基于PLC控制的自動售貨機系統(tǒng)設計.doc

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1、 畢 業(yè) 論 文 題 目： 基于PLC控制的自動售貨機系統(tǒng)設計 作 者： 范兵兵 學 號： 441110128 系 ： 自動控制系 專 業(yè)： 電氣自動化技術 班 級： 10電氣技術301 指導者： 講 師 (姓 名) (專業(yè)技術職務)

2、 評閱者： 副 教 授 (姓 名) (專業(yè)技術職務) 2013年 5 月 47 目錄 摘要 ………………………………………………………………………………2 論緒 ………………………………………………………………………………2 第一章 自動售貨機簡介及設計要求 1.1簡介 …………………………………………………………………… 4 1.2工作原理 ………………………………………………………………… 5

3、 1.3設計要求…………………………………………………………………… 5 1.4設計思路 ………………………………………………………………… 8 第二章 PLC控制自動售貨機的硬件選擇 2.1實物圖 …………………………………………………………………… 8 2.2主要硬件選擇 ……………………………………………………………11 2.3 電磁閥選擇 ……………………………………………………………12 2.4 PLC選擇 ………………………………………………………………12 第三章 PLC控制自動售貨機的軟件

4、設計 3.1 系統(tǒng)涉及PLC指令簡介 ………………………………………………17 3.2 PLC的I/O分配表 ……………………………………………………19 3.3系統(tǒng)流程圖…………………………………………………………………20 第四章 程序編寫 4.1控制程序設計思路 …………………………………………………… 21 4.2部分程序注釋 …………………………………………………………22 第五章 觸摸屏的模擬仿真 5.1 觸摸屏的概述 ………………………………………………………………25

5、 5.2 觸摸屏的設計 ………………………………………………………………26 5.3 觸摸屏仿真 ………………………………………………………………32 結論 ……………………………………………………………………………39 致謝 ……………………………………………………………………………39 參考文獻 ………………………………………………………………………… 40 附錄 ……………………………………………………………………………41 摘 要 自動售貨機最早出現(xiàn)在二十世紀五、六十年代的西歐，當時在美國的地鐵系統(tǒng)中，人們可以用1美

6、分在自動售貨機上買到一塊口香糖。作為一種全新的零售方式。隨著社會的發(fā)展，自動售貨機也越來越普遍。我國從1999年自動售貨機的進入，由開始的好奇陌生，到現(xiàn)在的習以為常，并成為了生活中不可缺少的一部分。 本文介紹了自動售貨機的基本原理以及工作流程，然后以一次交易過程為例，把交易過程分為幾個程序塊，然后分別對程序塊進行編程。具體說明了可編程序控制器在自動售貨機中的作用。程序涉及到了自動售貨機工作的絕大部分過程。利用三菱FX-2N PLC控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定運行。 關鍵詞 自動售貨機 PLC 梯形圖 論 緒 1

7、、 課題的意義及來源 在中國，人們可以看到現(xiàn)代化的自動售貨機擺放在一些大商場的門口、繁華街道的兩邊、公園入口處以及其他熱鬧的場所。據(jù)了解，這些自動售貨機開始出現(xiàn)在北京，上海，大連，沈陽成為年輕人的時尚購物。93年，由日韓進口到中國廣東、上海的自動售貨機，這類自動售貨機可以接受人民幣硬幣，大多數(shù)只分布在沿海發(fā)達地區(qū)。 地區(qū)自動售貨機的興起、文明、高檔、晝夜服務，占地小、靈活方便深受市民青睞，甚至出現(xiàn)排隊購買的情況。專家預測，自動售貨機零售業(yè)在中國有巨大的發(fā)展前景。與此同時還可以帶動其他相關行業(yè)的發(fā)展，帶動失業(yè)人員的再就業(yè)。 廣州硅（Si百萬百萬貿(mào)易有限公司）是一家專業(yè)從事智

8、能IC卡自動售貨機產(chǎn)品，開發(fā)與管理，產(chǎn)品開發(fā)，生產(chǎn)和系統(tǒng)集成的高科技公司。 進入新世紀，新的千年，寺百萬在與美國的合作，韓國等國際廠商，符合中國國情的生產(chǎn)，百萬自動售貨機。四百萬貨幣識別器自動售貨機除了識別人民幣硬幣，鈔票的功能，還增加了智能非接觸式IC卡（與羊城通兼容）支付功能和最新的手機支付功能，結合廣州市的氣候特點是這樣設計的，該機具有良好的防水，防潮，耐高溫等特點，適用于室內(nèi)，外的智能IC卡系列產(chǎn)品四百萬綜合應用為企業(yè)和智能小區(qū)和智能化的設計概念的智能IC卡應用系統(tǒng)集成。四百萬IC智能卡產(chǎn)品可與廣州羊城交通卡兼容，使產(chǎn)品更廣泛的應用前景。 2、 自動售貨機的發(fā)展

