饮料自动售货机的plc程序控制
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1、南京信息职业技术学院毕业设计论文作者 徐天风 学号 180210115 系部 智能制造 专业 机电一体化技术 题目 饮料自动售货机的plc程序控制 指导教师 甘艳平 评阅教师 曹桂玲 完成时间: 2021 年 5 月 5 日 毕业设计(论文)中文摘要(题目):饮料自动售货机的plc程序控制摘要:本次设计是使用三菱FX2N系列的plc去控制一台饮料自动售货机,论文阐述了plc的发展历史、plc的基本组成、各种型号的plc特点以及不同型号的plc如何选型与应用,对基于FX2N系列的plc构成的饮料售货机的设计进行了详细的论述。饮料自动售货机在各国都有着广阔的发展前景,本文简单介绍了自动售货机的发展
2、历史和研究现状。重点在自动售货机的原理和硬件构造、如何给plc接线、梯形程序图的设计等方面进行阐述。设计中使用GX WORKS软件进行编程,采用梯形图进行控制系统的程序设计,利用Auto Cad进行接线图的绘制,最后使用实验室的plc进行仿真设计演示。关键词: plc 梯形图 饮料自动售货机毕业设计(论文)外文摘要Title : PLC program control of beverage vending machine Abstract: This design is the use of Mitsubishi FX2N series of PLC to control a beverag
3、e vending machine, the paper describes the history of the development of PLC, the basic composition of PLC, the characteristics of various types of PLC and different types of PLC how to choose and application, based on the FX2N series of PLC composed of beverage vending machine design was discussed
4、in detail. Beverage vending machine has a broad development prospect in all countries, this paper briefly introduces the development history and research status of vending machine. This paper focuses on the principle and hardware structure of the vending machine, how to connect the PLC and the desig
5、n of the ladder program diagram. Design using GX Works software programming, the use of ladder diagram control system program design, the use of Auto CAD for wiring diagram drawing, the use of laboratory PLC simulation design demonstration.keywords: plc Ladder diagram Drink vending machine III目录1 绪论
6、11.1 自动售货机的起源和历史发展11.2 饮料自动售货机在国内的发展概况和研究意义11.3 饮料自动售货机的设计概论21.4 内容设计22 PLC概述32.1 PLC介绍32.2 PLC的产生32.3 PLC的功能特点32.4 PLC的分类43 自动售货机整体设计53.1 PLC控制的工作要求53.2 自动售货机工作原理53.3 自动售货机的外观设计64 硬件设计74.1 PLC的组成74.2 PLC的工作方式84.3 PLC的选择94.4 I/O分配表104.5 PLC外部接线图105 饮料自动售货机程序设计115.1 程序设计步骤115.2 编写梯形图注意事项115.3 自动售货机的状
