機電一體化系統(tǒng)設計課程設計范本.doc

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江西機電職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計 設計課題___________________________ 系 部___________________________ 專 業(yè)___________________________ 班 級___________________________ 姓 名___________________________ 學 號___________________________ 指導老師___________________________ 任務書發(fā)給日期______________________ 預定完成日期________________________ 課程設計完成的技術文件 1. 課題的目的和意義....................................................1 2. 課題任務的控制要求.................................................2 3. PLC外部硬件連接圖.................................................2 4. 輸入輸出點地址分配.................................................4 5. 梯形圖程序............................................................5 5.1符號表.............................................................5 5.2梯形圖.............................................................6 6. 指令語句表...........................................................12 7. 模擬調試的過程和出現(xiàn)問題的分析................................16 7.1系統(tǒng)調試及解決的問題.........................................16 7.2結果分析.........................................................16 8. 調試程序所用的試驗設備..........................................17 9. 設計體會.............................................................20 10. 參考文獻............................................................21 自動售貨機的模擬控制 1.課題的目的和意義 PLC的發(fā)展與計算機技術、半導體技術、控制技術、數(shù)字技術、通信網絡技術等高新技術的發(fā)展息息相關，這些高新技術的發(fā)展推動了PLC的發(fā)展，而PLC得發(fā)展又對這些高新技術提出了更高更新的要求，促進了他們的發(fā)展。本次設計就在于結合PLC的種種優(yōu)點聯(lián)系實際情況來彌補原有系統(tǒng)的不足，利用PLC控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了自動售貨機能夠長期穩(wěn)定的運行。 自動售貨機能夠充分補充人力資源的不足，適應消費環(huán)境和消費模式的變化，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(yōu)點。很多城市的公共場所里面都放置有自動售貨機。出售的商品五花八門,從飲料、零食、香煙、糖果、方便面、照相機等。這種方便快捷的購物方式越來越受到人們的青睞,同時也是現(xiàn)代化城市配套設施的需求。傳統(tǒng)的自動售貨機控制系統(tǒng)采用單片機作為控制核心,這樣不僅會在輸入輸出接口上做大量的工作,而且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差。可編程序控制器(PLC)是綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置,它具有可靠性高、編程簡單、維護方便等優(yōu)點,已在工業(yè)控制領域得到廣泛地應用。因為自動售貨機作為社會上完成商品零售和綜合服務的獨立設施,要求它的結構必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。本文就詳細地介紹一種用PLC實現(xiàn)的自動售貨機控制系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計。 2.課題任務的控制要求 一臺自動售貨機用于出售汽水和咖啡，汽水12元一杯，咖啡15元一杯，顧客可以投入1元，5元，10元三種硬幣，當投入的硬幣大于或等于12元時，汽水燈亮。當投入的硬幣大于或等于15元時，咖啡燈亮，按下汽水按鈕，自動出汽水一杯，并找出多余零錢，按下咖啡按鈕，自動出咖啡一杯，并找出多余零錢。 3. PLC外部硬件連接圖 本系統(tǒng)是一個小型集中控制系統(tǒng)，PLC選型主要取決于控制系統(tǒng)輸入、輸出開關信號的數(shù)量、用戶程序的長短及相關的功能。根據控制要求，I/O點數(shù)在48個左右，選擇性能價格比較高的西門子S7-200PLC，其中其輸入點為24點，輸出點為24點，該PLC為繼電器輸出型。 了解各個控制對象的驅動要求，分析對象的控制要求，完成PLC硬件結構配置。本設計中，退幣按鈕、各種飲料按鈕和飲料出口（驅動電磁閥）等均為開關量。 根據上述要求，因條件所限輸出均用指示燈代替，由此繪制出PLC控制電路接線圖，如圖3-1所示： 圖3-1 外部硬件接線圖 電氣硬件清單 序號 電氣符號 型號 生產廠家 數(shù)量 備注 1 PLC CPU224CN 6ES7 214-2BD23-0XBB 西門子 1 5 KA J27 浙江正泰 5 24V線圈 7 SB K22 浙江正泰 3 3個常開 8 SQ JM 歐姆龍 3 無源型 9 HL AD17 浙江正泰 2 指示燈 13 二次線 RV 浙江正泰 若干 1MM2 表3-1電氣硬件清單 4.