plc自动售货机课程设计

原创 2020-04-22 11:47  阅读

  课题名称:自动售货机的控制设计 专业名称: 自动化 学生班级: 自本0701 学生学号: 410070131 学生姓名: 课程设计任务书自动售货机的控制设计 一、控制要求 1.自动售货机有3 个投币孔,分别为1 2.售货共有3种饮料供选择,分别为汽水、花茶和咖啡。 3.如投币总额超过销售价格,将可由退币钮找回余额。 4.投币总额或当前值显示在7 段数码管上。 5.投币值等于或大于12 元时,汽水指示灯亮,表示只可选择汽水。 6.投币值等于或大于15 元时,汽水和花茶指示灯亮,表示只可选择汽水和花茶。 7.投币值等于或大于20 元时,汽水、花茶和咖啡指示灯亮,表示3 种均可选择。 8.按下要饮用的饮料按钮,则相对应的指示灯开始闪烁,3s 后自动停止,表示 饮料已经掉出。 9.动作停止后按退币钮,可以退回余额,退回金额如果大于10 元,则先退10 元,如果小于10元则直接退1 二、设计任务学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划,运用所学的 理论知识,进行自动售货机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新 设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。 主要内容包括: 运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序; 进行系统调试,实现自动售货机的控制要求。三、设计报告 课程设计报告要做到层次清晰,论述清楚,图表正确,书写工整;详见“课 程设计报告写作要求”。 目录 1.1引言 1.2PLC控制系统设计编程要求 1.3PLC控制系统设计的基本原则 1.4本人的主要工作 自动售货机PLC控制系统的硬件设计 2.2PLC 选型与I/O 的分配 2.3自动售货机的硬件线路设计 自动售货机PLC控制系统的软件设计 3.1常见的梯形图的设计方法.................... 3.2自动售货机的PLC 控制程序设计 3.3组态面板 ...........................11 3.4 梯形图的调试 15参考文献............................... 16 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( 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, 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 1.2PLC控制系统设计编程要求 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求,以提高生产效率和产 品质量。 因此,在设计PLC 控制系统时,应遵循以下基本原则: 最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC 的功能,最大限度地满足被控对象的控制要求,是设计PLC 控制系统的首要前提,这也是设计过程中最重要的一条原则。这就要求设计人员 在设计之前就要深入现场进行调查研究,充分收集控制现场的资料,同时收集相 关国内、国外相关的资料。同时还要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、 现场操作人员等紧密配合,拟定控制方案,共同解决设计中的重点问题和疑难问 保证PLC控制系统安全可靠 保证PLC 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要 原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程等方面要全面考虑, 以确保控制系统安全可靠。例如:应该保证PLC 控制程序不仅能在正常条件下运 行,而且要在非正常情况下,也能正常工作。 力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量,带来巨大的经济效益和 社会效益,但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。 因此,在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方 面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、 经济,而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低,不宜盲目追求自动化和高 指标。 