7、态流程图125.4 控制程序介绍12结 论16致 谢17参考文献18附录 梯形图19IV1 绪论从自动贩卖机的发展规律来看,因为人类社会从劳动密集型产业构造向技术密集型发展过度,使得自动售货机得以出现。自动售货机又被称为微小型二十四小时零售超市。因其省时省力,占用空间小,运营成本少,顾客可以24小时买到心仪的产品,从而深受资本家和消费者的喜爱。其主要功能是:消费者投入钱币,机器进行金额累加,顾客选择心仪货物,售货机出货,顾客选择继续购买还是退出剩余钱币。1.1 自动售货机的起源和历史发展公元前三世纪,一位名叫希罗的希腊数学家发明了世界上第一台饮料自动售货机,其用于教堂里的圣水出售。当时的人们只
8、需将钱币投入机器,即可获得圣水。这台售货机其实仅仅是使用了杠杆原理而已。二十世纪二十年代中期,美国发明了世界上第一台香烟售货机。1940至1950年的西欧出现了口香糖售货机,只需投入一美分即可获得一枚口香糖。第二次世界大战后,日本为自动售货机的发展贡献了很多力量。比如,他们发明了喷水型的果汁饮料自动售货机,香烟,咖啡,各种生活用品的售货机等。从那之后的几十年中,日本陆续开发出各式各样的自动售货机并投入全国各地人流量密集的地方使用。在日本全国各地,有超过五百五十万台自动售货机,毫不夸张的说,如果你走在日本的街头,首先映入眼帘的绝对不是电线杆,而是各式各样的自动售货机。二十世纪八十年代,在可口可乐
9、的影响下,罐装饮料类的自动售货机得以快速发展。二十世纪九十年代,自动售货机才进入中国,当时主要是在上海,广东等一些沿海地区,进口国外的设备。由于当时国人的思想观念落后,使得自动售货机在国内的发展缓慢。1.2 饮料自动售货机在国内的发展概况和研究意义随着经济全球化的快速发展,人类社会对商品的需求量日益增多,普通的商品零售业已经难以满足快速发展的行业背景。人口越来越多,房价越来越高,建筑越来越密集,高昂的租金使得传统商品零售业承担着巨大的压力。最近十来年随着中国经济的快速发展,加上国人思想观念越来越开放,紧跟国际发展步伐,因为自动售货机占地空间小,维护成本低,消耗能源少,便于投放等优点使得自动售货
10、机在中国得以快速发展。现在在国内人流密集的地方,比如:学校,医院,地铁站,车站等地随处可见自动售货机的身影。但是绝大数还是饮料售货机,像零食售货机,口罩售货机等的占有量,远不如饮料自动售货机。1.3 饮料自动售货机的设计概论传统的自动售货机采用单片机为内核对售货机进行控制,单片机的研发周期长,扩展性差,故障率高,维修困难,抗干扰能力弱,对环境有较强的依赖性。然而plc是一种与单片机特点恰好相反的可编程的逻辑控制器,例如:抗干扰能力强,容易扩展,容易维护,故障率低,研制与开发的周期更短。在工业应用控制领域,plc已经被广泛应用。本设计采用FX2N系列plc作为售货机控制器,设计出一款结构简单,性
11、能稳定的饮料自动售货机。能够完成钱币累加,选择商品,出货,退币等一套整的功能。1.4 内容设计(1)本次设计题目饮料自动售货机的plc程序控制,饮料进出货时,根据设计内容和要求,绘出流程图,分配I/O接口,画出I/O接线图,plc接线图,使用GX WORKS编程软件,来编写梯形图控制程序,用实验室的plc完成实物组态仿真。(2)将饮料售货机的售货程序分解成:钱币识别模块,钱币累加模块,金额比较模块,商品选择模块,出货模块,找零模块。2 PLC概述为满足现代社会要求,制造业应当能够及时地对市场需求做出反应。伴随着微型CPU,电脑以及基于数字信号为介质来传输数据的通讯方式的发展。用计算机控制的工业
