基于组态软件的PLC控制自动售货机系统的设计

基于组态软件的PLC控制自动售货机系统的设计课程设计设计名称可编程控制器原理课程设计.学年学期2014-2015（下）课程名称可编程控制器原理专业年级姓名学号提交日期成绩指导教师何自立许景辉吴凤娇水利与建筑工程学院基于组态软件的PLC控制自动售货机系统的设计目录摘要............................................................................................................错误!未定义书签。1自动售货机系统概述.............................................................................................................21.1自动售货机的背景与实际意义.................................................................................21.2自动售货机的功能分析.............................................................................................21.3自动售货机监控系统设计的基本思路.....................................................................32自动售货机系统.....................................................................................................................32.1下位机PLC程序........................................................................................................32.1.1PLC概念、功能及基本结构和原理..............................................................32.1.2可编程序控制系统设计原则及步骤..............................................................42.1.3程序设计以及说明..........................................................................................52.2上位机组态监控画面...............................................................................................102.2.1组态王软件...................................................................................................102.2.2组态王监控画面的制作...............................................................................113结果分析...............................................................................................................................203.1下位机PLC程序运行结果......................................................................................203.2上位机组态王画面仿真结果...................................................................................21结论..........................................................................................................................................23致谢..........................................................................................................................................24参考文献...............................................................................................................................25基于组态软件的PLC控制自动售货机系统的设计1基于组态软件的PLC控制自动售货机系统的设计作者刁利杰指导教师何自立摘要：随着社会的发展，越来越多方便人们使用的东西出现了，自动售货机就是其中之一。自动售货机的新奇、高档、灵活、方便等深受广大人们的青睐。为此，本文设计了一个基于组态王6.53作为上位机监控画面，PLC作为下位机的简易自动售货机的控制系统。简易自动售货机能出售2.5元/瓶的可乐，1.5元/瓶的纯水，3元/瓶的牛奶和3.5元/瓶的酸奶。机器有三个投币口，能识别5角、一元、5元的硬币。当投入的钱足够购买饮料后，顾客可选择要购买饮料，售货机会自动售出等等。设计实现了组态王画面能实时监控售货机，画面与实际控制同步，美观形象，功能齐全，画面易于切换，同时有实时报表，历史报表和报警记录等。关键词：自动售货机;组态软件;可编程序控制器基于组态软件的PLC控制自动售货机系统的设计2基于组态软件的PLC控制自动售货机系统的设计1自动售货机系统1.1自动售货机的背景与实际意义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[2]。在中国,自动售货机1999年开始进入中国市场。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。从广义来讲，自动售货机是投入硬币、纸币、信用卡等后便可以销售商品的机械；从狭义来讲，自动售货机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，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，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[3]。1.2自动售货机的功能分析1.自动售货机有3个投币孔，分别为5角、1元和5元。2．售货共有4种饮料供选择，分别为纯水、可乐、牛奶和酸奶。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1.5元时，纯水指示灯亮，表示只可选择纯水。6．投币值等于或大于2.5元时，纯水和可乐指示灯亮，表示只可选择纯水和可乐。7．投币值等于或大于3元时，纯水、可乐和牛奶指示灯亮，表示3种饮料可选择。基于组态软件的PLC控制自动售货机系统的设计38．投币值等于或大于3.5元时，纯水、可乐、牛奶和酸奶的指示灯都亮，表示4种饮料可选择。9．按下要饮用的饮料按钮，则相对应的指示灯开始闪烁，2s后自动停止，表示饮料已经掉出。10．动作停止后按退币钮，可以退回余额，退回金额如果大于1元，则先退1元再退5角，如果小于1元则直接退5角的。1.3自动售货机监控系统设计的基本思路上位机组态王监控画面和下位机PLC程序不必一口气完成，可以分步进行设计。PLC程序设计思路如下：①编写硬币识别程序，识别投入硬币面值并保存，②编写数码管显示程序，能显示投入的钱数，③编写指示灯程序，自动判断投入钱数点亮相应指示灯，④编写售货程序，当投入钱数足够购买货物时，可选择购物，⑤编写计时程序，作指示灯亮灭的计时。各步程序的编写都是基于上一步完成的程序上，最后修善可得完整的控制程序。组态王监控画面设计思路如下：①建立监控主画面，设置相应变量及动画效果，②建立报表、报警等画面，并完成相关设置。组态王各画面要美观形象、易于切换。2自动售货机监控系统2.1下位机PLC程序2.1.1PLC概念、功能及基本结构和原理1.PLC的概论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具有体积小、结构简单、操作方便、可靠性好等特点[4]。2.PLC的基本功能(1).条件控制功能(2).定时/计数控制功能(3).数据处理功能(4).A/D与D/A转换功能基于组态软件的PLC控制自动售货机系统的设计4(5).运动控制功能(6).过程控制功能(7).扩展功能3.PLC基本结构和原理PLC采用了典型的计算机结构，主要是由CPU，RAM，ROM，和专门设计的输入/输出接口电路组成[5]。PLC的硬件结构如图2.1.1。图2.1.1PLC硬件结构图PLC采用循环扫描的工作方式，从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后返回第一条指令，如此周而复始不断循环。2.1.2可编程序控制系统设计原则及步骤1.控制系统设计原则任何一种电气控制系统都是为了实现被控制对象（生产设备活生产过程）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：(1)最大限度的满足被控制对象的控制对象。设计前，应深入现场进行调查研究，收集资料，并于机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电气控制方案，基于组态软件的PLC控制自动售货机系统的设计5协同解决设计中出现的各种问题。(2)在满足控制系统要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便。(3)保证控制系统的安全、可靠。(4)考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有裕量[6]。2.控制系统设计的一般步骤(1)根据生产的工艺过程分析控制要求。(2)根据控制要求确定所需的用户输入、输出设备、据此确定OLC的I/O点数。(3)选择PLC系统。(4)分配PLC和I/O点，设计I/O连接图。(5)进行PLC程序设计，同时可进行控制态的设计和现场施工。2.1.3程序设计以及说明1.自动售货机的状态分析图2.1.3（1）为一次交易过程的状态分析3.PLC梯形图程序设计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。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