PLC自动售货机控制系统设计
目录
一、引言 7
二、系统方案选择及芯片介绍 7
（一）系统控制要求 7
（二）系统控制核心的选择 8
（三）系统主要模块组成 8
1.钱币识别模块 8
2.数码管显示模块 9
3.出货模块 9
4.报警模块 10
（四）系统示意图 10
三、系统硬件设计 11
（一）可编程控制器（PLC）概述 11
1.PLC的特点 11
2.PLC的系统组成和工作原理 11
（二）PLC控制系统设计步骤 12
（三）PLC选型 13
1.PLC主机模块 13
2.PLC的Ｉ／Ｏ扩展模块 13
3.PLC的选择 13
（四）钱币识别模块硬件选择 13
1.钱币识别器的种类 13
2.钱币识别器的选择 13
3.投币器的输出信号 16
（五）钱币识别模块与电脑之间的连接 16
（六）数码管选择 17
（七）电磁阀的选择 17
（八）控制系统的I/O点和地址分配 18
（九）系统电路图 19
（十）PLC外围接线图 20
四、系统软件设计 21
（一）PLC编程语言和编程软件的使用 21
1.PLC编程语言 21
2.编程软件STEP 7 MicorWin V4.0的使用 21
（二）系统设计流程 23
（三）系统程序设计 25
1.钱币累加模块 25
2.数码管实时显示模块 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3.饮料可购买指示模块 29
4.饮料购买模块 29
5.纸杯提供模块 30
6.出货模块 32
7.报警模块 33
8.找零模块 35
9.其他模块 36
五、程序调试 37
（一）调试界面 37
（二）程序装载 38
（三）程序调试 39
六、组态软件的设计 67
（一）MCGS组态软件介绍 43
（二）MCGS组态软件系统组成 43
（三）MCGS组态软件的五大组成部分 43
（四）MCGS组态与PLC的连接 44
（五）MCGS组态设计 46
（六）MCGS组态仿真 49
结论 52
致谢 53
参考文献 54
附录 55
一、引言
自动售货机是一种新形式的零售、自动售货机的快速发展,越来越多的市场份额。早在公元一世纪左右,希腊发明了世界上第一个自动售货机,然而,在1925年自动售货机自动售货机真正意义上是提供香烟。然后自动售货机的出现各种各样的功能,如门票、邮票、销售饮料,如自动售货机行业的实际增长在欧洲和美国和日本在70年代,日本是世界上人口最多的国家,自动售货机,自动售货机,在日本很受欢迎,70%的罐装饮料自动售货机。随着自动售货机行业的发展自动售货机的种类也越来越多，功能也各不相同，且售出的商品也是各式各样的，其主要出售的商品有饮料，日用品等。产品自动售货机的指示装置，硬币识别装置，报警装置，装置，储存和运输的硬币识别装置的核心是一个自动售货机，其主要功能是识别事物的真实性，和真正的积累，通过求解假币。函数是一个指向装置在硬币的数量自动售货机实现目标输入商品的价格，你可以买这个产品。贮藏售货装置的功能是用来保存商品，当接受系统出货指令时，通过出货口给出购买的商品。自70年代以来，自动售货机的运用越来越广泛，且出现了基于微机控制的各类新型自动售货机，包括利用信用卡等取代钱币并实现与计算机连接的自动无人售货系统[1]。
二、系统方案选择及芯片介绍
（一）系统控制要求
（1）该自动售货机控制系统可以通过钱币识别模块来识别1元，2元，5元三种币值的钱币。
（2）没有通过投币口投币之前数码管显示0。
（3）每投一次钱币系统会累计一次，然后通过数码管实时显示出金额。
（4）当投的币值大于等于自动售货机内的饮料价格时对应饮料的指示灯亮，表示可以购买。
（5）对应饮料指示灯下面有对应的购买按钮，按下购买按钮先提供纸杯，然后才打开电磁阀供应饮料，最后减去饮料的价格，并通过数码管实时显示余额。如果不想继续购买商品，可以按下找零按钮，然后控制系统会找出余额。
（6）投币30秒不进行任何操作系统将自动退币，出货后30秒不进行任何操作系统将自动退币。
（7）如果钱币识别系统识别投的是假币时，系统警报器响同时退出假币。
（8）如果投入的钱币大于等于要购买的饮料的价格，但对应的指示灯并不亮，则表示该饮料售完。这时可以选择找零或者购买其他饮料。
