基于PLC的自动售货机毕业论文

基于PLC的自动售货机毕业论文目录第1章绪论1.1 自动售货机简介 (1)1.2 采用PLC控制售货机 (2)1.3 自动售货机设计的主要容 (3)1.4 自动售货机设计的基本思路 (3)第2章自动售货机的结构组成2.1 自动售货机的设计要求 (4)2.2 箱体外观 (4)2.3 商品样品展示窗 (5)2.4 商品贮存部分 (6)2.5 商品驱动机构 (6)第3章 PLC控制柜设计3.1 PLC的简介 (7)3.2 PLC的工作原理 (7)3.3 PLC的硬件组成 (8)3.4 PLC选型以及I/O点分配表 (9)3.5 控制柜部设计 (10)3.6 电气接线图设计 (10)第4章自动售货机的PLC程序设计4.1 自动售货机控制系统总体设计 (17)4.2 复位程序设计 (18)4.3 投币程序设计 (18)4.4 找零程序设计 (20)4.5 商品选购和出货程序设计 (21)4.6 报警程序设计 (23)第5章模拟仿真运行调试5.1 仿真软件简介 (24)5.2 现实情况仿真 (24)5.3 仿真情况分析 (29)结论 (30)参考文献 (31)附录 (32)后记 (56)第1章绪论在实际生活中，我们见到的售货机可以销售一些简单的常用物品，如饮料、矿泉水和小的生活保健用品等。

售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并做出相应的反应，自动售货机是可完成无人自动售货，集光、机、电一体化的商业自动化设备。

自动售货机不受任何场地限制，方便快捷，很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机。

从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。

从广义来讲自动售货机就是在投入钱币后便可以销售商品的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械。

从供给条件看，自动售货机可以充分补充人力资源的不足，使用消费环境和消费模式发生变化，24小时无人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小、有吸引人们购买的好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。

1.1 自动售货机简介据说世界上最早的自动售货机出现在公元1世纪，那是希腊科学家希罗为教堂发放圣水设置的投币式圣水出售机。

17世纪，英国的小酒吧里设有了香烟的自动售货机。

日本第一台自动售货机是1904年问世的―邮票明信片自动出售机，它是集邮票明信片的出售和邮筒投函为一体的机器。

1925年美国研制出售香烟的自动售货机，50年代，―喷水型果汁自动售货机大受欢迎，果汁被注入在纸杯里出售。

1967年，100日元单位以下的货币全部改为硬币，从而促进了自动售货机产业的发展。

现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要有食品、饮料、香烟、邮票、车票、日用品等自动售货机。

售货机由钱币装置和售货装置两部分组成。

钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额；售货装置是售货机的根本，售货装置的可靠性关系到运营商与用户的利益，售货装置接收出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口。

贮藏装置保存商品，指示装置用以指示顾客所选商品的品种。

自动售货机是一种全新的商业零售形式，是商业自动化的常用设备，20世纪70年代自日本和欧美发展起来，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。

是一种全新的商业零售形式，省时方便快捷，又被称为24小时营业的微型超市。

图1.1 自动售货机1.2 采用PLC控制售货机采用PLC控制售货机，是通过传感器和按钮向PLC输入检测信号和动作信号，通过PLC的CPU处理后向指示灯和马达发出动作命令。

各部分协调配合实现自动售货机的功能。

选择PLC控制售货机的因素很多，价格仅是选择PLC品牌的一个重要因素，而可靠性是选择时需要考虑的又一个重要因素。

从设计、生产周期长短考虑，不论是老设备改造，还是设计新的生产机械设备，生产、设计周期都是越短越好，甚至希望能够边设计、边安装、边调试和生产，特别是产品更新换代，生产工艺改造，不需要改动现有生产设备及其外部接线，就能马上修改并投入使用。

这不仅节约了劳动力，而且能即时的投入市场使用。

这无疑给商家增加了活力，提高了经济效益。

如果采用继电器或者半导体来做，都不能实现这些要求，而且继电器或半导体远没有PLC可靠性高，而且出现故障不易查找，发现故障不易排出。

而如果用PLC来控制售货机就不需要改动外部设备接线，只要在软件上进行添加或修改就可以了。

也就是说只要改变梯形图，按照新工艺要求重新输入新程序或修改原程序即可。

这既经济又简捷，可以达到事半功倍的效果。

目前我国老的生产机械设备大多采用自动控制系统，可靠性差，设计程序繁杂。

从方案确立到技术条件的设计和施工设计，图面的工作量很大，这势必造成设计周期长的弊端。

外资企业的先进设备都是采用PLC控制的，可靠性极高，设计周期大大缩短了，有些文件资料的设计要简单得多。

设计人员完全可以利用编程器屏幕上的显示来输入，或修改程序使得梯形图能准确无误地反应生产要求。

在需要添加产品类型或者修改动作时，编程人员也可以根据新产品对生产提出的新工艺要求，重新编写程序并把它存储在子程序模块中，需要加工哪个产品的程序，操作人员可随时用换型开关来换型。

