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南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） PLC在自动售货机中的应用
第二章 PLC自动售货机的硬件设计
2.1 设计目的
通过对自动售货机PLC控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解电器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法。
2.2 自动售货机的设计要求
自动售货机是机电一体化的自动化装置，在接受到货币已输入的前提下，靠触摸控制按钮输入信号使控制器启动相关位置的机械装置完成规定动作，将货物输出，自动售货机的实际要求如下：
(1) 自动售货机可投入五角、一元和五元的钱币。
(2) 所售饮料的价格为：雪碧——2.5元，冰红茶——3元，奶茶——4元，红牛——6元。
(3) 当投入的钱币总值超过所购饮料的标价时，所有可购买饮料的指示灯均亮，作为购买提示（当投入的钱币总值超过2.5元，雪碧指示灯亮；当投入的钱币总值超过3元时冰红茶和雪碧指示灯亮；当投入的钱币总值超过4元时奶茶、冰红茶雪碧的指示灯亮；当投入的钱币总值超过6元时红牛、奶茶、冰红茶、雪碧的指示灯都会亮）。
(4) 当雪碧指示灯亮时，按选择雪碧按钮，则排出雪碧，7s后自动停止。 (5) 当冰红茶指示灯亮时，按选择冰红茶按钮，则排出冰红茶，7s后自动停止。 (6) 当奶茶指示灯亮时，按选择奶茶按钮，则排出奶茶，7s后自动停止。 (7) 当红牛指示灯亮时，按选择红牛按钮，则排出红牛，7s后自动停止。 (8) 系统根据顾客投入的钱币，判断钱币是否足够，若足够则根据顾客的要求自动售货，投币不足则给出提示。
(9) 购买饮料后，系统自动计算剩余钱币，若投入的钱币总值超过所需的钱数且不再买，动作停止后按退币按钮，可以退回余额，退回余额如果大于5角，则先退1元，
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再比较余额如果小于1元，再退5角。
2.3自动售货机的外观设计
自动售货机的外观主要分为以下几个部分。饮料展示区，价格表，指示灯，按钮，投币口，饮料出口，钱币出口。饮料展示区主要展示四种商品，即雪碧，冰红茶，奶茶，红牛供顾客选择。价格表列出各种饮料的价格。指示灯的亮灭显示可购买的饮料。按钮按下选择饮料。有两个投币口，可投五角，一元和五元。找钱出口可找出五角和一元。其外如图2-1所示：
图2-1 饮料自动售货机的外观
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2.4 I/O分配表和PLC的选型
PLC容量的选择除满足控制要求外，还应考虑留有适当的余量，以作备用。通常，一条逻辑指令占存储器一个字。计时、计数、移位以及算术运算、数据传送等指令需占存储器的空间。在选择存储器容量时，一般按实际需要的10%至25%考虑裕量。I/O点数按实际需要的10%至15%考虑备用。用户存储容量是指PLC用于存储用户程序的存储器容量。需要的用户存储容量的大小由用户程序的长短决定。
I/O点数即PLC面板上连接输入、输出信号用的端子的个数，常称为点数,用输入的点数和输出的点数的和来表示。I/O点数越多，外部可接入的器件和输出的器件就越多，控制规模就越大。因此，I/O点数是衡量衡量PLC性能的重要指标之一。国际上流行将PLC的点数作为PLC规模分类的标准，I/O点数在256点以下的为小型PLC，64点及64点以下的为微型PLC，总点数在2048点以上的为大型机。PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数；二是用户存储器的容量（字数）。
PLC物理结构的选择
本设计采用的是微型PLC，其中外部输入端有五角、一元、五元投入端口，雪碧、冰红茶茶、奶茶、红牛选择按钮，退币按钮；外部输出端有雪碧、冰红茶、奶茶、红牛指示灯，退币指示灯，雪碧、冰红茶、奶茶、红牛输出端口，退币端口，本设计采用一个小型电机控制电磁阀产生对饮料和钱币的输出，在选择饮料的同时会有相应的指示灯亮，其指示采用的电是经过变压器调制成的24V电压，安全可靠。由此可知，系统所需的输入点数为10点，输出点数为13点。根据以上分析，可选用32点（16I/16O）的PLC，现选用三菱公司的FX2N-32MR型PLC，这种类型的PLC能够满足功能的设计需要，又在经济上得到了节省，完全符合设计需求。
表2-2 PLC I/O分配表如图所示
名称 地址 输入信号 假币传感器SQ0 5角传感器SQ1 1元传感器SQ2 5元传感器SQ3 10元传感器SQ4 X0 X1 X2 X3 X4 检测钱币的真伪 检测投入5角硬币的数量 检测投入1元的硬币的数量 检测投入5元钱币的数量 检测投入10元钱币的数量 说明
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雪碧按钮SB0 冰红茶按钮SB1 奶茶按钮SB2 红牛按钮SB3 找钱按钮SB4 X5 X6 X7 X10 X11 输出信号 假币指示灯L0 雪碧指示灯L1 冰红茶指示灯L2 奶茶指示灯L3 红牛指示灯L4 找钱指示灯L5 假币退出继电器KM0 雪碧出货继电器KM1 冰红茶出货继电器KM2 奶茶出货继电器KM3 红牛出货继电器KM4 找五角继电器KM5 找1元继电器KM6 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 指示投入的为假币 指示投入的钱币可购买雪碧 指示投入的钱币可购买冰红茶 指示投入的钱币可购买奶茶 指示投入的钱币可购买红牛 指示钱币不足 控制执行机构退出假币 控制执行机构执行送出雪碧的动作 控制执行机构执行送出冰红茶的动作 控制执行机构执行送出奶茶的动作 控制执行机构执行送出红牛的动作 控制执行机构执行退1元动作 控制执行机构执行退5元动作 选择购买雪碧 选择购买冰红茶 选择购买奶茶 选择购买红牛 选择退币 2.5 外部接线图
本系统是一个小型集中控制系统，PLC选型主要取决于控制系统输入、输出开关信