9、自動售貨機從第十七世紀開始出現(xiàn)在富裕人群，第二十世紀主要出售郵票，明信片和其他特定的商品，并逐漸發(fā)展成了幾乎所有的小商品的推廣階段的銷售。特別是自十九年代，“以消費者為中心”的現(xiàn)代市場營銷觀念的建立和科學技術的進步，自動售貨機，實現(xiàn)貨物的需求，多元化發(fā)展的表現(xiàn)，從原來的只出售有限的商品種類，為之后的百貨商店，超級市場，便利店，消費者和自動售貨機的“一對一”的自動售貨機無店鋪銷售業(yè)態(tài)。目前，自動售貨機已進入五十多個國家的市場。 英國是一個自動售貨機狀態(tài)較早引入。1942年，銷售食品首先概括了自動售貨機銷售。在1950年，英國的雜貨店500號線采用自動售貨機。1969年，自動售貨機的企業(yè)增加到2

10、3000，商品的銷售推廣到多方面的記錄，文具，香煙，食品等。進入70年代后，大約超過40支，白酒類商店售貨機。1980年有超過50臺自動售貨機，年銷售額88100萬磅。 經(jīng)過70年的快速發(fā)展，自動售貨機在日本，歐洲等發(fā)達國家和地區(qū)，短短的30年時間內(nèi)，自動售貨機產(chǎn)業(yè)在發(fā)達國家已發(fā)展到相當規(guī)模。根據(jù)美國的美國“汽車時代”的統(tǒng)計，目前美國的所有權是自動售貨機550多臺，平均每40人就有一個可用的，1998年通過商品量的自動售貨機的銷售額為53億美元，日本為750萬，平均每23人中的一個，在1998通過自動售貨機機的銷售總額為608969億日元，包括罐裝飲料占其總銷售額的40%：60人，歐洲平均有

11、。據(jù)日本麒麟啤酒公司調(diào)查顯示，自動售貨機每年可銷售的軟飲料罐數(shù)以萬計，比一般不太忙碌的小商店銷售；可口可樂公司日本有將近100萬的自動售貨機，它的銷售額占公司70%的生產(chǎn)。香煙自動售貨機的適銷對路的產(chǎn)品，在日本煙草銷售香煙自動售貨機占總銷售額的40%，大約一半的帳戶。日本最大的卷煙制造商日本煙草公司有15萬支香煙的自動售貨機。自動售貨機在一些發(fā)達國家已被進口到中國的廣東、上海等沿海發(fā)達地區(qū)。 現(xiàn)在，自動售貨機，科技含量高，據(jù)美國媒體報道，可口可樂公司正在開發(fā)一種新的自動售貨機，它將根據(jù)溫升可以賣軟飲料可口可樂系列。新推出的新一代機器人商店，是一個自動售貨機，外觀看起來像ATM銀行，與屏幕上的

12、鍵盤，你只需點擊選擇的項目，自動輸送臂會給你選擇的項目和送往前線，不再工作，你彎腰拾。和機器賣不同的產(chǎn)品類別，包括壽司，私人物品，甚至昂貴的黃蜂和其它精細。還有一個新的自動售貨機，不是錢的問題，即使你的錢，你可以通過無線電話。芬蘭街是一個巧克力的機器，只要你的命令，然后調(diào)用指定的帳戶，該帳戶將被自動轉(zhuǎn)移到電話賬單，即使沒有現(xiàn)金，可以吃巧克力。 自動售貨機的小說不再出售食品，百貨，但也是一種商品和服務。在東京的街頭，一個“美甲服務自動機器”出現(xiàn)，小姐的美只會化妝的手指在一個窗口，各種美甲圖案模擬好和相應的價格將出現(xiàn)在屏幕上，按下選擇按鈕，投幣后，指甲藝術開始自動運行你的手，使用非常方便；另外享

13、受美甲自動機，和“洗發(fā)機”，“鞋機”，是服務自動硬幣，真的做生意的盡頭。 第1章 自動售貨機的簡介及設計要求 1.1自動售貨機簡介 自動售貨機是集聲、光、機電一體化的高新智能化產(chǎn)品，在我國也開始得到應用。在中國，人們可以看到自動售貨機的現(xiàn)代化放在一些大商場門口，繁忙的街道，公園和其他令人興奮的地方的入口。 自動售貨機在中國有著廣闊的發(fā)展前景。從自動售貨機的發(fā)展趨勢，這是由于勞動密集型產(chǎn)業(yè)結構對產(chǎn)品的技術密集型的社會變革的出現(xiàn)。在大規(guī)模生產(chǎn)的變化，大眾消費和消費模式和銷售環(huán)境，為新的分銷渠道的出現(xiàn)要求；和相對超市，百貨購物中心，新的分銷渠道，勞動力成本上升