12、领域,已经得到了广泛的发展。为了能够生产出种类丰富,规格标准,质量好,成本低廉的产品,制造和生产设备以及生产线的控制系统应当具有非常高的可靠性和稳定性。以中央处理器(CPU)为内核的通用工业控制装置plc(可编程控制器)顺应而生。它囊括了自动化控制,计算机处理,通讯技术等新型现代化科技技术,适用于涉及所有机械化制造的场合。例如:单机设备(口罩机),罐装行业,分拣,搬运,钢铁生产。2.1 PLC介绍可编程逻辑控制器简称为plc,是工业自动化控制领域最常用的手段之一,是统一了计算机计算性能和继电器驾驭性能而开发的,它使用整套系统程序来操作面向用户的指令,例如顺序控制,逻辑运算,技数,时序以及算术运
13、算,并利用数字或者模拟量输出来控制各种各样的自动化机器创造过程。它与机器人,计算机辅助制造,计算机辅助设计一起被称为工业自动化生产的三大支撑。2.2 PLC的产生1960年之后,由于市场的转型,工业生产方式不得不从少品种大批量向多品种小批量转变,在当时,人们还在使用继电器和接触器组成的控制系统去作为大规模的生产线装置。这些装置,能耗高,体积巨大,稳定性和可靠性不高,更改程序步骤繁多,增加了很大的工作量。美国通用公司在二十世纪六十年代末期,为了满足不断更新的汽车型号,从而探索一种新型的工业控制器。1969年,美国DEC公司率先研制出第一台可编程的逻辑控制器。两年后,日本也加入了plc的生产队伍。
14、中国在1974年开始研究plc,三年后将其投入工业应用。2.3 PLC的功能特点1、抗干扰能力强,可靠性高。接口电路电气隔离,输入滤波,减少干扰,自诊断功能。输入部分使用直流低压电,更加安全可靠。用软件替代大量的继电器,实现开关量的逻辑运算,攻克了由于继电器触点接触不良导致的故障。2、丰富的扩展接口,功能完善,可完成运功控制,通信,数字模拟量等拓展功能。3、体积相对于传统继电器接触器控制系统小了很多,结构紧凑,容易维护,操作方便,质量轻,安装简单。4、设计,安装,调试周期更短。能够灵活的编写程序,控制器,计时器等电器都变成了变量使得控制更简单,更容易实现,在线监控可以及时的排除故障。5、模块化
15、的结构,可以根据实时情况去自由的组合。2.4 PLC的分类1、大型plcI/O点数在2048点以上,用户程序内存容量达到16KB以上。大型plc的性能已经达到可以和计算机相提并论的地步。例如三菱的Q系列就属于大型plc。2、中型plcI/O点数在256-2048之间,用户程序内存容量大约达到了8kb。例如三菱的L系列就属于中型plc。中型plc适用于较为复杂的逻辑控制系统,例如称重和配料,注塑机控制等连续生产过程控制。3、小型plc小型机通常以开关量的控制为主,I/O点数在256点以下,用户程序内存容量大约在4kb。价格便宜,容易上手。在单机或者小规模生产中使用。三菱plc的FX系列就是小型p
16、lc。3 自动售货机整体设计3.1 PLC控制的工作要求1、此售货机可投入:1元、5元、10元三种钱币2、所售饮料价格:汽水12元、咖啡15元3、当投入的钱币总值超过售货机中的饮料标价时,所有可以购买的饮料指示灯点亮,作可购买提示。(例如:当投入的钱币总值超过12元时,汽水按钮指示灯亮;当投入的钱币总值超过15元时,汽水、咖啡按钮指示灯都亮)4、当饮料按钮指示灯亮时,才可以按下所需购买的饮料按钮,从而获得相应的饮料,(如:当汽水按钮指示灯亮时,按汽水按钮,7秒钟完成出汽水工作,同时汽水指示灯每隔一秒闪烁一次)5、购买饮料完成后,系统自动计算剩余金额,并可以根据剩余金额来判断能否继续购买饮料(饮
17、料按钮指示灯亮)6、如果投入的钱币总值超过所消费金额时,退币指示灯亮,按下找钱按钮,自动退出多余的钱。7、系统退币箱内只有一元钱币,找零时系统会根据所剩金额退出相应数额的一元硬币。3.2 自动售货机工作原理因为本次自动售货机是毕业设计作品,所以在功能上与现实中的饮料自动售货机还有很多差距,只具有一些基本的功能,没有太多的货物供给选择、没有报警功能、货币识别功能、在线支付功能、和数据通信等功能。本次自动售货机的控制系统主要分为五个部分去设计。钱币累加计算系统、投入金额与商品定价比较系统、商品选择系统、饮料出货系统和钱币找零系统。1、钱币累加计算系统:在顾客购买商品时,自动记录投入的1元,5元,1
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