自动售货机

PLC课程设计题目:自动售货机的PLC设计(三菱)学院:专业:班级:姓名:学号:指导老师:自动售货机的PLC设计1PLC课程设计任务书专业：班级：姓名指导老师职称课题名称课题：PLC在自动售货机控制系统中的应用课题工作内容工作内容：1、熟悉课题工作原理。2、设计方案论证，系统建立。3、电气原理控制设计。4、元器件选择。5、梯形图设计（控制分析）。6、完成设计图纸。7、完成设计任务书。8、设计测评。自动售货机的PLC设计2指标（目标）要求达到设计课题的控制要求，上机调试PLC控制程序，打印PLC程序，计算机绘图。进程安排第一周周1下达任务，收集资料，设计准备。周2方案确定。周3电气原理控制设计，元器件选择。周4－周5梯形图设计（控制分析）。第二周周1－周2上机调试。周3－周4完成设计图纸，完成设计任务书。周5设计测评。主要参考文献(1)《可编程控制应用技术》廖常初，重庆大学出版社(2)《可编程控制应用技术实训指导》李俊秀，化学工业出版社(3)《电器控制》李仁，机械工业出版社地点起止日期0指导教师：年月日自动售货机的PLC设计3目录绪论……………………………………………………………………………41.控制要求控制对象的介绍……………………………………………………4控制对象的工作原理………………………………………………5控制要求……………………………………………………………52.硬件的选择PLC选型……………………………………………………………6主要参数的计算……………………………………………………6I/0地址表……………………………………………………………83.编程控制框图……………………………………………………………9控制程序介绍………………………………………………………94.调试………………………………………………………………………175.心得体会…………………………………………………………………176.附录附录A主电路…………………………………………………………18附录BPLC外部接线图………………………………………………19附录C梯形图…………………………………………………………19附录D元器件清单……………………………………………………21参考文献…………………………………………………………………22自动售货机的PLC设计4绪论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。1．控制要求1.1控制对象的介绍自动售货机是集声、光、机、电于一体的智能科技产物。进入21世纪，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,它的新奇、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自动售货机的PLC设计5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，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控制对象的工作原理自动售货机是台机电一体化的自动化装置，在接受到货币已输入的前提下，靠触摸控制按扭输入信号使控制器启动相关位置的机械装置完成规定动作，将货物输出。①用户将货币投入投币口，货币识别器对所投货币进行识别；②控制器根据金额将商品可售卖信息通过选货按键指示灯提供给用户，由用户自主选择欲购买的商品；③按下用户选择商品所对应的按键，控制器接收到按键所传递过来的信息，驱动相应部件，售出用户选择的商品到达取物口；④如果还有足够的余额，则可继续购买。在15秒之内，自动售货机将自动找出零币或用户旋转退币旋钮，退出零币。⑤从退币口取出零币完成此次交易。1.3控制要求(1)自动售货机有3个投币口,可以分别投入1元、5元、10元。售货3种饮料供选择,分别为汽水、花茶和咖啡。投币总额或现金值显示在7段数码管上，若投币总额超过售货价格，将可由退币按钮找回余额。(2)当投币值等于或大于12元时，汽水指示灯亮，表示只可选择汽水；投币值等于或大于15元时，汽水和花茶指示灯亮，表示只可选择汽水和花茶；投币值等于或大于20元时，汽水、花茶和咖啡指示灯亮，表示三种均可选择。按下欲饮用的饮料按钮，则相对应的指示灯开始闪烁，7秒后自动停止，表示饮料已经掉出。(3)若投入的硬币总值超过按钮所需的钱数（汽水12元，花茶15元，咖啡20元）时，找钱指示灯亮，表示找钱动作，并退出多余的钱。退回金额如果大于10元，则先退10元再退1元；如果大于5元，则先退5元再退1元；如果小自动售货机的PLC设计6于5元则直接退1元的。2．硬件的选择2.1PLC选型根据自动售货机的控制需要，该系统的输入有1个计数器复位开关,3个投币口,3个饮料选择按钮开关,1个启动按钮,1个停止按钮和1个退币按钮共9个输入点；系统的输出有3个饮料指示灯,1个找钱指示灯,3个饮料排出的接电器和1个7段数码管显示共14个输出点。根据I/0端子的数量和种类,同时考虑将来的发展需要再增加10%～15%的余量,则估算PLC所需I/0总点数为32。