基于PLC的自动售货机设计.doc

基于PLC的自动售货机设计(完整资料）
(可以直接使用，可编辑 优秀版资料，欢迎下载）
摘　要

本论文设计的是基于西门子Ｓ7－200　系列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，对基于西门子S7－200 系列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。
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。在PLC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。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。

关键词:ＰLＣ；顺序功能图;梯形图；I/O点的分配

目录

摘要Ｉ
第1章绪论3
1．1自动售货机的理论背景与实际意义３
1.2 自动售货机设计的主要内容3
1.3 自动售货机设计的基本思路4
第2章 ＰＬC的概述５
2。1 PLC的定义5
２。２ PLＣ的简介5
２。3 ＰLC的工作原理5
2.4 ＰLC的循环扫描工作4
2.５ PLC的硬件组成5
2。6 PLC的编程语言6
2。７　PＬC的特点6
第3章自动售货机的设计８
3。1 自动售货机设计软元件8
3．1。１　定时器。...。．。.。..。.．．.。。..．。．。．...。...。．。....．.。．。.．．。．。.．．.．。。.。．。....。...．．....．。..。。．.。．。..。．．。..。.．。．.。..。８
３。1.2　数学运算指令。。。。。。。.。。....。。。．..。.。...。．...。..。．..。。.．.。。..．。..。．.。。.。．.。..。..。．。..．．。．.。。．。.。。．。。．.。.。．８
3.2自动售货机的基本功能9
3。3 自动售货机Ｉ／O点的分配10
3．4 顺序功能图（SFＣ）11
3。4。1 什么是顺序功能图（SFC)。。。。。。。.。．.。..．。.。。．。。。。。．.。..．。.．．．。..。。。。...．。．..。..。．。．.．。。。。。。11
3。4。2 所选择的顺序功能图(SＦＣ）..。．。．.。．.。。．。．.。....。。...．..．。．．。．．．．.．．。．。。.。．..．．..。..。。.。．.1１
３。５ 梯形图（ＬAD）12
3.5。1　什么是梯形图(LAD）．.。。。..。.。。。..．．．．．．．.。．.。．．。。..。．...．．．....。。..．...．．．.．.．。。。。．.。。..。.。。．12
3．5.2　自动售货机设计的梯形图（LAD)。....．．。．。．。。..。．。.．.。...。.．。．..．..。.....．.．..．...。.．。１3
３.6自动售货机的相关说明21
３．7自动售货机的外部接线图2１
3。8自动售货机仿真２２
致谢25
参考文献2６

第1章　绪论
1.1自动售货机的理论背景与实际意义
自动售货机是一种全新的商业零售形式，２０世纪7０年代自日本和欧美发展起来。它又被称为２４小时营业的微型超市。在日本，７0％的罐装饮料是通过自动售货机售出的;全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。
在中国,自动售货机1999年开始进人中国市场．如今，在机场、地铁、商场、公园等客流较大的场所，已不难发现自动售货机的身影.
从自动售货机的发展趋势来看,它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了
它的售货领域非常广泛,是发达国家商品零售的一种主要方式。近几年,自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。但由于售货机分布零散、范围广阔的特点，自动售货机在为消费者带来方便的同时,也为经营者在监控、管理、维护等方面带来很大的不便。目前售货机运行的各种情况都需要由人工判断，包括缺货、缺零钱、币箱已满、售货机机械故障等,经营者普遍采用人工定时巡回视察的管理办法，既费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告,给经营者增加了管理成本和难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便.　ﻫ 本系统的设计和实现可以使自动售货机的经营者可以根据网络统计的销售状况进行商品销售状况分析，预测商品的销售走势，确定合理的采购和配送策略，以期获得最高的投资回报率。同时售货机的一些故障信息和警报信息可以实时的传送到相应运营人员,从而可以在第一时间内发现并解决问题.
1．2 自动售货机设计的主要内容
1.此自动售货机可以投入五角、一元的硬币；
２。如果顾客投入硬币在限定的时间内(２分钟)不按任何按键，自动售货机将退还所投硬币；
3.当投入硬币的总值等于或才超过物品价值时，对应的物品指示灯亮绿灯；
４．当物品对应的指示灯亮绿灯时,按下按下相应的按键,相应的物品排出，同时指示灯绿灯闪烁;
5。如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时，自动售货机会自动将余款退还顾客；
6.当顾客成功购买完一件物品后２０秒无操作，自动售货机会自动将余款退还顾客；
7。如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，自动售货机会自动将余款退还顾客;
8.找零时顾客可选择退一元的还是五角的；
9.当物品不足时，对应的物品指示灯亮红灯，顾客按下相应的按键无反应（不出物品,不减余额),并向总部发送所缺物品。
1．３ 自动售货机设计的基本思路
本次设计的题目是自动售货机，主要是应用西门子S７—２00型PLＣ的梯形图来设计控制程序,并简单介绍相关的知识,如：PＬC的定义、ＰLC的编程语言、PLC的硬件组成等。根据设计内容和控制要求画出顺序功能图和梯形图，再根据PLＣ的相关知识设计出它的外部接线图,结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程.
本次设计的重要部分是第三章的设计部分，即自动售货机梯形图的设计.首先就得根据设计内容和控制要求准确画出它的顺序功能图,再根据所画出的顺序功能图准确设计出它的梯形图,这样才能真正理解本次智能抢答器的控制原理.