輸入輸出點地址分配 輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產現(xiàn)場之間的連接部件。PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數(shù)據，以這些數(shù)據作為PLC對被控對象進行控制的依據；同時PLC又通過輸出接口將處理的結果送給被控對象，以實現(xiàn)控制目的。本次自動售貨機I/O點的分配表如表4-1所示。 表4-1 輸入輸出地址分配 輸入 功能 輸出 功能 I0.0 1元檢測信號 Q0.0 汽水指示燈 I0.1 5元檢測信號 Q0.1 咖啡指示燈 I0.2 10元檢測信號 Q0.2 汽水出貨機構 I0.3 汽水出貨按鈕 Q0.3 咖啡出貨機構 I0.4 咖啡出貨按鈕 Q0.4 退幣1元 I0.5 退幣按鈕 Q0.5 退幣5元 Q0.6 退幣10元 5.梯形圖程序 5.1符號表 5.2梯形圖 6.指令語句表. 7.模擬調試的過程和出現(xiàn)問題的分析 7.1系統(tǒng)調試及解決的問題 先在PLC試驗臺上連接好本試驗中要用到的輸入/輸出接口，然后連接計算機與PLC 設備之間的通訊線，連接好之后各自都接通電源。接著在計算機中打開STEP 7— Micro/WIN V4.0編程軟件，輸入該自動售貨機的相關梯形圖，然后進行保存、綜合、編譯、調試、修改等過程確定無誤后，下載至PLC中，最后進行硬件調試，在PLC的操作臺上進行，一邊調試一邊觀察試驗臺，看是否可以按我們事先預計的效果運行。 此次自動售貨機的聯(lián)機調試中，出現(xiàn)了三個主要問題是： （1）投幣邏輯失控的問題：調試中發(fā)現(xiàn)，正在進行假幣處理時，如再投入 真幣將會出現(xiàn)計算顯示投幣值的現(xiàn)象，造成投幣邏輯失控。 （2）對應液指示燈控制的時候，指示燈閃爍的時間不好控制。 （3） 數(shù)碼管顯示不亮的問題。 在調試中對以上出現(xiàn)的問題的解決如下： （1）投幣邏輯失控的問題的解決：在各幣值處理的網絡中分別串聯(lián)一個假幣取反信號進行封鎖，則投幣邏輯正常。 （2）針對對應液體指示燈閃爍時間不好控制，我在程序中加了特殊繼電器 SM0.5，通過SM0.5產生的周期性的脈沖信號來控制，從而達到所要求的閃爍控制時間。 （3）對于數(shù)碼管顯示不亮，主要原因是因為實驗臺上的LED數(shù)碼管為共陰 極接法，顯示時要求公共端應接低電位。將各位譯碼公共端輸出線圈的控制信號由邏輯取指令改為取反指令后，數(shù)碼管則按要求顯示。 7.2結果分析 由于本設計為課程設計, 因此要求上沒有現(xiàn)實中的自動售貨機功能強大, 沒有過多的商品選擇和各種報警系統(tǒng)。本自動售貨機的自動控制系統(tǒng)主要包括: 投幣計數(shù)系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應系統(tǒng)和退幣系統(tǒng)。 （1）從投幣口送入貨幣，然后經過傳感器采集數(shù)據、識別器判別人民幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。 （2）識別器把信息數(shù)據傳給通信模塊。 （3）通信模塊與售貨機的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動售貨機的面板鍵，顯示出哪個貨道有貨，哪個貨道已售完，并等待顧客按鍵選擇商品。 （4）顧客選擇商品后，根據售出的商品包裝類型的不同，采用不同的驅動技術把商品送出。此次設計的售貨機主要出售易拉罐裝飲料，是利用電磁閥帶動翻版驅動的。 （5）顯示余額，如果金額足夠多，顧客可以選擇找?guī)呕蚶^續(xù)買商品；如果款額不足，售貨機經過延時予以退幣。 退幣分兩種情況：一種是由紙幣識別器完成退紙幣，另一種是由硬幣的通信模塊完成退硬幣。 （6）系統(tǒng)復零，完成售貨。 8.調試程序所用的試驗設備 調試程序所用的試驗設備：西門子S7-200PLC 天煌教儀 電腦一臺 導線若干 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 編程軟件 9.設計體會 經過此次課程設計，我學到了很多新的知識，學到了很多書本上沒有的東西，對所學的專業(yè)知識，有了更進一步的加深和鞏固。在進行課程設計前，通過對題目的分析，借閱了相關的資料，做好設計準備。在課程設計過程中，遇到了很多專業(yè)上的問題，在老師的幫助下，得以解決。由于缺乏閱歷與實際經驗，本次設計還存在許多不足的地方。但是我仍對這方面很感興趣，相信本次設計會對我的今后生活或工作中會有很大的幫助。以后我會不斷學習，不斷地充實自己的。 總結這次的畢業(yè)設計，它對我來說是對大學三年的學習成果的總結和考核，通過對本課題的設計，使自己學會調研和查閱文獻資料，達到對所學知識的綜合運用。提高了分析問題的能力，解決問題和獨立工作的能力，為將來的工作打下良好的基礎。針對老師提出的問題進行了調整和補充，完成了自動售貨機系統(tǒng)設計，并畫出自動售貨機的外部接線圖要保持上進的頭腦，不斷的接受新的事物和新的知識，挑戰(zhàn)新的問題。這次的課程設計讓我們有實際動手設計的經驗，課本上學的是些理論的知識，此次實驗培養(yǎng)了我們的動手能力 10.參考文獻 [1]趙相賓.可編程控制器技術與應用系統(tǒng)設計.機械工業(yè)出版社，2002，7 [2]鐘肇新.范建東.可編程控制器原理及應用.華南理工大學出版社，2003 [3]PLC電氣控制與組態(tài)設計.吳中俊編著.-北京：科學出版社，2003 [4]現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術.北京：北京航空航天大學出版社，2000 [5] 齊從謙.PLC技術及應用主編[M].北京：北京機械工業(yè)出版社，2002 [6] 王兆明.電氣控制與PLC技術[M].北京：清華大學出版社，2005 [7] 胡學林.可編程控制器原理及應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.01 [8] 俞志根.傳感器與檢測技術[M].北京：科學出版社，2007 [9]PLC電氣控制與組態(tài)設計.吳中俊編著.-北京：科學出版社，2003