè)輸入識別器按鈕，可根據(jù)消費(fèi)者購買飲料的需要組合輸入幣值。 2．飲料排出裝置：當(dāng)飲料指示燈亮?xí)r，按下相應(yīng)的按鈕，消費(fèi)者即可取用飲料。 3．找錢裝置：待飲料排出后，若找錢指示燈亮，則由找錢出口找零。找錢金額由找錢出口指示燈的閃動(dòng)次數(shù)表示（元/次）。 4．復(fù)位裝置：在自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時(shí)，按下該按鈕，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及時(shí)、有效的復(fù)位。 3軟件系統(tǒng)

10、設(shè)計(jì) 3.1 系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計(jì) 在自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)中，我們總共用到了6個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)。 輸入信號為：1元按扭、5元按扭、10元按扭、咖啡按鈕、汽水按鈕及復(fù)位按鈕。 輸出信號為：咖啡出口、汽水出口、咖啡指示燈、汽水指示燈、找錢指示燈及找錢出口。 3.2PLC的選擇 PLC的選擇主要包括結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、輸出類型、控制功能。 （1）PLC的I/O選擇 PLC的I/O選擇非常重要，I/O點(diǎn)數(shù)既要滿足需求也要考慮經(jīng)濟(jì)效益，一般I/O點(diǎn)數(shù)多的PLC價(jià)格比較貴，特別是大型PLC，雖然速度比較快，但是體積大、價(jià)格，不適合一般情況下使用。在自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)中，

11、我們只實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化，并只用到了6個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)，故使用小型PLC即可。在設(shè)計(jì)中，我們采用輸入輸出點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)的PLC。 （2）PLC的輸出類型的選擇 PLC的輸出有三種類型：繼電器輸出型：為有觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較低的直流負(fù)載或交流負(fù)載回路；可控硅輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的交流電源負(fù)載；晶體管輸出型：為無觸點(diǎn)輸出方式，用于接通或斷開開關(guān)頻率較高的直流電源負(fù)載。在對頻率要求不高的情況下，我們采用繼電器輸出。 （3）PLC的控制功能的選擇 對于以開關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)，一般的低檔機(jī)就能夠滿足要求。 對于以開關(guān)量控制為主，帶有少量的模擬量控

12、制的系統(tǒng)，應(yīng)選用帶A/D、D/A轉(zhuǎn)換，加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)。 對于控制比較復(fù)雜，控制性能要求較高的系統(tǒng)，例如要實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔機(jī)或者高檔機(jī)。 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件比較好的場合，選用整體式結(jié)構(gòu)PLC。 在自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)中，主要以開關(guān)量進(jìn)行控制，所以我們采用低檔的PLC即可滿足要求。在設(shè)計(jì)中我們用到的PLC型號為-32MR-001。 3.3I/O安排表 安排表如表3.1所示。 表3.1 I/O安排表 輸入器件 輸出器件 其它機(jī)內(nèi)器件 X0 1元識別器SB1 Y0 咖啡出口YV1 T0

13、 投幣確認(rèn)定時(shí)3s X1 5元識別器SB2 Y1 汽水出口YV2 T1、T2 構(gòu)成周期1s的振蕩電路 X2 10元識別器SB3 Y2 咖啡指示燈HL1 T3、T4 飲料排出定時(shí)7s X3 咖啡按鈕SB4 Y3 汽水指示燈HL2 C0/M0 找錢閃爍計(jì)數(shù)器/鎖定輔助繼電器 X4 汽水按鈕SB5 Y4 找錢指示燈HL3 M7、M8 啟動(dòng)信號輔助繼電器 X5 復(fù)位按鈕SB6 Y5 找錢出口YV3 M1～M6 幣值比較目標(biāo)軟元件 D0/D1 幣值累加單元/余額存儲(chǔ)單元 3.4PLC輸入輸出電路圖 自動(dòng)售貨機(jī)的

