基于plc控制的自動售貨機

1、提供全套，各專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計計 題題 目：目： 基于基于 plc 控制的自動售貨機控制的自動售貨機 學(xué)學(xué) 生：生： 系系 別：別： 機電工程系機電工程系 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 機械設(shè)計制造及其自動化班機械設(shè)計制造及其自動化班 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 輔導(dǎo)教師：輔導(dǎo)教師： 時時 間：間： 目 錄 摘要.2 關(guān)鍵詞.2 ABSTRACT.2 KEY WORDS.2 前言.2 目 錄.I 1 緒論.5 1.1 自動售貨機研究的目的和意義 .5 1.2 自動售貨機的發(fā)展前景.5 1.3 自動售貨機工作原理.6 1.4 本次設(shè)計的主要目的及主要內(nèi)容.7 1.5 自動售貨機設(shè)計思路.7 2 PL

2、C 的結(jié)構(gòu)與特點 .7 2.1 PLC 的基本結(jié)構(gòu) .7 2.2 PLC 的特點 .7 2.3 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 .8 3 自動售貨機的硬件設(shè)計.8 3.1 控制要求 .8 3.2 光傳感器 .9 3.3 數(shù)碼管顯示 .10 3.4 金屬硬幣的識別原理 .10 3.5 硬幣的貯存和退幣 .10 4 自動售貨機的軟件設(shè)計.11 4.1 系統(tǒng)涉及 PLC 指令簡介 .11 4.2 設(shè)計思路.12 4.3 I/O 口分配 .12 4.4 總體流程圖.14 4.5 控制接線圖.15 4.6 程序開發(fā).15 4.6.1 計幣系統(tǒng).15 4.6.2 比較系統(tǒng).16 4.6.3 選擇和飲料供應(yīng)系統(tǒng).16

3、4.6.4 退幣系統(tǒng).17 4.6.5 錢顯示和制冷.17 5 調(diào)試.18 5.1 系統(tǒng)的連接 .18 5.2 PLC 程序調(diào)試 .18 6 結(jié)論.19 參考文獻.19 致謝.20 附錄.20 摘要 本文介紹了自動售貨機的基本原理以及工作流程，售貨機的售貨領(lǐng)域非常廣泛，是發(fā)達 國家商品零售的一種主要方式。近幾年，自動售貨機逐漸被越來越多的消費者所接受。但由 于售貨機分布零散、范圍廣闊的特點。本文以一次交易過程為例，把交易過程分為幾個程序 塊，然后分別對程序塊進行編程。具體說明了可編程序控制器在自動售貨機中的作用。程序 涉及到了自動售貨機工作的絕大部分過程，繪制梯形圖對售貨過程進行了分析。利用

4、PLC 控制的自動售貨機提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定運行。 關(guān)鍵詞 自動售貨機；可編程控制器；梯形圖 Abstract This article introduced vending machines basic principle as well as the work flow, Introduces the basic principle of vending machines and work flow, and then to a transaction process, for example, the process is divided into severa

5、l blocks, then respectively for program for programming block.then take a transaction process as examples, divides into several blocks the transaction process, then carries on the programming separately to the block. Explained the programmable controllers in vending machine function specifically. Th

6、e procedure involved the vending machine work major part process. Enhanced systems stability using the PLC controls vending machine, the guarantee vending machine has been able the long-term stability movement. key words vending machine; Programmable controller; Trapezoidal chart 前言 自動售貨機（Vending Ma

7、chine）起源于公元前 215 年的古埃及，當(dāng)時用于人們在神廟 里用金幣購買圣水。19 世紀(jì) 70 年代，自動售貨機在美國、日本迅猛發(fā)展，如今已成為世界 上最大的現(xiàn)金交易市場。作為一種前衛(wèi)的零售方式，自動售貨機已在 45 個國家廣泛普及。 據(jù)統(tǒng)計，日本平均每 23 人就擁有一臺自動售貨機，美國平均每 40 人擁有一臺自動售貨機， 美國自動售貨機的零售營業(yè)額高達 293 億美元，日本每個消費者每年在自動售貨機上的消費 金額達 5.5 元。全世界每年通過自動售貨機銷售商品的總額已達 2000 億美元。 近些年，隨著我國商品市場的不斷繁榮和城市現(xiàn)代化程度的不斷提高，自動售貨機也已 悄然步入了我國的

8、大中城市。自動售貨機在北京、上海、大連、沈陽、西安開始出現(xiàn)，成為 不少年輕人時髦的購物選擇。在國家相關(guān)政府部門的大力支持下，中國的自動售貨機產(chǎn)業(yè)以 超常規(guī)的速度迅猛發(fā)展，并帶動了一批新的服務(wù)業(yè)、物流運輸配送業(yè)的快速發(fā)展，豐富了中 國的商業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了一個全新的自動銷售和自助服務(wù)時代。 本文設(shè)計自動售貨機的目的在于，結(jié)合現(xiàn)實中的情況，在鞏固和應(yīng)用所學(xué)知識的前提下， 充分發(fā)揮自己的動手和實際設(shè)計的能力，設(shè)計出一款簡單實用的自動售貨機。 1 緒論 1.1 自動售貨機研究的目的和意義 自動售貨機（Vending Machine）起源于公元前 215 年的古埃及，當(dāng)時用于人們在神廟 里用金幣購買圣水

