1、學號1151401103電氣控制與可編程控制技術課 程 設 計（ 2011級本科） 題 目：基于S7-200PLC 自動售貨機控制系統設計 系（部）院： 物理與機電工程學院 專 業： 電氣工程及其自動化 作者姓名： 柴慶麗 指導教師： 張靜 職稱： 副教授 完成日期： 2014 年 7 月 2 日 課程設計任務書學 生 姓 名柴慶麗學 號1151401103專 業 方 向電氣工程班 級11級（1）班題 目 名 稱基于S7-200PLC自動售貨機控制系統設計一、設計的主要內容1.完成控制系統的硬件設計，主要包括：電氣元件的選擇、電氣原理圖設計、可編程控制器輸入輸出接線圖設計及控制面板設計等。2.

2、完成控制系統的軟件設計，主要包括：程序流程圖設計、梯形圖程序設計及仿真調試。3.完成課程設計說明書的撰寫，主要包括：封面、目錄、設計任務書、設計總體思路、硬件設計、軟件設計、總結體會、參考文獻等二、設計要求1.自動售貨機5角、1元、5元的紙幣。2.售貨共售出三種飲料。3所售飲料的標價：1-2元、2-2.5元、3-3元。4.當投入的紙幣總值超過所購飲料的標價時，所有可夠買飲料的指示燈亮，做可夠買提示。（如：當投入紙幣的總值超過2元時，飲料1指示燈亮亮，當投入紙幣的總值超過3元時，飲料1、飲料2、飲料3指示燈亮）。5.當飲料1的指示燈亮時，按下選擇開關，則排除飲料1,3s后自動停止。在這段時間里，

3、飲料1的指示燈閃爍。 6.當飲料2的指示燈亮時，按下選擇開關，則排除飲料2,3s后自動停止。在這段時間里，飲料2的指示燈閃爍。7.當飲料3的指示燈亮時，按下選擇開關，則排除飲料3,3s后自動停止。在這段時間里，飲料3的指示燈閃爍。8.系統根據顧客投入的紙幣，判斷紙幣是否足夠，若足夠則根據顧客的要求自動售貨，投幣不足則給出提示。9.購買飲料后，系統自動計算剩余幣值，并根據剩余幣值提示可購買飲料（指示燈）。11.若投入的紙幣總值超過所需的錢數（1-2元、2-2.5元、3-3元）則找錢指示燈亮，并按退幣控制，按按鈕，退出找回的錢。三、設計進度安排第一周星期一 查閱文獻資料，了解與設計題目相關的知識星

4、期二星期四 確定控制系統的總體設計方案，完成控制系統的硬件設計星期五至第二周星期二 完成控制系統的軟件設計及調試星期三星期四 撰寫課程設計說明書星期五 答辯 指導教師簽字 目錄1.本設計的目的及意義12.具體設計方案12.1 系統流程圖22.2 自動售貨機的控制要求22.3 I/O設置32.3.1 I/O分配表的確定32.3.2硬件的外部接線圖43、硬件及其程序設計63.1計幣系統63.2比較系統63.3選擇系統63.4 物品供應系統63.5 退幣系統6 3.6 自動售貨機結構示意圖74、PLC的選型74.3 程序設計梯形圖85.系統仿真與調試86.總結147.參考文獻171.本設計的目的及意

5、義 隨著社會不斷的進步，人們的物質文化與精神文化都在明顯的提高，這樣表現在出入各個場所采用信用卡支付現金，一人一部手機，節假日看電影，坐地鐵，聽音樂會，逛步行街。這個現象都表明在物質生活提高的同時，精神生活也提高了，隨處可見的出租車，還有隨處可見的售貨機，這在繁華的都市也已成為不可缺少的一個為市民提供方便的一部機器，只需要投幾個硬幣就可以選擇自己想要的物品。自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應消費環境和消費模式的變化，24小時無人售貨的系統可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優點。自動售貨機解放了人力，方便了生活，

