基于PLC自动存包柜的设计与开发.docx
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1、编号 091401218 毕业论文 ( 2013 届本科)题 目: 基于PLC自动存包柜的设计 学 院: 物理与机电工程学院 专 业: 电气工程及其自动化 作者姓名: 指导教师: 职称: 讲师 完成日期: 年 月 日二一三年 五月目 录第一章 绪论7第二章 系统方案设计9第一节 控制系统的工作原理及技术要求9第二节 自动存包柜系统框图9第三节 电路核心器件的选择10第四节 开关的选择10第五节 实物图11第三章 系统硬件设计12第一节 识别系统设计12第二节 光电开关介绍13第三节 限位开关介绍15第四节 输入电路连接15第五节 电路设计17第六节 键盘设计17第四章 芯片的使用18第一节 外
2、部地址锁存器介绍18第二节 程序存储器的扩展19第三节 静态数据存储器的扩展22第五章 系统软件设计24第一节 主程序模块24第二节 键输入程序设计29第三节 驱动电路程序设计31第六章 系统控制31结束语33谢 辞34参考文献35附录一:关于控制系统中的PLC的选型方法36河西学院本科生毕业论文(设计)诚信声明本人郑重声明:所呈交的本科毕业论文,是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议,除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法
3、律结果由本人承担。 本科毕业论文(设计)作者签名: 二一三年 五 月 二十日河西学院本科生毕业论文(设计)开题报告论文题目基于PLC的自动存包柜的设计学生姓名魏万才所属学院物理与机电工程学院专业电气工程及其自动化年级09级指导教师王立东所在单位河西学院职称讲师开题日期2012-12-20一.设计的主要内容设计任务:具有24箱的自动存包柜 设计要求: 1.能够智能控制箱门的打开; 2.键盘具有防抖功能; 3.在断电的情况下能够显示有物品的箱号; 4.能够显示空箱号码; 本设计说明书包括6章: 第一章 绪论 第二章 系统方案设计 第三章 系统硬件设计第四章 芯片的使用 第五章 系统软件设计 第六章
4、 系统控制 主要内容及其主要的设计方法:主要内容:一、绪论二、系统方案设计 三、系统硬件设计四、芯片的使用 五、系统软件设计 六、系统控制 设计方法:调查研究法:通过运用调查、研究等科学方式,有目的、有计划的,系统的收集和整理有关理论或现状的资料,从而获得关于课题研究的相关事实,并形成关于课题研究的科学认识。文献研究法:从报刊、网上检索与课题研究相关的资料,借鉴已有成果,寻找新的信息,分析数据,深入研究。主要措施:通过自己多方面查阅资料和同学老师分析讨论,在老师的指导下完成设计及调试过程完成期限和采取的主要措施:1.完成期限1)第1周第3周:进行实习并查阅资料,完成实习报告,初步确定设计方案;
5、2)第4周第8周:完成设计方案,进行相关设计计算;3)第8周第14周:完成毕业设计包括:专题论文、设计说明书、所有图纸;4)第14周第17周:审查、整理、修改设计资料及准备答辩;5)第20周:答辩。2.主要措施 通过自己多方面查阅资料和老师同学分析讨论,在老师的指导下完成设计。参考文献1.元华,舟子.条形码技术与应用.北京:中国纺织出版社,2012.62.文达,谢文和.PLC传感器应用技术.江苏:东南大学出版社,20103.成海,张佚.现代PLC自动识别技术与应用.北京:清华大学出版社,20124.毅刚,姜守达.MCS-51PLC应用设计:哈尔滨工业大学出版社,2013.16.敏生,卢恢.电子
6、与自动化期刊,吉林:吉林教育出版社,2013.47.微波,PLC微型计算机控制系统.吉林:吉林人民出版社,2012.58 FPC1011C Product Spec ifica tion. inge rprintCards AB.9 TM 320VC5509 Data M anual EB /OL. Tex as Instrum ents10 SN75LBC184 Datasheet EB /OL. Tex as Instruments,Inc. 指导教师意见:签 名: (亲笔签名)年 月 日摘 要近年来,随着生活水平的提高,人们对于社会服务质量的要求不断提高。为了更好的服务广大顾客,在一些公
7、共场合一般设有智能的自动存包柜,为广大的顾客朋友们提供方便。它具有功能广泛、操作简洁、安全性高等特点,能够更好的服务于不同类型的顾客。 本设计以PLC为主控制器,来实现通过密码的比对完成自动存取包过程的设计。整个系统由控制模块、输入显示模块和执行模块组成。 此自动存包柜系统能控制24个存包柜,它利用控制柜门的打开,当顾客按“存包”或“取包”键时,相应的空柜门会自动打开,并且能产生一组8位随机密码,密码使用一次有效,且有三次容错功能和解锁功能,所以安全性能很高。由于随机密码是软件产生,使得硬件更为经济实用、简单且便于安装。关键字:自动存包柜系统;PLC控制;随机密码;容错;解锁;Abstract
