【正文】 畢業(yè)論文（設(shè)計）基于PLC的自動售貨機的設(shè)計目 錄摘要 IAbstract II第一章 引 言 1 1 1 1第二章 控制系統(tǒng)的選定 2 控制系統(tǒng)的選擇 2 PLC的特點 3 PLC的主要功能 4 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理 4第三章 自動售貨機的功能分析 8 8 8第四章 PLC自動售貨機的硬件設(shè)計 11 11 11 12 13 13 PLC模塊選型，I/O分配表 14第五章 PLC自動售貨機的軟件設(shè)計 17 17 19 24總 結(jié) 25致 謝 26參考文獻(xiàn) 27附 錄 28附錄A梯形圖 28附錄B 指令表 34大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）摘要摘要本次設(shè)計課題是利用可編程控制器PLC對自動售貨機進(jìn)行設(shè)計。首先介紹了自動售貨機的意義、發(fā)展前景和研究現(xiàn)狀。自動售貨機改變了全球零售業(yè)的格局，是零售業(yè)里程碑式的革命，其前景非常廣闊[1]。其次，本設(shè)計用到了可編程控制器PLC，對PLC進(jìn)行了詳細(xì)的闡述?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC），在1968年被計算設(shè)備的發(fā)明人Richard E. Morley發(fā)明，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)中的制造系統(tǒng)，運輸系統(tǒng)，化學(xué)處理設(shè)施，以及其他許多領(lǐng)域[2]。本次設(shè)計分別從硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面對自動售貨機進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計。硬件方面使用了三菱的FX2N48MR型號的PLC。軟件編程方面，用梯形圖對自動售貨機的一次售貨狀態(tài)進(jìn)行分析編程。此次設(shè)計的自動售貨機性能穩(wěn)定，功能齊全，可以用于實際生產(chǎn)參考。關(guān)鍵詞：自動售貨機，PLC，可編程控制器，三菱FX2N I 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）AbstractAbstractThis design topic is the use of programmable controller PLC on the vending machine this paper introduces the significance of the vending machine, development prospect and the research status machine has changed the pattern of global retail, which is a milestone in the retail revolution,and its prospects are very , this design uses PLC programmable controller, and expounds PLC was invented by Richard in 1968 who invented puter has been widely used in industry of manufacturing system, transport system, chemical treatment facilities, and many other areas.This design has carried on the detailed design from two aspects of hardware design and software design of the vending uses the Mitsubishi FX2N 48MR of programming uses the ladder diagram of the vending machine sales status analysis programming at a time.The design of a vending machine performance is stable, plete functions, and it can be used for reference for practical production..Key Words：vending machine ,PLC, Mitsubishi FX2N II 大連海洋大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）附 錄第一章 引 言從現(xiàn)如今自動售貨機的發(fā)展形勢來看，它把社會的勞動型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成了技術(shù)型的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。