第2章 PLＣ的概述
2。１ ＰLC的定义
ＰLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
２．2PLＣ的简介
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（PLＣ、机器人和CAD/CAM）之一。目前,世界上生产ＰLC的主要厂家有６5个，其中最有名气的厂家在日本、美国和德国。日本的几个厂家为三菱、富士。日立、东芝、横河、立石、光洋、夏普等公司。美国的几个厂家为德州食品公司、通用电器公司、歌德公司、数字设备公司等.还有德国的西门子，荷兰的飞利浦，香港的鹰达等公司也是很有名气的。ﻫ日本三菱电机公司（ＭITSUBIＳHI）于197１年开始研制PＬC,目前主要有F1,Ｆ2，FX，K，A等十几个系列几十种产品,在我国（主要是华东和华南地区）的工业控制领域具有一定的市场占有率。
2。3PＬC的工作原理
PＬC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。PＬC通电后,首先对硬件和软件作一些初始化操作,初始化反复不停地分阶段处理各种不同的任务（见图2-1）。但是PLＣ也有它自己的特点，PLC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。

读取输入
执行用户程序
处理通信要求
自诊断检查
改写输出
RUN状体
读取输入
处理通信要求
自诊断检查
改写输出
STOP状体
图2-1 各阶段处理任务

2。４ PLＣ的循环扫描工作
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2-2所示。
（1） 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。
（2) 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.
（３) 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—2 　PLC的扫描全过程

2。5ＰLC的硬件组成
PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。其中，ＣPU是PＬＣ的核心;输入单元／输出单元是ＣPU与现场输入／输出设备之间的接口电路；通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备，其硬件构成图如图2-3。

