自动售货机的PLC控制系统设计毕业设计.docx

自动售货机的PLC控制系统设计毕业设计.docx

《自动售货机的PLC控制系统设计毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动售货机的PLC控制系统设计毕业设计.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

自动售货机的PLC控制系统设计毕业设计

:

毕业论文（设计）

题目自动售货机的PLC控制系统设计

指导教师

学生XXX

学号

专业自动化

教学单位XX学院机电工程系〔盖章〕

二Oxx年xx月xx日

XX学院毕业论文〔设计〕开题报告书

2013年1月13日

院〔系〕

机电工程系

专业

自动化

姓名

学号

4

论文〔设计〕题目

自动售货机的PLC控制系统设计

一、选题目的和意义

为了全面复习，综合运用大学四年所学的根本理论、根底及专业知识，加强对控制系统的认识，提高学生综合运用所学知识分析与解决实际问题的能力，为毕业后从事工程技术和科研工作奠定根底。

自动售货机作为自动化商业机械的代表被广泛用于公共场所。

传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心,这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作,而且系统的抗干扰性也比拟差。

可编程序控制器（PLC）是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而开展起来的一种新型的工业控制装置,它具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点,已在工业控制领域得到广泛地应用.因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合效劳的独立设施,要求它的构造必须可靠、稳定和执行效率高。

PLC的开展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的开展息息相关，这些高新技术的开展推动了PLC的开展，而PLC的开展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了他们的开展。

本次设计就在于结合PLC的种种优点联系实际情况来弥补原有系统的缺乏，利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证了自动售货机能够长期稳定的运行。

二、本选题在国内外的研究现状和开展趋势

自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代的西欧，英国是较早实行自动售货机售货的国家之一。

1942年，在食品销售中首先推广了自动售货的销售方式。

1950年。

英国食品杂货行有500家采用自动售货机售货。

1969年，采用自动售货机售货的商家增加到23000家，销售的商品扩展到文化用品、唱片、香烟、食品等多个方面。

进入70年代后，约有40多万家香烟、饮料店采用自动售货机。

1980年英国有50余万台自动售货机，年销售额达8.81亿英镑。

70年代后，日本、欧美等兴旺国家和地区自动售货机迅猛的开展，短短30年，兴旺国家自动售货机产业已开展到相当大规模。

自动售货机实现了商品需求化、性能多样化的开展，又由原来的只能出售有限商品品种，转变为继百货公司、超级市场、便民店之后，以消费者与售货机“一对一〞自动售货的无店铺销售状态。

目前自动售货机是集声、光、机电一体化的高新智能化产品，在我国也逐步得到广泛应用，例如地铁、高铁车站等自动饮料销售机。

随着拥有13亿人口中国经济社会的快速开展，自动售货机在中国有着广阔的开展前景。

从自动售货机的开展趋势来看，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。

大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。

三、课题设计方案[主要说明：

研究〔设计〕的根本内容、观点及拟采取的研究途径和方法。

]

本次设计的题目是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。

根据设计内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。

本次设计的重要局部是第三章的设计局部即自动售货机梯形图的设计。

首先就得根据设计内容和控制要求准确画出它的顺序功能图再根据所画出的顺序功能图准确设计出它的梯形图这样才能真正理解本次智能抢答器的控制原理。

自动售货机设计的主要内容

1此自动售货机可以投入五角、一元的硬币

2如果顾客投入硬币在限定的时间内2分钟不按任何按键自动售货机将退还所投硬币

3当投入硬币的总值等于或才超过物品价值时对应的物品指示灯亮绿灯

4当物品对应的指示灯亮绿灯时按下按下相应的按键相应的物品排出同时指示灯绿灯闪烁

5如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时自动售货时机自动将余款退还顾客

6当顾客成功购置完一件物品后20秒无操作自动售货时机自动将余款退还顾客7如果顾客投入硬币后又不想买物品按下退款按键自动售货时机自动将余款退还顾客

8找零时顾客可选择退一元的还是五角的

9当物品缺乏时对应的物品指示灯亮红灯顾客按下相应的按键无反响不出物品不减余额并向总部发送所缺物品。

四、方案进度安排[主要说明：

起止时间及分阶段的进度要求。

]