6、創造了效益，方便廣大的市民。所以設計自動售貨機是非常必要的。通過對自動售貨機PCPLC控制系統的工作原理的分析、系統設計、編程、及上機調試工作的實踐，了解電器控制系統的一般設計思路，熟悉和掌握外圍電路系統和軟件設計的方法，并掌握利用PC對PLC工作狀況進行監控的方法。2.具體設計方案2.1 系統流程圖圖1 自動售貨機系統流程圖2.2 自動售貨機的控制要求自動售貨機的plc控制要求如下：1.自動售貨機5角、1元、5元的紙幣。2.售貨共售出三種飲料。3所售飲料的標價：1-2元、2-2.5元、3-3元。4.當投入的紙幣總值超過所購飲料的標價時，所有可夠買飲料的指示燈亮， 做可夠買提示。（如：當投入紙

7、幣的總值超過2元時，飲料1指示燈亮，當投入紙幣的總值超過3元時，飲料1、飲料2、飲料3指示燈亮）。5.當飲料1的指示燈亮時，按下選擇開關，則排除飲料1,8s后自動停止。在這段時間里，飲料1的指示燈閃爍。 6.當飲料2的指示燈亮時，按下選擇開關，則排除飲料2,8s后自動停止。在這段時間里，飲料2的指示燈閃爍。7.當飲料3的指示燈亮時，按下選擇開關，則排除飲料3,8s后自動停止。在這段時間里，飲料3的指示燈閃爍。8.系統根據顧客投入的紙幣，判斷紙幣是否足夠，若足夠則根據顧客的要求自動售貨，投幣不足則給出提示。9.購買飲料后，系統自動計算剩余幣值，并根據剩余幣值提示可購買飲料（指示燈）。11.若投入

8、的紙幣總值超過所需的錢數（1-2元、2-2.5元、3-3元）則找錢指示燈亮，并按退幣控制，按按鈕，退出找回的錢。2.3 I/O設置2.3.1 I/O分配表的確定 根據要求寫出I/O分配表一輸入輸出名稱代碼說明名稱代碼說明按鈕I0.0開始指示燈Q0.0L1夠買飲料1電磁閥ST1I0.15角入口指示燈Q0.1L2夠買飲料2電磁閥ST2I0.21元入口指示燈Q0.2L3夠買飲料3電磁閥ST3I0.35元入口指示燈Q0.3L4錢幣不足電磁閥ST4I0.4退幣出口指示燈Q0.4KM1飲料1出口按鈕I0.5選擇飲料1指示燈Q0.5KM2飲料2出口按鈕I0.6選擇飲料2指示燈Q0.6KM3飲料3出口按鈕I0

9、.7選擇飲料3指示燈Q0.7KM4退幣出口指示燈Q1.0-Q1.7 L5-L12個位數的七段數碼顯示指示燈指示燈Q2.0-Q2.7L13-L20十位數的七段數碼顯示指示燈2.3.2硬件的外部接線圖圖2 PLC自動售貨機I/O接線圖 1）輸入口1、5角紙幣的電開關連接至PLC的輸入口I0.02、1元紙幣的電開關連接至PLC的輸入口I0.13、5元紙幣的電開關連接至PLC的輸入口I0.24、飲料1的按鈕饑接至PLC的輸入口I0.35、飲料2的按鈕饑接至PLC的輸入口I0.46、飲料3的按鈕饑接至PLC的輸入口I0.57、找錢光電開關接至PLCD輸入口I0.62)輸出口1、PLC主機輸出口Q0.0控

10、制飲料1指示燈2、PLC主機輸出口Q0.1控制飲料2指示燈3、PLC主機輸出口Q0.2控制飲料3指示燈4、PLC主機輸出口Q0.6控制退幣指示燈5、PLC主機輸出口Q0.3控制飲料1出貨電磁閥6、PLC主機輸出口Q0.4控制飲料2出貨電磁閥7、PLC主機輸出口Q0.5控制飲料3出貨電磁閥8、PLC主機輸出口Q0.7控制找錢執行機構9、PLC主機輸出口Q1.0-Q1.6七段數碼管顯示指示燈3、硬件及其程序設計 售貨機的自動控制系統主要包括:計幣系統、比較系統、選擇系統、物品供應系統和退幣系統。3.1計幣系統當有顧客買物品時，投入的錢幣經過感應器，感應器記錄0.5元、1元、5元、的個數，通過幣值個

