PLC课程设计 自动售货机课程设计.docx
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PLC课程设计自动售货机课程设计
目录
第1章自动售货机的控制工艺流程分析1
1.1自动售货机的控制过程描述1
1.2自动售货机的控制工艺分析1
第2章自动售货机的控制系统总体方案设计2
2.1系统硬件组成2
2.2控制方法分析2
2.3I/O分配2
2.4系统接线图设计3
第3章自动售货机的控制系统梯形图程序设计4
3.1控制程序流程图设计4
3.2控制程序时序图设计5
3.3控制程序设计思路5
第4章自动售货机的监控系统设计9
4.1PLC与上位监控软件通讯9
4.2上位监控系统组态设计9
4.3实现的效果12
第5章系统调试及结果分析13
5.1系统调试及解决的问题13
5.2结果分析13
第6章课程设计心得14
参考文献15
附录16
第1章自动售货机的控制工艺流程分析
1.1自动售货机的控制过程描述
1.自动售货机有3个投币孔,分别为1元、5元和10元。
2.售货共有3种饮料供选择,分别为汽水、花茶和咖啡。
3.如投币总额超过销售价格,将可由退币钮找回余额。
4.投币总额或当前值显示在7段数码管上。
5.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。
6.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。
7.投币值等于或大于20元时,汽水、花茶和咖啡指示灯亮,表示3种均可选择。
8.按下要饮用的饮料按钮,则相对应的指示灯开始闪烁,3s后自动停止,表示饮料已经掉出。
9.动作停止后按退币钮,可以退回余额,退回金额如果大于10元,则先退10元再退1元,如果小于10元则直接退1元的。
1.2自动售货机的控制工艺分析
首先一个可行的自动售货机必须可实现币值累加,这里需用加法器;其次就是用户购买物品后需把相应的价格减去,需用减法器;然后涉及到余额不足无法购买,这里要用比较器来实现;最后有一个购物3秒后,如果没有再操作,则取物口灯亮,有余额则退币口灯亮,这就需要计时器。
这是它的内部功能。
还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能。
自动售货机的工作流程图如图1-1所示。
图1-1自动售货机工作流程图
第2章自动售货机的控制系统总体方案设计
2.1系统硬件组成
1.CJIM主机
2.自动售货机实验板
3.连接导线一套
2.2控制方法分析
有三个钱币输入按钮,0.01代表1元,0.02代表5元,0.03代表10元,当投入的硬币总值等于或超过12元时,汽水指示灯1.00亮;当投入的硬币等于或超过15元时,汽水指示灯1.00亮,花茶指示灯1.01亮;当投入的硬币总值等于或超过20元时,汽水指示灯1.00亮,花茶指示灯1.01亮,咖啡指示灯1.02亮;如果要汽水则按汽水按钮0.05,这时汽水输出指示灯1.03亮,输出汽水,然后汽水指示灯闪烁,3s后停止。
如果要花茶则按花茶按钮0.06,这时花茶输出指示灯1.04亮,输出花茶,然后花茶指示灯闪烁,3s后停止。
如果要咖啡,则按咖啡按钮0.07,这时咖啡输出指示灯1.05亮,输出咖啡,然后咖啡指示灯闪烁,3s后也自动停止,当要完汽水、花茶或咖啡时,如有多余的钱,则找钱指示灯1.06亮,如果多余钱超过10元则找钱口1.07自动退出余额,3s后停止,如果少于十元则找钱口1.08自动退出余额,如果当顾客投入一定的硬币后什么都不想要时,则可考虑复位按钮0.08,则投入的钱会原数从出钱口退出。
2.3I/O分配
I/O地址分配表如表2-1所示。
表2-1输入输出分配表
输入
输出
设备
输入点
设备
输出点
复位按钮
SB1
0.00
汽水指示灯
LED
1.00
1元
SB2
0.01
花茶指示灯
LED
1.01
5元
SB3
0.02
咖啡指示灯
LED
1.02
10元
SB4
0.03
汽水输出
LED
1.03
汽水按钮
SB5
0.05
花茶输出
LED
1.04
咖啡按钮
SB6
0.06
咖啡输出
LED
1.05
花茶按钮
SB7
0.07
找钱指示灯
LED
1.06
退币按钮
SB8
0.08
十元出钱口
LED
1.07
一元出钱口
LED
1.08
2.4系统接线图设计
依据选定的输入输出设备和分配的I/O地址绘制的接线图如图2-1所示
图2-1硬件接线图
第3章自动售货机的控制系统梯形图程序设计
3.1控制程序流程图设计