14、；此外，購物便利性等因素對場地限制的制約，自動售貨機作為一種必要的機會隨著時代的要求。 從廣義上講，自動售貨機放在硬幣，紙幣，信用卡就可以銷售商品的機械，從狹義上機械自動銷售商品。從供給條件，自動售貨機的缺乏可能是人力資源的充分補充，適應消費環(huán)境和消費模式的變化，24小時自助服務系統(tǒng)可以更容易，操作需要投資少，占地面積小，吸引人們?nèi)ベI他們自己的表現(xiàn)的好奇心，可以很好地解決勞動力成本上升的問題的優(yōu)點。 1.2自動售貨機工作原理 （1）從插槽到貨幣，然后通過傳感器采集數(shù)據(jù)，和歧視的判別價值人民幣真?zhèn)蔚蔫b別。 （2）識別信息的數(shù)據(jù)通信模塊。 （3）主控制系統(tǒng)通信模塊和自動售貨機

15、，主控制系統(tǒng)顯示值，面板按鈕開始自動售貨機，顯示哪些產(chǎn)品，哪些貨物已經(jīng)出售，等待顧客選擇商品。 （4）顧客選擇商品，根據(jù)不同類型商品的包裝，不同的駕駛技術派。自動售貨機出售的主要設計可以喝，驅(qū)動電磁閥驅(qū)動版本。 （5）顯示余額，如果數(shù)量是足夠的，客戶可以選擇找到一個硬幣或繼續(xù)購買的貨物；如果量不足時，自動售貨機的硬幣通過延遲時間。硬幣分為兩種類型：一是由票據(jù)完全回到筆記，另一種是通過完整的退幣硬幣的通信模塊。 （6）系統(tǒng)復位到零，完成銷售。 1.3自動售貨機功能設計要求 1.3.1 大體步驟示意圖 1.3.2 操作要求 1、計幣系統(tǒng) 當有顧客買飲料時，可投入的錢

16、幣是1元、5元，1元、5元錢幣的入口分別對應PLC的X1、X2，投入的錢幣經(jīng)過感應器，感應器記憶投幣的個數(shù)并進行疊加，疊加的錢幣已角為單位，存放在數(shù)據(jù)寄存器D0中。 2、比較系統(tǒng) 投入完畢后，系統(tǒng)會把D0內(nèi)錢幣數(shù)據(jù)和可以購買飲料的價格進行比較，當投入的錢幣少于2元時，錢幣不足指示燈Y7亮，表示投入的錢幣不足。此時可以再投幣或選擇退幣。當投入的錢幣大于2元少于4元時，礦泉水可選指示燈Y0長亮，表示顧客可以選擇購買礦泉水；當投入的錢幣大于4元小于6元時，礦泉水可選指示燈Y0和汽水可選指示燈Y1同時長亮，顧客可以選擇購買礦泉水或汽水；當投入的錢幣大于6元時，礦泉水、汽水、咖啡的可選指示燈Y0/Y

17、1/Y2全部常亮，顧客可以選擇購買所有的飲料。 3、選擇系統(tǒng) 比較電路完成后選擇電路指示燈是長亮的，當按下礦泉水選擇（X3）、汽水選擇(X4)或咖啡選擇（X5）時，相應的排出口就會放水所選的飲料，給顧客供應所選擇的飲料。（說明：在此售貨機過程中，不考慮其反應時間，其量為定值。）在飲料供應完畢時，系統(tǒng)將自動減去所購買飲料的錢幣數(shù)，剩余的幣值存放在數(shù)據(jù)寄存器中。 5、退幣系統(tǒng) 當顧客購買完飲料后，會顯示余額，多余的錢幣只要按下退幣選擇按鈕，系統(tǒng)就會把數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的錢退回，同時顯示屏上的金額清零。 1.4自動售貨機設計思路 本次設計的題目是自動售貨機，主要是應用我們所學習的三菱FX-

18、2N型PLC的梯形圖來設計控制程序，并簡單介紹相關的知識，如：PLC的編程語言、自動售貨機的硬件組成等。根據(jù)設計內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù)PLC的相關知識設計出它的外部接線圖，結合梯形圖和外部接線圖分析說明該設計的控制原理過程。 本次設計的重要部分是自動售貨機梯形圖的設計。首先就得根據(jù)設計內(nèi)容和控制要求準確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準確設計出它的梯形圖，并反復調(diào)試做到程序無誤。 第二章 PLC控制的自動售貨機硬件選擇 2.1 實物圖 各種飲料的自動售貨機

19、 接杯式的自動售貨機 2.2主要硬件選擇 2.2.1硬幣識別器 1、硬幣識別原理 主要識別指標：材質(zhì)、厚度、直徑。 材質(zhì)是用電磁的方式測的，使用空心線圈或磁芯線圈，線圈組數(shù)少的只有一組，多的常見的是六組。工作狀態(tài)下，線圈及其外圍電路會以一個特殊的頻率振蕩（多個線圈的話頻率各不相同），當硬幣以垂直或平行于線圈平面的方式穿過時（不同產(chǎn)品方式不同），會引起振蕩頻率的變化。材質(zhì)不同所引起的頻率變化幅度和方向（增加、減少）也不同，對某種硬幣的變化特征進行記錄后，就成為使用中識別該種硬幣的依據(jù)。 厚度是沒有東西專門測的，實際上這個指標是和材質(zhì)一起

