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自动售货机控制系统的设计.doc
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自动售货机控制系统的设计.doc
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目 录
第1章 自动售货机的控制工艺流程分析.............................................................1
1.1 系统描述与控制要求...............................................................1
1.2控制工艺分析..........................................................................2
第2章自动售货机的控制系统方案设计........................................................... ...3
2.1自动售货机系统的硬件组成.......................................................3
2.2 I/O分配.................................................................................4
2.3自动售货机控制系统外部接线图.................................................5
第3章 系统的流程图.............................................................................................6
第4章 程序设计.....................................................................................................7
4.1 计币局部...............................................................................7
4.2 比拟局部...............................................................................7
4.3 选择和饮料供给局部...............................................................8
4.4 余额计算局部.........................................................................8
4.5 退币局部...............................................................................9
4.6整体运行梯形图.....................................................................11
第5章 梯形图程序调试.......................................................................................14
课程设计心得................................................................................................... ...15
参考文献........................................................................................................... ...16
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第 1 章 自动售货机的控制工艺流程分析
自动售货机是可完成无人自动售货的商业自动化设备,它不受任何场地限制,方便
快捷,在我国也越来越普及。传统的自动售货机采用单片机作为控制核心,但这样在输
入输出接口上消耗很大。PLC 不但可实现类似控制功能,还具有可靠性高、编程简单、
功能强、能耗低、调试方便等优点。本文设计的是售汽水和咖啡这两种饮料的自动饮料
机,它的售货过程是:首先由顾客按下商品选择开关时,然后顾客投入的硬币 (投入硬币
的面值和剩余值由 PLC 驱动数码管显示)经过光传感器感应,再由光传感器驱动硬币识别
传感器识别硬币〔由于能力有限,在识别硬币上不做具体研究〕。如果是无效币那么使
继电器翻开阀门,将硬币退出;如果是真币那么系统将硬币自动传送到相应的硬币贮币
腔,并经硬币识别传感器将信号送给 PLC。最后经顾客选择,同时 PLC 控制,使 PLC 的
输出口上有相应的信号输出。假设贮币腔内无硬币〔红外检测器感应〕、饮料的量位小
于设定值〔红外传感器感应〕、售货机遭损,系统就报警
【
7
】
。大体运行如图 1-1:
图 1-1 自动售货机控制系统硬件组成示意图
1.1 系统描述与控制要求
PLC 控制的自动售货机系统主要有三个可以感受到投币量的传感器,六个按钮开关
〔分别为启动按钮、停顿按钮、退币按钮、汽水选择按钮、花茶选择按钮 和咖啡选择按
钮〕 三个指示灯,〔分别为汽水指示灯,花茶指示灯和咖啡指示灯〕, 和两个七段数码
管。传感器用来接收投币信号,传送投币量的多少;按钮开关分 别对系统功能进展控制,
当投入的钱币够某一种饮料时,按下这种饮料的选择按 钮时才会有饮料送出,有剩余钱
币时,还可以通过按下退币按钮来找回剩余钱币; 三个指示灯分别用来只是哪种饮料可
以选择,只有投币量大于或等于这种饮料的 价格时,这种饮料的指示灯才会亮;同时,
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商品选择开关
硬币感应器
PLC
各种指示灯
退币电动机
出货电磁阀
液位感应器
- -
还有两个七段数码管,用于显示当前 剩余的总钱币。具体对自动售货机的控制要求如下:
1.自动售货机有 3 个投币孔,分别为 1 元、5 元和 10 元。
2.售货共有 3 种饮料供选择,分别为汽水、花茶和咖啡。
3.如投币总额超过销售价格,将可由退币钮找回余额。
4.投币总额或当前值显示在 7 段数码管上。
5.投币值等于或大于 12 元时,汽水指示灯亮,表示只可选择汽水。
6.投币值等于或大于 15 元时,汽水和花茶指示灯亮,表示可选择汽水和茶。
7.投币值等于或大于 20 元时,汽水、花茶和咖啡指示灯亮,表示 3 种均可选择。
8.按下要饮用的饮料按钮,那么相对应的指示灯开场闪烁,3s 后自动停顿,表示饮
料已经掉出。
9.动作停顿后按退币钮,可以退回余额,退回金额如果大于 10 元,那么先退 10 元
再退 1 元,如果小于 10 元那么直接退 1 元的。
1.2 控制工艺分析
自动售货机的根本功能就是对投入的钱币数进展计算, 然后根据运算结果做 出相应的
判断,看看哪种商品可以进展购置,哪种商品不能购置,本次课程设计的要求是可识别三种钱
币,分别是 1 元,5 元,10 元,采用三个按钮进展模拟, 自动售货机共出售 3 种货物,其价格
分别定为 12 元,15 元,20 元,当投币数大 于等于货物价格时,该种货物的指示灯亮,表示可
以进展购置,3 种货物分别用 3 个信号灯进展指示.除此之外,本次设计还涉及了显示,找零
等功能的实现, 其中显示局部采用数码管进展显示, PLC 的外围接口由两个 CD4511 连
接两个数码显示管,以显示投币总数和购置后的余额;当按下找零按钮后,数码管显示进展
清零。整个系统由三个可以感受到投币量的传感器,六个按钮开关,三个指示灯,和两个七段
数码管和两片 CD4511 组成。
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第 2 章自动售货机的控制系统方案设计
2.1 自动售货机系统的硬件组成
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、电源等几局部组成。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 2-1。
图 2-1 PLC 硬件构造图
2.1.1 系统的 PLC 的选型
现在世界上 PLC 的生产厂家有 200 多家,提供 400 多个品种的 PLC 供用户 选择,
目前我国市场上主要的 PLC 产品有:西门子公司的 S7-400/300/200 系列, 施奈德公
司的 momentum 等,还有就是日本的欧姆龙、三菱、松下等公司的产品。西门子公司
生产的 PLC 可靠性高,特别适用于大的工业控制系统,造价比拟高,对于小型的自动售
货机的控制系统来说本钱过高。相反,目前我国市场上主流的小型的三菱 PLC 就比拟适
宜,三菱公司生产的小型 PLC 的代表为 FX-2N 系列的 PLC,它具有丰富的内部资源:
程序存储器具有 16K 步的最大存储容量,128 种应用指令,还具有 184 点 8 进制编号
的输入点数,184 点 8 进制编号的输出点数,普通型,掉电保持性和赋予特殊用途型三
种内部继电器,以及状态存放器、定时器、计数器、数据存放器、常数与指针等功能与
资源。可靠性高,造价低,对于自动售货机的控制中心就特别的适宜。因此,本次设计
采用的 PLC 为三菱公司生产的 FX-2N 系列单片机。
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