毕业论文(设计)plc控制自动售货机的设计(编辑修改稿)

毕业论文(设计)plc控制自动售货机的设计(编辑修改稿)内容摘要：

机械故障等，经营者普遍采用人工定时巡回视察的管理办法，既费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告，给经营者增加了管理成本和难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便。 本系统的设计和实现可以使自动售货机的经营者可以根据网络统计的销售状况进行商品销售状况分析，预测商品的销售走势，确定合理的采购和配送策略，德州学院 机电工程系 2020 届 自动化专业 毕业论文（设计） 以期获得最高的投资回报率。 同时售货机的一些故障信息和警报信息可以实时的传送到相应运营人员，从 而可以在第一时间内发现并解决问题。 自动售货机设计的主要内容 （ 1） 此自动售货机可以投入五角 、一元的硬币 ； （ 2） 如果顾客投入硬币在限定的时间内（ 2 分钟）不按任何按键，自动售货机将退还所投 硬 币； （ 3） 当投入硬 币的总值等于或才超过物品价值时，对应的物品指示灯亮 绿灯 ； （ 4） 当物品对应的指示灯亮绿灯时，按下按下相应的按键，相应的物品排出，同时指示灯绿灯闪烁； （ 5） 如果顾客投入硬 币总值超过所选物品的价值时，自动售货机 会自动 将余款退还顾客； （ 6） 当顾客成功购买完一件物品后 20 秒无操作， 自动售货机 会自动 将余款退还顾客； （ 7） 如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键， 自动售货机 会自动将余款退还顾客； （ 8） 找零时顾客可选择退一元的还是五角的； （ 9） 当物品不足时，对应的物品指示灯亮红灯，顾客按下相应的按键无反应（不出物品，不减余额），并向总部发送所缺物品。 自动售货机设计的基本思路 本次设计的题目是自动售货机，主要是应用西门子 S7200 型 PLC 的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识，如： PLC 的定义、 PLC 的 编程语言 、 PLC的硬件组成等。 根据设计内容和控制要求画出顺序功能图和梯形图，再 根据 PLC的相关知识设计出它的外部接线图，结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程。 本次设计的重要部分是第三章的设计部分，即自动售货机梯形图的设计。 首先就得根据设计内容和控制要求准确画出它的顺序功能图，再根据所画出的顺序功能图准确设计出它的梯形图，这样才能真正理解本次智能抢答器的控制原理。 德州学院 机电工程系 2020 届 自动化专业 毕业论文（设计） 2 PLC 的概述 PLC 的定义 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令， 并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 PLC 的简介 PLC 是以 CPU 为核心，综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，是现代工业控制的三大支柱（ PLC、机器人和 CAD/CAM）之一。 目前，世界上生产 PLC 的主要厂家有 65 个，其 中最有名气的厂家在日本、美国和德国。 日本的几个厂家为三菱、富士。 日立、东芝、横河、立石、光洋、夏普等公司。 美国的几个厂家为德州食品公司 、通用电器公司、歌德公司、数字设备公司等。 还有德国的西门子，荷兰的飞利浦，香港的鹰达等公司也是很有名气的。 日本三菱电机公司（ MITSUBISHI）于 1971 年开始研制 PLC，目前主要有F1,F2,FX,K,A 等十几个系列几十种产品 ， 在我国（主要是华东和华南地区）的工业控制领域具有一定的市场占有率。 PLC 的工作原理 PLC 的工作原理与计算机的工作原理基本是一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。 PLC 通电后，首先对硬件和软件作一些初始化操作，初始化反复不停地分阶段处 理各种不同的任务（见图 1）。 但是 PLC 也有它自己的特点， PLC 在确定了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描工 作方式，系统工作任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的。 德州学院 机电工程系 2020 届 自动化专业 毕业论文（设计） PLC 的循环扫描工作 对每个程序， CPU 从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描 ，如果无跳转指令，则从则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。 