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自動售貨機(jī)在gt環(huán)境下的仿真設(shè)計畢業(yè)論-在線瀏覽

2024-07-31 13:35本頁面
  

【正文】 出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。 自動售貨機(jī) 從廣義來講 是 投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機(jī)械,從狹義來講就是自動銷售商品的機(jī)械。 據(jù)說自動售貨機(jī)最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)五、六 十年代的西歐,英國是較早實行自動售貨機(jī)售貨的國家之一。 1950 年。 1969 年,采用自動售貨機(jī)售貨的商家增加到 23000 家,銷售的商品擴(kuò)展到文化用品、唱片、香煙、食品等多個方面。 1980 年英國有 50 余萬臺自動售貨機(jī),年銷售額達(dá) 億英鎊。自 動售貨機(jī)被廣泛地布放于車站、油站、碼頭、機(jī)場、賓館、寫字樓、娛樂場所及大街小巷和公路旁,人們通過自動售貨機(jī)可以買到食品、香煙、飲料、報紙、票、卡甚至鮮花和小寵物等物品。 現(xiàn)在,自動售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實現(xiàn)合理化。并且,為防止地球暖化,自動售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省,節(jié)能型清涼飲料自動售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。進(jìn)入 21 世紀(jì)時,自動售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。自動售貨機(jī)不僅保障了愜意的工休時間,也是最廉價、提高職工工作效率最有效的手段。1999 年的全美自動售貨機(jī)協(xié)會和全美咖啡服務(wù)協(xié)會的合并使人們更直觀地看到了這種融合現(xiàn)象。除雞蛋、米飯之外,報紙、雜志、一次性相機(jī)、干電池、磁帶、刮胡刀、襪子、花及寵物食品等各種商品都通過自動售貨機(jī)進(jìn)行銷售。 韓國大約有 78 萬臺自動售貨機(jī),是除了日本、美國、英國之外自動 售貨機(jī)使用數(shù)量最多的國家。主要的設(shè)置場所包括學(xué)校、樓房、公共機(jī)關(guān)、地鐵等,公共汽車站、公園、體育場、展示場、工廠等。 3 2 自動售貨機(jī)介 紹 自動售貨機(jī)功能分析 這部分闡述了自動售貨機(jī)的各種動作功能和控制要求,給出了完整的自動售貨機(jī)操作規(guī)程,并介紹了自動售貨機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)中所包括的人工操作步驟。售貨機(jī)的基本功能就是對投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算,并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品,并作出相應(yīng)的反應(yīng)?,F(xiàn)投入 1 個5 元 硬幣,當(dāng)投入的貨幣超過 01 商品的價格時, 01 商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化,提示可以購買,其他商品同比。此時售貨機(jī)繼續(xù)進(jìn)行等待外部命令,如繼續(xù)交易,則同上,如果此時不再購買而按下退幣按鈕,售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作,退回相應(yīng)的貨幣,并在程序中清零,完成此次交易。 圖 1 自動售貨機(jī)工作流程圖 初始狀態(tài) 投幣狀態(tài) 購買狀態(tài) 退幣狀態(tài) 投入硬幣 按下選擇按鈕 是否有剩余 N Y 按下退幣按鈕 4 PLC 的選型原則 當(dāng)某一個控制任務(wù)決定由 PLC 來完成后,選擇 PLC 就成為最重要的事情。 對第一個問題,首先要對控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析,把所有的 I/O 點(diǎn)找出來,以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型。因為 PLC 的輸出點(diǎn)一般是幾個一組共用一個公共端,這一組輸出只能有一種電源的種類和等級。則直流24V 的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。所以要盡可能選擇相同等級和種類的負(fù)載,比如使用交流 220V 的指示燈等。 對第二個問題,則有以下幾個方面要考慮: 1.規(guī)模要適合 輸入、輸出點(diǎn)數(shù)以及軟件對 PLC 功能及指令的要求是選擇 PLC 機(jī)型規(guī)模大小的重要依據(jù)。如果只是為 了實現(xiàn)單機(jī)自動化,或機(jī)電一體化產(chǎn)品,可選用小型 PLC。 還應(yīng)確定程序存儲器的容量。特別要注意因控制較復(fù)雜,數(shù)據(jù)處理量較大,可能出現(xiàn)存儲量不夠的問題。 對于以開關(guān)量控制為主,帶少量模擬量控制的系統(tǒng),應(yīng)選用帶 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換,加減運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過程控制、全 PLC 的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。其他情況則選用模塊式結(jié)構(gòu) PLC。為了提高抗干擾能力,輸入、輸出均應(yīng)選用具有光電隔離的模 塊。