1、自动售货机控制系统毕业设计 第 1 页 机电工程学院 毕业设计 课题： 自动售货机控制系统 专业： 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 日期： 自动售货机控制系统设计 自动售货机控制系统毕业设计 第 2 页 摘要 随着科技的快速发展，自动化控制已经在生活中得到广泛的应用，给人们生活带来很多便利。而自动售货机就是一种自动化控制下的产物，其操作简单，可以充分的补充人力资源的不足，当前我国人口数量庞大，自动售货机在人们的生活中扮演越来越重要的角色，从长远来看其具有广阔的发展空间。 本次设计的自动售货机为饮料自 动售货机，详细介绍了自动售货机的结构组成，包括记币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统、
2、推币系统以及报警系统。通过自动售货机的功能分析列出 I/O 分配表以及控制系统流程图。并且根据控制系统流程图编写符合自动售货机功能的程序。如果购物后有剩余金额，则可按退币按钮退币。本设计 以三菱 FX2N-48MR 型 PLC 为主控制器，基于 GX-Developer 编程软件，采用顺序控制的程序设计思路，设计了系统控制程序， 完成梯形图后可以在三菱 PLC 仿真软件进行调试和仿真。 该设计提高了自动售货机的可靠性和执行效率，且系统维护容易 ，维修简单，有一定的市场推广价值。 关键词 ：自动售货机、 PLC、梯形图 Design of control system of automatic
3、vending machine 自动售货机控制系统毕业设计 第 3 页 Abstract With the rapid development of science and technology, automation and control has been widely used in life, bring a lot of convenience to peoples life. And the vending machine is an automatic control product, its operation is simple,problems can be fully c
4、omplementary to human resources, the number of Chinas huge population, the vending machine is playing a more and more important role in peoples life, in the long run it has broad space for development. The design of a vending machine for beverage vending machine, the architecture of the vending mach
5、ine was introduced in detail, including the currency system, comparison and selection system, beverage supply, pushing currency system and alarm system. By analyzing the function of the vending machine I/O allocation list and flow chart of control system. And according to the flow chart of control s
6、ystem of programs written in vending machine function. If the remaining amount after shopping, can press work button to work. This design is given priority to with Mitsubishi FX2N - 48 Mr Type PLC controller, based on the GX - Developer programming software, the sequence control program design idea,
7、 design the system control program, after completion in Mitsubishi PLC ladder diagram simulation software debugging and simulation. The design improves the reliability of the vending machine and the execution efficiency, and system maintenance easy, maintenance simple, have certain market value. Key
8、words: vending machine, PLC, ladder diagram 目录 内容摘要 .2 自动售货机控制系统毕业设计 第 4 页 前言 .5 第一章 自动售货机的简介 .6 1.1、自动售货机的概述 .6 1.2、自动 售货机的功能分析 .6 1.3、自动售货机的前景分析 .7 第二章 总体设计方案 .8 2.1、设计目的 .8 2.2、系统控制要求 .8 2.3、自动售货机结构示意图 .9 第三章 PLC 的概述 .10 3.1、 PLC 的定义 .10 3.2、 PLC 的基本组成 .10 3.3、 PLC 基本原理 .10 3.4、 PLC 的功能和特点 .11 3.