9、，20 世紀(jì) 70 年代自日本和歐美發(fā)展起來。它又被稱為 24 小時營業(yè)的微 型超市。在日本，70的罐裝飲料是通過自動售貨機售出的；全球著名飲料商可口可樂公 司在全世界就布有 50 萬臺飲料自動售貨機。自動售貨機是集聲、光、機電一體化的高新智 能化產(chǎn)品，在我國也開始得到應(yīng)用。在中國人們可以看到現(xiàn)代化的自動售貨機擺放在一些 大商場門口、繁華街道兩旁、公園入口處以及其它熱鬧的場所。 從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型 社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流 通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費

10、用也不斷上升；再 加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的 機器便應(yīng)運而生了。 從廣義來講自動售貨機就是在投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機械， 從狹義來講就是自動銷售商品的機械。從供給的條件看，自動售貨機可以充分補充人力資 源的不足，適應(yīng)消費環(huán)境和消費模式的變化，24 小時無人售貨的系統(tǒng)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。 自動售貨機在中國有著廣闊的發(fā)展前景,自動售貨機 1999 年開始進人中國市場如今， 在機場、地鐵、商場、公園等客流較大的場所，已不難發(fā)現(xiàn)自動

11、售貨機的身影。 從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型 社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流 通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；再 加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的 機器便應(yīng)運而生了 它的售貨領(lǐng)域非常廣泛，是發(fā)達國家商品零售的一種主要方式。近幾年，自動售貨機 逐漸被越來越多的消費者所接受。但由于售貨機分布零散、范圍廣闊的特點，自動售貨機 在為消費者帶來方便的同時，也為經(jīng)營者在監(jiān)控、管理、維護等方面帶來很大的不便。目 前售貨機運行的

12、各種情況都需要由人工判斷，包括缺貨、缺零錢、幣箱已滿、售貨機機械 故障等，經(jīng)營者普遍采用人工定時巡回視察的管理辦法，既費時費力，又無法及時準(zhǔn)確獲 取自動售貨機狀態(tài)報告，給經(jīng)營者增加了管理成本和難度，也有可能給消費者的正常消費 造成不便。 自動售貨機的經(jīng)營者可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計的銷售狀況進行商品銷售狀況分析，預(yù)測商品 的銷售走勢，確定合理的采購和配送策略，以期獲得最高的投資回報率。同時售貨機的一 些故障信息和警報信息可以實時的傳送到相應(yīng)運營人員，從而可以在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解 決問題。 1.2 自動售貨機的發(fā)展前景 現(xiàn)在,自動售貨機產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進一步實現(xiàn)合理化。例如實行聯(lián)機方式,通過 電話線路

13、將自動售貨機內(nèi)的庫存信息及時地傳送各營業(yè)點的電腦中,從而確保了商品的發(fā)送、 補充以及商品選定的順利進行。并且,為防止地球暖化,自動售貨機的開發(fā)致力于能源的節(jié)省,節(jié) 能型清涼飲料自動售貨機成為該行業(yè)的主流。在居季電力消費高峰時,這種機型的自動售貨 機即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫,與以往的自動售貨機相比,它能夠節(jié)約 10,15 度 的電力。進入 21 世紀(jì)時,自動售貨機也將進一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā) 展。同時因經(jīng)濟復(fù)蘇緩慢,社會對擴大就業(yè)與工作場所提供茶點飲料的福利事業(yè)更為關(guān)注。 自動售貨機不僅保障了愜意的工休時間,也是最廉價、提高職工工作效率最有效的手段。特 別是在 24

14、 小時無休工作狀態(tài)中的辦公場所,使用獨具魅力的迷你型飲料沖飲機,解決了不間 斷提供咖啡飲品服務(wù)的問題,這種服務(wù)加速了自動售貨機與咖啡飲品服務(wù)的融合。 從自動售貨業(yè)的發(fā)展歷程看,其具有快速發(fā)展的潛力 1 、自動售貨技術(shù)的發(fā)展促進了 自動售貨業(yè)的成長。 自動售貨機作為一種集聲、光、機電一體化的高新智能化產(chǎn)品,一般 由識別系統(tǒng)、找?guī)畔到y(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、制冷(恒溫) 系統(tǒng)組成。隨著防偽識別技術(shù)、數(shù)碼技術(shù)、 軟件技術(shù)和制冷技術(shù)的發(fā)展,自動售貨機運行的可靠性大大提高,減少了貨物出售和貨幣識別 的誤差,有效地維護了運營商和消費者雙方的權(quán)益。自動售貨機從僅能識別硬幣到準(zhǔn)確的識 別紙幣,方便了消費者的購買行為,為自