2012.10.28----2012.11.9拟定设计题目。

2012.12.30----2013.1.9设计题目论证：

组织专业教师对所有题目进展可行性论证

讨论、审核指导教师所出的参考设计题目，并最后确定设计题目。

2013.1.10----2013.1.12指导教师下达工作任务。

2013.1.13----2013.1.14确定设计题目及撰写开题报告：

指导教师指导学生对所选择的课题进展调研，完成毕业设计开题报告。

2013.1.15----2013.3.30查询相关资料、进展课题研究，指导教师进展集中第二轮指导。

在已完成研究的根底上，撰写毕业设计，完成设计初稿。

2013.4.1----2013.4.15进展毕业设计中期检查。

2013.4.16----2013.4.30根据指导教师的修改意见进展设计修改，并最终定稿。

2013.5.4----2013.5.10　将设计交于评阅教师，根据评阅教师意见，进一步修改设计，准备辩论。

五、主要参考文献

[1]三菱公司FX2n系列PLC软、硬件手册.2003

[2]X益清.可编程序控制器应用技术.XX:

XX电子科技大学.2009

[3]梁耀光、余文休.电工新技术教程.:

中国社会劳动保障.2007

[4]赵红梅.自动售货机PLC控制系统的设计.工程技术.2009

[5]X凤珊主编.电气控制及可编程控制器.第2版.:

中国轻工业.2009

[6]钟肇新等编.可编程控制器原理及应用..第四版.XX:

华南理工大学,2008

[7]廖常初主编.PLC根底及应用.第2版.:

机械工业.2008

[8].gongkong.〔中国工控网-中国工业控制及自动化领域〕[9].plc100.（PLC之家）

[10]廖常初．?

PLC根底及应用?

．:

机械工业，2010.

[11]王兆义．?

可编程序控制器教程?

．:

机械工业2009.

[12]S7-200PLC编程原理与工程实训/李辉主编.:

航空航天大学2011.

指导教师意见及建议：

签名：

年月日

教学单位领导小组审批意见：

组长签名：

年月日

XX学院毕业论文〔设计〕中期检查表

院（系）：

机电工程系专业：

自动化2013年3月22日

毕业论文〔设计〕题目：

自动售货机的PLC控制系统设计

学生XX

X洋洋

学号

4

指导教师

赵辉宏

职称

讲师

方案完成时间：

2013年5月1日

毕业论文〔设计〕的进度方案：

2010.01-2010.02整理和查询资料并完成开题报告写出论文提纲2010.02-2010.03整理资料结合所学知识依据修改的提纲撰写论文初稿2010.03-2010.04在初稿根底上修改论文撰写论文第二稿

2010.04-2010.05继续修改论文最后定稿交指导教师

2010.05整理论文资料并装订成册组织小组辩论

完成情况：

本人经过前一段时间的不断学习及查阅相关学习资料，论文的开题报告及解决问题的根本思路已经形成，煤气泄漏检测及报警系统的相关资料也已经准备完毕。

分析确定了系统的设计框架，涉及到以前学过的单片机等相关知识，我的论文草稿目前已经接近尾声。

敬请教师对我的论文初稿进展指导！

指导教师评议〔指出优点和缺乏，如有其它建议，可另附页〕

签名：

年月日

备注：

自动售货机的plc控制系统设计

X洋洋

〔XX学院机电系〕

摘要：

本文介绍了自动售货机的根本原理以及工作流程,然后以一次交易过程为例,把交易过程分为几个程序块,然后分别对程序块进展编程。

论文阐述了自动售货机各主要部件的选择,具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。

本文程序涉及到了自动售货机工作的绝大局部过程。

利用西门子PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性,保证自动售货机能够长期稳定运行,可实现类似控制功能,还具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点。

关键词：

自动售货机；S7-200PLC；PLC设计

1引言

1.1自动售货机的开展情况

自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代的西欧,英国是较早实行自动售货机售货的国家之一。

1942年,在食品销售中首先推广了自动售货的销售方式。

1950年。

英国食品杂货行有500家采用自动售货机售货。

1969年,采用自动售货机售货的商家增加到23000家,销售的商品扩展到文化用品、唱片、香烟、食品等多个方面。

进入70年代后,约有40多万家香烟、饮料店采用自动售货机。

1980年英国有50余万台自动售货机,年销售额达8.81亿英镑。

70年代后,日本、美欧等兴旺国家和地区自动售货机迅猛开展,短短30年,兴旺国家自动售货机产业已开展到相当大规模。

自动售货机被广泛地布放于车站、油站、码头、机场、宾馆、写字楼、娱乐场所及大街小巷和公路旁,人们通过自动售货机可以买到食品、香烟、饮料、报纸、票、卡甚至鲜花和小宠物等物品。

