機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)范本.doc

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江西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)課題___________________________ 系 部___________________________ 專 業(yè)___________________________ 班 級(jí)___________________________ 姓 名___________________________ 學(xué) 號(hào)___________________________ 指導(dǎo)老師___________________________ 任務(wù)書(shū)發(fā)給日期______________________ 預(yù)定完成日期________________________ 課程設(shè)計(jì)完成的技術(shù)文件 1. 課題的目的和意義....................................................1 2. 課題任務(wù)的控制要求.................................................2 3. PLC外部硬件連接圖.................................................2 4. 輸入輸出點(diǎn)地址分配.................................................4 5. 梯形圖程序............................................................5 5.1符號(hào)表.............................................................5 5.2梯形圖.............................................................6 6. 指令語(yǔ)句表...........................................................12 7. 模擬調(diào)試的過(guò)程和出現(xiàn)問(wèn)題的分析................................16 7.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問(wèn)題.........................................16 7.2結(jié)果分析.........................................................16 8. 調(diào)試程序所用的試驗(yàn)設(shè)備..........................................17 9. 設(shè)計(jì)體會(huì).............................................................20 10. 參考文獻(xiàn)............................................................21 自動(dòng)售貨機(jī)的模擬控制 1.課題的目的和意義 PLC的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了PLC的發(fā)展，而PLC得發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了他們的發(fā)展。本次設(shè)計(jì)就在于結(jié)合PLC的種種優(yōu)點(diǎn)聯(lián)系實(shí)際情況來(lái)彌補(bǔ)原有系統(tǒng)的不足，利用PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。 自動(dòng)售貨機(jī)能夠充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問(wèn)題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。很多城市的公共場(chǎng)所里面都放置有自動(dòng)售貨機(jī)。出售的商品五花八門,從飲料、零食、香煙、糖果、方便面、照相機(jī)等。這種方便快捷的購(gòu)物方式越來(lái)越受到人們的青睞,同時(shí)也是現(xiàn)代化城市配套設(shè)施的需求。傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)采用單片機(jī)作為控制核心,這樣不僅會(huì)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?？删幊绦蚩刂破?PLC)是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置,它具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因?yàn)樽詣?dòng)售貨機(jī)作為社會(huì)上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施,要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。本文就詳細(xì)地介紹一種用PLC實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。 2.課題任務(wù)的控制要求 一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)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(dāng)投入的硬幣大于或等于12元時(shí)，汽水燈亮。當(dāng)投入的硬幣大于或等于15元時(shí)，咖啡燈亮，按下汽水按鈕，自動(dòng)出汽水一杯，并找出多余零錢，按下咖啡按鈕，自動(dòng)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(gè)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(kāi)關(guān)信號(hào)的數(shù)量、用戶程序的長(zhǎng)短及相關(guān)的功能。根據(jù)控制要求，I/O點(diǎn)數(shù)在48個(gè)左右，選擇性能價(jià)格比較高的西門子S7-200PLC，其中其輸入點(diǎn)為24點(diǎn)，輸出點(diǎn)為24點(diǎn)，該P(yáng)LC為繼電器輸出型。 了解各個(gè)控制對(duì)象的驅(qū)動(dòng)要求，分析對(duì)象的控制要求，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。本設(shè)計(jì)中，退幣按鈕、各種飲料按鈕和飲料出口（驅(qū)動(dòng)電磁閥）等均為開(kāi)關(guān)量。 根據(jù)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(hào) 電氣符號(hào) 型號(hào) 生產(chǎn)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(gè)常開(kāi) 8 SQ JM 歐姆龍 3 無(wú)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(diǎn)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(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。PLC通過(guò)輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過(guò)輸出接口將處理的結(jié)果送給被控對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。本次自動(dòng)售貨機(jī)I/O點(diǎn)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(cè)信號(hào) Q0.0 汽水指示燈 I0.1 5元檢測(cè)信號(hào) Q0.1 咖啡指示燈 I0.2 10元檢測(cè)信號(hào) Q0.2 汽水出貨機(jī)構(gòu) I0.3 汽水出貨按鈕 Q0.3 咖啡出貨機(jī)構(gòu) 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(hào)表 5.2梯形圖 6.指令語(yǔ)句表. 7.模擬調(diào)試的過(guò)程和出現(xiàn)問(wèn)題的分析 7.