20、測。因為即使相同材質(zhì)的硬幣，如果厚薄不同，導致的頻率變化差異也較大。 直徑——老式的識別裝置用光電管隊列來識別直徑，排列組合得當?shù)脑?，識別精度也不低（可答0.5mm）。新一點的都用偏心或異形線圈來測量，依據(jù)是直徑小的硬幣與線圈的重合部分也少，由此也帶來頻率變化的不同。 2、產(chǎn)品型號 適用硬幣：直徑φ18mm-φ32mm；厚度1.2mm-3.2mm。適用于人民幣。 工作電壓：DC+12V 。功耗：靜能0.5mW ；動能0.5W 工作溫度：-20℃～+50℃ 2.2.2紙幣識別器 1、紙幣識別原理 把正常的鈔票在各傳感器接收到的信號進行統(tǒng)計取樣、識別，并寄存起來，作

21、為檢測的依據(jù)。當識別紙幣時，把在各通道接口接收到的信號參數(shù)與原寄存起來的信號參數(shù)進行比較、判斷，若有明顯差異時就立即送出報警信號并截停電機，同時送出對應的信號提示。 2、型號 電壓：DC +12V +-5% 電流：待機0.12A 工作2A 工作溫度： 0C ～55C 保存溫度： -20C ～ 60C 濕度：30% ～ 85% RH ( no condensation ) 重量：0.8kg 插入方向：任意方向 識別時間：2.5秒 2.3電磁閥的選擇 電磁閥的國內(nèi)外理論分為三類（即：直動式，分步驟的直接作用，先導式）

22、，并從不同的閥門的結構和材料分為六個分類原則（直動式膜結構，膜結構，逐步引導式膜結構，直動活塞結構，一步一步的活塞結構，先導活塞結構）。本設計主要采用的是電磁閥直接動力。 直動式電磁閥 原理：電源，電磁線圈產(chǎn)生電磁力來關閉的案件，從閥門打開；電源，電磁力消失，把關閉件壓在閥座上的彈簧力，閥門關閉。 特點：在真空中，負壓，零壓力可以工作，但總的大小不超過25mm。 2.4 PLC的選擇 目前，自動售貨機的核心是單片機，可是一但輸出電壓不穩(wěn)定，單片機就容易發(fā)熱造成爆裂，可靠性低等缺點，而PLC不但可以實現(xiàn)類似的控制功能，還具有性能可靠、電壓使用范圍廣、靈活通用、易于編程、使用方便

23、等特點，并且提高了自動售貨機系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能夠保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定運行；因此近年來在工業(yè)自動控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應用。所以，本文選擇PLC來控制自動售貨機。此次，我選擇的是三菱FX-2N的PLC。 三菱公司是日本生產(chǎn)PLC的主要廠家之一，先后推出了F、F1、F2、FX1、FX2、FX2C、FX0、FXON、FX1N、FX2N和FX2NC等系列小型、超小型PLC。 FX2N系列PLC的型號格式如下： 其中具體說明如下： ① 表示輸入/輸出的總點數(shù)：范圍從4到256； ② 表示單元類型：M表示基本單元，E表示輸

24、入/輸出混合擴展單元，EX表示擴展輸入模塊，EY表示擴展輸出模塊； ③ 表示輸出方式：R表示繼電器輸出，S表示晶閘管輸出，T表示晶體管輸出； ④ 表示特殊品種：D表示DC（直流）電源，DC輸出；A1表示AC（交流）電源，AC輸入（AC100-120V）或AC輸出模塊；V表示立式端子排的擴展模塊；H表示大電流輸出擴展模塊；F表示輸入濾波時間常數(shù)為1ms的擴展模塊等； 例如型號為FX2N-48MR-D，表示FX2N系列，基本單元輸入/輸出總點數(shù)為48點，繼電器輸出，使用DC24V電源。這也正是我們所學習的三菱FX-2N-48MR，也是我所選擇的型號。 2.4.1 PLC

25、的結構 目前，PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也各不相同，但在特殊的工業(yè)控制計算機微處理器為核心，因此它的結構和工作原理大致相同，硬件結構就像一臺個人電腦。主要包括中央處理單元CPU，RAM和ROM，存儲器，輸入和輸出接口電路，電源，I / O接口，外部設備接口。室內(nèi)也用于數(shù)據(jù)和指令傳輸總線結構。 PLC控制系統(tǒng)由PLC的輸入，輸出，各種開關信號，模擬信號，各種外部傳感器檢測輸入PLC，PLC外部輸入端子的他們，為周邊的各種控制輸出的PLC。因此，PLC的基本結構是由的輸入和輸出控制部分。 PLC的硬件系統(tǒng)結構圖如圖3.1所示。 （1）CPU是由控制器和運算器

