自動售貨機畢設(shè)開題

1、<p><b>　　上海電機學(xué)院</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告</p><p>　　課題名稱 基于PLC的自動售貨機的電氣設(shè)計</p><p>　　學(xué) 院 電氣學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動化

2、（軌道交通方向） </p><p>　　班 級 BG1002 </p><p>　　學(xué) 號 101001010220 </p><p>　　姓 名 廖鑫成 </p>

3、<p>　　指導(dǎo)教師 龔建芳 </p><p>　　定稿日期： 2013年月日</p><p>　　基于PLC的自動售貨機的電氣設(shè)計</p><p>　　摘要：文章首先簡述了自動售貨機系統(tǒng)的意義和發(fā)展現(xiàn)狀以及PLC語言的特點，然后介紹了自動售貨機的設(shè)計要求、設(shè)計思路，并給出了總體設(shè)計框圖

4、，通過分析設(shè)計寫出PLC程序源代碼，將代碼在軟件平臺上進(jìn)行編譯、執(zhí)行基本符合設(shè)計要求。最終完成的自動售貨機系統(tǒng)具有商品選擇，投幣處理、出貨找零、異常退幣等主要功能，整個系統(tǒng)的開發(fā)體現(xiàn)了在軟件平臺上用PLC設(shè)計數(shù)字控制系統(tǒng)的實用性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動售貨機，可編程控制器（PLC），貨幣識別找零系統(tǒng)，貨物傳送系統(tǒng)</p><p><b>　　1文獻(xiàn)綜述 </b&

5、gt;</p><p>　　隨著社會的不斷發(fā)展，從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(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。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應(yīng)運而生了[1]。</p><p&

6、gt;　　1.1自動售貨機介紹</p><p>　　自動售貨機是可完成無人自動售貨,集光、機、電一體化的商業(yè)自動化設(shè)備。隨著當(dāng)前城市規(guī)模的增大，很多公共場合都放置有自動售貨機，極大的滿足了人們的即時性需求，為人們進(jìn)行簡單物品的采購提供了一種便利。自動售貨機行業(yè)長期以來在美國、日本等國家得到迅猛發(fā)展，目前已在45個國家得到廣泛普及。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計，中國的自動售貨機擁有量僅有2萬臺，相對于13億的人口大國和零售業(yè)態(tài)發(fā)

7、展的趨勢而言，中國自動售貨機行業(yè)的發(fā)展空間將更加廣闊。傳統(tǒng)的自動售貨機多采用單片機控制方案，系統(tǒng)硬件設(shè)計復(fù)雜，抗干擾能力相對較差，很難保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，維護(hù)維修困難。</p><p>　　1.2 PLC的介紹</p><p>　　隨著微處理器、計算機對數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已擴展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多

8、規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性?？删幊绦蚩刂破鳎≒rogrammable logic controller）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。</p><p>　　PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機相同，其基本構(gòu)成為：電源、中央處理單元(CPU)、存儲器、輸入輸出接口電路、功能

9、模塊、通信模塊等幾部分組成。它的工作原理可分為以下幾部分：（1）掃描技術(shù)、（2）用戶程序執(zhí)行階段、（3）輸出刷新階段。PLC常用的編程元件有以下幾種：輸入繼電器，輸出繼電器和輔助繼電器，特殊輔助繼電器，定時器，計數(shù)器，數(shù)據(jù)存儲器，狀態(tài)器，還有一些包括標(biāo)志跳轉(zhuǎn)，中斷，子程序程序入口等等。 </p><p>　　可編程控制器（PLC）的特點</p><p>　　1）可靠性高，抗干擾能力強<

10、;/p><p>　　2）配套齊全，適應(yīng)性強，應(yīng)用靈活</p><p>　　3）編程方便，易于使用</p><p>　　4）功能強，拓展能力強，性價比高</p><p>　　5）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便</p><p>　　6）維修方便，維修工作量小</p><p>　　7）PLC體積小、能