适应发展的需要由于技术的不断发展,控制系统的要求也将会不断地提高,设计时要适当 考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、 点数和内存容量时,要适当留有裕量,以满足今后生产的发展和工艺的改进。1.3 PLC控制系统设计的基本原则 1、所编的程序要合乎所使用的PLC 的有关的规定 主要是对指令要准确地理解,正确地使用。各种PLC 指令多有类似之处,但 还有些差异。对于有PLC 使用经验的人,当选用另一种不太熟悉的型号进行编程 设计时,一定要对新型号PLC 的指令重新理解一遍,否则容易出错。 2、要使所编的程序尽可能简洁 简短的程序可以节省内存,简化调试,而且还可节省执行指令的时间,提高 对输入的响应速度。要使所编的程序简短,就要注意编程方法,用好指令,用巧 指令,还要能优化结构。要实现某种功能,一般而言,在达到的目的相同时,用 功能强的指令比用功能单一的指令,程序步数可能会少些。 3、要使所编的程序尽可能清晰 这样既便于程序的调试、修改或补充,也便于别人了解和读懂程序。要想使 程序清晰,就要注意程序的层次,讲究模块化、标准化。特别是在编制复杂的程 序时,更要注意程序的层次,可积累自己的与吸收别人的经验,整理出一些标准 的具有典型功能的程序,并尽可能使程序单元化,像计算机中的常用的一些子程 序一样,移来移去都能用,这样,设计起来简单,别人也易了解。 4、要使所编的程序合乎PLC 的性能指标及工作要求 所编程序的指令条数一定少于所选用的PLC 内存的容量,即程序在PLC 描时间要少于所选用PLC的程序运行监测时间。PLC 的扫描时间不仅包括运行用 户程序所需的时间,而且还包括运行系统程序所需的时间。 5、所编程序能够循环运行 PLC 的工作特点是循环反复、不间断地运行同一程序。它的运行从初始化后 的状态开始,待控制对象完成了工作循环(完整程序执行一次),则又返回初始 化状态继续运行。因为只有这样才能使控制对象在新的工作周期中也得到相同的 控制。 1.4 本人的主要工作 我的主要工作是设计自动售货机的所有硬件系统与软件程序。其中包括对 点的统计与分配,对PLC的选型,对硬件线路的设计,对PLC 梯形图的编程 设计,与最终的调试仿真。 自动售货机PLC控制系统的硬件设计 2.1 点的统计本系统是一个小型集中控制系统, PLC 选型主要取决于控制系统输入、输出 开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能。根据控制要求, 点数在32个左右,其中其输入点为16 点,输出点为16 2.2PLC 选型与I/O 的分配 根据PLC 的程序选择性能价格比较高的三菱FX2N—32MR,自动售货机的I/O 分配表如表2-1。 表2-1 分配表输入 输出 说明X0 总开关 Y0 汽水指示灯 X1 元硬币识别器Y1 花茶指示灯 X2 元硬币识别器Y2 咖啡指示灯 X3 10 元硬币识别器 Y3 汽水出口 X4 汽水按钮 Y4 花茶出口 X5 花茶按钮 Y5 咖啡出口 X6 咖啡按钮 Y6 10 元硬币退币机构 X7 退币按钮 Y7 元硬币退币机构Y10-Y17 带锁存的七段显示器 2.3 自动售货机的硬件控制电路设计 了解各个控制对象的驱动要求,分析对象的控制要求,确定所控制参数的精 度及类型,如:对开关量、模拟量的控制等,完成PLC 硬件结构配置。本设计中, 退币按钮、各种饮料按钮、开始购买按钮、继续按钮退币机构和饮料出 口(驱动电磁阀)等均为开关量。根据上述要求,因条件所限输出均用指示灯代 替,由此绘制出系统结构图,PLC 控制电路接线自动售货机的接线图 自动售货机PLC控制系统的软件设计 3.1 常见的梯形图的设计方法 根据继电器电路图设计梯形图用PLC 改造继电器控制系统时,原有的继电器控制系统经过长期的使用和考 验,已经被证明能完成系统要求的控制功能,而继电器电路图与梯形图在表示方 法和分析方法上有很多相似之处,因此可以根据继电器电路图设计梯形图,即将 继电器电路图“转换”为具有相同功能的PLC 的外部硬件接线图和梯形图。 经验法设计梯形图经验设计珐是在一些经典的电路基础上,根据被控对象对控制系统的具体要 求,不断地修改和完善梯形图,设计比较简单的控制系统的梯形图。一般需要多 次反复地调试和修改梯形图,增加一鞋触电或中间编程元件,最后才能得到一个 满意的结果。 这种方法没有普遍的规律可以遵循,具有很大的试探性和随意性,最后的结 果不是唯一的,设计所用的时间,设计的质量与设计者的经验有很大关系,一般 用于较简单的梯形图的设计。 顺序控制法的设计梯形图顺序控制就是按照生产工艺预先规定的顺序,在各个输入信号的作用下,根 据内部状态和时间的顺序,在生产过程中各个执行机构自动地有次序的进行操 此次设计我是运用的经验法设计的梯形图,根据平时上课所学与实验中的经验设计的梯形图。 