26、組成的。運算器也稱為算術邏輯單元，它的功能就是進行算術運算和邏輯運算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€計算機的各個部件有條不紊地工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取指令和執(zhí)行指令。他的重要功能如下： ①工作條件和PLC的電源內(nèi)部電路故障診斷程序，語法錯誤。 ②它的狀態(tài)或數(shù)據(jù)收集的網(wǎng)站，并發(fā)送到PLC寄存器。 ③根據(jù)用戶程序存儲器的讀指令，存儲在程序編譯的解釋，來完成各種運算和操作根據(jù)提供的任務的說明。 ④將存于寄存器中的處理結果送至輸出端。 ⑤應各種外部設備的工作請求。 (2) 存儲器 PLC的存儲器分為兩大部分： 一部分是系統(tǒng)存儲器，用來存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。 二部分

27、是用戶存儲器，包括用戶程序存儲區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。 (3) 輸入輸出接口電路 PLC通過輸入輸出（I/O）接口電路實現(xiàn)與外圍設備的連接。輸入接口通過PLC的輸入端子接受現(xiàn)場輸入設備的控制信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號。 (4) 電源 PLC的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足PLC的CPU、存儲器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。 2.4.2 PLC的應用特點 可靠性高（1）、可靠性高和抗干擾力強 可靠性高、抗干擾能力強，是PLC最突出的特征，主要表現(xiàn)在： ①用軟件代替了大量的中間

28、繼電器和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)的時間繼電器，僅與輸入和輸出少量的硬件，布線大大減少，因為接觸不良引起的故障，大大降低了； ②I/O接口電路，所有均采用光電隔離，外部電路和PLC電路電隔離； ③輸入端采用RC濾波器，并采取屏蔽措施； ④開關電源具有優(yōu)良的性能； ⑤該設備的嚴格篩選； ⑥良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件CPU異常，立即采取有效措施，防止故障擴大； ⑦大型PLC也可以用雙CPU冗余系統(tǒng)或投票權由3個CPU系統(tǒng)，可靠性進一步提高。 （2），I / O接口模塊豐富 為了與相互連接的各種工業(yè)現(xiàn)場設備和工業(yè)生產(chǎn)過程的PLC控制，除了與普通計算機的基本部

29、件（如CPU，內(nèi)存，等等），有豐富的I/O接口模塊。不同的工業(yè)現(xiàn)場信號（交流或直流電源，開關，或模擬電壓或電流，脈沖或電位，強或弱，等）設計的I / O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設備（對應的按鈕，開關，接近開關，傳感器和變送器，電磁閥，控制等）直接連接在[ 6 ]。 （3），良好的靈活性 為了適應各種工業(yè)控制的需要，除了一些小型PLC，PLC模塊化結構的最。所有PLC部分，包括CPU，電源，I / O，模塊化設計，機架和電纜連接各個模塊，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要結合起來。 與傳統(tǒng)的電氣控制線路相比，PLC提供與原設備改造，提高一個方便的方法，應用軟件的修改，可以實現(xiàn)不

30、同的控制功能的PLC。 PLC廣泛應用在國內(nèi)和國外的鋼鐵，采礦，水泥，化工，電力，石油，汽車處理，機械制造，造紙，紡織，環(huán)保和娛樂行業(yè)。 它的應用大致可以分為以下類型： 切換邏輯控制是PLC最基本的應用；閉環(huán)過程控制做PLC模擬量控制；位置控制實現(xiàn)各種機械運動的控制；處理數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控生產(chǎn)過程；分布式控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制網(wǎng)絡。 在數(shù)字處理PLC和DCS，有程序控制的優(yōu)勢，與工業(yè)控制計算機相比，通用性強，硬件結構簡單，編程方便，采用PLC自動控制系統(tǒng)的設計已經(jīng)成為世界的趨勢。 （4），編程簡單，易于學習 PLC大多采用梯形圖作為主要的編程語言

31、。梯形圖是一個面向用戶的編程語言，其表達模式是類似于繼電器控制電路，具有直觀形象的特點，易于理解。 （5），該系統(tǒng)具有安裝簡單，維修方便 PLC不需要專門的機房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。簡單地使用連接的各種設備和PLC的字段對應于I / O端子，可以投入運行。 所有PLC模塊運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于模塊化結構，所以一旦一個模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復操作。 2.4.3 PLC的原理 PLC的工作原理與計算機的工作原理基本是一致的，可以簡單地描述為系統(tǒng)的程序管理，通過運行應用程序，完成用戶的任