图2－３ PＬC硬件结构图
2.6PLC的编程语言
PLC为用户提供了完善的编程语言来满足编制用户程序要求。它提供的编程语言通常有以下5种：梯形图（ＬＡD）、语句表（ＳTL）、顺序功能图(SＦC)、功能块图(FBD）和结构文本（ＳT）。
2.7ＰLC的特点
(1）抗干扰能力强，可靠性好
I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。
（2）控制系统结构简单,通用性强
PLＣ及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。
（3）编程方便,易于使用
PLＣ程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。
（4)功能完善
在PLC内部具有许多控制功能，诸如时序、计算机、主控继电器以及移位寄存器、中间寄存器等。
（5)设计、施工、调试、的周期短
PLC采用模块化积木式结构,故仅需按性能、容量等选用组装,因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。
(6)体积小，维护操作方便
PＬC体积小，质量轻，便于安装.
（７)易于实现网络化
PLC可连成功能很强的网络系统。
(8)可实现三电一体化
ＰLC将电控（逻辑控制)、电仪(过程控制）和电结(运动控制）这三电集于一体。
第3章　自动售货机的设计
３．1自动售货机设计软元件
3．1.1 定时器
定时器是PＬC中重要的编程元件，是累计时间增量的内部器件。定时器的工作过程与继电器控制系统的时间继电器基本相同，但它没有瞬动触点,失电时，常闭触点闭合,常开触点打开；定时器得电时，常闭触点打开，常开触点闭合。定时器的当前值、设定值均为１0位有符号整数(INT)，允许的最大值为32767。定时器指令表见表3—1。
　 　 　 　 　 　 　 　 　 表3－1 定时器指令
语句
描述
TOＮ 　 　 　 　 Txxｘ,ＰＴ
接通延时定时器
TOＦ 　 　　 Tｘxx，PT
断开延时定时器
ＴＯＮＲ 　　 　 Txxx，PＴ
保持型接通延时定时器
ＢITIM 　 　OUT
起动间隔定时器
CITIM 　 　 IN,OUT
计算间隔定时器
3．1．2数学运算指令
在梯形图中,整数、双整数与浮点数的加、减、乘、除指令（见表3—2）分别执行下列运算：ＩＮ1+ＩＮ２=OＵT,ＩN1—IＮ2=OＵT，IN1＊IN2=OＵT，IN1/ＩN2=OＵT。
表3—2 加减乘除指令
梯形图
语句表
描述
梯形图
语句表
描述
ADD＿I
+I IＮT1，ＯUＴ
整数加法
DIV_ＤI
/D 　 INT1，ＯUT
双整数除法
SUＢ＿I
—Ｉ ＩNT1，ＯUＴ
整数减法
ＡDD_R
+R 　 INT1,OUＴ
实数加法
MUL_I
*I INT1，ＯUT
整数乘法
SUB_R
-Ｒ　 　 IＮＴ1，OUT
实数减法
DIV_Ｉ
／I 　INT1，OUT
整数除法
MUL_Ｒ
*Ｒ 　 　 ＩNT1，OUＴ
实数乘法
ADＤ_DI
＋Ｄ 　INＴ１，OUT
双整数加法
DIV_R
/R INT１，OＵT
实数除法
SUＢ_DI
－D　 IＮT1,OＵＴ
双整数减法
MＵL
MＵＬ IＮT1,ＯUT
整数乘法产生双整数
MUL_DI
*D INT1，OUＴ
双整数乘法
DＩV
DIV IＮT1,OUT
带余数的整数除法
在语句表中，整数、双整数与浮点数的加、减、乘、除指令分别执行下列运算:
ＩN1+OＵT ＝ＯUT,ＯUT—IN1=OUT，IN1＊ＯUT =ＯUＴ,OUT ／IN2＝ＯUＴ.
3。2自动售货机的基本功能
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（如图３－1）,并介绍了自动售货机运行系统中所包括的人工操作步骤。
图3-1 自动售货机工作流程图

在实际生活中，我们见到的售货机可以销售一些简单的日用品，如饮料、常用药品和小的生活保健用品等.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。例如：售货机中有2种商品,A商品价格为０。５元,B商品为1元。现投入1个1元硬币，当投入的货币超过A商品的价格时,A商品的选择按钮处应有变化,提示可以购买，B商品也提示。当按下选择A商品的价格时，售货机进行减法运算,从投入的货币总值中减去A商品的价格同时启动相应的电机，提取A号商品到出货口.此时售货机继续进行等待外部命令，如继续交易,则同上，如果此时不再购买而按下退币按钮,售货机则要进行退币操作，退回相应的货币,并在程序中清零，完成此次交易。由此看来,售货机一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时的除法运算,这是它的内部功能.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。

３。3自动售货机I/Ｏ点的分配
输入/输出单元通常也称Ｉ／O单元或I/O模块,是PLＣ与工业生产现场之间的连接部件。 PLＣ通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PＬC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象,以实现控制目的。本次智能抢答器I/Ｏ点的分配如表3－3所示。
表３—３自动售货机I/O点的分配表
序号
定义点
符号
功能
1
I0。0
SＢ1
找零按钮
2
I0．1
ＳB２
食品五角按钮
3
I0。２
SB３
食品一元按钮
4
I0。3
ＳB4
饮料一元按钮
5
I0。4
SB5
饮料二元按钮
6
I０.5
SB６
日用二元按钮
7
I0。6
ＳB7
日用三元按钮
8
Ｉ2.０
SB8
投五角硬币
9
I２．1
ＳB9
投一元硬币
１0
I２．５
SＢ１０
找零五角
11
I2。6
SB1１
找零一元
12
I３．1
SＢ12
食品五角行程开关
１3
I３.2
SB1３
食品一元行程开关
14
I3.3
SB14
饮料一元行程开关
1５
I3。４
ＳB１5
饮料二元行程开关
16
I3。5
SB１6
日用二元行程开关
17
I3。6
SＢ１7
日用三元行程开关
１8
Q3.1

