自动售货机控制新版系统的设计.docx
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自动售货机控制新版系统的设计
课程设计任务书
设计题目:
自动售货机PLC控制
学院:
机械工程学院
一任务描述:
自动售货机是可完成无人自动售货商业自动化设备,它不受任何场地限制,方便快捷,在中国也越来越普及。
传统自动售货机采取单片机作为控制关键,但这么在输入输出接口上消耗很大。
PLC不仅可实现类似控制功效,还含有可靠性高、编程简单、功效强、能耗低、调试方便等优点。
本文设计是售汽水和咖啡这两种饮料自动饮料机,它售货过程是:
首先由用户按下商品选择开关时,然后用户投入硬币(投入硬币面值和剩下值由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(因为能力有限,在识别硬币上不做具体研究)。
假如是无效币则使继电器打开阀门,将硬币退出;假如是真币则系统将硬币自动传送到对应硬币贮币腔,并经硬币识别传感器将信号送给PLC。
最终经用户选择,同时PLC控制,使PLC输出口上有对应信号输出。
若贮币腔内无硬币(红外检测器感应)、饮料量位小于设定值(红外传感器感应)、售货机遭损,系统就报警【7】。
大致运行图2-1:
图2-1自动售货机控制系统硬件组成示意图
图2-2是自动售货机简单示意图。
在该机中有两种已经配制好饮料储液桶(未画出来),一个为汽水,另一个为咖啡。
汽水出口和咖啡出口分别代表由两个电磁阀控制放入杯中饮料品种饮料出口。
退币按钮汽水按钮咖啡按钮
退币口投币口
退币指示灯汽水指示灯咖啡指示灯投币不足指示灯
汽水出口咖啡出口
图2-2自动售货机简单示意图
二控制要求
(1)自动售饮料机可投入1角、5角、1元硬币。
(2)所售饮料标价:
汽水——2元,咖啡——3元。
(3)投币总额或现在值显示在7段数码管上。
(4)当投入硬币总值超出所购饮料标价时,全部可购置饮料指示灯均亮,作可购置提醒。
(如:
当投入硬币总值超出2元,汽水指示灯亮;当投入硬币总值超出3元时,汽水、咖啡指示灯均亮)。
(5)当汽水指示灯亮时,按选择汽水按钮,则排出汽水,7s后自动停止。
在这段时间内,汽水指示灯闪烁。
(6)当咖啡指示灯亮时,按选择咖啡按钮,则排出咖啡,7s后自动停止。
在这段时间内,咖啡指示灯闪烁。
(7)系统依据用户投入硬币,判定硬币是否足够,若足够则依据用户要求自动售货,投币不足则给出提醒。
(8)购置饮料后,系统自动计算剩下币值,并依据剩下币值提醒可购置饮料(指示灯亮)。
(9)若投入硬币总值超出所需钱数(汽水2元,咖啡3元),则找钱指示灯亮,当按退币控制按钮时,退出找回钱。
(10)在报警系统中,PLC只起到开关连接作用。
三系统配置及输入/输出继电器地址分配
1I/O口分配
列出I/O口分配表,如表所表示:
输入信号
输出信号
名称
代号
输入点编号
名称
代号
输出点编号
1角投币感应器
ST1
X0
显示指示灯
HL1
Y0~Y7
5角投币感应器
ST2
X1
汽水指示灯
HL2
Y10
1元投币感应器
ST3
X2
咖啡指示灯
HL3
Y11
汽水按钮
SB1
X3
汽水电磁阀
YV1
Y12
咖啡按钮
SB2
X4
咖啡电磁阀
YV2
Y13
1角退币感应器
ST4
X5
无币报警控制
YV3
Y14
5角退币感应器
ST5
X6
没有汽水报警
YV4
Y15
1元退币感应器
ST6
X7
没有咖啡报警
YV5
Y16
退币控制按钮
SB3
X10
售货机遭破坏报警
YV6
Y17
1角剩下钱币感应器
ST7
X11
1角传动电机控制
YV7
Y20
5角剩下钱币感应器
ST8
X12
5角传动电机控制
YV8
Y21
1元剩下钱币感应器
ST9
X13
1元传动电机控制
YV9
Y22
汽水液位感应器