自动售货机实现了商品需求化、性能多样化的开展,又由原来只能出售有限商品品种,转变为继百货公司、超级市场、便民店之后,以消费者与售货机“一对一〞自动售货的无店铺销售业态。

自动售货,给人们的生活带来了极大的方便。

从自动售货机的开展趋势来看,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。

大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化,要求出现新的流通渠道,而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生,人工费用也不断上升,再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约,无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。

从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等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。

从供应的条件看,自动售货机可以充分补充人力资源的缺乏,适应消费环境和消费模式的变化,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,有吸引人们购置好奇心的自身性能,可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。

据说世界上最早的自动售货机出现在公元前3世纪,那是埃及神殿里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。

在自动售货机历史的长河中日本开发出实用型的自动售货机那是在进入本世纪后的事。

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。

自动售货机的真正普及是在第二次世界大战以后。

50年代“喷水型果汁自动售货机〞大受欢送果汁被注入在纸杯里出售。

后来由于美国的饮料大公司进入日本市场1962年出现了以自动售货机为主体的流通领域的革命。

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开展。

日本是自动售货机的天堂。

除鸡蛋、米饭之外报纸、杂志、一次性相机、干电池、磁带、刮胡刀、袜子、花及宠物食品等各种商品都通过自动售货机进展销售。

连熟知自动售货机的美国游客在日本看到10台自动售货机排成一列的景象后也是连声称奇。

在日本70,的罐装饮料是通过自动售货机售出的。

全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。

在日本全国各地共设有550万台自动售货机,据1998年的统计销售额达6兆8969亿4887万日元为世界第一。

在售货机的显示屏幕上进展操作输入商品和购置数量并投入钱币后商品就会从取货口出来甚至从食品自动售货机上还能买到热呼呼的面条和米饭团。

可口可乐高级执行副总裁望月建树介绍作为世界上最大的自动售货市场日本拥有423万台自动售货机通过自动售货机出售的商品多达6000余种包括饮料、香烟、杂志、药品甚至牛仔裤等大件商品去年仅饮料的销售额相当于1593亿元人民币。

韩国大约有78万台自动售货机是除了日本、美国、英国之外自动售货机使用数量最多的国家。

从不同的种类来看咖啡茶的自动售货机约占全部售货机的40%以上另外还有冰饮料自动售货机、听装饮料自动售货机、办公咖啡自动售货机和照片胶粘标签自动售货机、票类自动售货机、手机充电自动售货机、成人用品自动售货机、生活用品自动售货机、烟、方便面自动售货机等多种。

主要的设置场所包括学校、楼房、公共机关、地铁等公共汽车站、公园、体育场、展示场、工厂等。

运营自动售货机产业的公司在全国大约有800余个而销售自动售货机原料、商品流通、机械销售的公司大约到达了1150个。

中国国内在1993年时,从日本、韩国等引进自动售货机并投放到中国市场。

1995年第一台国产自动售货机在诞生,1999年时国产自动售货机形成规模生产并批量投入市场。

相对于日本和美国等兴旺国家,中国目前市场上运行的自动售货机的数量还是很少的。

自动售货机在西方兴旺国家已经开展成为一个相对成熟的零售业态,但是中国还是处于导入期。

至2000年初,中国自动售货机研发、制造和运营的企业有10多家,以XX南开戈德集团规模最大,约占中国自动售货市场份额的80%。

在自动售货机运营商方面,主要是由从高级宾馆、地铁、机场等豪华高档场所向高中档社区普及。

有关报道显示,戈德移动商务公司已经在XX地铁一号线、XX东路、人民广场、轻轨沿线、大中学校等地布放了约2000台,在XX地铁二号线布放了30台,并准备于2002年在商业街、旅游景点、车站码头、高档写字楼布放500台。