PLC 的扫描全过程如图 2 所示。 （ 1） 输入刷新阶段 在输入刷新阶段， CPU 扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。 完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。 （ 2） 程序执行阶段 在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。 （ 3） 输出刷新阶段 当所有指令执行完毕后 ，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成 PLC 的实际输出。 读取输入 执行用户程序 处理通信要求 自诊断检查 改写输出 RUN 状体 读取输入 处理通信要求 自诊断检查 改写输出 STOP 状体 处理任务 图 1 各阶段 德州学院 机电工程系 2020 届 自动化专业 毕业论文（设计） 图 2 PLC 的扫描全过程 PLC 的硬件组成 PLC 的硬件主要由中央处理器（ CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。 其中， CPU 是 PLC 的核心；输入单元 /输出单元是 CPU 与现场输入 /输出设备之间的接口电路；通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备，其硬件构成图如 图 3。 图 3 PLC 硬件结构图 德州学院 机电工程系 2020 届 自动化专业 毕业论文（设计） PLC 的编程语言 PLC 为用户提供了完善的编程语言来满足编制用户程序要求。 它提供的编程语言通常有以下 5 种：梯形图（ LAD）、语句表（ STL）、顺序功能图（ SFC）、功能块图（ FBD）和结构文本（ ST）。 PLC 的特点 （ 1）抗干扰能力强，可靠性好 I/O 系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。 （ 2）控制系统结构简单，通用性强 PLC 及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。 （ 3）编程方便，易于使用 PLC 程序的 编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。 （ 4）功能完善 在 PLC 内部具有许多控制功能，诸如时序、计算机、主控继电器以及移位寄存器、中间寄存器等。 （ 5）设计、施工、调试、的周期短 PLC 采用模块化积木式结构，故仅需按性能、容量等选用组装，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。 （ 6）体积小，维护操作方便 PLC 体积小，质量轻，便于安装。 （ 7）易于实现网络化 PLC 可连成功能很强的网络系统。 （ 8）可实现三电一体化 PLC 将电控 （逻辑控制）、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体。 德州学院 机电工程系 2020 届 自动化专业 毕业论文（设计） 3 自动售货机的设计 西门子 S7200 PLC 特点 机械结构特点 （ 1）体积小 （ 2）重量轻 （ 3） DIN 导轨安装和安装孔 电气结构特点 （ 1）免维护性 （ 2）内配 24V/180mA 或 280mA 直流 （ 3）灵活中断输入 （ 4）便于扩展 （ 5）没配有高速计数器 （ 6）模拟电位器外部设定 （ 7） CPU214 还有脉冲输出、实时时钟等功能； CPU215/CPU216 在此基础上还有 PID 指令、通讯能力强等特点 自动售货机设计软元件 定时器 定 时器是 PLC 中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。 定时器的工作过程与继电器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点， 失电时，常闭触点闭合，常开触点打开 ； 定时器得电时，常闭触点打开，常开触点闭合。 定时器的当前值 、 设定值均为 10 位有符号整数（ INT），允许的最大值为 32767。 定时器指令表见表 1。 表 1 定时器指令 语句 描述 TON Txxx， PT 接通延时定时器 TOF Txxx， PT 断开延时定时器 TONR Txxx， PT 保持型接通延时定时器 BITIM OUT 起动间隔定时器 CITIM IN,OUT 计算间隔定时器 数学运算指令 在梯形图中，整数、双整数与浮点数的加、减、乘、除指令（见表 2）分别执行下列运算： IN1+IN2=OUT， IN1— IN2=OUT， IN1*IN2=OUT， IN1/IN2=OUT。 德州学院 机电工程系 2020 届 自动化专业 毕业论文（设计） 表 2 加减乘除指令 梯形图 语句表 描述 梯形图 语句表 描述 ADD_I +I INT1,OUT 整数加法 DIV_DI。