11、數的疊加，把最終的錢數放在MW20中。3.2比較系統投入錢幣完畢后,系統會把MW20幣值和可以購買物品的價格進行區間比較, 如果投入的錢幣不足則指示亮，要求繼續投入錢幣，或者退幣。當投入的錢幣總值超過物品價格時，相應的指示燈亮。3.3選擇系統比較電路完成后選擇電路指示燈亮，當按下相應的物品按鈕，應的指示燈為1秒為周期的閃爍。當相應的飲料取出后，閃爍同時停止。3.4 物品供應系統當按下物品選擇按鈕時，相應的物品輸出的同時MW20中的數據減少相應幣值，8秒后停止。3.5 退幣系統當顧客購完物品后，20秒后無操作，系統將自動退回幣值；當顧客需要自行退幣時，按下相應的退幣按鈕即可。3.6 自動售貨機結

12、構示意圖 4、PLC的選型S7-200PLC它有四種不同的型號，由于設計要求有7個輸入點和19個輸出點，因此選擇CPU226較為合適CPU224主機數字量I/O點為24輸入/16輸出共24個；擴展能力強，可連續7個擴展模塊，最大擴展至168個數字量I/O點或35路模擬量I/O點；13KB程序和數據存取空間；6個獨立的30KHz高數計數器，2路獨立的20KHz高數緩沖輸出，具有PID控制器；I/O端子排可能很容易地整體拆卸，是具有將強控制能力的控制器。4.3 程序設計梯形圖 梯形圖語言是在傳統電氣控制系統中常用的接觸器、繼電器等圖形表達符號的基礎上演變而來的。它與電氣控制線路圖相似，繼承了傳統電

13、氣控制邏輯中使用的框架結構、邏輯運算方式和輸入、輸出形式，具有形象、直觀、使用的特點。因此，這種編程語言為廣大電氣技術人員所熟知，是應用最廣泛的PLC的編程語言，是PLC的第一編程語言。5.系統仿真與調試 采用S7_200仿真對設計系統進行仿真及調試,采集的圖如下圖所示：按下開始按鈕時，七段數碼管顯示0以及其指示燈的亮滅情況輸入錢大于等于2時，七段數碼管顯示0以及其指示燈的亮滅情況當輸入的錢的總額大于2.5元時，七段數碼管顯示2.5以及其指示燈的亮滅情況當總額大于3元時，七段數碼管顯示5.5以及其指示燈的亮滅情況當總額大于3元時，七段數碼管顯示0以及其指示燈的亮滅情況結束后，按下飲料3的按鈕后

14、七段數碼管顯示0以及其指示燈的亮滅情況結束后。6.總結 本次課程設計我們的主要任務是用PLC實現自動售貨機的功能。一個平常看似簡單使用方便的自動售貨機，其實并不是那么容易就做成的。我們本次設計所做的只是PLC編程部分，以此實現它的功能。在接到題目后，起初感覺無從下手，在思考過一段時間后，我和同組同學通過網絡以及去圖書館查閱資料，獲得了一些有關自動售貨機以及PLC編程方面的信息。基于我們本學期所學習的PLC課程，我們自己嘗試著編寫了程序。經過多次修改以及調試，我們最終獲得成功，實現了預期的功能。在設計中我們用到了光電開關、電磁閥、執行機構等我們沒怎么接觸過的電子器件，之前我對這些元器件不是很了解

15、，由于在設計中用到了，我查閱了一些資料，對它們的原理以及應用有了深刻地認識。經過兩個禮拜的學習、研究以及經過張老師的指導.終于按時完成了課程設計.設計主要研究的是自動售貨機中有關于PLC的部分.自動售貨機是由于勞動密集型的產業構造向技術密集型社會轉變的產物。自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應消費環境和消費模式的變化，24小時無人售貨的系統可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優點。所以說,自動售貨機是今后小商品和飲料銷售方式的一個很好的發展趨勢.它的出現將極大的方便人們購買所需要的小商品.通過本次課程設計，我的收獲很大，對PLC的編程有了更進一步的掌握，增加了我的實踐動手能力。另外，我還學會了一些基本軟件的應用，比如Protel,Visio 等。7.參考文獻 1 張曉鋒，張靜.電氣控制與可編程控制技術及應用.北京：國防工業出版社，2010.2 宋伯生.PLC編程控制指南.北京：機械工業出版社，2007.3 史國生.電氣控制與可編程控制技術.北京：化學工業出版社，2004.4 張萬忠.可編程控制器入門與應用實例（西門子S7-200系列).北京：清華大學出版社，2007.5 王鑫.PLC機電控制系統應