2000年仅XX市区就摆放各种品牌的自动售货机1500台,而这个数量还缺乏以满足地铁和公交车站的摆放。

自动售货机这种全新的零售方式已逐渐被国人所承受和信赖。

其实,自动售货机的技术壁垒并不高。

在中国一般的纸币器只能接收5元、10元或者20元人民币不能接收更高面额的纸币。

但这只是一个应用的问题,因为目前中国市场上的自动售货机主要卖一些饮料、小食品。

制造企业的关联或下属企业运营,如戈德集团的戈德移动商务公司、澳珂玛集团的澳鸿自动商务公司等,中国目前还没有产生独立的运营商。

据来自中国自动售货机市场行情分析报告说明:

目前中国自动售货机市场走势已逐渐明晰,自动售货机逐步从沿海经济兴旺地区和各大中城市向内陆和次兴旺地区延伸,逐步

1.2自动售货机的开展前景

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,通过线路将自动售货机内的库存信息及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展。

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。

在居季电力消费顶峰时,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世纪时,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开展。

同时因经济复苏缓慢,社会对扩大就业与工作场所提供茶点饮料的福利事业更为关注。

自动售货机不仅保障了惬意的工休时间,也是最廉价、提高职工工作效率最有效的手段。

特别是在24小时无休工作状态中的办公场所,使用独具魅力的迷你型饮料冲饮机,解决了不连续提供咖啡饮品效劳的问题,这种效劳加速了自动售货机与咖啡饮品效劳的融合。

从自动售货业的开展历程看,其具有快速开展的潜力1、自动售货技术的开展促进了自动售货业的成长。

自动售货机作为一种集声、光、机电一体化的高新智能化产品,一般由识别系统、找币系统、传输系统、制冷（恒温）系统组成。

随着防伪识别技术、数码技术、软件技术和制冷技术的开展,自动售货机运行的可靠性大大提高,减少了货物出售和货币识别的误差,有效地维护了运营商和消费者双方的权益。

自动售货机从仅能识别硬币到准确的识别纸币,方便了消费者的购置行为,为自动售货业的开展提供了根底保障。

2、自动售货机的分布密度高,满足了消费者的便利性和即时性需求。

随着人们生活方式向快节奏、高效率变化,时间的价值显著提高,消费者在购物时更加注重便利性、即时性。

随着自动售货机数量的增加,商品包装的定量化和标准化,出售的商品多样化,自动售货的便利性日益显现。

同时,被称为“永不下班的超级营业员〞的自动售货机在满足人们的即时性需求方面是其它零售方式不可替代的。

3、满足运营商获取高收益的要求。

零售业各业态日趋剧烈的竞争,使得商家不断寻求新的投资时机,而自动售货业态恰好符合投资的风险———收益原那么。

由于自动售货机的销售效率高（平均每台自动售货机销售额到达1万美元）,运营商规模大（一般拥有10多万台甚至100多万台）,加上自动售货机本身具有的节约劳动力与场地等优势,从而降低了经营本钱,提高了投资收益。

专家预测,未来几年中国市场上的自动售货机将每年增加5—10万台。

中国沿海比拟富裕的地区,将大约有3.5亿人口经常使用自动售货机。

目前按人均台数计算,自动售货机在日本到达每台25人,在美国到达50-60人,在欧洲每台50-120人,而中国的人均拥有量却很低,假设按每台500人计算,中国城市人口3.6亿,中国自动售货机的潜在容量为73万台,以每天销售200元计,73万台自动售货机的全年销售额可达500亿。

因此加快开展中国自动售货业,对提高投资效益具有重要的意义。

1.3本次设计的主要目的及主要内容

本次设计的主要目的能够实现自动售货机的自动控制系统的PLC设计进一步增强和完善学生自我的创新与动手能力。

主要内容是首先整个控制系统的设计思路从硬件到软件的资料收集对一些硬件以及自动售货机内部接线电路都逐一进展了研究学习。

包括投币系统、验钞系统、交易系统以及退币系统的制作在某些环节都有相应的保护设置这样对机器本身和顾客都有了平安保障。

其中钱币装置是售货机的核心其主要功能是确定投入钱币的真伪分类钱币的种类计算金额在程序设计里都有介绍。

2PLC的介绍

2.1PLC的概述

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具有体积小、构造简单、操作方便、可靠性好等特点。

2.1.1PLC的产生

20世纪20年代起人们把各种继电器定时器接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统控制各种生产机械这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统。