ST10
X14
退币指示灯
HL4
Y23
咖啡液位感应器
ST11
X15
投币不足指示灯
HL5
Y24
售货机遭破坏感应器
ST12
X16
I/O口分配表
2控制接线图
本系统是一个小型集中控制系统,PLC选型关键取决于控制系统输入、输出开关信号数量、用户程序长短及相关功效。
依据控制要求,I/O点数在48个左右,选择性能价格比较高三菱FX2n-48MR,其中其输入点为24点,输出点为24点,该PLC为继电器输出型。
了解各个控制对象驱动要求,分析对象控制要求,完成PLC硬件结构配置。
本设计中,退币按钮、多种饮料按钮和饮料出口(驱动电磁阀)等均为开关量。
依据上述要求,因条件所限输出均用指示灯替换,由此绘制出PLC控制电路接线图,图所表示:
控制接线图
3系统步骤图
四程序设计
依据自动售货机控制系统步骤能够知道自动售货机关键系统包含:
计币部分、比较部分、选择和饮料供给部分、余额计算部分、退币部分、报警部分。
1计币部分
当有用户购置饮料时,投入硬币时经过光传感器感应,然后由光传感器驱动硬币识别器识别硬币,假如是假币则系统自动退出硬币,假如是真币则系统将硬币自动传送到对应硬币贮存腔,并经光传感器感应,然后在PLC内进行数据运算,不然认为是假币并退出系统,梯形图图4-3:
2比较部分
投币完成后,系统会将D1内钱币数据和能够购置饮料价格进行区间比较:
若投币<2元,则指示灯Y24亮,显示投币不足,此时能够继续投币或退币;若2元≤投币<3元,则汽水选择指示灯长亮,此时能够选择汽水或退币;若投币≥3元,则汽水和咖啡指示灯长亮,此时能够选择汽水、咖啡或退币。
梯形图图:
3选择和饮料供给部分
比较完成后,按下指示灯长亮选择按钮,对应电磁阀(Y12或Y13)起动,而且对应选择指示灯由长亮转为以1s为周期闪烁直至饮料供给完成后闪烁停止。
当饮料输出达成7s时,电磁阀关断。
梯形图图:
4余额计算部分
饮料输出同时减去对应购置币数。
梯形图图:
5退币部分
用户可在购完饮料后,由退币指示灯Y23可知是否能够退币,指示灯亮,则能够退币,当按下退币控制按钮后,数据寄数器D1内币数除以10,商整数部分是需要退回1元个数并储存在D2中;D3数据除以5,商整数部分是需要退回5角钱个数,并储存在D4中,依次类推选择退币同时起动3个退币电动机。
3个感应器开始计数,当感应器记币个数等于数据寄存器退回币数时,退币电动机停止运转。
PLC编程梯形图图:
6报警部分
PLC在报警系统中,只起到开关连接作用,具体梯形图图:
整体运行梯形图
梯形图程序调试
因为试验室没有对应实物控制模型(自动售货机),所以,在调试系统控制程序时,全部输入信号均用开关信号和复位按钮来替换,全部输出均用指示灯来表示。
调试时,首先按控制系统PLC接线图完成硬件接线,并仔细检验接线是否有误,尤其要注意接线时不能出现短路、断路及反接等情况,不然会造成硬件损坏及人身意外。
开始程序调试:
首先将PLC控制程序写入到PLC机器中,再选择监控状态,使PLC处于“RUN”状态,然后逐一按投币感应器(即硬币识别机构用复位按钮信号来表示硬币输入),观察有没有进行累加币值;或按选择按钮,观察输出指示灯是否按估计效果闪灭(即显示饮料选择提醒、饮料送出、送出时间和退币提醒),并经过监控状态观察程序运行过程及输入输出信号、内部描述实际出现问题及处理方案。
对报警部分进行调试,只需给对应输入端口信号,然后对应指示灯变亮即可。
要对照设计控制要求,逐一检验设计功效是否能有效实现,并对程序进行改善和完善。
比如,调试过程中,发觉反复线圈问题,需将程序进行合并,避免反复线圈等等。
总而言之,对程序必需要反复调试,不停改善,以取得既完全实现功效,而又简单、严谨性高PLC控制程序。
参考文件
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