11、耗低，易于實現(xiàn)機電一體化。</p><p>　　2.選題背景及其意義</p><p><b>　　2.1背景</b></p><p>　　自動售貨機（Vending Machine）起源于公元前215年的古埃及，當(dāng)時用于人們在神廟里用金幣購買圣水。19世紀(jì)70年代，自動售貨機在美國、日本迅猛發(fā)展，如今已成為世界上最大的現(xiàn)金交易市場。作為一種前衛(wèi)

12、的零售方式，自動售貨機已在45個國家廣泛普及。據(jù)統(tǒng)計，日本平均每23人就擁有一臺自動售貨機，美國平均每40人擁有一臺自動售貨機，美國自動售貨機的零售營業(yè)額高達(dá)293億美元，日本每個消費者每年在自動售貨機上的消費金額達(dá)5.5元。全世界每年通過自動售貨機銷售商品的總額已達(dá)2000億美元。</p><p>　　近些年，隨著我國商品市場的不斷繁榮和城市現(xiàn)代化程度的不斷提高，自動售貨機也已悄然步入了我國的大中城市。自動售貨

13、機在北京、上海、大連、沈陽、西安開始出現(xiàn)，成為不少年輕人時髦的購物選擇。在國家相關(guān)政府部門的大力支持下，中國的自動售貨機產(chǎn)業(yè)以超常規(guī)的速度迅猛發(fā)展，并帶動了一批新的服務(wù)業(yè)、物流運輸配送業(yè)的快速發(fā)展，豐富了中國的商業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了一個全新的自動銷售和自助服務(wù)時代。</p><p><b>　　2.2意義</b></p><p>　　自動售貨機是一種全新的商業(yè)零售形式。

14、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，人們對自動售貨機的安全性、可靠性的要求越來越高。PLC（可編程控制器）作為一種工業(yè)控制微型計算機，它以安全可靠性、運行穩(wěn)定、編程方便、操作簡單尤其是它的高可控性等優(yōu)點。在自動售貨機控制系統(tǒng)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應(yīng)消費環(huán)境和消費模式的變化，24小時無人售貨的系統(tǒng)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

15、升的問題等各項優(yōu)點。自動售貨機解放了人力，方便了生活，創(chuàng)造了效益，方便廣大的市民。實踐和直覺告訴我們，自動售貨機在中國的橫空出世，必將為國內(nèi)的食品、香煙、飲料等諸多行業(yè)帶來新的契機，中國的現(xiàn)代文明又將以自動售貨機的應(yīng)用和普及開啟一個新的里程碑！所以設(shè)計自動售貨機是非常必要的。</p><p><b>　　3.研究內(nèi)容</b></p><p><b>　　3.

16、1研究目標(biāo)</b></p><p>　　此次設(shè)計的是基于PLC控制的自動售貨機設(shè)計。其要求為：對投入的貨幣進(jìn)行運算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能購買某種商品，并做出相應(yīng)的反映。因此，售貨機應(yīng)能夠辨識機內(nèi)包含的商品，能夠現(xiàn)實已投入的幣值，以及再投入貨幣累計顯示，同時提示可以購買的商品。當(dāng)按下選擇商品的按鈕時，售貨機進(jìn)行減法運算，從投入的貨幣總值中減去該商品的價格，同時起動相應(yīng)的電機，提取該商品到出貨口，此時

17、售貨機繼續(xù)等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時不再購買，則按下退幣按鈕，售貨機進(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。 </p><p>　　（1） 此自動售貨機可投入5角或1元硬幣； </p><p>　?。?） 投入硬幣在限定時間內(nèi)（30）不按任何按鍵，自動售貨機退還硬幣； </p><p&

18、gt;　?。?） 投入硬幣的總值等于大于物品價值時，對應(yīng)的物品指示燈亮綠燈； </p><p>　?。?） 當(dāng)物品對應(yīng)的指示燈亮綠燈時，按下相應(yīng)的按鍵，相應(yīng)的物品排出，同時指示燈綠燈閃爍； </p><p>　?。?） 超出物品總值時，將自動退還余款； </p><p>　?。?） 當(dāng)購買成功一件

