plc售货机课程设计

PLC课程设计报告设计题目：自动售货机控制设计学号：姓名：指导教师：信息与电气工程学院二零一五年七月0. 绪论随着科学技术的发展和交通工具的大幅度提升，生活在当今世界的人们可以越来越方便的到其他的地方去走一走看一看，此时就有一些问题产成了，比如：人们在一些地方想要买一些自己需要的物品时，却发现附近并没有超市之类的场所可供购物；其中原因之一就是如果像传统的商店那样需要工作人员的话，成本太高，效益低，故没有人在类似地方设置办理商店；此外，在游客比较多的地方，就单凭一个或少数几个购物场所来为游客等提供购物选择的话，在很多情况下游客需要排队等待，且这样购物的效率不够高。

然而类似于大家出去吃自助那样，如果我们在有需要的地方设立一部分自动售货亭，那么人们便可根据自己的需要为自己购买所需的商品。

这样，一方面方便了顾客，在一定程度上提高了效率；另一方面，自动售货亭不需要专职的售货人员，因此在一定程度上投资商的成本，也就是说提高了投资商的效益，这也可以在一定程度上促进经济的发展。

基于以上分析总结，我组人员一致认为有必要对“自动售货机（智能投币咖啡机）”的工作原理进行分析，并且有必要设计相应的自动售货机（智能投币咖啡机），以便于方便顾客以及在一定程度上促进经济发展。

1. 设计任务如图1-1所示，首先投币，投完币后，确认，投币显示灯灭。

当投币钱数能够买食品时，食品指示灯亮，能买饮料时，饮料指示灯亮。

能购买两者中任意一种时，两者都亮。

然后选择要购买的物品。

一旦确认，食品和饮料的指示灯都灭。

出货口的食品或饮料指示灯亮，显示正出物品，一会熄灭。

如果需要找钱，则退币处的指示灯亮，显示正在进行退币工作。

退完币后，退币指示灯熄灭。

等待下一次售货。

图1-1 售货机示意图2. 设计指标(1) 按照要求，本次PLC课程设计完成的具体设计功能如下所述：首先，通过X000、X001和X002按键完成投币功能，分别代表1元、5元和10元；其次，通过X006按键实现投币完成确认功能；再次，通过X003按键和X004按键分别实现食品和饮料的商品选择功能；此外，当商品选择完成后，通过X005按键实现商品购买确认功能；最后，Y001和Y000分别实现出货和找零时的指示功能，而输出Y002和Y003分别完成使饮料和食品的指示灯亮灭的功能。

(2) 本次课程设计中时间参数的具体设计如下所述：首先，再分别按下投币键X001、X002、X003的同时，相应投币指示灯亮；其次，再按下X006投币确认按键的同时，所能够购买的商品指示灯亮（如：当投币钱数能够买食品时，食品指示灯亮，能买饮料时，饮料指示灯亮。

能购买两者中任意一种时，两者都亮。

）；再次，当按下购买确认键X005时的瞬间，商品中的饮料和食品指示灯同时瞬间熄灭；此外，当X005商品购买键按下3秒后Y001得电，即出货灯亮，再过2秒后，出货指示灯熄灭；在出货灯熄灭1秒后，找零指示灯亮，再过两秒后找零只是灯熄灭，表示找零完成；最后，当找零完成1秒钟后实现所有元器件等的复原，为下一次购买做好准备。

3. 工作原理本次PLC课程设计任务的工作流程如图3-1所示；此外，自动售货机的接触器/继电器形式的控制回路如图3-2所示；还有，各元件的功能和作用，以及分析各元件的状态的变化过程如表3-1所示。

