基于西门子PLC设计的自动售货机系统

2012届毕业设计基于西门子plc设计的自动售货机系统姓名：胡超指导老师：张国同班级：机电一体化专业0906班河南工业实业技术学院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。关键词智能抢答器；PLC；顺序功能图；梯形图；I/O点的分配SUMMARYThispaperisbasedonthedesignofSiemenss7-200PLCofavendingmachinecontrolsystem,thispaperexpoundsthevendingmachine,anditssourceanddevelopmentathomeandabroadandthepresentsituationofthedevelopment,tothevendingmachine,demonstratestheschemeintroducedthebasiccomposition,characteristicsofPLCandworkingprinciple,basedonSiemenss7-200PLCofavendingmachinesystemoveralldesignprocessofadetailedinthispaper.Thispaperintroducesindetailthevendingmachineofthehardwarecomposition,andcompletedthePLCexternalhookup.InthewritingofthePLCladderdiagram,thispaperUSESistheSiemensPLCladderdiagramspecialsoftwaretocompileSTEP7write.Introducesthebasicprincipleofvendingmachinesandworkprocess,andthentoatransactionprocess,forexample,tradeprocessisdividedintoseveralblock,thenrespectivelytoblockforprogramming.Specifytheprogrammablecontrollerinthevendingmachineintherole.Programinvolvingthevendingmachineworkmostoftheprocess.UsePLCtocontrolthevendingmachineimprovethestabilityofthesystem,ensurethevendingmachinecanhavealong-termandstableoperation.Keywordsintelligentviestoanswerfirstdevice;PLC;Orderfunctiondiagram;Ladderdiagram;I/Opointdistribution目录第1章绪论..............................................01.1自动售货机的理论背景与实际意义........................01.2自动售货机设计的主要内容.............................11.3自动售货机设计的基本思路.............................1第2章PLC的概述.........................................22.1PLC的定义............................................22.2PLC的简介............................................22.3PLC的工作原理........................................22.4PLC的循环扫描工作....................................02.5PLC的硬件组成........................................12.6PLC的编程语言........................................22.7PLC的特点............................................2第3章自动售货机的设计..................................03.1自动售货机设计软元件.................................03.1.1定时器............................................03.1.2数学运算指令......................................03.2自动售货机的基本功能..................................13.3自动售货机I/O点的分配...............................23.4顺序功能图（SFC）....................................33.4.1什么是顺序功能图（SFC）...........................33.4.2所选择的顺序功能图（SFC）.........................33.5梯形图（LAD）........................................43.5.1什么是梯形图（LAD）...............................43.5.2自动售货机设计的梯形图（LAD）.....................53.6自动售货机的相关说明................................133.7自动售货机的外部接线图..............................133.8自动售货机仿真......................................14结论....................................................0结束语...................................................0致谢....................................................0参考文献...........................................................0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。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2.1PLC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。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PL