9、5、 PLC 内部软元件 .12 第四章 自动售货机硬件结构设计 .14 4.1、 控制电路的硬件组成 .,14 4.2、 PLC 的选型 .14 4.2.1、 PLC 选用的依据 .14 4.2.2、 PLC 选型 .15 4.2.3、 I/O 点的估算 .15 4.3、其他硬件的选择选择 .16 4.3.1、 电机的选择 .16 4.3.2、 货币识别装置 .16 4.3.3、 商品送出机构的选择 .17 第五章 自动售货机程序设计 .18 5.1、 I/O 分配表 .18 5.2、 程序控制流程图 .19 5.3、程序设计 .19 结论 .21 参考文献 .22 前言 自动售货机控制系统
10、毕业设计 第 5 页 自动售货机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。 随着社会的不断进步，消费水平的不断提高以及销售模式的变化，自动售货机这种新型的销售渠道渐渐发展了起来。 可编程控制器（ PLC）是综合计算机技术，自动控制技术和通信技术的一门新兴技术。它具有通用性强、可靠性高、能适应恶劣的工业环境、维修简单等优点，广泛应用于机械制造、电力、化工等行业的控制中。本设计实际是基于 PLC 对自动售货机进行软件设计和硬件设计。 近几年来人们生活水平的提高和 生活节奏的加快 ，对物质的要求也越来越高。方便、快捷已经成为当今社会的生活方式。在这种生活方式下，自动售货机显然受到
11、很多人 的喜爱。 自动售货机不仅 节省了 时间，也是 提高 工作效率最有效的手段 。 随着自动售货机的快速发展，其 成本小、操作简单、占地面积小等优点，使其在其他 领域的应用也越来越广泛。 自动化是未来的发展趋势，不论是制造业、服务业还是零售业。我们都将看到更多的设备取代人工。在这样一个大的趋势下，自动售货机行业的前景时光明的。 第一章 自动售货机的介绍 1.1、自动售货机的概述： 自动售货机控制系统毕业设计 第 6 页 自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的商业自动化设备。它的使用不受时间和地点的限制，且方便快捷，深受上班族的喜爱。又被称为 24 小 时营业的微型超市。自动售货机的应用很广泛
12、，涉及到食品、生活用品、商业用途等等。近几年来，自动售货机在我国的发展突飞猛进，在学校、车站、小区、医院等都能见到它们的身影。这种方便快捷的购物方式越来越受到人们的青睐，同时也是现代化城市配套设施的需求。 世界上最早的自动售货机出现于公元 1 世纪，由希腊人制造的自动出售圣水的装置。上个世纪 60 年代以来，随着电子计算机的应用和发展，自动售货机迅速发展，自动售货机的种类也越来越多。随着人们生活方式向快节奏、高效率变化，消费者在购物时更加注重便利性、快速性。随着自动售货机数量 的增加、出售商品的多样化，自动售货的便利性日益显现，并且自动售货机成本小、操作简单、占地面积小，因此被称为24 小时营
13、业的“微型超市”。这些优点使得自动售货机在世界范围内得到广泛的应用。 1.2、自动售货机的功能分析： 自动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，并作出相应的反应。下面拿自动饮料售货机举例说明。例如：售货机中有可乐、雪碧、橙汁 3 种饮料，其中可乐的价格为 2 元，雪碧的价格为 3 元，橙汁的价格为 4 元。现投入 3 个 1 元硬币，因为投入的钱币超过可乐的价格，所以可乐 选择按钮处提示可以购买，雪碧也可以购买，橙汁就无法购买。当按下选择购买可乐的按钮时，售货机就会进行运算，从投入的 3 元硬币中减去可乐价格 2 元，送至商品到出货口。此时售货机继续
14、等待外部命令，如继续交易，则同上，如果此时不再购买而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。 自动售货机的工作流程图如图 1-2 所示： 投入硬币 按下 选择按钮 初始状态自动售货机的工作流程图如图 1.2所示自动售货机的工作流程图如图 1.2所示 投币状态自动售货机的工作流程图如图 1.2所示自动售货机的工作流程图如自动售货机控制系统毕业设计 第 7 页 Y N 是否有剩余 图 1-2 自动售货机工作流程图 1.3、自动售货机的前景分析： 现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及
15、时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，为防止地球暖化 ，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约 10 15的电力。进入 21 世纪后，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。 自动化是未来的发展趋势，不论是制造业、服务业还是零售业。我们都将看到更多的设备取代人工。在这样一个大的趋势下，自动售货机行业的前景时光明的。 第二章 总体设计方案 2.1、设计目的： 本课题主要的目的是为了
