基于PLC的自动售货机监控系统设计.doc
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1、摘 要本论文设计的是由微机PLC构成的自动售货机监控系统,本文阐述了自动售货机的来源与发展,以及它在国内外发展的现状,对自动售货机的方案进行了论证,介绍了PLC的基本组成、特点以及工作原理,对由微机PLC构成的自动售货机系统整体设计过程进行较为细致的论述。在设计中选择PC机作为主工作站的上位机,下位机采用PLC作控制器,每个PLC控制器控制一个售货机子系统,三台PLC控制器分别为从工作站1,从工作站2,从工作站3,文中详尽地介绍了自动售货机的各硬件组成,并完成了PLC外部接线图。文中制作了上位机用户管理界面,应用VB6.0软件对上位机用户管理界面的程序以及主工作站的通信程序进行编写并调试;在P
2、LC梯形图的编写时,文中采用的是西门子PLC梯形图专用编译软件STEP7来进行编写。本论文的重点放在PLC各硬件部分的设计和介绍、PLC梯形图的编写及诸工作站程序的编写上。在整体设计过程中按照“提出问题,分析问题,解决问题”的主导思想,对整个系统的设计工作做出了细致的阐述。关键词:可编程控制器(PLC);自动售货机;梯形图;VB ABSTRACTThe present paper design was by the microcomputer - PLC constitution automat supervisory system, this article elaborated autom
3、at and the development, as well as it in the domestic and foreign development present situation, has carried on the proof to automat plan, introduced PLC composed, the characteristic as well as the principle of work basically, to carried on a more careful elaboration by the microcomputer - PLC const
4、itution vending machine system overall design process.Chooses PC machine in the design to take the host workstation on position machine, the lower position machine uses PLC to make the controller, each PLC controller controls a automat subsystem, three PLC controllers respectively be from the workst
5、ation 1, from the workstation 2, from the workstation 3, in the article exhaustively introduced the automat various hardware composition, and has completed the PLC exterior wiring diagram. In the article has manufactured on the position machine user management contact surface, applies the VB6.0 soft
6、ware carries on to on position machine user management contact surface procedure as well as the host workstation signal procedure compiles and debugs; When PLC trapezoidal chart compilation, in the article uses is Siemens PLC trapezoidal chart special-purpose translation software STEP7 carries on th
7、e compilation.The present paper key point places the PLC various hardware part the design and the introduction, the PLC trapezoidal chart compilation and in the various workstation procedure compilation. Defers to in the overall design process “asks the question, the analysis question, solves the pr
8、oblem” the guiding ideology, has made the careful elaboration to the overall system design work.KEY WORDS: PLC; Automat; Ladder logic diagram; VB目录前言1第1章 基于PLC技术的自动售货机的方案论证21.1 自动售货机简介21.2 自动售货机控制方案选择31.2.1 基于单片机的自动售货机的控制系统31.2.2本设计方案选择41.2.3本系统组成4第2章 硬件设计62.1 PLC控制的特点62.1.1 PLC的产出62.1.2 PLC的工作原理62.