32、務。也有其自身的特點，但PLC檢測任務，為特殊的程序，成為一個特殊的機器，它采用循環(huán)掃描方式，系統(tǒng)管理任務和應用程序的執(zhí)行是在短的循環(huán)掃描的方式完成，循環(huán)掃描工作服的風格，是PLC區(qū)別危機和其他控制設備的最大特點。 ①輸入刷新階段 在輸入刷新階段，CPU掃描所有的輸入端口，讀取其狀態(tài)和輸入狀態(tài)寄存器。完成后關閉輸入端口，在程序執(zhí)行階段。 ②程序的執(zhí)行 在程序的執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始一個接一個，和邏輯運算結果對應的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器對應。 ③輸出刷新階段 當所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動外

33、部相應的執(zhí)行元件工作，形成了PLC的實際輸出。 第三章 PLC控制的自動售貨機的軟件設計 3.1 系統(tǒng)涉及PLC指令簡介 (1)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)進行比較，比較結果送到目的操作數(shù)[D]中，如下圖所示，當X0為OFF時，不執(zhí)行CMP指令，M0，M1，M2保持不變；當X0為ON時，執(zhí)行CMP指令，[S1]、[S2]中的數(shù)據(jù)進行比較，即C20計數(shù)器值與K100（數(shù)值K100）比較。如果C20當前值小于100，則M0=1；如果C20當前值大于100，則M2=1；如果C20當前值等于10

34、0，則M1=1。 CMP指令使用說明 (2)計數(shù)指令 計數(shù)器使用兩條指令完成計數(shù)任務，其指令編程格式如圖所示 計數(shù)指令C的使用說明 (3)運算指令 1)加法運算 加法運算使用說明 加法運算指令是把指定的源元件中的二進制數(shù)相加，結果送到指定的目標元件中，如圖2-6所示。 當X0為1時，（D10）+（D12）=（D14），運算是代數(shù)運算。 2)減法運算 減法運算使用說明 減法運算指令是把指定的源元件中

35、的二進制數(shù)相加，結果送到指定的目標元件中，如圖所示。 當X0為1時，（D10）+（D12）=（D14），運算為代數(shù)運算。 (4)BCD指令 BCD碼變換功能指令使用說明 BCD碼變換指令是將源操作數(shù)中的二進制數(shù)變換成BCD碼送至目標操作數(shù)中，如上圖所示。當X0為ON時，將D12中的二進制數(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。 3.2 PLC的I/O分配表 輸入信號 輸出信號 名稱 地址編號 名稱 地址編號 上電復位 X0 礦泉水燈 Y0 投一元 X1 汽水燈 Y1 投五元 X2 咖啡

36、燈 Y2 礦泉水按鈕 X3 礦泉水排出 Y3 汽水按鈕 X4 汽水排出 Y4 咖啡按鈕 X5 咖啡排出 Y5 投假幣 X6 找錢口 Y6 退幣按鈕 X7 顯示錢不足 Y7 礦泉水已售完 Y13 汽水已售完 Y14 咖啡已售完 Y15 假幣顯示 Y17 3.3 系統(tǒng)流程圖 第四章 程序編寫 4.1 控制程序設計思路 設計一臺完整的銷售礦泉水，汽水和咖啡的自動售貨機，具有硬幣識別、幣值累加、自動售貨、自動找錢功能，此售貨機可接受的硬幣為1元和5元的紙幣或

37、硬幣。礦泉水的售價為2元，汽水的售價為4元，咖啡的售價為6元。 自動售貨機是臺機電一體化的自動化裝置，在接受到貨幣已輸入的前提下，靠觸摸控制按鈕輸入信號使控制哭啟動相關位置的機械裝置完成規(guī)定動作，將貨物輸出。 用自動控制系統(tǒng)替代現(xiàn)有的人工銷售方式，節(jié)省人力，減少銷售開支，擴大銷售覆蓋面，當投入的硬幣總值超過2元時，礦泉水指示燈亮，當投入的硬幣總值超過4元小于6元時，礦泉水和汽水的指示燈都亮。當投入的硬幣總值超過6元時，礦泉水、汽水和咖啡的指示燈都亮。當?shù)V泉水指示燈亮時，按礦泉水按鈕，則雪碧從售貨口自動售出。當汽水指示燈亮時，按汽水按鈕，則可樂從售貨口自動售出。當咖啡指示燈亮時，按咖啡按鈕，

38、則咖啡從售貨口自動售出。當按下礦泉水按鈕、汽水按鈕或咖啡按鈕后，如果投入的硬幣總值超過所需的錢數(shù)時，找錢指示燈亮，自動售貨機自動退出多余的錢。動作停止后按退幣鈕，可以退回余額，退回余額如果大于5元，則先退5元，再比較余額如果大于1元，再退1元。 4.2 部分程序注釋 1、投幣部分 X1、X2為投幣識別，每識別一次，即X1或X2接通一次，往寄存器D0中累加按鍵代表的相應金額，但是在有假幣和退幣的時候不可投幣，此時投幣無效，只有在退幣過程結束后，再投幣方才有效。 2、價格比較部分 寄存在D0中的貨幣金額和商品的單價相比較，如程序中如果（D0）>2，則M40=1等。

