基于plc控制的飲料自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-14 14:57 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 按每臺(tái)500人計(jì)算，中國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)的潛在容量為73萬(wàn)臺(tái)，以每天銷(xiāo)售200元計(jì)，73萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)的全年銷(xiāo)售額可達(dá)500億。因此加快發(fā)展中國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)業(yè)，對(duì)提高投資效益具有重要的意義。 本次設(shè)計(jì)的主要目的、基本思路本次設(shè)計(jì)的主要目的能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)，進(jìn)一步增強(qiáng)和完善學(xué)生自我的創(chuàng)新與動(dòng)手能力。本次設(shè)計(jì)的題目是飲料自動(dòng)售貨機(jī)，基本思路是應(yīng)用西門(mén)子S7200型PLC的梯形圖來(lái)設(shè)計(jì)控制程序，并簡(jiǎn)單介紹相關(guān)的知識(shí)，如：PLC的定義、PLC的編程語(yǔ)言、PLC的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求畫(huà)出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù)PLC的相關(guān)知識(shí)設(shè)計(jì)出它的外部接線圖，結(jié)合梯形圖和PLC原理圖分析說(shuō)明該設(shè)計(jì)的控制原理過(guò)程。第二章 PLC概述 PLC的定義PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 PLC是以CPU為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。目前，世界上生產(chǎn)PLC的主要廠家有65個(gè)，其中最有名氣的廠家在日本、美國(guó)和德國(guó)。日本的幾個(gè)廠家為三菱、富士、日立、東芝、橫河、立石、光洋、夏普等公司。美國(guó)的幾個(gè)廠家為德州食品公司、通用電器公司、歌德公司、數(shù)字設(shè)備公司等。還有德國(guó)的西門(mén)子，荷蘭的飛利浦，香港的鷹達(dá)等公司也是很有名氣的。日本三菱電機(jī)公司（MITSUBISHI）于1971年開(kāi)始研制PLC，目前主要有F1,F2,FX,K,A等十幾個(gè)系列幾十種產(chǎn)品，在我國(guó)（主要是華東和華南地區(qū)）的工業(yè)控制領(lǐng)域具有一定的市場(chǎng)占有率。 PLC的特點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好。I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號(hào)調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)。PLC及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。編程方便，易于使用。PLC程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令形式。功能完善。在PLC內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短。PLC采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)，故僅需按性能、容量等選用組裝，因而縮短了設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。體積小，維護(hù)操作方便。PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)三電一體化。PLC將電控（邏輯控制）、電儀（過(guò)程控制）和電結(jié)（運(yùn)動(dòng)控制）這三電集于一體。 PLC的工作原理PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的?？梢院?jiǎn)單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過(guò)運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶(hù)任務(wù)。PLC通電后，首先對(duì)硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)。但是PLC也有它自己的特點(diǎn)，PLC在確定了工作任務(wù)裝入了專(zhuān)用程序后成為一種專(zhuān)用機(jī)，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。：圖21 PLC的編程語(yǔ)言PLC為用戶(hù)提供了完善的編程語(yǔ)言來(lái)滿(mǎn)足編制用戶(hù)程序要求。它提供的編程語(yǔ)言通常有以下5種：梯形圖LAD、語(yǔ)句表STL、順序功能圖SFC、功能塊圖FBD和結(jié)構(gòu)文本ST。 PLC的硬件組成PLC的硬件主要由中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等幾部分組成。其中CPU是PLC的核心，輸入單元/輸出單元是CPU與現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備之間的接口電路。通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備。其硬件構(gòu)成圖如圖22所示：外部設(shè)備接口輸入接口 中央處理單元 （CPU）I\O擴(kuò)展接口輸出接口 編程器存儲(chǔ)器系 統(tǒng)程 序用戶(hù)程序數(shù)據(jù)圖22中央處理器 CPU是由控制器和運(yùn)算器組成的。運(yùn)算器也稱(chēng)為算術(shù)邏輯單元，它的功能就是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算?？刂破鞯淖饔檬强刂普麄€(gè)計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊的工作，它的基本功能是從內(nèi)存中取出指令和執(zhí)行指令。存儲(chǔ)器 PLC的存儲(chǔ)器分為兩大部分： 一大部分是系統(tǒng)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。 而大部分使用戶(hù)存儲(chǔ)器，包括用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。輸入輸出接口電路 PLC通過(guò)輸入輸出（I/O）接口電路實(shí)現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。輸入接口通過(guò)PLC的輸入端子接受現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的控制信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU所能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。電源 PLC的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿(mǎn)足PLC的CPU、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口等內(nèi)部電路工作所需要的直流電源電路或電源模塊。輸入輸出I/O擴(kuò)展接口 若主機(jī)單元的I/O點(diǎn)數(shù)不能滿(mǎn)足輸入輸出點(diǎn)數(shù)需要時(shí)，可通過(guò)此接口用扁平電纜線將I/O擴(kuò)展單元與主機(jī)單元相連接。 PLC自動(dòng)售貨控制系統(tǒng)自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器裝置以來(lái)，PLC得到了快速發(fā)展，在全世界各國(guó)得到了廣泛應(yīng)用。 PLC是由模仿源繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車(chē)制造業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類(lèi)機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用戶(hù)編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)。對(duì)于自動(dòng)售貨機(jī)這樣的系統(tǒng)，被控制對(duì)象是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在組態(tài)軟件設(shè)計(jì)方面要容易一些。且PLC通常都支持現(xiàn)場(chǎng)總線，會(huì)使得系統(tǒng)通信得到有利保障，更適合實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。目前使用于自動(dòng)
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