14、外部接線圖如圖3.1所示。投入X0、X1、X2為1元、5元、10元的硬幣。X3、X4為飲品選擇按鈕。投入硬幣后，Y2或Y3亮，按下X3、X4其中一個(gè)，對應(yīng)的KM線圈得電，使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)排出相應(yīng)的飲品Y0、Y1。當(dāng)所投入幣值小于或是大余相應(yīng)飲品的價(jià)格時(shí)，Y4亮，后有Y5得電，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)找零。 圖3.1 PLC 輸入輸出電路 3.5軟件系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)簡要介紹 （1）投幣部分：設(shè)計(jì)采用各硬幣識別輸入常開與輔助繼電器M0并聯(lián)再與各輸入常閉串聯(lián)，加之定時(shí)器T0的方法，構(gòu)成能夠及時(shí)刷新投幣確認(rèn)定時(shí)的定時(shí)裝置。 （2）飲料選擇指示：先對所投幣值進(jìn)行累加與比較，分別采用ADDP自加及CMP比較指令完成。此

15、處，設(shè)兩條CMP 指令，分別用于與汽水12元及咖啡15元進(jìn)行幣值比較。之后，將目標(biāo)軟元件M1～M3，M4～M6兩部分組合成飲料選擇條件單元，當(dāng)所投幣值符合某一條件時(shí)，從而點(diǎn)亮相應(yīng)指示燈，提醒消費(fèi)者取出飲料。 （3）取飲料：指示燈亮后，按下對應(yīng)按鈕，則啟動(dòng)相應(yīng)飲料的排出程序（定時(shí)7s）；同時(shí)啟動(dòng)周期為1s的振蕩電路，使飲料排除的同時(shí)伴隨指示燈閃爍。 （4）找錢：飲料停止排出時(shí)，啟動(dòng)找錢判別程序。若條件滿足，則點(diǎn)亮找錢指示燈Y4，同時(shí)采用DSUBP減法指令計(jì)算找錢金額并存于D1單元中。否則，直接退出程序。將D1中的數(shù)值作為計(jì)數(shù)器C0的初值，通過其控制找零出口指示燈的閃爍次數(shù)，來表示找錢金額。

16、 （5）復(fù)位：對各環(huán)節(jié)中起主要維持通電作用的輔助繼電器M，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元D0、D1，進(jìn)行有效清零，采用區(qū)間復(fù)位ZRST指令。 3.6 程序流程框圖 如圖3.2所示。 圖3.2 自動(dòng)售貨機(jī)程序流程框圖 3.7 程序清單 1．梯形圖 投幣 定時(shí) 幣值 累加 幣值 比較 飲料 指示 燈選 擇點(diǎn) 亮 振蕩 電路 飲料 輸出 找錢 指示 燈亮 找錢 出口 閃爍 錢5555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555555

17、55555555555555555555555555555555 表示 X5 按鍵 復(fù)位 2．指令表 4 仿真、測試及設(shè)計(jì)總結(jié) 4.1 自動(dòng)售貨機(jī)的仿真結(jié)果 1．汽水排出 當(dāng)汽水按鈕燈亮?xí)r，按汽水按鈕，則汽水排出7s后自動(dòng)停止，這段時(shí)間內(nèi)，汽水指示燈閃動(dòng)。如圖4.1所示。 2．咖啡排出 當(dāng)咖啡按鈕燈亮?xí)r，按咖啡按鈕，則咖啡排出7s后自動(dòng)停止，這段時(shí)間內(nèi)，咖啡指示燈閃動(dòng)。如圖4.2所示。 3．找錢 若投入硬幣總值超過按鈕所需的錢數(shù)（汽水12元，咖啡15元）時(shí)，找錢指示燈亮，表示找錢動(dòng)作，并退出多余的錢。找錢金額由找錢出口指示燈的閃動(dòng)次數(shù)表示（1元/次）。如圖4.3所