3.2 自动售货机的PLC 控制程序设计 根据控制要求,绘出自动售货机PLC 控制流程图,表达出各控制对象的动作 顺序,相互间的制约关系。 自动售货机PLC 控制流程图,如图2-3 所示。 3-1自动售货机的流程图 在明确PLC 寄存器空间分配,确定专用寄存器的基础上,进行控制系统的程 序设计,包括主程序编制、各功能子程序编制、其他辅助程序的编制等。 自动售货机PLC 控制梯形图,如图3-2,3-3,3-4 所示。 图3-2 自动售货机的程序梯形图1 图3-3 自动售货机的程序梯形图2 图3-4 自动售货机的程序梯形图3 3.3 组态面板 根据I/O 分配表画出组态面板。如图3-5。 图3-5 自动售货机的组台面板图 将余额显示,投币孔,1 元,10 元,汽水,花茶,咖啡出口和汽水指示灯, 花茶指示灯,咖啡指示灯利用标签进行输入并设计指示灯显示来观察各部分的动 作,输入框进余额的显示。对退币,汽水,花茶和咖啡设计标准按钮来控制。设 备窗口选择通用串口父设备0 和三菱FX2N-32MR。并对其进行设置偶校验,周期 200MS,七位数据位。并根据梯形图设置设备内部属性,进行通道连接。在实时 数据内进行写入咖啡指示灯,花茶指示灯和汽水指示灯。 3.4 梯形图的调试 由于实验室没有相应的实物控制模型(自动售货机),因此,在调试系统控制 程序时,所有的输入信号(包括硬币、纸币识别)均用开关信号来代替,所有的 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 仔细检查接线是否有误,特别要注意接线时不能出现短路、断路及反接等情况, 否则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,然后逐一按开始购买观察按钮,投币按钮(硬币识别 机构),按钮,或继续购买按钮,观察输出指示灯是否按预计效果闪灭,并通过 监控状态观察程序的运行过程及输入输出信号、内部描述实际出现的问题及解决 方案。要对照设计控制要求,逐一检验设计功能是否能有效的实现,并对程序进 行改进和完善。 下面是我用电脑在三菱GX-Developer 进行的仿真。 首先我按下总开关X000,然后按下3 元硬币按钮X001,1次1-元投币 按钮X003,使显示器上余额到达13,汽水指示灯亮,仿线 仿线 仿线 然后,按下选择汽水按钮X004,仿线 仿线 接着来对退币系统进行仿线 退币仿线 退币仿真后 仿真结果符合设计要求。 课程设计总结经过一周的奋战,我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课 程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结,但是通过这次设计过程,我发现学 习过程中不容得半点马虎和随意。首先,程序设计过程中,要按主电路、控制电 路、辅助电路、联锁与保护、总体检查反复修改与完善的先后顺序进行。PLC 制程序既要满足生产机械和工艺的各种控制,又要满足电气控制装置本身的制造、使用和维修的需要。原理设计决定着生产机械设备的合理性与先进性,考虑 其是否具有生产可行性、经济性、美观、使用维修方便等特点PLC 控制系统设计 要全面考虑两方面的内容;其次,应注重与同学间的协作,每一个人的思维不同, 对程序的理解、功能的实现方式也会有所不同,因而往往会对程序的编制产生影 响不到的效果。这种同学间的相互协作,可以使程序日益完善、精简,实现模块 化编程(这也是公司中运行模式,可以提前感受社会生产活动),进而培养自己 的团队意识;再者,在熟练掌握典型环节控制电路、具有对一般电气控制电路分 析能力之后,应该能举一反三。 我认为做到已上几点,就达到课程设计的目的,即在实践之中灵活运用书本 中的知识,进一步直观的理解课堂中所学的知识;学会在实践之中发现问题、分 析问题、解决问题;培养自己的团队意识,为将来进入工厂,踏入社会做一次预 李敏强,寇纪淞等.遗传算法的基本理论及其应用[M].北京:科学出版社.2002.3 王小平,曹立明.遗传算法——理论、应用与软件实现[M].西安:西安交通大学出版社,2002.1 谢大同,康立山.函数优化的一种高效演化算法[J].计算机工程与应用,2007.4 廖常初.PLC基础及应用[M].北京:机械工业出版社,2003.3 瞿彩萍.PLC应用技术(三菱)[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2006.5 龚仲华,史建成,孙毅.三菱FX/Q系列PLC 应用技术[M].北京:人民邮电出版 社,2007.10 三菱公司三菱微型可编程序控制器手册 [10] 黄云龙 工厂常用电气设备手册 机械出版社

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