自动售货机控制系统设计..doc

自动售货机的PLC系统设计
设计题目
自动化售货机的PLC系统设计
设计要求

自动售货机广泛用于娱乐休闲场所,本设计要求拥PLC控制自动售货机的运行。使其能在运算指令的控制下,巧妙的实现投币币值累加,从而完成汽水,可乐和咖啡的销售工作。动作要求如下:
此自动售货机可投入1元、2元、5元硬币;
硬币总值等于或超过2元时,汽水按钮指示灯亮;硬币总值等于或超过3元时,汽水、可乐按钮指示灯都亮;硬币总值等于或超过5元时,汽水、咖啡、可乐按钮指示灯亮;
汽水按钮指示灯亮时,按下汽水按钮,则汽水排出10秒后,自动停止;
可乐按钮指示灯亮时,动作同上;
咖啡按钮指示灯亮时,动作同上;
硬币总值超过所需钱数时,找钱指示灯亮。
I/O地址定义表
此控制系统可采用自动工作方式,输入信号为汽水、可乐、咖啡按钮、1元、2元、5元硬币投入识别口记数手动复位按钮;输出信号为汽水、可乐、咖啡排出电磁阀、找钱电磁阀及相应指示灯,共7个输入点,8个输出点,均为开关量。I/O地址定义如表1所示。
输入信号
输出信号
备注
汽水按钮
X0
汽水排出电磁阀
Y0
可乐按钮
X1
可乐排出电磁阀
Y1
咖啡按钮
X2
咖啡排出电磁阀
Y2
1元投入
X3
找钱电磁阀
Y3
2元投入
X4
汽水按钮指示灯
Y4
5元投入
X5
可乐按钮指示灯
Y5
计数术手动复位
X6
咖啡按钮指示灯
Y6
找钱指示灯
Y7
表1 自动售货机控制系统I/O地址定义
设计分析
这部分阐述了自动售货机的各种动作功能和控制要求,给出了完整的自动售货机操作规程,并介绍了自动售货机运行系统种所包括的人工操作步骤。

售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算,并根据货币数值判断是否能够购买某种商品,并作出相应的反应。还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能。自动售货机的工作流程图如图1所示。
图1 自动售货机工作流程图

PLC采用的是循环扫描工作方式。对每个程序,CPU从第一条指令开始执行,按指令步序号做周期性的程序循环扫描,如果无跳转指令,则从则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至遇到结束符后又返回第一条指令,如此周而复始不断循环,每一个循环称为一个扫描周期。PLC的扫描全过程如图2所示。
输入刷新阶段
在输入刷新阶段,CPU扫描全部输入端口,读取其状态并写入输入状态寄存器。完成后关闭输入端口,转入程序执行阶段。
程序执行阶段
在程序执行阶段,根据用户输入的控制程序,从第一条开始逐条执行,并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。
输出刷新阶段
当所有指令执行完毕后,将输出状态寄存器中的内容,依次送到输出锁存电路,并通过一定输出方式输出,驱动外部相应执行元件工作,这才形成PLC的实际输出。

图2 PLC的扫描全过程

1)输入/输出继电器、内部辅助继电器、定时器、记数器等器件的触点可以多次重复使用,无需复杂的程序结构来减少触点的使用次数。
2)梯形图每一行都是从左母线开始,线圈终止于右母线。触点不能放在线圈的右边。除步进程序外,任何线圈、定时器、计数器、高级指令等不能直接与左母线相连。如果需要任何时候都被执行的程序段,可以通过特殊内部常闭继电器或一个没有使用的内部继电器的常闭触点来连接。
3)在程序中,不允许同一编号的线圈两次输出。
4)不允许出现桥式电路。
5)程序的编写顺序应按自上而下、从左止右的方式编写。为了减少程序的执行步数,程序应为“左大右小,上大右小”。

对于较复杂的控制系统,需绘制系统控制流程土,用以清楚地表明动作的顺序和条件。
设计梯形图。这程序设计的关键一步,也是比较困难的一步。
根据梯形图编制程序清单。
用编程器将程序输入到PLC的用户存储器中,并检查输入的程序是否正确。
对程序进行调试和修改,直到满足要求为止。
待控制台及现场施工完成后,就可以进行联机调试。若未满足要求,再从新修改程序或检查接线,直到满足为止。
编写技术文件。
交付使用。
控制系统设计步骤流程图如图3所示。
图3 PLC控制系统设计步骤


由于售货机的全部功能时在上位机上模拟的,所以售货机的部分硬件是由计算机软件来模拟替代的。如钱币识别系统可以用按压某个“仿真对象”输出一个脉冲直接给PLC发布命令,而传动系统也是由计算机来直接模拟的,这些并不会影响实际程序的操作,完全能模拟现实中自动售货机的