18、示。 、 圖4.1汽水排出過程 圖4.2咖啡排出過程 圖4.3找錢過程 4.2仿真分析 第一次恰投幣15元，咖啡指示燈亮，但多投入硬幣若干枚時(shí)，汽水指示燈也點(diǎn)亮。解決方案：以第一次投幣將軟元件M5置1為信號，同時(shí)增設(shè)一個(gè)輔助繼電器M8，并將其置1。使其串聯(lián)在使汽水指示燈點(diǎn)亮的M6條件中的常閉觸頭斷開，從而鎖定對咖啡的選擇，即使多投幣使M6置1，也不能點(diǎn)亮汽水指示燈。此外，在兩個(gè)幣值比較語句上，相對串聯(lián)各指示燈的常閉觸頭形成互鎖。以確保多投的硬幣不通過另一個(gè)幣值比較而影響當(dāng)前指示狀態(tài)，并且使多投的硬幣仍能通過當(dāng)前幣值比較，納入找錢金額，并最終退還消費(fèi)者。 4.3自動(dòng)售貨機(jī)找錢數(shù)據(jù)分

19、析 表4.1 自動(dòng)售貨機(jī)找錢數(shù)據(jù)記錄 投幣金額 10 12 14 15 20 輸出飲料 — 汽水 汽水 咖啡 汽水/咖啡 找錢指示燈閃爍次數(shù) 10 0 2 0 8/5 在調(diào)試中，自動(dòng)售貨機(jī)的找錢功能穩(wěn)定，且找零金額非常準(zhǔn)確。記錄一組數(shù)據(jù)如上表4.1所示。 參考文獻(xiàn) [1]史國生，王念春，趙陽.電器控制與可編程控制器技術(shù)[M].第三版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.5.100～209. ShiGuoSheng,WangNianChun,ZhaoYang.Electrical control and PLC technology[M].3rdedit

20、ion.Beijing:chemical～209. 附錄 1 仿真軟件的介紹 （1）GX Developer三菱PLC編程軟件。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB、Label語言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。 GT Simulator6C是GX Developer的仿真軟件。其功能就是將編寫好的程序在電腦中虛擬運(yùn)行，如果沒有編好的程序，是無法進(jìn)行仿真的。所以，在安裝仿真軟件之前，必須先安裝編程軟件，并且版本要互相兼容。安裝好編程軟件和仿真軟件后，在桌面

21、或者是開始菜單中并沒有仿真軟件的圖標(biāo)。因?yàn)榉抡孳浖患傻骄幊誊浖礼X Developer中了，其實(shí)這個(gè)方針軟件相當(dāng)于編程軟件的一個(gè)插件。 （2）GT Designer3與GT Simulator3是三菱電機(jī)自動(dòng)化GOT產(chǎn)品的套裝軟件，包括畫面設(shè)計(jì)、仿真、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換GT SOFTGOT等。GT Design3是三菱觸摸屏編程軟件，其功能就是進(jìn)行工程和畫面創(chuàng)建、圖形繪制、對象配置和設(shè)置、公共設(shè)置以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)?。而GT Simulator3是三菱觸摸屏仿真軟件，其功能就是在PC機(jī)上模擬GOT運(yùn)行環(huán)境。 2 仿真軟件使用 通過GX Developer三菱PLC編程軟件，編寫好程序，然后通過程序轉(zhuǎn)換生成可執(zhí)行程序并保存；打開GT Designer3，創(chuàng)建工程并在其中設(shè)計(jì)包括I/O在內(nèi)的仿真電路，保存。之后，啟動(dòng)GT Simulator3觸摸屏仿真軟件，載入梯形圖后導(dǎo)入之前設(shè)計(jì)的仿真電路。這樣，執(zhí)行相關(guān)的操作，則能從畫面中直觀的看到仿真結(jié)果了。