图3-1 PLC流程图对实际工作过程中，各时间继电器的作用时间及作用过程等作出详细阐述如下：(1) 当购买确认键X005按键按下的同时线圈M105线圈瞬间得电；(2) 当购买确认键X005按键按下的同时，时间继电器T0 K60和时间继电器T1 K30瞬间得电，两时间继电器开始各自计时；(3) 在线圈M105得电的同时，其常闭触点动作，即常闭触点断开，瞬时输出线圈Y002和Y003失电，所以其触点状态恢复，导致在购买确认按键按下的同时，食品和饮料指示灯Y2和Y3熄灭；(4) 当T1 K30计时时间到达，即到达3秒钟后，时间继电器T1动作，使其常开线圈闭合，此时，输出线圈Y001得电，使得出货指示灯点亮；(5) 再出货指示灯点亮的同时，时间继电器T5 K20得电，并开始计时，等到计时时间满足后，即等到2秒时间到达时，时间继电器动作，使其常闭触点断开，从而使Y001失电，即出货指示灯熄灭；(6) 在出货指示灯熄灭1秒钟后，即时间继电器T0 K60计时时间到，使得其常开触点闭合，从而使找零指示灯Y000得电而点亮，(7) 当时间继电器T0 K60计时时间6秒钟到达时，会使得其常开触点闭合，在其闭合的同时也使得时间继电器T2 K20得电并且开始计时，计时时间为2秒钟整；(8) 等T2计时到以后，其常闭触点动作，使得线圈Y000失电，从而使找零指示灯熄灭；(9)在T2时间继电器动作的瞬间，时间继电器T1 K10得电，等到1秒后，动作，使其常闭触点断开，从而经过一系列动作使得整个系统恢复初始状态，等待下一次购买商品。

图3-2 自动售货机的接触器/继电器形式的控制回路z4. 系统调试首先，阅读实验指导书给出的功能要求，然后阅读实验指导书上给出的参考程序，然而，实验指导书上给出的参考程序有如下缺点：（1）不完整，好多功能根本没有；（2）参考程序中有部分内容根本没作用，没有对应的设计任务要求；（3）参考程序中有的地方有的地方功能不够完善；针对以上问题，我们结合课程设计任务给出的要求仔细阅读了程序，并对程序做了相应改进（比如：添加了当投币完成后能够根据所投钱数判断能够购买的商品是食品还是饮料，还是两者都可以购买，或者都无法购买，并且使能够购买的商品的指示灯呈现点亮状态；再如：删除了部分无关功能要求的模块）。

其次，当我们将初步设计的程序输入实验台并进行实验验证时，发现当按着某一投币键不动时，会出现相当于投入了好多钱币的结果，然而实际中只投入了一次，针对此问题进行详细阅读后，发现时ADD这一指令造成的，为此，我们将ADD指令修改为ADDP指令，然后再投入运行，发现此问题解决。

此外，在经过以上的设计和修改后，再次将设计好的程序输入实验用的电脑，进行转换并输入到实验台上进行实验验证，我们发现：课程设计任务书给出的所有功能指标要求均可以实现，但是在功能实现以后，饮料和食品指示灯在找零结束后有自动亮了，针对此问题，我们再一次仔细分析了系统程序，发现是由于一下程序造成的（如图5-1所示）：图5-1 可选购商品的指示灯控制模块因为在系统执行完毕后，各元器件复位，即M105常闭触点回复闭合，然而M0、M1、M2和M3均保持置1状态（前提商品可以购买商品中的饮料或食品中的至少一样时），故输出线圈Y002和Y003再次得电时的饮料、食品的指示灯再次点亮，为此，我们在分析程序后，在系统整体即所有程序前面又加入了一个常闭触点，还另加了一个定时器，使得当系统完成所有工作后系统总体断电，这样以便于使得线圈Y002和Y003失电，从而解决了饮料和食品指示灯在找零结束后有自动亮了这一问题。