由于它构造简单容易掌握价格廉价在一定的X围内能满足控制要求因而使用面甚广在工业控制领域中一直占主导地位。

但是机电接触器控制系统有明显的缺点设备体积大可靠性差动作速度慢功能少难与现实较复杂的控制特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统接线复杂当生产工艺或对象改变时原有的接线和控制盘就要更换所以通用性和灵活性较差。

20世纪60年代末期美国的汽车制造业竞争剧烈各生产厂家的汽车型号不断更新它必然要求生产线的控制系统亦随之改变以及对整个开展系统重新配置1968年美国通用汽车公司公开向社会招标对汽车流水线控制系统提出具体要求归纳起来是1编程方便可现场修改程序2维修方便采用插件式构造3可靠性高于继电器控制盘4体积小于继电器控制盘5数据可直接送入管理计算机6本钱可与继电器控制盘竞争7输入可以是交流150V以上8输出为交流115V容量要求在2A以上可直接驱动接触器、电磁阀等9扩展时源系统改变最小10用户存储器至少能扩展到4KB适应当时汽车装配过程的需要。

2.1.2PLC的定义

美国国际电工委员会IEC在1987年对可编程序控制器作出以下定义可编程序控制器是一类专门为在工业环境下应用而设计的数字式电子系统它采用了可编程序的存储器用来在其内部进展逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等功能的面向用户的指令并通过数字式或模拟式的输入活输出控制各种类型的机械或产生过程。

可编程序控制器及其相关外部设备都应按照易于与工业控制系统联成一个整体易于扩展的原那么而设计。

定义还强调了PLC是“数字运算操作的电子系统〞他也是一种计算机它是“专为在工业环境下应用而设计的〞工业计算机。

这种工业计算机采用“面向用户的指令〞因此编程方便。

它能完成逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作它还具有“数字量和模拟量输入和输出〞的能力。

并且非常容易与“工业控制系统联成一体〞易于“扩大〞。

2.1.3PLC的开展趋势

PLC总的开展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向开展。

具体表现在以下几个方面。

1向小型化、专用化、低本钱方向开展2向大容量、高速度方向开展3智能型I/O模块的开展4基于PC的编程软件取代编程器5PLC编程语言的标准化6PLC通信的易用化7组态软件与PLC的软件化8PLC与现场总线相结合9开发新型特殊功能模块10CPU的处理速度进一步加快

2.1.4PLC的特点

1抗干扰能力强可靠性好2控制系统构造简单通用性强3编程方便易于使用4功能完善5体积小维护操作方便6易于实现网络化7可实现三电一体化

2.1.5PLC的根本功能

1条件控制功能2定时/计数控制功能3数据处理功能4A/D与D/A转换功能5运动控制功能6过程控制功能7扩展功能

2.2PLC的根本构造和原理

PLC的工作原理与计算机的工作原理根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。

如图2-1所示。

图2-1PLC工作原理

1中央处理器CPU是由控制器和运算器组成的。

运算器也称为算术逻辑单元它的功能就是进展算术运算和逻辑运算。

控制器的作用是控制整个计算机的各个部件有条不紊的工作它的根本功能是从内存中取出指令和

参考文献：

[l]李发海，王岩.电机与拖动根底（第2版）[M].:

清华大学,1994.80～100

[2]程游明.浅谈软起动及其应用[J].XX大中型电机,2001〔2〕：

42～44

[3]许宏刚，X方逸.软起动器原理及其应用[J].能源技术,2002〔5〕：

132～135

注

期刊文章：

［序号］作者.文章名［J］.期刊名（外文期刊可缩写），出版年，卷号（期号）：

起止页码.

专著：

［序号］作者.专著名［M］.版本（初版不写）.出版地：

出版者，出版年.起止页码.

译著：

［序号］作者.译著名［M］.译者.出版地：

出版者，出版年.起止页码.

论文集：

［序号］作者.论文集名［C］.出版地：

出版者，出版年.起止页码.

国际、国家标准：

［序号］标准编号，标准名称［S］.

网上文章：

［序号］作者.文章名［EB/OL］.文章出处或可获得网址，发表或更新日期.

ResearchoftheSoftStarterforAsynchronousMotor

Wan