隨著消費者的不斷增加，消費方式的不斷改進(jìn)，加上消費場所更加的增多，人們對消費方便性要求越來越高。自動售貨機可以減少使用銷售員的人工成本，又大大減少了對空間環(huán)境的要求，就這樣應(yīng)運而生而且越來越受到歡迎。隨著我國自動零售業(yè)的不斷發(fā)展，自動售貨機不斷的在我國發(fā)展的更多，普及面更廣泛。社會各界也對自動售貨機的各個功能、操作系統(tǒng)都做了相當(dāng)仔細(xì)的研究。張建龍在2009年就對新型自動售貨機進(jìn)行了研究論述，他先明確了如今消費者的消費要求，又了解了自動銷售機器的工作原理，然后通過這些對自動售貨機的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，并設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件電路且編寫了軟件程序[3]。李代萬，李金平，孫亮亮等人對識別人民幣的系統(tǒng)與自動售貨機器之間的連接進(jìn)行了深刻的研究，并具體論述了該系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計方法；為了實現(xiàn)人民幣的識別、存儲、找零、退幣功能，利用了計算機技術(shù)、光機電一體化技術(shù)及自動控制技術(shù)，還原了硬幣識別及找零機采用硬幣識別一體化[4]。這臺自動售貨機擁有緊湊的整體結(jié)構(gòu)，精確的人民幣識別，靈敏的操作反應(yīng)，在實際應(yīng)用方面十分廣泛。鄭大宇，劉立晶設(shè)計了方形貨物的提取系統(tǒng)的方案，首先實現(xiàn)了貨物被準(zhǔn)確投放，又基于能量守恒定律，設(shè)計了最高速度的函數(shù)數(shù)據(jù)模塊，利用MATLAB做了優(yōu)化處理，求得機構(gòu)的最優(yōu)解來提高售貨效率[5]。社會上很多領(lǐng)域都在研究自動售貨機，其中在3個關(guān)鍵技術(shù)方面研究的居多：研究系統(tǒng)模塊如何實現(xiàn)內(nèi)部銷售動作；研究如何實現(xiàn)對金額的結(jié)算和統(tǒng)計銷售信息；研究如何更環(huán)保更節(jié)能。通過對自動售貨機的了解和研究，我發(fā)現(xiàn)自動售貨機所具有的功能越來越豐富，且控制方式也越來越多樣，但是同時也存在著穩(wěn)定性的問題。采用可編程控制器PLC設(shè)計自動售貨機控制系統(tǒng)，可靠性高，易于性能擴(kuò)展 [6]。本次設(shè)計我將使用PLC設(shè)計自動售貨機的功能，設(shè)計出更穩(wěn)定的系統(tǒng)，使其在實際使用中運行的更穩(wěn)定更長久。本論文闡述了自動售貨機的運行過程和基礎(chǔ)原理，依據(jù)對例子分析的方式，對自動售貨機中每部分的程序PLC編程進(jìn)行介紹。具體表現(xiàn)了PLC的特點和作用，控制了自動售貨機工作中的絕大部分功能動作。第二章 控制系統(tǒng)的選定 控制系統(tǒng)的選擇現(xiàn)如今的自動售貨機的控制方式多種多樣，最常見的有兩種方式：單片機及PLC。（1）單片機（Microcontrollers）是集成電路芯片中的一種，是一個小但是功能完善的微型計算機系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機結(jié)構(gòu)簡單，使用便利，模塊化的實現(xiàn)方式；高可靠性，10^6 ~10^7小時連續(xù)工作無故障；處理能力強，速度反應(yīng)快；低電壓，低功耗，在便攜式產(chǎn)品生產(chǎn)反面使用方便；控制能力強；適應(yīng)各種工作環(huán)境。（2）可編程序控制器PLC是一中專門應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境下而設(shè)計出來的數(shù)字化電子系統(tǒng)，它包含了可編程序的存儲器，在其內(nèi)部用來進(jìn)行存儲面向用戶的指令：包括執(zhí)行邏輯運算和順序運算，也可進(jìn)行定時、記數(shù)和算術(shù)運算等功能；并輸入或輸出數(shù)字式或模擬式，實現(xiàn)對機械的控制和對生產(chǎn)過程的管理[7]。