8、 In recent years, with the improvement of living standards, people for the social service quality requirement enhances unceasingly. In order to better serve the general customers, in some public places generally intelligent automatic deposit bag with ark, for the majority of customers friends provid
9、e convenient. It has the function of simple operation, widely, safety higher characteristic, can better serve the different types of customers. This design is mainly based on s7-200 single chip controller, to realize the automatic password through than complete access package of process design. The
10、whole system consists of control module, input display module and execute module.The automatic endures package ark system can control 24 save bag ark, it using the electromagnetic valve control of cupboard door open, when customers according to save package or take bag button, the corresponding empt
11、y cupboard door will be opened, and can produce a group of eight random password, password use a effective, and have three times fault-tolerant function and unlock function, so safety performance is high. Due to random password is produced software, to make the hardware more economical and practical
12、 simple and easy to install. Keyword: automatic deposit ark system; plc control; random; Password; fault tolerance; to unlock; 第一章 绪论随着计算机技术和微电子技术不断发展,电子存包系统由于其安全性高、可靠性高、方便快捷等特点,目前一些大商场的入口处, 常有电脑控制的自动存包柜。进入商场购物常需寄存掉一些随身携带的较重物件或多余的现金。电脑控制的存包柜无需专职的管理人员且安全可靠, 颇受顾客的信任。事实上这类存包柜用处很广, 如游泳池的更衣室、部队军训时的存包处,
13、展览会、车站、电影院等等, 凡公共场所需要临时存放物品, 又要求安全保密, 则很需要有一个这样的装置。我们自行设计制作了一个存包柜的电脑控制器, 选用最常见的元器件, 成本很低, 工作安全可靠。电子存包柜是集手动,自动控制于一体的,具有多重安全防护功能,在智能化、安全化、实用性等方面具有传统存包柜所不可比拟的优点。电子存包柜是新一代的存包柜,具有操作简单、管理方便、安全可靠等特点。电子存包柜的功能可以在购物前存放物品,但是由于价格等因素的影响未能得到广泛的应用。以前存包柜都只是在大型的超市得到了应用,大部分的超市还是使用人工进行管理存包或不进行存包。期间有些公司曾推出红外线扫描条形码进行存包,
14、但是价格的因素未得到广泛应用。可靠性集中反映了产品或设备的质量指标,一个可靠的系统应该能够长期稳定、正常运行。电子存包系统的设计应该有高的可靠性,包括系统结构、硬件电路和运行软件的可靠性。高的可靠性是实现系统功能的重要保证,高的可靠性已成为我们设计电子存包柜时必须解决的关键性问题。安全性是指系统能够保证人和财物的安全,电子存包柜要有紧急情况保护等措施。安全性是设计电子存包柜时必须考虑的另一个重要因素。友好的人机界面对于系统来说也是相当重要的。没用可视化的人机接口操作起来不太方便,用户不能直观的了解到存包柜的各种信息。没有友好的可视化的人机接口的电子存包柜已不能满足用户的要求,通过图形进行各种操