39、當實現(xiàn)金額滿足的時候，便可以選擇商品，按過按鈕后，便進行下面的飲料輸出的動作。 3、選擇商品和送出部分 選擇商品部分由三段程序構成，分別用來處理礦泉水，汽水和咖啡的選擇，下面以選擇礦泉水為例進行詳細說明。 礦泉水的單價為2元，當?shù)V泉水指示燈點亮，即Y0接通時，每按鍵一次礦泉水選擇按鈕X3 ，系統(tǒng)將把用戶的可消費余額減去2元，如按鍵前數(shù)碼管顯示5.0元，按鍵后則顯示3元，并由Y3控制礦泉水輸出。這里須注意的是按鍵X3時，不可同時按X4，X5，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。 商品的送出由代表該商品排出會有指示燈閃爍1次來表示。當選擇該商品后

40、在實現(xiàn)上述處理的過后，用戶可以再次選擇該商品。 4、退幣找零部分 退幣鍵為X7，當接通X7后，退幣指示燈Y6會亮作為顯示，以表示系統(tǒng)退幣正在進行中。退幣時，系統(tǒng)根據(jù)用戶所剩余額進行比較，當余額大于或者等于5元時，先退幣面值為5元的貨幣，然后再根據(jù)大于或者等于1元的余額退1元的貨幣退回給用戶。 第五章 觸摸屏的模擬仿真 5.1 觸摸屏的概述 5.1.1 觸摸屏的工作原理及特點 觸摸屏一般由觸摸檢測裝置和觸摸屏控制器兩部分組成。觸摸檢測裝置安裝在顯示器屏幕前面并和顯示屏粘貼在一起，主要用來檢測用戶觸摸的信息，接收后將其傳

41、送給觸摸屏控制器。當用戶用手指或其他物體觸碰觸摸屏時，所觸摸的位置就會被觸摸屏檢測出來形成坐標值。觸摸屏的位置坐標是絕對坐標，一般以屏幕的左上角為原點。 觸摸屏控制器主要從觸摸檢測裝置上接收觸摸位置信息，并將其轉(zhuǎn)換成觸點坐標，發(fā)送給CPU，同時還能接收經(jīng)CPU計算、處理后發(fā)回的指令并加以執(zhí)行。 觸摸屏憑借其易用、堅固、空間占用小、反應速度快等特點，廣泛應用于一般的通用機械乃至大型復雜的控制系統(tǒng)。其技術的優(yōu)異特性主要有以下幾點： （1） 簡化了HMI：使用者無須經(jīng)過培訓，根據(jù)屏幕上的提示信息、指令，只須用手指輕點觸摸屏就可以進行操作。 （2） 信息豐富：可以存儲諸如文本、聲音、

42、圖形圖像等種類豐富的信息，且存儲容量可以擴展，任何復雜的數(shù)據(jù)信息都可納入多媒體系統(tǒng)。 （3） 安全耐用：可長時間穩(wěn)定、可靠、連續(xù)的運行，還可以在鍵盤和鼠標易受損的惡劣環(huán)境中使用。 （4） 擴展性好： 系統(tǒng)內(nèi)容和數(shù)據(jù)可隨時增加，并為系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行多數(shù)據(jù)庫的操作等提供方便。 （5） 動態(tài)聯(lián)網(wǎng)： 根據(jù)用戶需要，可與各種局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)相互連接。 5.1.2 觸摸屏的主要類型 （1） 矢量壓力傳感技術觸摸屏（已退出歷史舞臺） （2） 電阻技術觸摸屏 （3） 電容技術觸摸屏 （4） 紅外線技術觸摸屏 （5） 表面聲波技術觸摸屏

43、 5.1.3 觸摸屏的功能 觸摸屏顯示器（PT）是一種新型的可編程終端，90年代，是高新技術產(chǎn)品的人機界面的新一代。適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境中，可以取代普通或工業(yè)控制計算機作為人機界面，交互，可靠性高，編程簡單，功能簡單的PLC連接。Pt的主要功能是： ①Pt主要用來實時顯示信息的設備或系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時。 ②觸摸觸摸面板可對相應的開關信號，產(chǎn)生或數(shù)字，用于數(shù)據(jù)交換的PLC的特點，形成了相應的動作的控制系統(tǒng)或設備的操作。 ③多畫面重疊或切換顯示，顯示圖形，字符串，報警信息，歷史，趨勢圖。 5.2 項目的創(chuàng)建及設計 GT-designer 是由三菱機電