19、物品，20秒無操作，將自動退還； </p><p>　?。?） 投入錢幣以后，不想購買，按退款鍵，錢幣自動退還； </p><p>　?。?） 當(dāng)物品不足時，對應(yīng)的物品指示燈亮紅燈，按鍵無反應(yīng)，并向總部發(fā)送所缺物品信息。   </p><p>　　3.2控制面板設(shè)計及功能</p><p&

20、gt;　　假設(shè)9種飲料，不同價格擺放在貨架上用數(shù)字鍵代替商品按鍵，就能在某種商品缺貨的時候能及時地補上其他的商品種類，并且不會使顧客混淆，使人機界面更加友好。</p><p><b>　　其控制要求如下：</b></p><p>　　(1) 貨物種類共9種，這9種物品分別對應(yīng)著9個不同的按鍵選擇，其中1元、2元、3元價格不等的物品各3種；貨幣識別裝置能夠識別0.5元

21、、1元的貨幣。 </p><p>　　(2) 在規(guī)定的30秒時間內(nèi)可多次投入貨幣，能夠?qū)崿F(xiàn)貨幣累加功能，超過30秒投幣無效。</p><p>　　(3) 如果累計投入的貨幣數(shù)目超過所購買物品的總價，機器能夠?qū)崿F(xiàn)找錢功能；如果投入的貨幣沒有達(dá)到所選擇物品的價格，投入的錢將全部退還；在投入一次累加貨幣后選擇物品時，如果投入的累加貨幣數(shù)目大大超過所選擇物品的預(yù)設(shè)單個價格時，

22、能夠?qū)崿F(xiàn)選擇同一件物品購買多個。</p><p>　　(4) 設(shè)計13個按鍵選擇，其中9個是貨物選擇，還有一個確定鍵和一個取消鍵，如果當(dāng)物品不足時，對應(yīng)的物品指示燈亮紅燈，按鍵無反應(yīng)，并向總部發(fā)送所缺物品信息。</p><p>　　3.3電氣控制系統(tǒng)總體方案研究</p><p>　　此次設(shè)計中，飲料送出系統(tǒng)是一個自動運行的系統(tǒng)。要求電機把物件運至指定位置并停止后，

23、能夠抓取物件搬移到另外一條傳送帶上，然后返回搬運下一個物件。其中控制系統(tǒng)還是采取了PLC控制。</p><p>　　應(yīng)此要確定PLC的類型，西門子PLC 可靠性高，使用壽命長,環(huán)境適應(yīng)性強,靈活通用,使用方便,維護(hù)簡單，整個連接過程僅需要一把螺絲刀即可完成,所以采用西門子S7-300系列的PLC[15]。然后在確定電氣控制系統(tǒng)的硬件連線之前，先確定按鈕、行程開關(guān)、光電開關(guān)等外部的輸入設(shè)備，還要確定電磁閥、線圈等輸

24、出控制對象，盡量減少PLC的輸入和輸出的點數(shù)，簡化輸入輸出端口的接線。PLC硬件功能圖如下：</p><p>　　3.4 PLC用戶程序的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)機械手傳送帶物料分揀系統(tǒng)電氣控制的要求，編寫完成相應(yīng)的程序。然后進(jìn)行程序的調(diào)試工作，在調(diào)試過程中會出現(xiàn)錯誤，應(yīng)及時地修改，并耐性地反復(fù)調(diào)試，直至調(diào)試成功為止，得出正確完整的程序。并且寫出程序清單、I/O端口分配表等。<

25、/p><p>　　4工作特色及其難點，擬采取的解決措施</p><p><b>　　4.1特色</b></p><p>　　此次設(shè)計的飲料傳送系統(tǒng)是可以自動運行的，無需人工操作，故障時能及時發(fā)出警報。大大減少了人力操作，更方便快捷。</p><p><b>　　4.2難點</b></p>

