山东华宇职业技术学院高职毕业生毕业设计（论文）课题名称 PLC控制的饮料自动售货机 专业 机电一体化 班级 机电二班 学号 20112080237 姓名 李雪松 指导教师 王日霞第1章 引言1.1 自动售货机的理论背景与实际意义自动售货机是可完成无人自动售货,集光、机、电一体化的商业自动化设备。 自动售货机不受任何场地限制,方便快捷,可以每天24h售货,因此深受上班族的欢迎,很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机,出售的商品五花八门,从饮料、零食、香烟、糖果,到牙刷、方便面、自动照相机。 近年来,我国的自动售货机行业突飞猛进:在汽车总站、商厦、医院、小区、学校等地区纷纷涌现出自动售货机的踪迹。 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 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较差。可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller），简称PLC。可编程序控制器是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发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服务的独立设施,要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。PLC是以CPU为核心, 综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置, 是现代工业控制的三大支柱( P L C 、机器人和C A D / C A M ) 之一。P L C 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。但是P L C 也有它自己的特点, P L C 在确定了工作任务, 装入了专用程序后成为一种专用机, 它采用循环扫描工作方式, 系统工作任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的。目前，可编程控制器在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。自动售货机的新奇、文明、高档、灵活方便等深受广大市民青睐。自动售货机最基本的功能是对投入的货币进行运算,并根据所投入的货币数值判断是否能够购买某种商品, 并做出相应的反映。因此, 售货机应能够辨识机内包含的商品, 能够对所投入的币值进行累计, 并提供所要购买的商品。当按下选择商品的按钮时,自动 售货机根据投入的币值, 起动电机, 提取商品到出货口, 顾客取出商品, 完成此次交易。它还具有识币系统、货物和货币的传送系统来实现完整的售货功能。1.2 PLC概述可编程控制器以其可靠性高，组合灵活，编程简单，维护方便等独特优势被日趋广泛应用于国民经济的各个控制领域，它的应用深度和广度已成为一个国家工业先进水平的重要标志。由于早期的可编程控制器只是用来取代继电器控制执行逻辑运算、计时、计数等顺序控制功能，因此人们称之为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC。随着PLC技术的不断发展，目前已能完成以下控制功能（1）条件控制功能条件控制（或称逻辑控制或顺序控制）功能是批明智PLC的与、或、非指令取代继电器触点串联、并联及其他各种逻辑连接进行开关控制。（2）定时/计数控制功能定时/计数控制功能就是用PLC提供的定时器，计数器指令实现对某种操作的定时或计数控制，以取代时间继电器和计数继电器。（3）步进控制功能步进控制功能就是用步进指令来实现在有多道工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能进行下一道工序操作的控制，以取代由硬件构成的步进控制器。（4）数据处理功能数据处理功能是指PLC能进行数据传递、比较、移位、数制转换、算术与逻辑运算以及编码和译码等操作。（5）A/D与D/A转换功能A/D与D/A转换功能就是通过A/D、D/A模块完成对模拟量和数字量之间的转换。（6）运动控制功能运动控制功能是指通过高速计数模块和位置控制模块等进行单轴或多轴控制。（7）过程控制功能过程控制功能是通过PLC的PID控制模块实现对温度速度，流量等物理参数进行闭环控制。（8）扩展功能扩展功能是通过连接输入/输出扩展单元（即I/O扩展单元）模块来增加输入、输出点数，也可以通过附加各种智能单元及特殊功能单元来提高PLC的控制能力。（9）远程I/O功能远程I/O功能是指通过远程I/O单元将分散在远距离的各种输入、输出设备与PLC主机相连接，进行远程控制、接收输入信号、输出信号。（10）通讯联网功能通讯功能是指通过PLC之间的联网、PLC与上位机的链接等实现远程I/O控制或数据交换，以完成系统规模较大的复杂控制。（11）监控功能监控功能是指PLC能监视系统各部分运行状态和进程，对系统中出现的异常情况进行报警和记录，甚至自动终止运行，也可在线调整，修改控制程序中的定时器、计数器等定值或强制I/O状态。1.3 饮料自动售货机设计的主要内容（1）根据饮料自动售货机的控制要求，设计其工作流程（2）饮料自动售货机的PLC选型（3）饮料自动售货机的硬件输入输出设计及外部接线（4）饮料自动售货机的软件设计第2章自动售货机的PLC控制系统设计本章介绍了自动售货机的基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行编程。具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。利用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。