（9）当其中一种饮料售出杯数大于等于设定值时，系统警报器会响。
（二）系统控制核心的选择
在系统设计时考虑了单片机和PLC这两种方案，但是在设计时考虑到自动售货机的输入电压是很不稳定的，如果选用单片机作为系统的控制核心会由于过压而造成发热对控制器造成损坏，而选用PLC作为控制核心，因为PLC的电压输入范围比较大，不会因为过压而造成控制器的损坏，所以选择PLC作为控制核心，PLC相比于单片机有如下优点：
（1）系统稳定性高且抗干扰性强。
（2）使用起来方便且控制程序可改变。
（3）编程简单，且容易掌握。
（4）能够大大减少控制系统设计以及施工的工作量。
（5）体积小、重量轻、能耗低、维护方便。
（6）开发周期短。
（三）系统主要模块组成
1.钱币识别模块
1）.硬币投币器识别：
投币器内部结构由四个部分组成：
（1）用于生成高频方波信号的振荡电路；
（2）控制接受真币和退出假币的电磁阀门；
（3）定位硬币在投入过程中的位置的光电传感器；
（4）主控制电路。
各个部分的功能及工作原理：
（1）高频方波振荡电路：
这是线圈模块最重要的功能，产生高频信号，当没有铁制品进入线圈，该高频方波振荡器电路的输出频率是非常稳定的，当你有一枚硬币通过时的磁场变化的振荡电路产生的高频电容，线圈导致在高频振荡电路的振荡频率的变化，通过检测的变化值，可以区真假币。
本设计运用了两个８位数码管作为投币金额以及余额显示模块，为了显示数字就必需对数字进行编码，LED数码显示器提供的编码正好是一个字节，而本设计只需显示数字没有小数点，所以编码时只需编码７位。段码编码见表2-1。
（1）系统稳定性高且抗干扰性强。
（2）使用起来方便且控制程序可改变。
（三）PLC选型
1.PLC主机模块
本设计所选用的是西门子S7-200系列小型PLC，该小型PLC多用于小型的工控系统中，它的价格低廉、结构小巧、可靠性高、运行速度快、有极丰富的指令集、性价比非常高，被广泛地运用于各种自动化控制系统中，对于这种小型PLC在规模不大的自动化工业控制领域是比较理想的核心控制器[9]。
一、引言 7
二、系统方案选择及芯片介绍 7
（一）系统控制要求 7
（二）系统控制核心的选择 8
（三）系统主要模块组成 8
1.钱币识别模块 8
2.数码管显示模块 9
3.出货模块 9
4.报警模块 10
（四）系统示意图 10
三、系统硬件设计 11
（一）可编程控制器（PLC）概述 11
1.PLC的特点 11
2.PLC的系统组成和工作原理 11
（二）PLC控制系统设计步骤 12
（三）PLC选型 13
1.PLC主机模块 13
2.PLC的Ｉ／Ｏ扩展模块 13
3.PLC的选择 13
（四）钱币识别模块硬件选择 13
1.钱币识别器的种类 13
2.钱币识别器的选择 13
3.投币器的输出信号 16
（五）钱币识别模块与电脑之间的连接 16
（六）数码管选择 17
（七）电磁阀的选择 17
（八）控制系统的I/O点和地址分配 18
（九）系统电路图 19
（十）PLC外围接线图 20
四、系统软件设计 21
（一）PLC编程语言和编程软件的使用 21
1.PLC编程语言 21
2.编程软件STEP 7 MicorWin V4.0的使用 21
（二）系统设计流程 23
（三）系统程序设计 25
1.钱币累加模块 25
2.数码管实时显示模块 25 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
3.饮料可购买指示模块 29
4.饮料购买模块 29
5.纸杯提供模块 30
6.出货模块 32
7.报警模块 33
8.找零模块 35
9.其他模块 36
五、程序调试 37
（一）调试界面 37
（二）程序装载 38
（三）程序调试 39
六、组态软件的设计 67
（一）MCGS组态软件介绍 43
（二）MCGS组态软件系统组成 43
（三）MCGS组态软件的五大组成部分 43
（四）MCGS组态与PLC的连接 44
（五）MCGS组态设计 46
（六）MCGS组态仿真 49
结论 52
致谢 53
参考文献 54
附录 55
一、引言