26、<p>　　PLC程序的編寫以及程序合理性，對整個系統(tǒng)過程的分析，工作方式 的選擇，主要是在程序調(diào)試運行過程和飲料傳送的動作過程相一致，保證各種工作方式下程序均能按 要求正常運行。</p><p><b>　　4.3措施</b></p><p>　　程序編寫前應(yīng)大量查閱相關(guān)PLC的資料，熟悉程序編寫的過程。程序便寫好后，應(yīng)在反復(fù)調(diào)試程序，

27、直至程序無錯和警告。如一直調(diào)試難以成功時，在查詢書籍資料，或者求助老師。</p><p>　　5.論文工作量及預(yù)期</p><p>　　2013年12月---- 2014年3月：收集資料，確定設(shè)計系統(tǒng)總體方案，書寫開題報告，進(jìn)行開題答辯。</p><p>　　2014年03月----2014年04月：翻譯有關(guān)外文資料及閱讀技術(shù)文獻(xiàn)，進(jìn)行方案論證。分別對軟、硬件進(jìn)行設(shè)

28、計 </p><p>　　2014年04月：中期答辯</p><p>　　2014年04月---- 2014年05月：軟、硬件調(diào)試，編寫畢業(yè)論文。</p><p>　　2014年05月：上交論文評閱</p><p>　　2014年06月上旬：畢業(yè)答辯準(zhǔn)備和答辯</p><p><b>　　6.預(yù)期成果&

29、lt;/b></p><p>　?。?）完成電氣控制原理圖設(shè)計</p><p>　　（2）完成輸入輸出端子的分配表及元件器材表</p><p>　?。?）完成PLC的程序設(shè)計</p><p>　　（4）完成安裝調(diào)試報告</p><p>　?。?）正確設(shè)計PLC與自動售貨機的接線方式并進(jìn)行控制信號線的連接。 <

30、;/p><p>　?。?）運行程序使自動售貨機按照預(yù)訂的設(shè)計運行。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陳建民.電氣控制與PLC應(yīng)用（第二版）.電子工業(yè)出版社，2001.(3):76-90</p><p>　　[2]白麗．自動售貨機:第三次零售業(yè)革命［ Ｊ］．電子商務(wù)，2005，（3）&

31、lt;/p><p>　　[3]王雯雋．基于Verilong-HDL 自動售貨機的設(shè)計與實現(xiàn)［ Ｊ］．微型電腦應(yīng)用，2005，2１（５） </p><p>　　[4]裴進(jìn)靈．一種新型自動售貨機的研制［Ｊ］．科技情報開發(fā)與經(jīng)濟， 2003，13（12）</p><p>　　[5]鄭大宇，紀(jì)鵬．自動售貨機結(jié)構(gòu)安全機制的研究［ Ｊ］．哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，

32、22（1）</p><p>　　[6]鄭大宇，劉立晶．自動售貨機送出機構(gòu)的設(shè)計及優(yōu)化［ Ｊ］．黑龍江商學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2000，6（3）</p><p>　　[7] 常斗南,等. 可編程序控制器原理、應(yīng)用、實驗[M] . 北京:機械工業(yè)出版社,1998. </p><p>　　[8] 賀賈德勝.PLC應(yīng)用開

33、發(fā)實用子程序（第一版）[M].人民郵電出版社，2006:135-136 </p><p>　　[9] 鄒金慧.可編程控制器及其系統(tǒng)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2002.11 </p><p>　　[10] 翁維勤.過程控制系統(tǒng)及工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996

34、 </p><p>　　[11] 李景學(xué).等.可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法[M].北京：電子工業(yè)出版社，1995 </p><p>　　[12] 余雷聲.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998.</p><p>　　[13] 柳春生，西門子PLC[M]，機械工業(yè)出版社，2011</p><p&g

35、t;　　[14] 余雷聲.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，1998.</p><p>　　[15] Design of a VMEbus-based programmable logic controller (PLC), Taha F. A1-Khudairy, Bakir A.R. A1-Hashemy, Munqith A.J. A1-Baker, Electrical Engineeri

36、ng Dept.University of Baghdad, Baghdad, lraq[J], Received 10 April 1997; revised 19 August 1997; accepted 4 September 1997</p><p>　　[16] A mechatronics educational laboratory – Programmable logic controllers