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問(wèn)題 先在PLC試驗(yàn)臺(tái)上連接好本試驗(yàn)中要用到的輸入/輸出接口，然后連接計(jì)算機(jī)與PLC 設(shè)備之間的通訊線，連接好之后各自都接通電源。接著在計(jì)算機(jī)中打開(kāi)STEP 7— Micro/WIN V4.0編程軟件，輸入該自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)梯形圖，然后進(jìn)行保存、綜合、編譯、調(diào)試、修改等過(guò)程確定無(wú)誤后，下載至PLC中，最后進(jìn)行硬件調(diào)試，在PLC的操作臺(tái)上進(jìn)行，一邊調(diào)試一邊觀察試驗(yàn)臺(tái)，看是否可以按我們事先預(yù)計(jì)的效果運(yùn)行。 此次自動(dòng)售貨機(jī)的聯(lián)機(jī)調(diào)試中，出現(xiàn)了三個(gè)主要問(wèn)題是： （1）投幣邏輯失控的問(wèn)題：調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，正在進(jìn)行假幣處理時(shí)，如再投入 真幣將會(huì)出現(xiàn)計(jì)算顯示投幣值的現(xiàn)象，造成投幣邏輯失控。 （2）對(duì)應(yīng)液指示燈控制的時(shí)候，指示燈閃爍的時(shí)間不好控制。 （3） 數(shù)碼管顯示不亮的問(wèn)題。 在調(diào)試中對(duì)以上出現(xiàn)的問(wèn)題的解決如下： （1）投幣邏輯失控的問(wèn)題的解決：在各幣值處理的網(wǎng)絡(luò)中分別串聯(lián)一個(gè)假幣取反信號(hào)進(jìn)行封鎖，則投幣邏輯正常。 （2）針對(duì)對(duì)應(yīng)液體指示燈閃爍時(shí)間不好控制，我在程序中加了特殊繼電器 SM0.5，通過(guò)SM0.5產(chǎn)生的周期性的脈沖信號(hào)來(lái)控制，從而達(dá)到所要求的閃爍控制時(shí)間。 （3）對(duì)于數(shù)碼管顯示不亮，主要原因是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)臺(tái)上的LED數(shù)碼管為共陰 極接法，顯示時(shí)要求公共端應(yīng)接低電位。將各位譯碼公共端輸出線圈的控制信號(hào)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(jié)果分析 由于本設(shè)計(jì)為課程設(shè)計(jì), 因此要求上沒(méi)有現(xiàn)實(shí)中的自動(dòng)售貨機(jī)功能強(qiáng)大, 沒(méi)有過(guò)多的商品選擇和各種報(bào)警系統(tǒng)。本自動(dòng)售貨機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括: 投幣計(jì)數(shù)系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應(yīng)系統(tǒng)和退幣系統(tǒng)。 （1）從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)、識(shí)別器判別人民幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。 （2）識(shí)別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。 （3）通信模塊與售貨機(jī)的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動(dòng)售貨機(jī)的面板鍵，顯示出哪個(gè)貨道有貨，哪個(gè)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(jù)售出的商品包裝類型的不同，采用不同的驅(qū)動(dòng)技術(shù)把商品送出。此次設(shè)計(jì)的售貨機(jī)主要出售易拉罐裝飲料，是利用電磁閥帶動(dòng)翻版驅(qū)動(dòng)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(jī)經(jīng)過(guò)延時(shí)予以退幣。 退幣分兩種情況：一種是由紙幣識(shí)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(fù)零，完成售貨。 8.調(diào)試程序所用的試驗(yàn)設(shè)備 調(diào)試程序所用的試驗(yàn)設(shè)備：西門子S7-200PLC 天煌教儀 電腦一臺(tái) 導(dǎo)線若干 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 編程軟件 9.設(shè)計(jì)體會(huì) 經(jīng)過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多新的知識(shí)，學(xué)到了很多書(shū)本上沒(méi)有的東西，對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，有了更進(jìn)一步的加深和鞏固。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)前，通過(guò)對(duì)題目的分析，借閱了相關(guān)的資料，做好設(shè)計(jì)準(zhǔn)備。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到了很多專業(yè)上的問(wèn)題，在老師的幫助下，得以解決。由于缺乏閱歷與實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)還存在許多不足的地方。但是我仍對(duì)這方面很感興趣，相信本次設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)我的今后生活或工作中會(huì)有很大的幫助。以后我會(huì)不斷學(xué)習(xí)，不斷地充實(shí)自己的。 總結(jié)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，它對(duì)我來(lái)說(shuō)是對(duì)大學(xué)三年的學(xué)習(xí)成果的總結(jié)和考核，通過(guò)對(duì)本課題的設(shè)計(jì)，使自己學(xué)會(huì)調(diào)研和查閱文獻(xiàn)資料，達(dá)到對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用。提高了分析問(wèn)題的能力，解決問(wèn)題和獨(dú)立工作的能力，為將來(lái)的工作打下良好的基礎(chǔ)。針對(duì)老師提出的問(wèn)題進(jìn)行了調(diào)整和補(bǔ)充，完成了自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并畫(huà)出自動(dòng)售貨機(jī)的外部接線圖要保持上進(jìn)的頭腦，不斷的接受新的事物和新的知識(shí)，挑戰(zhàn)新的問(wèn)題。這次的課程設(shè)計(jì)讓我們有實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，課本上學(xué)的是些理論的知識(shí)，此次實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)了我們的動(dòng)手能力 10.參考文獻(xiàn) [1]趙相賓.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)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(yīng)用.華南理工大學(xué)出版社，2003 [3]PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì).吳中俊編著.-北京：科學(xué)出版社，2003 [4]現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000 [5] 齊從謙.PLC技術(shù)及應(yīng)用主編[M].北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [6] 王兆明.電氣控制與PLC技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005 [7] 胡學(xué)林.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.01 [8] 俞志根.傳感器與檢測(cè)技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，2007 [9]PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計(jì).吳中俊編著.-北京：科學(xué)出版社，2003