15、作并清楚地显示电子存包柜的各种信息。第二章 系统方案设计第一节 控制系统的工作原理及技术要求本系统采用PLC为主控制器,可以同时管理24个存包柜。柜门锁由电磁阀控制,当顾客需要存包的时候,可以自行到存包柜前按“存”键,PLC接收到一脉冲信号,并通过系统I/O口发出相应的信号,控制锁柜门的电磁阀将一空箱打开,顾客即可存包。当顾客需要取包时,只要将条码放置到条形码阅读器前方,条形码阅读器采集到条码信息输出相应的高低电平信号传给PLC,系统比较密码一致后,打开相应的箱子,顾客可以取包。本系统要求具有较高的自动化程度,以PLC为核心,通过条形码识别技术自动控制柜门的打开。关门后通过打印机打印条形码;实
16、时显示无物的箱体号。并具有断电保护功能,用红外线检测箱内是否存有物品,并报警。第二节 自动存包柜系统框图自动存包柜的系统框图如图1-1。该系统PLC为核心,还有空箱显示,打印机,红外线检测,断电保护等部分。图 1-1 自动存包柜系统框图第三节 电路核心器件的选择S7-200小型可编程控制系统由主机(基本单元)、I/O扩展单元、功能单元(模块)和外部设备(文本图形显示器、编程器)等组成。 工作方式开关,模拟电位器,I/O扩展接口,工作状态指示和用户程序存储卡,I/O接线端子排及发光指示等。主机箱体外部的RS-485通讯接口,用以连接编程器(手持式或PC机)、文本图形显示器、PLC网络等外部设备。
17、CPU 224主机的结构外形 o 工作方式开关,模拟电位器,I/O扩展接口,工作状态指示和用户程序存储卡,I/O接线端子排及发光指示等。o 主机箱体外部的RS-485通讯接口,用以连接编程器(手持式或PC机)、文本图形显示器、PLC网络等外部设备。第四节 开关的选择红外线光电开关(光电传感器)是利用被检测物体对红外光束的遮光或反射,由同步回路选通而检测物体的有无,其物体不限于金属,对所有能反射光线的物体均可检测。根据检测方式的不同,红外线光电开关可分为:一、漫反射式开关一般来说当被检测物体的表面光亮或其反光率极高时,我们都选用漫反射式开关。二、镜反射式光点开关镜放射光电开关是集发射与接受器于一
18、体,光电开关发射出的光线经过反射镜反射回接收器,当被检测物体经过且完全阻断光线时,光电开关就产生了检测开关的信号。三、对射式光电开关当检测物体是不透明时,对射式光电开关是最可靠的检测模式。四、槽式光电开关槽式光电开关比较安全可靠的适合检测高速变化,分辨透明与半透明物体。光纤式光电开关采用塑料或玻璃光纤传感器来引导光线,以实现被检测物体不在相近区域的检测。由以上可以很容易的看出在这里我们选用漫反射式光电开关。用它来检测存包柜能是否有物体,并把相应的信号传输给PLC,PLC根据收到的信号可以通过I/O线控制其他的器件工作。 第五节 实物图第三章 系统硬件设计第一节 识别系统设计一、条形码的识别原理
19、由于不同颜色的物体,其反射的可见光的波长不同,白色物体能反射各种波长的可见光,黑色物体则吸收各种波长的可见光,所以当条形码扫描器光源发出的光经光阑及凸透镜后,照射到黑白相间的条形码上时,反射光经凸透镜聚焦后,照射到光电转换器上,于是光电转换器接收到与白条和黑条相应的强弱不同的反射光信号,并转换成相应的电信号输出到放大整形电路。白条、黑条的宽度不同,相应的电信号持续时间长短也不同。但是,由光电转换器输出的与条形码的条和空相应的电信号一般仅10左右,不能直接使用,因而先要将光电转换器输出的电信号送放大器放大。放大后的电信号仍然是一个模拟电信号,为了避免由条形码中的疵点和污点导致错误信号,在放大电路
20、后需加一整形电路,把模拟信号转换成数字电信号,以便计算机系统能准确判读。整形电路的脉冲数字信号经译码器译成数字、字符信息它通过识别起始、终止字符来判别出条形码符号的码制及扫描方向;通过测量脉冲数字电信号0、1的数目来判别出条和空的数目。通过测量0、1信号持续的时间来判别条和空的宽度。这样便得到了被辩读的条形码符号的条和空的数目及相应的宽度和所用码制,根据码制所对应的编码规则,便可将条形符号换成相应的数字、字符信息,通过接口电路送给计算机系统进行数据处理与管理,便完成了条形码辨读的全过程。二、条码识读系统条码符号是图形化的编码符号,对条码符号的识读就是要借助一定的专用设备,将条码符号中含有的编码
21、信息转换成计算机可以识别的数字信息。条码识读系统是由扫描系统、信号整形、译码三部分组成,如图2-1所示 光源透镜1 光电转换器透镜2放大电路接口电路计算机系统条码扫描器图 2-1 条码系统识读三、条码印制 条码是一种传递信息的特殊图形,常用的符号载体有普通白纸,不干胶标签纸等。不同的用处对符号载体的性能要求也不同,归纳起来主要有以下几点: (1)符号载体要有一定的强度,以保证在一定的受力条件下,或者接触扫描的时候不至于破碎和发生明显的变形。 (2)符号载体要有稳定的物理性能,在一定的温度和压力下,物理形态不发生变化。 (3)符号载体要有一定的几何尺寸和形状,印制条码的表面应为光滑表面,能适合光
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