图3-1控制程序流程图
3.2控制程序时序图设计
图3-2时序图
3.3控制程序设计思路
1.投币加法累加
图3-3梯形图
2.购买物品减法与比较
图3-4梯形图
3.购物3秒后,如果没有再操作,则取物口灯亮,有余额则退币口灯亮
图3-5梯形图
4.退币后数码管清零
图3-6梯形图
第4章自动售货机的监控系统设计
4.1PLC与上位监控软件通讯
本次课程设计涉及到欧姆龙PLC与力控组态软件的通讯。
目前欧姆龙的小型PLC组要是CPM1A和CPM2A系列;PLC与组态软件通过串口RS232通信,那么就要了解PLC的通信协议是什么方式的。
第一步:
通过PLC的编程软件来了解通信协议,在欧姆龙PLC的“PLC设定”对话框中“外围端口”标签中设置“通信协议”为“标准”,模式是“HostLink”,单元号为“0”,在网络设置对话框的“驱动器”标签中,设置“端口名称”为“COM3”,“波特率”为“9600”,“数据位”为“7”,“校验”为“偶校验”,“停止位”为“2”,在“设备类型设置”的“通用”标签中,设置“CPU类型”为“CPU40”在“变更PLC”对话框中,“设备类型”为“CPM1(CPM1A)”,“网络类型”为“SYSMACWAY”。
第二步:
与力控的通讯:
在上位机力控组态软件的“设备配置—第一步”的对话框中,设置“设备地址”为“0”,“通讯方式”为“串口(RS232/422/485)”,在“设备配置—第二步”的对话框中,设置“串口”为“COM8”,点击“设置”按钮设置通信参数“波特率”为“9600”,“数据位”为“7”,“校验”为“偶校验”,“停止位”为“2”。
4.2上位监控系统组态设计
1.仿真系统组成
本仿真系统由上位机和下位机组成。
上、下位机通过串行口进行通信交换数据。
上位机内装北京组态软件FORCECONTROL2.6和CX-P编程软件。
组态软件FORCECONTROL用以制作仿真画面、编写仿真程序并与下位机进行通信,是专用的自动化软件,集数据采集监控功能于一体。
CX_P是可编程控制器与PC机联机的编程支持工具,用户利用它可以实现程序输入、程序注释、程序修改、程序编译、状态监控和测试以及设计系统寄存器和PLC各种参数等。
CX_P是WINDOWS操作系统下使用的软件,有多种编程方式,其中主要是梯形图和助记符编程。
需要注意的一点是在进行程序的上传下传时一定要把PLC的COM口连接方式设置成“计算机链接”否则PLC将自锁,不再与外界通信,只有使用手持编程器才能再次开启。
2.仿真实验的售货分析
由于售货机的全部功能是在上位机上模拟的,所以售货机的部分硬件是由计算机软件来模拟代替的。
如钱币识别系统,可以用按某个“仿真对象”输出一个脉冲直接给PLC发布命令,而传动系统也是由计算机直接模拟的,这些并不会影响实际程序的操作,完全能模拟实际自动售货机的运行。
(1)实验状态假设
a、由于是在计算机上模拟运行的,实验中有些区别于实际情况的假设:
b、自动售货机只售出三种商品;
c、自动售货机可以识别10元、5元、1元;
d、自动售货机可以退币10元、5元、1元;
e、自动售货机有液晶显示功能;
f、试验中售货机忽略了各种故障以及缺货等因素;
(2)一次交易过程分析
为了方便分析,以一次交易过程为例
a、初始状态:
有电子标签显示各商品价格,显示屏显示界面,此时不能购买任何商品;
b、投币状态:
按下投币按钮,显示投币框,按下所投币值,显示屏显示投入、消费、余额数值,当所投币值超过某商品价格时,相应商品选择按钮发生变化,提示可以购买。
c、购买状态:
按下可以购买的选择按钮,所选的出现在出货框中,同时显示屏上的金额数字根据消费情况相应变化。
取走商品则出货框消失。
d、退币状态:
按下退币按钮显示退币框,同时显示相应的退币值和数量,按下确认按钮则恢复初始状态。
到此为止,自动售货机的一个完整工作结束。
这也是本仿真系统的设计思想
3.程序设计部分
仿真程序的编写利用利用组态软件FORCECONTROL2.6,下位机程序的编制则利用PLC专用编程软件欧姆龙完成的。
PLC程序已经介绍,现在我们看一下仿真界面设计。
(1)销售机背景的设计
售货机背景是一个不动的画面,可以利用图片处理的方法按照制定样式的功能画出售货机的整体。
先分几部分进行仿真设计,如图4-1所示。
图4-1售货机背景
(2)显示屏部分的设计
显示屏部分的设计利用了组态软件设计两个显示画面,一个是未交易时初始状态的欢迎界面如图4-2,在交易过程中的币值显示画面如图4-3所示,其中图4-2中的欢迎字符是可以闪烁变化的,‘aaaa’字符可以显示系统时间,图4-3中的‘8888’用来显示币值,它们均是可以定义的变量。