最后，当我们将修改后的程序输入实验台进行验证的时候，发现了另外的问题，具体问题如下：(1) 系统只能使用一次，即购买一次后就得重新启动程序才能进行下一次购买；(2) 系统在没有投币，或没有选择商品的情况下，如果按下购买确认键X005，那么系统的出货指示灯依然会点亮；针对上述问题（1），通过仔细分析程序发现是由于上一个问题的修改方法没有考虑系统再次使用问题造成的，为此需对上述问题进行进一步的修改以便于系统多次使用，为此，将上一问题的该修改改为添加了复位模块，具体模块如下图5-2所示：图5-2 复位模块图经验证得出，再加入复位模块后，圆满解决了“系统只能使用一次，即购买一次后就得重新启动程序才能进行下一次购买”这一问题。

针对上述问题（2），我们有仔细阅读分析程序了好几次，终于找到问题所在。

问题如图5-3所示：图5-3 出货指示灯控制模块图问题分析：即使在没有投币，或者没有选择食品或饮料的情况下，当我们按下商品购买确认键X005时，有图5-3可知线圈M105上电，M105的常开触点闭合实现自锁功能，同时时间继电器T0和T3上电并开始计时，当计时到3秒后时间继电器动作，即常开触点闭合，在图5-3中可以看到，输出线圈Y001和时间继电器T5上电，于是出货指示灯Y001点亮。

为解决上述问题，需在出货指示灯加入判断模块，具体修改内容如图5-5中的粗线框中的内容所示：图5-4 X005购买键按下后的控制模块图5-5 出货指示灯控制模块分析：再加入此模块后，只有至少可以购买一种商品的情况下，系统的出货指示灯才有可能亮，从而解决了“系统即使在没有投币，或没有选择商品的情况下，如果按下购买确认键X005，那么系统的出货指示灯依然会点亮”的问题。

6. 程序清单系统的梯形图：图3-1 系统的总梯形图图3-2 输入模块梯形图下面对本部分内容进行详细说明：首先，通过X000、X001和X002按键完成投币功能，分别代表1元、5元和10元；并且，通过ADDP指令将所投入钱数进行相加并保存在D0中；其次，通过X006按键实现投币完成确认功能；当按键按下后通过CMP指令进行比较判断所投入钱数到底可以购买饮料还是食品，或者两者都可以购买，亦或者两者都不可以购买，并将比较结果分别存储在M51、M52、M53、M54、M55和M56中；用于控制线圈M0、M1、M2和M3的上电与否，同时还作为下面输出模块中出货时出货指示灯点亮的判断条件之一，以防止投入钱币不足以购买货物而按下货物选择键和购买确认键后，出货指示灯也点亮这一种情况；再次，通过X003按键和X004按键分别实现食品和饮料的商品选择功能；X003和X004分别控制着线圈M100和线圈M101的上电与否，而这里的常开触点M100和M101适用于完成自锁功能的，作为下面输出模块中出货时出货指示灯点亮的判断条件之一，以防止没有选择货物出货指示灯也点亮这一种情况；此外，当商品选择完成后，通过X005按键实现商品购买确认功能，常开触点M105用于完成确认购买商品后的自锁功能，也作为下面出货时的判断条件之一；时间继电器T0和T3同时上电，分别用与输出模块的控制；图3-3 输出模块梯形图输出模块的详细说明：Y001和Y000分别实现出货和找零时的指示功能，其中Y001得，出货指示灯点亮只有在购买按键X005按下3秒钟后（即输入模块中的时间继电器T3 K30动作后），并且投入钱币总数可以购买商品时，出货指示灯才会点亮，出货指示灯点亮的同时，时间继电器T5 K20得电，2秒钟后时间继电器T5动作，从而使线圈Y001失电，从而使得出货指示灯熄灭；在时间继电器T0 K60的作用下，当出货指示灯熄灭1秒后，找零指示灯亮，在时间继电器T2 K20作用下，找零指示灯在点亮两秒后熄灭，表示找零完成；而输出Y002和Y003分别完成使饮料和食品的指示灯亮灭的功能，由M105长闭触点控制，即当确认购买按键X005按下后，线圈M105得电，其常闭触点断开，实现购买确认键按下后食品以及饮料指示灯的熄灭。