16、通过课程设计， 了解 PLC 控制的应用背景，掌握 PLC控制系统设计的基本步骤，程序设计的基本方法，理论联系实际。培养分析问题和解决问题的能力 . 2.2、系统的控制要求： 自动售货机的主要系统包括：计币系统、比较系统、选择系统、饮料供应系统、退币系统和报警系统。 购买状态自动售货机的工作流程图如图 1.2所示自动售货机的工作流程图如图 1.2所示 退币状态自动售货机的工作流程图如图 1.2所示自动售货机的工作流程图如图 1.2所示 自动售货机控制系统毕业设计 第 8 页 （ 1）、计币系统 当有顾客买饮料时，投入的钱币经过感应器，感应器记忆投币的个数关且传送到检测系统（即电子天平）和计币系
17、统。只有当电子天平测量的重量少于误差值时，允许计币系统进行叠加钱币，叠加的钱币数据存放在数据寄存器 D2 中。如果不正确时，认为是假币。既定出投币，既定 出系统，等待新顾客。 （ 2）、比较系统 投入完毕后，系统会把 D2 内钱币数据和可以购买饮料的价格进行区间比较，当投入的钱币小于 2 元时，指示灯 Y0 亮，显示投入的钱币不足。此时可以再投币或选择退币。当投稿的钱币在 23 元之间时，汔水选择指示灯长亮。当大于 3 元时，汽水和咖啡的指示灯同时长亮。此时可以选择饮料或选择退币。 （ 3）、选择系统 比较电路完成后选择电路指示灯是长亮的，当按下汽水或咖啡选择时，相应的选择指示灯由长亮转为以
18、1 秒为周期闪烁。当饮料供应完毕时，闪烁同时停止。 （ 4）、饮料供应系统 当按下选择按钮时， 相应的电磁阀（ Y4 或 Y6）和电机（ Y3 或 Y5）同时启动。在饮料输出的同时，减去相应的购买钱币数。当饮料输出达到 8 秒时，电磁阀首先关断，小电机继续工作 0.5 秒后停机。此小电机的作用是：在输出饮料时，加快输出。在电磁阀关断时，给电磁阀加压作用，加速电磁阀的关断。（注：由于该售货机是长期使用，电磁阀使用过多时，返回弹力减少，不能完全关断会出现漏饮料的现象。此时电机 Y3 和Y5 延长工作 0.5 秒起到电磁阀加压的作用，使电磁阀可以完好的关断。） （ 5）、退币系统 当顾客购完饮料后，
19、多余的钱币只要按下退币按钮。系统就会把数 据寄存器 D2 内的钱币数首先除以 10 得到整数部分，是 1 元钱需要退回的数量，存放在 D10 里。余数存放在 D11 里。再用 D11 除以 5 得到的整数部分是 5 角钱需要退回的数量，存放在 D12里。余数存放在 D13 里。最后 D13 里面的数值，就是 1 角钱需要退回的数量。在选择退币的同时启动 3 个退币电机。 3 个感应器开始计数，当感应器记录的个数等于数据寄存器退回的币数时，退币电机停止运转。 （ 6）、报警系统 报警系统如果是非故障报警，只要通过网络通知送液车或者送币车即可。但是如果自动售货机控制系统毕业设计 第 9 页 是故障
20、报警则需要通知维修人员到现声进行维修。同时停止服务 ，避免造成顾客的损失。 2.3、自动售货机结构示意图： 根据系统控制要求，绘出自动售货机结构示意图如图 2-1 所示： 图 2 1 自动售货机结构示意图 第三章 PLC 的概述 3.1、 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。 3.
21、2、 PLC 的基本组成： PLC 主要由中央处理器、存取器、输入输出接口电路、电源等组成。 咖啡 1角 5角 1元 汽水 LED 显示屏 饮料出口 确定 取消 投币指示灯 报警灯 自动售货机控制系统毕业设计 第 10 页 中央微处理器是 PLC 的核心部分，它多为 16 位或 32 位的微处理器。它从输入设备中读取输入信号，并按用户程序对它进行逻辑运算。数学运算，并把运算结果通过输出设备接口电路送到输出装备，控制其运行。 存取器是存放系统程序、用户程序和数据的器件，它包括只读存取器 ROM 和随机读写存取器 RAM 两类。 输入接口电路时 PLC 与外部输入设备的连接部件，其作用是将从输入设
22、备来的信号送到 PLC。 PLC 的 CPU 处理的是标准电平，因此输入接口电路是将不同的电压电流的输入信号转变为 CPU 所能接受的电平。输入接口电路是 PLC 与控制对象的连接电路，作用是将输出电平转变为控制对象所需的电流电压信号。由于控制对象不同，输出接口电路可分为继电器输出、晶体管输出和晶闸管输出等。 电源是一种将交流电压转变为 PLC 内部各模块所需电压的开关稳压电源，它具有较高的抗干扰能力、性能稳定、安全可靠。 3.3、 PLC 的基本原理： 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
23、硬件和软件作一些初始化操 当 PLC 投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间， PLC 的 CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 1、输入采样： PLC 以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入 I/O映象区中的相应的单元内。 2、程序执行： PLC 总是按由上而下的顺序依次地扫 描用户程序 (梯形图 )。然后根据 逻辑运算 的结果，将程序执行结果写入到输出印象寄存器中。 3、输出刷新：当扫描用户程序结束后， PLC 就进入输出刷新阶段。在此期间， CPU按照 I/O 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。 PLC 就是以这种周期循环扫描、集中采样、集中输出的方式工作的。 3.4、 PLC 的功能特点： 随着计算技术的发展， PLC 的优点也是显而易见的，主要表现在以下几个方面。