图4-2欢迎界面图4-3币值界面
(3)标签设计
电子标签用来显示程序中传上来的价格,所以其中要有可以定义的字符,所以标签设计为
,其中“J.03显示03商品价格的变量。
(4)按钮设计
“选择”按钮的设计要反映出可以购买和不可以购买的差异,所以其中也要有可以变化的字符,设计如右图
,其中字符“选择”在满足条件下可以闪烁变色,退币按钮设计成
样式,按钮均可以动作。
(5)投退币提示框设计
投退币提示框要有可已投入的硬币,确认按钮以及框架,其中硬币、确认按钮和字符“a”均是可以定义的变量。
图4-4投币提示框图4-5退币提示框
(6)出货框的设计
出货框中要有01-03商品的示意图以及框架,其中商品在满足条件后可以出现,鼠标点击后可以消失,因此也是可定义的变量,效果如图4-6所示。
图4-6出货框
4.3实现的效果
图4-7运行结果图
第5章系统调试及结果分析
5.1系统调试及解决的问题
一、硬件调试:
1、断电时检查电源是否接好,地线是否接好,各输入/输出点是否接好接牢;
2、接通PLC电源,确认“PWR”指示灯点亮,传入程序,检查“RUN”指示灯点亮。
二、软件调试:
1、在梯形图编辑器中配合使用编译器查找、修改程序中的语法错误;
2、将编辑好的程序传入PLC运行,使用编辑器联机调试操作,检查各点工作状态,并配合观察PLC各点输入/输出指示LED或输入/输出设备工作是否符合程序功能要求。
配合着上位机软件动画效果来观察硬件的连接。
三、解决的问题:
通过软件的调试发现了梯形图中设计时的一些错误,比如7段数码管的清零问题,开始设计时用的是RESET指令,后来通过调试得知此指令只能置位位,考虑到实质是把通道清零,用MOVE指令即可。
5.2结果分析
实验证明:
该系统程序设计较全面地演示自动售货机的使用功能;通过修改PLC控制程序,可在自动售货机上实现多种控制方式、销售方式、销售种类。
自动售货机可以根据投入的钱币自动付货。
它根据投入钱币的多少,提示你可以买什么东西,再按一下相应的按钮,购买的饮料就可以从出口处提出,出口处提示用户将物品拿走,不买东西了就按下退币按钮,将多余的钱币取回,经过3秒后钱币没有取回则自动启动报警,避免顾客有不必要的损失。
在交易的过程中,币值界面会显示投入钱币的金额、消费钱币的金额。
第6章课程设计心得
经过两周的奋战,我的课程设计终于完成了。
PLC对于我们自动化学生而言是很重要的,我看过很多招聘信息,用人单位在选择自动化学生时,有很重要的一条就是能熟练运用PLC。
通过这次设计过程,我学到了很多,还发现学习过程中不容得半点马虎和随意。
程序设计过程中,要按主电路、控制电路、辅助电路、自锁与保护、总体检查、反复修改与完善的先后顺序进行。
PLC控制程序既要满足生产机械和工艺的各种控制,又要满足电气控制装置本身的制造、使用和维修的需要。
原理设计决定着生产机械设备的合理性与先进性,考虑其是否具有生产可行性、经济性、美观、使用维修方便等特点。
PLC控制系统设计要全面考虑两方面的内容:
首先,应注重与同学间的协作,每一个人的思维不同,对程序的理解、功能的实现方式也会有所不同,因而往往会对程序的编制产生影响不到的效果。
这种同学间的相互协作,可以使程序日益完善、精简,实现模块化编程,进而培养自己的团队意识;其次,在熟练掌握典型环节控制电路,具有对一般电气控制电路分析能力之后,应该能举一反三。
我认为做到以上几点,就达到课程设计的目的,即在实践之中灵活运用书本中的知识,进一步直观的理解课堂中所学的知识;学会在实践之中发现问题、分析问题、解决问题;为将来进入企业,走上工作岗位做一次预演。
参考文献
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机械工业出版社.2002.
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人民邮电出版社.2000.
[3]钟肇新,彭侃.可编程序控制器原理及应用[M].广州:
华南理工大学出版社.2003.
[4]朱绍祥.可编程序控制器(PLC)原理与应用[M].上海:
上海交大出版社.2001.
[5]赵跃华.可编程序控制器原理及应用[M].成都:
电子科技大学出版社.1998.
[6]程周.可编程序控制器原理与应用[M].北京:
高等教育出版社.2003.
附录
梯形图:
- 配套讲稿:
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