PLC的設(shè)計原則就是要容易與實際工業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行連接形成整體，并且可以更多的擴(kuò)展功能?；谧詣邮圬洐C而言，若控制系統(tǒng)的控制方式為電力機械，會大幅度的縮減有用價值空間，給動力資源造成多余的浪費；如果用液壓系統(tǒng)來進(jìn)行系統(tǒng)的控制，液壓控制系統(tǒng)的技術(shù)要求高，所用的設(shè)備和閥體的組裝成本高，反應(yīng)速度慢，不適用于自動售貨機的控制。如果利用單片機控制系統(tǒng)抗干擾性較差，并且還需要設(shè)計大量輸入、輸出的接口電路。選擇PLC來控制系統(tǒng)的原因是因為價格和可靠性。值得一說的是，在PLC編程中要解決的實際問題是消除軟件錯誤和降低舊的梯形邏輯程序的維護(hù)成本。雖然PLC的硬件成本的不斷下降，但減少掃描時間、使低成本PLC可以使用的梯形邏輯仍然是行業(yè)中的一個問題。不論是改造老設(shè)備改造，還是生產(chǎn)新的設(shè)備，從設(shè)計、生產(chǎn)周期的長短方面考慮，生產(chǎn)和設(shè)計周期越短越好，甚至希望能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計的同時就可以進(jìn)行安裝，同時進(jìn)行調(diào)試和生產(chǎn)[8]。在產(chǎn)品更新?lián)Q代階段，需要改造生產(chǎn)工藝但不需要改動現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的硬件及其外部設(shè)備的連接，能夠同時馬上進(jìn)行批量生產(chǎn)，這樣不但節(jié)約了時間和勞動力，新產(chǎn)品還能更快投入市場使用，增添了商家活力和經(jīng)濟(jì)效益。如果要同時實現(xiàn)這些要求，利用繼電器和半導(dǎo)體的設(shè)計無法得以實現(xiàn)，使用可編程控制器設(shè)計就能夠滿足這些要求。這是因為采用PLC設(shè)計實現(xiàn)系統(tǒng)升級，則不必改動設(shè)備的外部接線，只需要改動軟件編程。即根據(jù)新的需要改寫PLC梯形圖，修改舊程序或加入新程序就可以實現(xiàn)。簡單方便，經(jīng)濟(jì)實惠，是個事半功倍的方式。 PLC的特點PLC已像微處理器作為中央處理器一樣被廣泛地使用，甚至當(dāng)PLC不再是唯一的邏輯（IC）判斷功能時使用輸入輸出模塊和外部電路、大規(guī)模集成電路，還能夠處理數(shù)據(jù)、進(jìn)行通信等功能。特點：（1）性能可靠，抗干擾強生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)PLC時，運用了長期積累的經(jīng)驗。采納大規(guī)模集成電路方式生產(chǎn)模塊。通過信號調(diào)理電路設(shè)計輸入、輸出系統(tǒng)，還加入了通道保護(hù)來減少溫度、濕度及其它常見的干擾對模塊的影響。（2）簡單的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，廣泛通用多種多樣的PLC模塊及外圍模塊，它們可以靈活的組裝結(jié)合，可以滿足各種大小的系統(tǒng)，也能滿足的不同要求。（3）編程語言簡單易懂，使用方便因為可編程控制器是面向用戶、面向工業(yè)控制應(yīng)用的設(shè)施，PLC的設(shè)計者在設(shè)計PLC程序編程語言時，采納了簡單的指令形式，如梯形圖。梯形圖的程序原理有些像繼電器原理圖，看上去非常直觀易懂，即使是對計算機知識一知半解，有些電工方面知識的人都能短時間內(nèi)學(xué)會并使用。（4）功能齊全，控制方面完善PLC能在任何形式和性質(zhì)的I/O中相適應(yīng)，PLC在I/O方面表現(xiàn)的十分完善，性能也十分可靠。PLC的基礎(chǔ)部件是微處理器，為了適應(yīng)工業(yè)環(huán)境，綜合各項技術(shù)，用簡單易懂操控方便的自然語言編程，更好的面向用戶[9]。這都?xì)w功于它使用的是微處理器。在PLC的控制下可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)計算，模擬計算、報表生成等功能。（5）生產(chǎn)、設(shè)計周期短PLC具有各種功能的軟硬件，結(jié)構(gòu)以模塊為單位，積木式的編程，還可以像商品一樣銷售。在設(shè)計、生產(chǎn)過程中，只需在PLC到貨前進(jìn)行具體的程序編制，再按照控制要求來進(jìn)行選型和組合，在同一時間完成設(shè)