9、1.3 PLC应用的特点72.1.4 PLC的内部组成72.2 系统的输入/输出信号82.3 PLC选型92.4 I/O地址分配102.5 PLC外部接线设计112.6 硬件电路的设计122.6.1 硬币的识别原理122.6.2 加热控制电路的设计132.6.3 制冷装置的设计142.6.4 咖啡、果珍出口控制152.6.5 出杯、制动控制15第3章 软件设计163.1 上位机监控管理程序163.2 主工作站通信程序183.2.1 通信协议183.2.2 串行通信程序设计193.3 PLC程序设计233.3.1 识币检测、出杯、制动梯形图的设计233.3.2 咖啡、果汁出口控制梯形图设计24结
10、 论26谢 辞27参考文献28外文翻译3026前言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、美欧等发达国家和地区自动售货机迅猛的发展,短短30年,发达国家自动售货机产业已发展到相当大规模。自动售
11、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、性能多样化的发展,又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。目前自动售货机是集声、光、机电一体化的高新智能化产品,在我国也开始得到应用。在中国人们可以看到现代化的自动售货机摆放在一些大商场门口、繁华街道两旁、公园入口处以及其它热闹的场所。自动售货机的新奇、文明、高档、昼夜服务、占地小、灵活方便深受许多地区市民的青睐,甚至出现许多
12、排队购买的现象。专辑测算,中国的自动售货机在市场容量最保守算应该有四十七万台,一年的销售额可达三百五十亿元若按人均台数计算全年可达五百亿,自动售货机在日本达到平均每二三十人一台,在美国达到每四十人一台,在欧洲每六十人一台,由于中国经济与上述国家还有一定差距,按每人五百台计算。因此,自动售货机在中国有着广阔的发展前景。本文选择PLC作为控制器,来控制售货机子系统。第1章 基于PLC技术的自动售货机的方案论证1.1 自动售货机简介自动售货机的新奇、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。
13、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,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。自动售货机种类:(1)IC卡自助自动售货机采用韩国技术与IC卡技术相结合开发出的最新一代“IC卡自助咖啡机”:支持投币、刷卡的收费方式、可自动加热、自动出杯、适用于宾馆、商场、车站、网吧、购物中心等场所作为无人值守式的咖啡饮料自助售卖机。“IC卡自助咖啡机”源自韩国历史悠久的咖啡机技术,结合我国IC卡金融交易规范的自动收费技术,特别适用已采用“一卡
14、通”的地区和部门使用。IC卡售货机只能在可使用IC卡的地区使用,不能满足大部分群众的需要,有一定的局限性。(2)饮料自动售货机该售货机可以储存18种规格的饮料自动售货机,采用和日本同步技术,世界顶级制造工艺,是具有高可靠性,高性能的产品。该售货机具有以下特点:独特性-货道采用独有的蛇行5联排列多功能性-冷/热可自主调节-交替售卖功能-产品促销功能(轮盘赌功能、打折功能-制冷、制热时间段控制功能-连续售卖灵活性:商品货道塑料瓶和易拉罐可以根据需要进行转换;多售卖性-180ml-600ml易拉罐、塑料瓶装饮料均可售卖;节能设计-合理结构布局,节能30%;智能控制-故障自诊断及实时信息查询本机型总容
15、量438个。瓶装(600ml /69)120瓶,罐装(180ml /53)318罐。饮料自动售货机虽然功能强大技术先进,但是其成本高,机器体积大,设备制造工艺比较复杂。1.2 自动售货机控制方案选择1.2.1 基于单片机的自动售货机的控制系统单片机作为一种控制器被广泛的使用在生产生活中。在自动售货机控制系统中,可以选用单片机作为控制器,控制售货机子系统。下面是一个以单片机为控制器的自动售货机系统。该控制系统的基本要求: 自动售货机设1元、5元、1元投币口。 所投的币值超过12元时汽水指示灯、汽水按钮指示灯点亮。按下汽水按钮 ,汽水指示灯闪动,汽水出口打开。7s后,汽水指示灯熄灭,汽水出口关闭。
16、 所投的币值超过15元时咖啡、汽水、咖啡按钮、汽水按钮指示灯同时点亮。若此时按下汽水按钮,动作同。若此时按下咖啡按钮,则咖啡指示灯闪动,咖啡出口打开。7 S后,咖啡指示灯熄灭,咖啡出口关闭。 若所投的币值超过汽水(12元)、咖啡(15元)所需的币值。则上述动作后,找钱指示灯点亮并显示余额(所投的币值不超过20元)。P1.0、P1.1、P1.2为 1元、5元、10元的输入。当投币时,产生一个负脉冲向8031申请中断。利用8255来扩展I/O口,并通过译码电路定义8255的地址信息为:0CCFFH A口;0CDFFH B口;0CEFFH C口;0CFFFH控制寄存器。汽水按钮、咖啡按钮分别由825