这对于优化生产过程，提高产品数量和质量，提高劳动生产效率，非常具有实际意义。

PLC必将在更多的领域得以发展推广，比如PLC控制的自动售货机。

1.3 自动售货机设计的主要容（1）此自动售货机可以投入5角、一元的硬币和5元、十元的纸币；（2）如果顾客投入钱币在限定时间（20秒）不做出任何操作，自动售货机报警并退还所投钱币；（3）当投入钱币的总值等于或超过物品价值时，对应的物品购买指示灯亮绿灯；（4）当物品对应的购买指示灯亮绿灯时，按下该按键，相应的物品排出，同时购买指示灯短暂闪烁（2秒）表示购买成功；（5）如果顾客完成购买操作后还有余额，顾客可选择继续购买或者退币，自动售货机会将余额退还给顾客，可退出一元、5角的硬币；（6）当顾客成功购买后如20秒无操作，自动售货机将报警并将余额退还给顾客。

（7）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）。

（8）当投入假币时报警并自动退还假币，当自动售货机遭到破坏时自动报警。

1.4 自动售货机设计的基本思路本次设计的题目是基于PLC的自动售货机，主要是应用西门子S7-200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。

本次设计的基础准备部分是第一、二章，对相关知识的简单介绍，对自动售货机的外观、部结构设计。

重要部分是第三、四章，对PLC控制柜的设计，PLC的选型，I/O点的统计和分配以及电气接线图的设计和绘制。

并根据需求设计划分主、子程序部分，并编写各部分程序。

最后一章是对程序的模拟调试，主要检验其能不能可靠的完成自动售货机的全部功能。

第2章自动售货机的结构组成2.1 自动售货机的设计要求设计本着经济、实用、可靠、节能、安全、人性化的宗旨。

设计包括箱体外观、展示窗、贮存槽、出货仓等多个组成部分。

设计PLC部分时本着可添加产品、可修改要求、可快速排除故障等宗旨。

设计时预留适当的备用输出输出点，方便添加产品和应急修理。

将各功能程序划分为子程序，方便修改要求。

本次设计涉及金钱，售货机应当做好防爆，防恶意破坏的防工作，设置3个方向的振动感应器，机器表面遭到严重撞击时触发报警，同时可以借助城市监控摄像头，尽量将售货机放置在摄像头的监控围。

2.2 箱体外观本次设计的自动售货机，为满足绝大部分顾客的需求，设计方面力求人性化。

外观设计如下：图2.1 箱体外观设计高度为两米，宽度为一米二，纵深一米。

上沿留有5cm边框，两边留有10cm边框。

上方预留了长一米，宽十五厘米的区域，供运营商贴置名称。

右手边1.3米处设计了投币口和找零按钮及盒子。

下方50cm高度处为长50cm宽30cm的取物口。

2.3 商品样品展示窗展示窗设计如图所示：图2.2 展示窗设计展示窗部分留有三行瓶装矿泉水展示栏，两行罐装饮料和香烟展示栏。

每个展示商品的下方设置红绿两个灯，其中绿灯为带灯按钮。

每个灯的直径为3cm，符合人指的大小，运营商可随意添加或减少产品，只需简单的修改程序里的数值设定。

右手边1.3米高处设计了投币口和找零按钮及盒子。

符合一般人右手投币取零的舒适高度。

2.4 商品贮存部分为方便出货，商品的贮存部分主要是垂直固定，下方设置有出货装置。

如图：图2.3 贮存及出货装置示意图根据不同商品尺寸设计不同的贮存通道。

根据运营商所要装载的商品数量设计贮存通道的长度。

2.5 商品驱动机构本次设计的商品驱动机构主要是以低转速马达为动力的带槽圆柱体。

如图：图2.4 出货装置示意图商品半径为3.5cm带槽圆柱体的槽刚好够一个商品落入，驱动马达转动接近180°时商品掉落，下一件商品会在刚好180°时落入另一个槽，由于传感器的中断信号作用，马达此时停止。

第3章 PLC控制柜设计3.1 PLC的简介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，全称为Programmable logic Controller（程序逻辑控制器）。

它采用可编程的存储器，用来在其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德国、美国、法国和日本。

日本的几个厂家为三菱、富士。

还有包括日立、东芝、横河、立石、光洋、夏普等公司。

美国的几个厂家为通用电器公司，歌德公司，数字设备公司，Rockwell Allen-Bradley等。

德国的SIEMENS。

法国的Schneider。

使用最广泛的是SIEMENS 和Allen-Bradley以及Schneider的人机界面。

在我国沿海地区日本的三菱也应用的非常广泛。

图3.1 西门子S7-200PLC及8I/8O模块3.2 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，基本流程如图？所示。