基于s7-200PLC自动售货机.docx

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1、1 PLC的概述1.1 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那么而设计。1.2 PLC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、电源等几局部组成。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

2、编程器、上位计算机等外部设备，其硬件构成图如图1-10图1-1PLC硬件结构图1.3 PLC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)。1.4PLC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

3、制的简单指令形式。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存放器、中间存放器等。(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。2自动售货机的相关说明2.1 现有自动售货机分析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

4、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、欧美等兴旺国家和地区自动售货机迅猛开展，短短30年，兴旺国家自动售货机产业己开展到相当大规模。自动售货机被广泛地放于车站、油站、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

5、等物品。自动售货机实现了商品需求化、性能多样化的开展，有由原来的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，以消费者与收获机一对一自动售货的无店铺销售状态。目前自动售货机是集声、光、机电一体化的高新智能化产品，在我过也开始得到应用。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、公园入口处以及其他热闹的场所。自动售货机的新奇、文明、高档、昼夜效劳、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置的现象。专家测算，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，一年的销售额可到达三百五十亿元，假设按人均台数计算全年可达五百亿，自动售货机在

6、日本到达平均每二三十人一台，在美国到达每四十人一台，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，按每五百人一台计算。因此，自动售货机在中国有着广阔的开展前景。从自动售货机的开展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向密集型社会转变的产物。大量生产、大量销售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。从广义来讲自动售货机就是在投入硬币、纸币、信用卡等后变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。

7、从供应的条件看，自动售货机可以充分补充人力资源缺乏，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，有吸引人们购置好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点.2.2 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，自动售货时机自

8、动将余款退还顾客；(6)当顾客成功购置完一件物品后20秒无操作，自动售货时机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，自动售货时机自动将余款退还顾客；(8)当物品缺乏时，对应的物品指示灯亮绿灯不亮，顾客按下相应的按键无反响(不出物品，不减余额)，并向总部发送所缺物品。2.3 自动售货机设计的根本思路本次设计的题目是PLC控制自动售货机，主要是用西门子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的编程语言、PLC的硬件组成等。根据设计内容和控制要求画出梯形图，再根据PLC的相关只是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

9、设计的控制原理过程。3PLC控制自动售货机的主要硬件及选型3.1 PLC的选择随着PLC技术的开展，PLC产品的种类也越来越多，而且功能也日趋完善。近年来，从德国、日本、美国等引进的PLC产品和国内厂家组装自行开发的产品，己有几十个、上百种型号。PLC的种类繁多，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理的选择PLC,对于提高PLC控制系统技术经济指标有着重要意义。选择PIC时应考虑的因素包括PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块等。3.1.1PLC的机型选择机型选择的根本原那么是在满足功能要求及保证可靠、维护方便的前提下，力争最正确的性能价

10、格比。(1)合理的结构型式；(2)安装方式的选择；(3)相当的功能要求；(4)响应速度的要求；(5)系统可靠性的要求；(6)急性统一。3.1.2PLC的容量选择PLC的容量包括I/O点数和用户存储容量两个方面。CD1/()点数通常I/O点数是根据被控制对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10%一15%的备用量来确定。(2)用户存储容量用户存储量是指PLC用于存储用户程序的存储器容量。需要的用户存储容量的大小由用户程序的长短的决定。一般可只按下式估算，再按实际需要留适当的余量(20%-30%)来选择。存储容量=开关量I/O点数*10+模拟量通道数*I(X)绝大局部PLC均能满足上式要求。应当注

11、意的是：当控制系统较复杂、数据处理量较大时，可能会出现存储量不够的问题，这时候应特殊对待。3.1.31/0模块的选择一般I/O模块的价格占PLC价格的一半以上。不同的I/O模块，其电路及功能也不同，宜接影响PLC的应用范围和价格。下面仅介绍有关量I/O模块的选择。(1)开关量输入模块的选择PLC的输入模块是用来检测接收现场输入设备的信号，并将输入的信号转换为PLC内部接受的低电压信号。1)输入信号的类型及电压等级的选择常用的开关量模块的信号类型有三种：直流输入、交流输入和交流/直流输入。选择时-般根据现场输入信号及周围环境来决定。接输入信号的电压大小分类有：直流5V、24V、48V、60V等；

12、交流110V、220V等。选择是应根据现场输入设备与输入模块之间的距离来决定。2)输入接线方式选择接输入电路接线方式的不同，开关量输入模块可分为汇点式输入和分组式输入两种。3)同时接通的输入电数量对于选用高密度的输入模块，应考虑模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60%。（2）开关量输出模块的选择输出模块是将PLC内部低电压信号转换为外部输出设备所需的驱动信号。选择时主要应考虑负载电压的种类和大小、系统对延时时间的要求、负载状态变化是否频繁等。1）输出方式的选择开关量输出模块有三种输出方式：继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出。2）输出接线方式的选择接PLC的输出接线方式的不同，一般有分组时

13、输出和分隔式输出两种。3）输出电流的选择输出模块的输出电流必须大于负载的额定电流。用户应根据实际负载电流的大小选择模块的输出电流。4）同时接通的输出点数量选择输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值。5）输出的最大负载电流与负载类型、环境温度等因素的关系。根据本设计的复杂程度、所需完成的功能和输入输出点数，最终选择的PLC是S7-200系列中的cpu226cno3.2 自动售货机PLC硬件控制电路设计3.2.1 自动售货机的工作流程自动售货机是机电一体化的自动化装置，在接收到货币己输入的前提下，靠触摸控制按钮输入信号使控制器启动相关位

14、置的机械装备来完成规定动作，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应用户自主选择欲购置的商品；（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出货口；（4）如果还有足够的金额，那么可继续购置。在20秒之内，自动售货机将自动找出零币或用户退币按钮，退出零币；（5）从退币口取出零币完成交易。3.2.2 自动售货机I/O点的分配输入/输出单元通常也称1/0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

15、，以这些数据作为PLC对被控对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理的结果送给被控对象，以实现控制目的。本次自动售货机I/O点的分配表如表3-1所示。表3-1自动售货机PLC控制1/0地址分配表输入信号PLC地址输出信号PLC地址找零按钮10.0找零Q0.0五角食品按钮10.1五角食品出口Q0.1一元食品按钮10.2一元食品出口Q0.2一元饮料按钮10,3一元饮料出口Qa3二元饮料按钮10.4二元饮料出口QO.4二元日用按钮10.5二元日用出口Q0.5三元口用按钮10.6三元日用出口Q0.6投币按钮12.0五角食品绿灯（可购置）Q1.0五角食品行程开关13.1一元食品绿灯（可购置）QlJ一元食品行程开关13.2一元饮料绿灯可购置）QI.2一元饮料行程开关13.3二元饮料绿灯（可购置）Q1.3二元饮料行程开关13.4二元日用绿灯（可购置）Q1.4二元日用行程开关13.5三元日用绿灯（可购置）QL5三元日用行程开关13.63.2.3 自动售货机的I/O接口图此次自动售货机的I/O接口如图3-1所示，SB2-SB7是物品选