機電一體化系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計范本.doc

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江西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計設(shè)計課題_系 部_專 業(yè)_班 級_姓 名_學(xué) 號_指導(dǎo)老師_任務(wù)書發(fā)給日期_預(yù)定完成日期_ 課程設(shè)計完成的技術(shù)文件1. 課題的目的和意義.12. 課題任務(wù)的控制要求.23. PLC外部硬件連接圖.24. 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.66. 指令語句表.127. 模擬調(diào)試的過程和出現(xiàn)問題的分析.16 7.1系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題.16 7.2結(jié)果分析.168. 調(diào)試程序所用的試驗設(shè)備.179. 設(shè)計體會.2010. 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(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)展推動了PLC的發(fā)展，而PLC得發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進了他們的發(fā)展。本次設(shè)計就在于結(jié)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(yīng)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(shè)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?？删幊绦蚩刂破?PLC)是綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)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(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因為自動售貨機作為社會上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨立設(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(shè)計和軟件設(shè)計。2.課題任務(wù)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(guān)信號的數(shù)量、用戶程序的長短及相關(guān)的功能。根據(jù)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(qū)動要求，分析對象的控制要求，完成PLC硬件結(jié)構(gòu)配置。本設(shè)計中，退幣按鈕、各種飲料按鈕和飲料出口（驅(qū)動電磁閥）等均為開關(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 序號電氣符號 型號 生產(chǎn)廠家 數(shù)量 備注 1 PLCCPU224CN6ES7 214-2BD23-0XBB 西門子 1 5 KA J27 浙江正泰 524V線圈 7 SBK22 浙江正泰 33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(chǎn)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(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為PLC對被控對象進行控制的依據(jù)；同時PLC又通過輸出接口將處理的結(jié)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I0.01元檢測信號Q0.0汽水指示燈I0.15元檢測信號Q0.1咖啡指示燈I0.210元檢測信號Q0.2汽水出貨機構(gòu)I0.3汽水出貨按鈕Q0.3咖啡出貨機構(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符號表5.2梯形圖6.指令語句表.7.模擬調(diào)試的過程和出現(xiàn)問題的分析7.1系統(tǒng)調(diào)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(shè)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(guān)梯形圖，然后進行保存、綜合、編譯、調(diào)試、修改等過程確定無誤后，下載至PLC中，最后進行硬件調(diào)試，在PLC的操作臺上進行，一邊調(diào)試一邊觀察試驗臺，看是否可以按我們事先預(yù)計的效果運行。 此次自動售貨機的聯(lián)機調(diào)試中，出現(xiàn)了三個主要問題是： （1）投幣邏輯失控的問題：調(diào)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(yīng)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(diào)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(wǎng)絡(luò)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(yīng)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(chǎn)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(yīng)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(jié)果分析由于本設(shè)計為課程設(shè)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(yīng)系統(tǒng)和退幣系統(tǒng)。 （1）從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)、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(jù)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(jù)售出的商品包裝類型的不同，采用不同的驅(qū)動技術(shù)把商品送出。此次設(shè)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(qū)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(jīng)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(fù)零，完成售貨。8.調(diào)試程序所用的試驗設(shè)備 調(diào)試程序所用的試驗設(shè)備：西門子S7-200PLC 天煌教儀 電腦一臺 導(dǎo)線若干 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3 編程軟件 9.設(shè)計體會 經(jīng)過此次課程設(shè)計，我學(xué)到了很多新的知識，學(xué)到了很多書本上沒有的東西，對所學(xué)的專業(yè)知識，有了更進一步的加深和鞏固。在進行課程設(shè)計前，通過對題目的分析，借閱了相關(guān)的資料，做好設(shè)計準備。在課程設(shè)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(jīng)驗，本次設(shè)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(shè)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(xué)習(xí)，不斷地充實自己的。 總結(jié)這次的畢業(yè)設(shè)計，它對我來說是對大學(xué)三年的學(xué)習(xí)成果的總結(jié)和考核，通過對本課題的設(shè)計，使自己學(xué)會調(diào)研和查閱文獻資料，達到對所學(xué)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(chǔ)。針對老師提出的問題進行了調(diào)整和補充，完成了自動售貨機系統(tǒng)設(shè)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(shè)計讓我們有實際動手設(shè)計的經(jīng)驗，課本上學(xué)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(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計.機械工業(yè)出版社，2002，72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，20033PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計.吳中俊編著.-北京：科學(xué)出版社，20034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，20005 齊從謙.PLC技術(shù)及應(yīng)用主編M.北京：北京機械工業(yè)出版社，20026 王兆明.電氣控制與PLC技術(shù)M.北京：清華大學(xué)出版社，20057 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，2007.018 俞志根.傳感器與檢測技術(shù)M.北京：科學(xué)出版社，20079PLC電氣控制與組態(tài)設(shè)計.吳中俊編著.-北京：科學(xué)出版社，2003