無觸點(diǎn)輸出大多使用大功率三級管(直流輸出)或雙向可控硅(交流輸出)電路,其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高、響應(yīng)速度快、壽命長,缺點(diǎn)是價格高、過載能力差。 此外,還應(yīng)考慮輸入、輸出的負(fù)載能力,要注意承受的電壓值和電流值。輸出電流值是指美意個輸出點(diǎn)的驅(qū)動能力。 4.使用環(huán)境條件 在選擇 PLC 時,要考慮使用現(xiàn)場的環(huán)境條件是否符合他的規(guī)定。 PLC 的概述 PLC 的產(chǎn)生 20 世紀(jì) 20 年代起,人們把各種繼電器。接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng),控制各種生產(chǎn)機(jī)械。容易掌握。為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛,適應(yīng)白熱化的市場競爭要求, 1968 年美國通用汽車公司公開向社會招標(biāo),對汽車流水線控制系統(tǒng)提出十項指標(biāo),核心要求是采用軟布線(編程)方式代替繼電控制的硬 接線方式,實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。可遍程序控制器及其相關(guān)外部設(shè)備,都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體,易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。這也是區(qū)別于一般微機(jī)控制系統(tǒng)的一個重要特征。這種工業(yè)計算機(jī)采用“面向用戶的指令”,因此編程方便。 PLC 的發(fā)展趨勢 PLC 總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大 容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。 、高速度方向發(fā)展。 PC 的編程軟件取代編程器。 通信的易用化。 與現(xiàn)場總線相結(jié)合。 的處理速度進(jìn)一步加快。 I/O 系統(tǒng)設(shè)計有完善的通道保護(hù)與信號調(diào)理電路;在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。 PLC 的輸入、輸出接口電路一般采用光電耦合器來傳遞信號。 2)濾波:這是抗干擾的另一個主要措施。 3)對內(nèi)部電源還采用了屏蔽、穩(wěn)壓、保護(hù)等措施,以減少外界干擾,保護(hù)供電質(zhì)量。 4)內(nèi)部設(shè)置了連鎖、環(huán)境檢測與診斷、 watchdog(“看門狗”)等電路,一旦發(fā)現(xiàn)故障或程序循環(huán)執(zhí)行時間超過了警戒時鐘( WDT)規(guī)定時間(預(yù)示程序進(jìn)入了死循環(huán)),立 7 即報警,以保證 CPU 可靠運(yùn)行。 6)對用戶程序及動態(tài)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行電池備份,以保障停電后有關(guān)狀態(tài)或信息不丟失。 8)以集成電路為基本元件,內(nèi)部處理過程不依賴于機(jī)械觸點(diǎn),以保障高可靠性。 ( 2)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,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)。梯形圖與繼電器原理圖相類似,這種編程語言現(xiàn)象 直觀,容易掌握,不需要專門的計算機(jī)知識和語言,只要具有一定的電工和工藝的知識的人員都可在短時間內(nèi)學(xué)會。在 PLC 內(nèi)部具有許多控制功能,諸如時序、計算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。 ( 5)設(shè)計、 施工、調(diào)試、的周期短 用繼電接觸器控制完成一項控制工程,必須首先按工藝要求畫出電氣原理圖,然后畫出繼電器屏的布置和接線圖等,進(jìn)行安裝調(diào)試,以后修改起來十分不便。 ( 6)體積小,維護(hù)操作方便 PLC 體積小,質(zhì)量輕,便于安裝。 ( 7)易于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 8 PLC 可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 PLC 的主要功能 條件控制(或稱邏輯控制或順序控制)功能是指用 PLC 的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)極其他各種邏輯連接,進(jìn)行開關(guān)控制。 數(shù)據(jù)處理功能是指 PLC 能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過 A/D、 D/A 模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換 。 過程控制功能是指通過 PLC 的 PID 控制指令或模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。 I/O 功能 遠(yuǎn)程 I/O 功能是指通過 I/O 單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與 PLC 主機(jī)相連接,進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,接收輸入信號、傳 出輸出信號。 監(jiān)控功能是指 PLC 能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程,對系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報警和記錄,甚至自動終止運(yùn)行;也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時器、記數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制 I/O 狀態(tài)。