17、5的PB0、PB1输入状态。8255的A口分别控制一系列指示灯和出口的动作。利用8255的C口送出译码信息,驱动数码管来显示余额。此系统用单片机组成系统采用中断方式实现。主程序主要完成系统的初始化,如堆栈的设置,存储单元的清零,8255定义等。在中断子程序中完成投币值个数的统计。指示灯的动作,出口打开,余额的显示,延时等均由相应的子程序来完成。使用单片机作为控制器的自动售货机系统,其硬件电路复杂,软件设计也很繁琐。根据系统的要求,硬件电路设计如图1-1所示图1-1 基于单片机的自动售货机控制系统硬件电路图1.2.2本设计方案选择尽管自动售货机的种类繁多,但是基于PLC控制的自动售货机在市场上仍
18、然很少,PLC控制的自动售货机不仅开发过程简便,而且抗干扰性能好、可靠性高,从而提高整个系统的自动化程度。因此开发设计基于PLC的自动售货机具有广泛的市场前景,本设计就是选用PLC作为控制器,控制3台自动售货机并组成网络系统。1.2.3本系统组成 在设计中选择PC机作为主工作站的上位机,下位机采用PLC作控制器,每个PLC控制器控制一个售货机子系统,选择三台PLC控制器分别为从工作站1,从工作站2,从工作站3。其系统组成框图如图1-2所示:图1-2 系统组成框图每个售货机子系统具有如下功能:用户投入钱币后,由售货机系统内部所设置的硬币识别器对所投钱币进行识别,确认后根据用户各自的选择(选择咖啡
19、或果珍),售货机应完成自动出杯、自动计量、计数等功能。售货机还设有调温按钮,可供给用户冷、热饮。主工作站主要实现对从工作站售货情况及价格进行监控。此外系统还需要一根9芯电缆连接线和网络连接器,一个总线转换模块RS-485转换器。RS-485接口的传输线采用差动接收和平衡发送的方式传送数据,有较高的通信速率(波特率可达10M以上)和较强的抑制共模干扰能力,输出阻抗低,并且无接地回路。这种接口适合远距离传输,是工业设备的通信中应用最多的一种接口。第2章 硬件设计2.1 PLC控制的特点2.1.1 PLC的产出随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展,以16位和32位微处理器构成的微机化P
20、LC得到了惊人的发展。PLC不仅功能强,功耗、体积减小,成本下降,可靠性提高,编成和故障检测更为灵活方便,而且远程I/O和通信网络、数据处理以及图像处理显示也有了长足的发展,所有这些已经是PLC应用于连续生产的过程控制系统,使之成为今天自动化技术的三大支柱之一。2.1.2 PLC的工作原理PLC虽具有微机的许多特点,但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式,而PLC则采用循环扫描工作方式。在PLC中用户程序按先后顺序存放。对每个程序,处理器从第一条指令开始执行,直至遇到结束符后又返回第一条,如此周而复始不断循环,每一个循环称为一个扫描周期。扫描周期的长短主要取决于以下几
21、个因素:一是处理器执行指令的速度;二是执行每条指令占用的时间;三是程序中指令条数的多少。一个扫描周期大致可分为输入/输出刷新和执行指令两个阶段。所谓输入/输出刷新是指,PLC先将上一次扫描的执行结果送到输出端,再读入输入数据并存入输出状态寄存器,输出状态的寄存器内容进行一次更新,故称为“I(输入)/O (输出)刷新”。由于每一个扫描周期只进行一次输入/输出刷新,即每一个扫描周期PLC只对输入与输出状态寄存器更新一次,故使系统存在输入与输出滞后现象,这在一定程度上降低了系统的响应速度,由此可见,若输入变量在输入/输出刷新期间状态发生变化,则本次扫描期间输出会相应地发生变化。反之,若在本次刷新之后
22、输入变量才发生变化,则本次扫描输出不变,而要到下一次扫描的输入/输出刷新期间输出才会发生变化。 总之,采用循环扫描的工作方式,是PLC区别微机和其他控制设备的其他设备的最大特点。2.1.3 PLC应用的特点PLC现今已广泛应用于国内外的钢铁,采矿,水泥,化工,电力,石油,汽车装卸,机械制造,造纸,纺织,环保及娱乐等各行各业。它的应用大致可分为以下几种类型:开关量逻辑控制是PLC最基本应用;闭环过程控制使PLC做模拟量控制;位置控制实现对各种机械运动时的控制;监控系统进行数据的采集和数据的处理,监控生产过程;分布控制系统实现自动控制的网络化。PLC与集散系统在数字处理,程序控制方面有优势,与工业
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