44、公司開發(fā)設計的，用于圖形終端顯示屏幕制作的Windows 系統(tǒng)平臺軟件，支持所有的三菱圖形終端。 （1） 啟動 計算機中已經(jīng)安裝了GT軟件后，在開始菜單中的所有程序中找到“MELSOFT應用程序”，在其下拉菜單中找到“GT designer2",單擊圖標即可運行。 （2） 項目創(chuàng)建 在進行了一系列的選擇之后，便可以在所打開的界面中進行觸摸屏的編輯。我最后所呈現(xiàn)的效果，如圖： 5.3 觸摸屏仿真 當在GT DESIGNER2中做好的仿真設計之后，便可以運用GT SIMULATOR2進行程序的模擬仿真了。 由于在編寫程序當中，沒有考慮在

45、按按鈕過后的一系列動作反應時間，所以在仿真過程中，有部分動作只是一閃而過，并沒有具體的截圖進行歸檔。 下面為仿真過程中的一些示意圖： 圖1（上）、2（下）【下面類推為圖3、4、5、6】 操作說明： 當打開程序，讓其在監(jiān)視狀態(tài)下時，如： 然后再打開GT SIMULATOR2軟件： 點擊啟動，然后出現(xiàn)：

46、 之后再從里面打開之前在GT DESINGER2 做的保存好的材料：（為下圖） 當你按下上電復位的時候，就會進入準備開始的狀態(tài)，就是上圖中的圖1所示的內(nèi)容，錢不足；當客戶投入錢幣為假幣時，系統(tǒng)會自動識別，并不會顯示金額；當在進行投幣時，投入一元達不到都買要求，還是顯示錢不足；再投一元時，如圖3，金額達到2元，且能夠購買礦泉水，所以礦泉水的指示燈變亮，可以進行按其選擇按鈕進行購買，當按過按鈕以后，下面的礦泉水排出指示燈將閃爍一下表示完成收貨，并且顯示金額也同時扣除，如有余額可以選擇退幣或投幣繼續(xù)購買。如圖4，投幣金額達到5元時，礦泉水和汽水的指示燈都會亮，這是可以購買這

47、兩種飲料；當達到6元投幣金額時，三種飲料的指示燈全都亮起，如圖5，這樣可以任選澤三種之中的商品，購買后且若有余額可退幣或繼續(xù)投幣購買。如圖6，投幣額達到7元，設買了咖啡，經(jīng)過一系列排出動作過后，余額為一元，此時就會呈現(xiàn)圖2的狀態(tài)，這樣繼續(xù)便可以選擇退幣一元或者繼續(xù)投幣購買飲料。 結論 這次所做的自動售貨機將我學過的理論知識應用到實踐，以前在學習時不夠清楚如何應用所學知識，對所學的知識不能很好的融會貫通。但現(xiàn)在通過這個畢業(yè)設計論文，讓我對所學知識自動控制、PLC、計算機制圖等方面的知識有所增加，對其加以進一步的消

48、化和鞏固，并進行很好的鏈接。 通過對全自動售貨機控制系統(tǒng)的設計，讓我體會到PLC使用的廣泛性及其重要性，PLC技術的出現(xiàn)給現(xiàn)代控制領域帶來了一項新的變革。目前，PLC在控制系統(tǒng)諸多領域中得到了極為廣泛的應用，特別是其中FX系列的PLC的出現(xiàn)，具有很高的可靠性，抗干擾能力強，適應性強，應用靈活，編程方便，易于使用，功能強，擴展能力強，控制系統(tǒng)設計、安裝、調(diào)試方便，維修方便，維修工作量小，體積小、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體化。推動了工業(yè)生產(chǎn)，影響著人們的工作和生活。 總之，這次論文設計讓我鞏固了基礎知識與培養(yǎng)創(chuàng)新意識相結合。我相信這些在我今后的學習和工作當中都會有相當大的幫助。

49、 致謝 本次畢業(yè)設計是在老師精心指導下完成的，導師嚴謹求實的教學態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)的工作精神、正直坦蕩的為人風范使我受益匪淺。謹在此向我的導師致以崇高的敬意和衷心的感謝。 在本課題的選題和研究的過程中，不僅有導師精心的指導，而且還得到了其他老師和同學的幫助。在此，對其他給予幫助的老師們和同學們表示我真摯的謝意和衷心的感謝。 參考文獻 1） 裴進靈.《一種新型自動售貨機的研究》 ，科技情報開發(fā)與經(jīng)濟， 2002 2） 王永華.《現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術》 ，北京航空航天大學出版社， 2000 3） 吳中俊，黃永紅.《可編程控制器原理及應用》 ，機械工業(yè)出版社，2003 4） 王兆義.《可編程控制器教程》 ，北京：機械工業(yè)出版社，2009 5） 吳建強，姜三勇.《可編程控制器原理及應用》 ，哈爾濱：工業(yè)大學出版社，2000 6） 周美蘭，周封.《PLC 電氣控制與組態(tài)設計》 ，北京：科學出版社，2003 附錄： 梯形圖