食品五角红灯(物品售完）
19
Q3.2

食品一元红灯（物品售完)
2０
Q3。3

饮料一元红灯（物品售完)
２１
Q3．4

饮料二元红灯（物品售完）
２２
Q3。５

日用二元红灯（物品售完）
23
Q3。6

日用三元红灯(物品售完)
２4
Q０。０

找零
２5
Ｑ0.１

出食品五角
26
Q０。2

出食品一元
27
Q0。３

出饮料一元
28
Q0.4

出饮料二元
２９
Q0．5

出日用二元
30
Q0.６

出日用三元
3１
Ｑ2。1

食品五角绿灯(可以购买）
32
Ｑ２。２

食品一元绿灯(可以购买）
33
Q2.3

饮料一元绿灯（可以购买）
34
Q２.4

饮料二元绿灯（可以购买)
35
Q2.5

日用二元绿灯(可以购买）
36
Q2。6

日用三元绿灯（可以购买)

3．4顺序功能图（SFＣ)
图3-2 顺序功能图
转换1
步1
步2
步3
动作1
动作2
转换2
３。4．1 什么是顺序功能图（ＳFＣ）
顺序功能图是一种位于其他编程语言
之上的图形语言，使用它可以对具有并发、
选择等复杂结构的系统进行编程。顺序功
能图提供了一种组织程序的图形方法,在
顺序功能图中允许和别的语言编程的程序
嵌套。顺序功能图由步、转换和动作三种
主要元件组成，如图3—2所示。可以用顺
序功能图来描述系统的功能,根据它可以很容易地设计出梯形图程序。
３．４.2　所选择的顺序功能图（SFC）
由于顺序功能图（SＦC）有五种基本结构:顺序结构、选择性分支结构、并发性分支结构、循环结构、复合结构。本次自动售货机的SFC图,根据控制要求选用-—选择性分支结构和并发性分之结构.因为选择性分支结构是一个控制流可以转入多个可能的控制流中的某一个且不允许多路分支同时执行。具体进入哪个分支,取决于控制流前面的转移条件哪一个为真.而并发性分之结构是一个工作步执行完后，需要同时开启若干条分之,并采用双水平线相连且要有一个公共转移条件，这两种顺序功能图结构符合本次自动售货机的控制要求，所以选择这两种结构.
本次自动售货机的SFC图如下图3-3所示：

　 　　 　 　 　　 　　 图3—3　自动售货机顺序功能图

３。5梯形图(ＬAＤ）
3.５．１　什么是梯形图（ＬAD）
梯形图是用的最多的PＬＣ图形编程语言。梯形图语言是在传统电器控制系统中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的.它与电器控制线路图相似,如图３－4所示。继承了传统电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式,具有形象、直观、实用的特点。因此，这种编程语言为广大电气技术人员所熟知，是应用最广泛的PLC的编程语言，是PLC的第一编程语言。

图3-4 传统继电器控制线路图和PLC梯形图 a传统继电器控制线路图 b PLC梯形图

在梯形图中，有两根竖直的直线，被称为母线，现在很多PＬC只保留了左边的母线,而把右边的母线略去不写.在梯形图中引入了“能流"的概念。左边的母线就如电源的“正极”，而右边的母线就如电源的“负极”。如果有“能流”从左至右流向线圈，则线圈被激励.如果没有能流，则线圈未被激励，“能流”在任何时刻都不会通过接点自右向左流。
3。5。2自动售货机设计的梯形图(LAＤ)
本此设计自动售货机主要销售食品、饮料、日用三大类，而食品有五角和一元，饮料有一元和二元，日用有二元和三元.
本次自动售货机的梯形图如下所示:

３。6自动售货机的相关说明
上面梯形图中ＡＤD_ＤＩ双整数加法当投入五角时加5投入1元是加10，SUB_DＩ是双整数减法当成功购买物品时就减去物品对应的数;T37-T56表示通电延时定时器，按下物品按钮时T37—T42延时8秒,无操作时T４3启动计时２0秒，T44与T43配合组成投币2分钟无操作找零,T46—T56两两配合形成闪烁电路。

图3-5 自动售货机模拟操作面板
本设计统一采用按钮开关模拟物品选择,按钮内有绿灯和红灯分别表示可购买物品和物品销售完;指示灯模拟物品输出及找零如图3-5所示。
3。7自动售货机的外部接线图
本次知道售货机的外部接线图如图３－6所示,SB2-SB７为物品选择按钮,当投入货币物品绿灯亮(Q２.1-Q２。６），按下SB2—ＳB7其中一个,对用的KM线圈得电电机转动出相应的物品（Q0。1—Q０.6),当有物品销售完其行程开关断开,物品红灯亮并同时向总部发送物品销售完的信息;当收买物品总值低于投入总值时,可按找零按钮ＳB1选择找一元还是五角（SＢ10、SＢ１1)后KM1得电电机转动找零(Q０.0)。