因此选用日本三菱公司功能较强的小型FX2N32MR001整体式PLC。PLC框架配置图如图1所示。图1PLC框架配置图CPU模块采用三菱公司的FX2N32MR001模块。由于该模块采用交流220V供电，并且自带16个数字量输入点，16个数字量输出点，完全能够满足自动售货机控制系统的要求，因此不再需要另外的电源模块、数字量输入/输出模块。I/0分配采用自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址是X000~X017，输出端子对应的输出地址是X000~X017。2.2主要参数计算与选择由于选用的电动机功率为150W，额定电压为220V，因此由下面的计算可得电动机的额定电流是：I=P/U=150/220=0.7A（1）开关的选择选用低压断路器的自动开关QF作为系统的电源总开关，完成主电路的短路保护，在其主电路中的控制对象为电动机。自动开关过电流脱扣值是针对电动机负载而言，可按照电动机启动电流的1.7倍选定。本系统有三台负载电动机150W，其启动电流均较小，因此选择自动开关CPU模块FX2N32MR001自动售货机的PLC设计7QF的电流脱扣值：IQF=1.7INE=1.7×0.7=1.19A式中,INE------电动机的额定电流；因此选用IQF=1.5A，型号为DZX7-8025的低压断路器自动开关QF。（2）按钮的选择用启动、停止按钮来控制电路的启停。启动按钮常有常开触头，按下按钮来控制电路的启停。启动按钮常有常开触头，按下按钮，常开触头闭合；松开，常开触头复位。停止按钮带有常闭触头，按下按钮，常闭触头断开；松开，常闭触头复位。一般红色表示停止，绿色表示启动。因此选用型号为LAY37的启动和停止按钮。（3）熔断器的选择熔断器FU1、FU2、FU3分别实现个负载回路的短路保护，FU4完成PLC控制回路的短路保护。选择螺旋式熔断器，它有明显的分断指令和不用任何工具就可取下或更换熔体等优点。FU熔体额定电流IFU的选定，考虑电动机冲击电流的影响，各台电动机不同时启动，则应按下式计算：IFU≥（1.5～2.5）INmax＋∑IN=2×0.7＋1.4=2.8A式中,INmax-----容量最大的一台电动机的额定电流；∑IN-------其余电动机额定电流的总和。因此负载回路中选用熔体IFU=3A，型号为RL6—25的螺旋式熔断器。按以上方法选配控制回路中选用熔体的额定电流为1A，型号为RT1632X的螺旋式熔断器。（4）热继电器的选择电动机M1、M2、M3分别由热继电器FR1、FR2、FR3实现过载保护。由于电动机的额定电流为0.7A，则选择型号为JR16—20/3的热继电器，其动作电流整定范围是0.5～0.8A。（5）接触器的选择在主电路中，接触器KM1、KM2、KM3分别控制电动机M1（排出咖啡）、电动机M2（排出花茶）、电动机M3（排出汽水），它们各设有运行指示灯，均自动售货机的PLC设计8由对应的接触器的辅助触点（常开）点亮，则选择交流接触器，一般有3对主触头，2对辅助触头。其额定电压应大于或等于所控制线路的电压。接触器主触头电流按下式计算：IC=PN/KUN=150/（1×220）=0.7A式中，PN-----电动机额定功率；UN--------电动机额定电压；K--------经验系数，一般取1～1.4。因此选用IC=1A的接触器主触头，选用型号为CJ10—5，线圈电压为220VAC的交流接触器。（6）计数器的选择计数器在程序中用作计数控制，采用普通用途16位增计数型计数器。电源正常情况下，即使是非掉电保持型计数器的当前值寄存器也具有记忆功能，因而计数器重新开始计数前要用复位指令才能对当前值寄存器复位。本例采用计数器对系统进行复位。当复位条件M0接通时，计数器的当前值为0，输出触点也复位。（7）定时器的选择定时器相当于继电器电路中的时间继电器，在程序中用于延时控制。本例采用100ms型定时器，对排出饮料时指示灯闪烁进行计时，对精度要求不高。2.3I/O地址表自动售货机PLC的I/0地址表如表1所示。表1自动售货机PLC的I/0地址分配输入信号输入地址输出信号输出地址计数器复位开关SQ1X000排出咖啡接触器KM1Y0001元投币口SQ2X001排出花茶接触器KM2Y0015元投币口SQ3X005排出汽水接触器KM3Y00210元投币口SQ4X010汽水指示灯Y012启动按钮开关SB1X006咖啡指示灯Y013停止按钮开关SB2X007花茶指示灯Y015汽水选择按钮SB3X012找钱指示灯Y014自动售货机的PLC设计9咖啡选择按钮SB4X013报警指示灯Y011花茶选择按钮SB5X0157段数码管Y004～Y010退币按钮SB6X0113．编程3.1控制框图自动售货机控制框图如图2所示。图2自动售货机控制框图3.2控制程序介绍3.2.1计数器复位当X000接通,在第一个脉冲信号到来时,M0产生一个扫描周期的单脉冲,它的常开触点闭合一个扫描周期,常闭触点断开,实现了计数器C1的复位功能。其梯形图如图3所示。图3计数器复位梯形图所对应的指令表为：0LDX