2.1饮料自动售货机控制系统功能说明2.1.1 饮料自动售货机的控制要求该自动售货机可投入1元、5元和10元的硬币或纸币，找出1元的硬币和5元的纸币。它提供四种饮料，纯净水、汽水、牛奶和咖啡，其售价分别为2元、4元、5元和8元。控制要求如下：1）当投入的钱币总值不小于2元时，纯净水指示灯亮；当投入的硬币总值不小于4元时，纯净水及汽水指示灯都亮。当投入的钱币总值不小于5元时，纯净水、汽水及果汁指示灯亮；当投入的硬币总值不小于8元时，纯净水、汽水、牛奶及咖啡指示灯都亮，投入钱币后和选择饮料前找钱指示灯都是亮的。2）当纯净水指示灯亮时，按纯净水按钮，则纯净水排出7s后自动停止，这段时间内，纯净水指示灯闪动。3）当汽水指示灯亮时，按汽水按钮，则汽水排出7s后自动停止，这段时间内，汽水指示灯闪动。4）当牛奶指示灯亮时，按果汁按钮，则果汁排出7s后自动停止，这段时间内，牛奶指示灯闪动。5）当咖啡指示灯亮时，按咖啡按钮，则咖啡排出7s后自动停止，这段时间内，咖啡指示灯闪动。6）完成购买或不打算购买的，只要剩余钱币，则找钱指示灯亮,按下找钱按钮，退出多余的钱，10s后自动停止，此时找钱指示灯闪烁。7）当输出某种饮料后，系统自动计算所剩钱币。若大于0元，则找钱指示灯亮；若小于2元，则饮料指示灯全灭；若小于4元，则纯净水指示灯亮，汽水、牛奶和咖啡指示灯灭；若小于5元，则纯净水和汽水指示灯继续亮，牛奶和咖啡指示灯灭；若小于8元，则纯净水汽水和牛奶指示灯继续亮，咖啡指示灯灭；若大于等于8元，则饮料指示灯全亮。8）按下找钱按钮，可将剩余钱币退出，此时找零指示灯闪烁，5s后找钱完成，指示灯灭。2.1.2.饮料自动售货机的外观及工作过程1）饮料自动售货机的外观自动售货机的外观主要分为以下几部分。饮料展示区，价格表，指示灯，按钮，投币口，饮料出口，钱币出口及余额显示屏。饮料展示区主要展示四种商品，即纯净水，汽水，牛奶，咖啡供顾客选择。价格表列出各种饮料的价格。指示灯的亮灭显示可购买的饮料。按钮按下选择饮料。有三个投币口，可投1元，5元和10元。找钱出口可找出1元和5元。其外观示意图如图2-1所示：图2-1 饮料自动售货机的外观2）饮料自动售货机的简单工作过程当顾客投入钱币，售货机首先辨别真伪，然后对其进行累加，根据钱币数量相应的指示灯亮，按下按钮，输出饮料并找零。其工作过程如图2-2所示。顾客投币钱币识别并进行累加根据钱币的数量，相应的指示灯亮顾客按下相应的按钮自动售货机出货并找零判断真假币图2-2 饮料自动售货机的简单工作过程2.1.3.PLC控制饮料自动售货机主要完成的功能（1）检测功能l 检测投入的钱币的真伪和数量l 检测顾客选择饮料的种类 l 检测剩余钱币的数量多少并判断是否需要找钱l 检测退出的币值（2）控制功能l 控制饮料指示灯的亮和灭l 控制商品驱动机构l 控制退币指示灯的亮和灭l 控制找钱执行机构2.2 饮料自动售货机的控制系统的硬件设计2.2.1 PLC的选型（1）饮料自动售货机输入输出端的确定根据饮料自动售货机的控制要求及功能，可知其输入输出信号如下：假币传感器：假币传感器检测投入的是否为假币，可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。一元传感器：一元传感器用来检测输入的一元硬币的数量，可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。五元传感器：五元传感器用来检测输入的五元硬币的数量，可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。十元传感器：十元传感器用来检测输入的十元硬币的数量，可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。纯净水按钮：按下纯净水按钮，表示顾客选择购买纯净水，自动售货机将选择送出纯净水，可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。汽水按钮：按下汽水按钮，表示顾客选择购买汽水，自动售货机将选择送出汽水，可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。牛奶按钮：按下牛奶按钮，表示顾客选择购买牛奶，自动售货机将选择送出牛奶，可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。咖啡按钮：按下咖啡按钮，表示顾客选择购买咖啡，自动售货机将选择送出咖啡，可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。找钱按钮：按下找钱按钮，售货机将执行退币动作，可直接连接在PLC主机的数字量输入端口。假币指示灯：假币指示灯指示输入的钱币为假币。假币退出继电器：假币退出继电器控制执行机构将假币退出。纯净水指示灯：纯净水指示灯指示顾客投入的币值可购买纯净水。汽水指示灯：汽水指示灯指示顾客投入的币值可购买汽水。牛奶指示灯：牛奶指示灯指示顾客投入的币值可购买牛奶。咖啡指示灯：咖啡指示灯指示顾客投入的币值可购买咖啡。纯净水出货鸡蛋器：纯净水出货继电器线圈执行纯净水的出货。当按下纯净水按钮，PLC主机发出控制信号，纯净水出货线圈控制商品执行机构送出纯净水。纯净水出货继电器可直接连接在PLC主机的数字量输出端口。汽水出货继电器：汽水出货线圈执行汽水的出货。当按下汽水按钮，PLC主机发出控制信号，汽水出货线圈控制商品执行机构送出汽水。汽水出货继电器可直接连接在PLC主机的数字量输出端口。牛奶出货继电器：牛奶出货线圈执行牛奶的出货。当按下牛奶按钮，PLC主机发出控制信号，牛奶出货线圈控制商品执行机构送出牛奶。牛奶出货继电器可直接连接在PLC主机的数字量输出端口。咖啡出货继电器： 咖啡出货线圈执行咖啡的出货。当按下咖啡按钮，PLC主机发出控制信号，咖啡出货线圈控制商品执行机构送出咖