图3－6　售货机的外部接线图
3。８自动售货机仿真
程序编写好后无法验证程序的正误，编程能力很难提高,而仿真时解决这一问题的理想方法。
本次自动售货机的仿真,首先配置ＣPU的型号,为了自动售货机的仿真方便好看，我们选用CPU224，扩展模块我们选用2个8点输入8点输出的EM223 （8　I / ８ Q）,如图3—７所示。
图３-7 自动售货机选用CＰU和扩展模块

接下来将梯形图程序编译导出，在仿真软件中把导出的ＡＳＣLL文件导入仿真软件,开启仿真软件就可以仿真。
致　谢
从十月份接受课题到现在完成毕业设计论文,衷心的感谢我的指导李老师给予了精心的指导和热情的帮助。李老师在ＰLC方面具有丰富的实经验，对我的设计工作给予了很多的指导和帮助，使我能够将理论中的结果与实际相结合。尤其在课题设计的前期准备阶段，李老师提出许多宝贵的设计意见，在最后的测试修改阶段老师在百忙之中抽出时间为我们提供了必要的帮助，这样使得我们得以顺利的完成毕业设计开发工作,在短暂的一个月的相处时间里，老师渊博的知识，敏锐的思路和实事求是的工作作风给我留下了深刻的印象,这将使得我终身受益，谨此向老师表示衷心的感谢和崇高的敬意.
最后,衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师！忠心地祝愿各位身体健康、工作顺利。
参考文献
1 程周·可编程序控制器原理与应用 ·北京：高等教育出版社, 20０3年
2　王永华·现代电气控制及PLＣ 应用技术． ·北京:北京航空航天大学出版社，20０0
3 周美兰,周封，忘岳宇·PLC电气控制与组态设计·北京：科学出版社,200３
4　吴建强，姜三勇·可编程控制器原理及应用·哈尔滨工业大学出版社，2000
5 吴中俊，黄永红·可编程序控制器原理及应用·北京：机械工业出版社，2０03
6 张万忠，刘明芹·电器与PLC控制技术·北京：化学工业出版社。2０03
7 王兆义·可编程序控制器教程·北京:机械工业出版社,20０1
８　廖常初·S7—200 PLＣ 基础教程·北京:机械工业出版社，２００１
自动售货机的PLC系统设计
摘要:　　本文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。

绪论
从自动售货机的发展趋势来看,它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化,要求出现新的流通渠道;而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生,人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。
　 从广义来讲投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看,自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化,２4小时无人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。
现在,自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中,从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。并且，为防止地球暖化,自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温,与以往的自动售货机相比，它能够节约1０－１5%的电力。进入21世纪时,自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。ﻫ 因经济复苏缓慢，社会对扩大就业与工作场所提供茶点饮料的福利事业更为关注。自动售货机不仅保障了惬意的工休时间,也是最廉价、提高职工工作效率最有效的手段。特别是在24小时无休工作状态中的办公场所，使用独具魅力的迷你型饮料冲饮机,解决了不间断提供咖啡饮品服务的问题,这种服务加速了自动售货机与咖啡饮品服务的融合。１999年的全美自动售货机协会和全美咖啡服务协会的合并使人们更直观地看到了这种融合现象.     

１ 控制任务和要求
如图所示为一自动售货机示意图,其工作要求如下：

此售货机可投入0.１元、0。5元或1元硬币。
当投入的硬币总值超过1。２元时，汽水按钮指示灯亮；当投入的硬币总值超过1.５元时，汽水及咖啡按钮指示灯都亮。
当汽水按钮灯亮时，按汽水按钮，则汽水排出8s后自动停止，这段时间内，汽水指示灯闪动。
当咖啡按钮灯亮时，按咖啡按钮,则咖啡排出,８s后自动停止,这段时间内，咖啡指示灯闪动.
若投入硬币总值超过按钮所需的钱数(汽水12元,咖啡15元)时，找钱指示灯亮，表示,找找钱动作,并退出多余的钱，8秒后自动停止
如果售货口发生故障,或顾客投入硬币后又不想买了，可按下复位按钮，则售货机可如数退还顾客以投入的硬币。
2 控制系统的I／O点及地址分配
名称
代码
地址编号
输入信号
０.１元

0。5元

0．

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