主要包括中央處理單元 CPU、存儲器 RAM 和 ROM、輸入輸出接口電路、電源、 I/O 擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等。 如圖 2 所示, PLC 控制系統(tǒng)由輸入量 — PLC— 輸出量組成,外部的各種開關(guān)信號、模擬信號、傳感器檢測的各種信號均作為 PLC 的輸入量,它們經(jīng) PLC 外部輸入端子,作為PLC 的輸出量對外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。運(yùn)算器也稱為算術(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。 外部設(shè)備接口 外部編程器 存儲器 系統(tǒng) 程序 用 戶 程序 數(shù)據(jù) I/O 擴(kuò)展 接口 輸出接口 輸入接口 中央處理器 10 (2) 存儲器 PLC 的存儲器分為兩大部分: 一大部分是系統(tǒng)存儲器,用來存放系統(tǒng)管理程序、監(jiān)控程序及其系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)。 (3) 輸入輸出接口電路 PLC 通過輸入輸出( I/O)接口電路實現(xiàn)與外圍設(shè)備的連接。 (4) 電源 PLC 的電源是指將外部輸入的交流電經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等處理后轉(zhuǎn)換成滿足 PLC的 CPU、存儲器、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。 (6) PLC 的基本工作原理 PLC 采用的是循環(huán)掃描工作方式。 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后,將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容,依次送到輸出鎖存電路,并通過一定輸出方式輸出,驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作,這才形成 PLC 的實際輸出。掃描周期越長,響應(yīng)速度越慢。由此可見,若輸入變量在 I/O 刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化,則本次掃描期間輸出會相應(yīng)地發(fā)生變化。這對于一般的開關(guān)量控制系統(tǒng)來說是完全允許的,不但不會造成不利影響,反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。而工業(yè)現(xiàn)場的干擾常常是脈沖式的、短時的,由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢,往往要幾個掃描周期才 11 響應(yīng)一次,而多次掃 描后,因瞬間干擾而引起的誤操作將會大大減少,從而提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。從而根據(jù)自己的情況,我先認(rèn)定用三菱牌子的 PLC 來進(jìn)行下面的設(shè)計,一方面,自己只接觸過三菱牌子的 PLC;另一方面,學(xué)校實驗室的 PLC 都是三菱牌子,方便檢驗。因此,在設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)時,應(yīng)遵循以下基本原則。設(shè)計前,應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究,收集資料,并于機(jī)械部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合,共同擬訂電氣控制方案,協(xié)同解決設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。 ( 3)保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容 PLC 控制系統(tǒng)是由 PLC 與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。這些設(shè)備屬于一般的電氣元件,其選擇的方法在其他有關(guān)書籍中已有介紹。 PLC 是 PLC 控制系統(tǒng)的核心部件,正確選擇 PLC 對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起到重要的作用 。 ( 3)分配 I/O 點(diǎn),繪制 I/O 連接圖。包括控制系統(tǒng)流程圖、梯形圖、語句表(即程序清單)和控制系統(tǒng)流程圖。因此,設(shè)計的控制程序必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改,直到滿足要求為止。包括說明書、電氣圖及電氣元件明細(xì)表。在 PLC 控制系統(tǒng) 中,這一部分圖統(tǒng)稱為“硬件圖”。另外,在 PLC 控制系統(tǒng)中的電氣圖中還應(yīng)包括程序圖(梯形 13 圖),通常稱它為“軟件圖”。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟及內(nèi)容 ( 1)根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求,需要完成的動作(動作順序、動作條件、必須的保護(hù)和聯(lián)鎖等)、操作方式(手動、自動;連續(xù)、單周期、單步等)。據(jù)此確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)。 ( 4)定義輸入、輸出點(diǎn)名稱,分配 PLC 的 I/O 點(diǎn),設(shè)計 I/O 連接圖。 程
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