自动售货机是一种新形式的零售、自动售货机的快速发展,越来越多的市场份额。早在公元一世纪左右,希腊发明了世界上第一个自动售货机,然而,在1925年自动售货机自动售货机真正意义上是提供香烟。然后自动售货机的出现各种各样的功能,如门票、邮票、销售饮料,如自动售货机行业的实际增长在欧洲和美国和日本在70年代,日本是世界上人口最多的国家,自动售货机,自动售货机,在日本很受欢迎,70%的罐装饮料自动售货机。随着自动售货机行业的发展自动售货机的种类也越来越多，功能也各不相同，且售出的商品也是各式各样的，其主要出售的商品有饮料，日用品等。产品自动售货机的指示装置，硬币识别装置，报警装置，装置，储存和运输的硬币识别装置的核心是一个自动售货机，其主要功能是识别事物的真实性，和真正的积累，通过求解假币。函数是一个指向装置在硬币的数量自动售货机实现目标输入商品的价格，你可以买这个产品。贮藏售货装置的功能是用来保存商品，当接受系统出货指令时，通过出货口给出购买的商品。自70年代以来，自动售货机的运用越来越广泛，且出现了基于微机控制的各类新型自动售货机，包括利用信用卡等取代钱币并实现与计算机连接的自动无人售货系统[1]。
二、系统方案选择及芯片介绍
（一）系统控制要求
（1）该自动售货机控制系统可以通过钱币识别模块来识别1元，2元，5元三种币值的钱币。
（2）没有通过投币口投币之前数码管显示0。
（3）每投一次钱币系统会累计一次，然后通过数码管实时显示出金额。
（4）当投的币值大于等于自动售货机内的饮料价格时对应饮料的指示灯亮，表示可以购买。
（5）对应饮料指示灯下面有对应的购买按钮，按下购买按钮先提供纸杯，然后才打开电磁阀供应饮料，最后减去饮料的价格，并通过数码管实时显示余额。如果不想继续购买商品，可以按下找零按钮，然后控制系统会找出余额。
（6）投币30秒不进行任何操作系统将自动退币，出货后30秒不进行任何操作系统将自动退币。
（7）如果钱币识别系统识别投的是假币时，系统警报器响同时退出假币。
（8）如果投入的钱币大于等于要购买的饮料的价格，但对应的指示灯并不亮，则表示该饮料售完。这时可以选择找零或者购买其他饮料。
（9）当其中一种饮料售出杯数大于等于设定值时，系统警报器会响。
（二）系统控制核心的选择
在系统设计时考虑了单片机和PLC这两种方案，但是在设计时考虑到自动售货机的输入电压是很不稳定的，如果选用单片机作为系统的控制核心会由于过压而造成发热对控制器造成损坏，而选用PLC作为控制核心，因为PLC的电压输入范围比较大，不会因为过压而造成控制器的损坏，所以选择PLC作为控制核心，PLC相比于单片机有如下优点：
（1）系统稳定性高且抗干扰性强。
（2）使用起来方便且控制程序可改变。
（3）编程简单，且容易掌握。
（4）能够大大减少控制系统设计以及施工的工作量。
（5）体积小、重量轻、能耗低、维护方便。
（6）开发周期短。
（三）系统主要模块组成
1.钱币识别模块
1）.硬币投币器识别：
投币器内部结构由四个部分组成：
（1）用于生成高频方波信号的振荡电路；
（2）控制接受真币和退出假币的电磁阀门；
（3）定位硬币在投入过程中的位置的光电传感器；
（4）主控制电路。
各个部分的功能及工作原理：
（1）高频方波振荡电路：
这是线圈模块最重要的功能，产生高频信号，当没有铁制品进入线圈，该高频方波振荡器电路的输出频率是非常稳定的，当你有一枚硬币通过时的磁场变化的振荡电路产生的高频电容，线圈导致在高频振荡电路的振荡频率的变化，通过检测的变化值，可以区真假币。
本设计运用了两个８位数码管作为投币金额以及余额显示模块，为了显示数字就必需对数字进行编码，LED数码显示器提供的编码正好是一个字节，而本设计只需显示数字没有小数点，所以编码时只需编码７位。段码编码见表2-1。
（1）系统稳定性高且抗干扰性强。
（2）使用起来方便且控制程序可改变。
（三）PLC选型
1.PLC主机模块
本设计所选用的是西门子S7-200系列小型PLC，该小型PLC多用于小型的工控系统中，它的价格低廉、结构小巧、可靠性高、运行速度快、有极丰富的指令集、性价比非常高，被广泛地运用于各种自动化控制系统中，对于这种小型PLC在规模不大的自动化工业控制领域是比较理想的核心控制器[9]。
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