15、動售貨業(yè)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)保障。 2 、自動售貨機 的分布密度高,滿足了消費者的便利性和即時性需求。 隨著人們生活方式向快節(jié)奏、高效 率變化,時間的價值顯著提高,消費者在購物時更加注重便利性、即時性。隨著自動售貨機數(shù) 量的增加,商品包裝的定量化和標(biāo)準(zhǔn)化,出售的商品多樣化,自動售貨的便利性日益顯現(xiàn)。同 時,被稱為“永不下班的超級營業(yè)員”的自動售貨機在滿足人們的即時性需求方面是其它零 售方式不可替代的。3 、滿足運營商獲取高收益的要求。零售業(yè)各業(yè)態(tài)日趨激烈的競爭,使 得商家不斷尋求新的投資機會,而自動售貨業(yè)態(tài)恰好符合投資的風(fēng)險收益原則。由于 自動售貨機的銷售效率高(平均每臺自動售貨機銷售額達到 1

16、萬美元) ,運營商規(guī)模大(一般 擁有 10 多萬臺甚至 100 多萬臺) ,加上自動售貨機本身具有的節(jié)約勞動力與場地等優(yōu)勢,從 而降低了經(jīng)營成本,提高了投資收益。專家預(yù)測,未來幾年中國市場上的自動售貨機將每年增 加 510 萬臺。中國沿海比較富裕的地區(qū),將大約有 3.5 億人口經(jīng)常使用自動售貨機。目前 按人均臺數(shù)計算,自動售貨機在日本達到每臺 25 人,在美國達到 50-60 人,在歐洲每臺 50-120 人,而中國的人均擁有量卻很低,若按每臺 500 人計算,中國城市人口 3.6 億,中國自動售貨機 的潛在容量為 73 萬臺,以每天銷售 200 元計,73 萬臺自動售貨機的全年銷售額可達 5

17、00 億。 因此加快發(fā)展中國自動售貨業(yè),對提高投資效益具有重要的意義。 1.3 自動售貨機工作原理 （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?別面值。 （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

18、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。 1.4 本次設(shè)計的主要目的及主要內(nèi)容 本次設(shè)計的主要目的能夠?qū)崿F(xiàn)自動售貨機的自動控制系統(tǒng)的 PLC 設(shè)計，進一步增強和 完善學(xué)生自我的創(chuàng)新與動手能力。主要內(nèi)容是首先整個控制系統(tǒng)的設(shè)計思路，從硬件到軟 件的資料收集，對一些硬件以及自動售貨機內(nèi)部接線電路都逐一進行了研究學(xué)習(xí)。包括投 幣系統(tǒng)、驗鈔系統(tǒng)、交易系統(tǒng)以及退幣系統(tǒng)的制作，在某些環(huán)節(jié)都有相應(yīng)的保護設(shè)置，這 樣對機器本身和顧客都有了安全保障。其中錢幣裝置是售貨機的核心，其主要功能是確定 投入錢幣的真?zhèn)?，分類錢幣的

19、種類，計算金額，在程序設(shè)計里都有介紹。 1.5 自動售貨機設(shè)計思路 本次設(shè)計的題目是自動售貨機，主要是應(yīng)用三菱 FX-2N 型 PLC 的梯形圖來設(shè)計控制 程序，并簡單介紹相關(guān)的知識，如：PLC 的編程語言、自動售貨機的硬件組成等。根據(jù)設(shè) 計內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù) PLC 的相關(guān)知識設(shè)計出它的外部接線 圖，結(jié)合梯形圖和外部接線圖分析說明該設(shè)計的控制原理過程。 本次設(shè)計的重要部分是自動售貨機梯形圖的設(shè)計。首先就得根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和控制要求 準(zhǔn)確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計出它的梯形圖，并反復(fù)調(diào) 試做到程序無誤。 2 PLC 的結(jié)構(gòu)與特點 2.1 PLC

20、的基本結(jié)構(gòu) PLC 主要由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程器組成 2.2 PLC 的特點 傳統(tǒng)的自動售貨機可靠性不高，編程、調(diào)試、檢測等操作不方便等問題。而 PLC 可以 解決這些問題，PLC 具有如下優(yōu)點：功能強、性能價格比高；硬件配套齊全、用戶使用方 便、適應(yīng)性強；可靠性高、抗干擾能力強；系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作 量少，維修方便；體積小、功耗低，對電源要求不高（一般的 PLC，如用直流 24V 電壓供 電，電壓波動允許為 1614V，如用交流 220V 電壓供電，電壓波動允許為 190-2600） 。由 于這些優(yōu)點使其已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。其內(nèi)部采用

21、可編程序的存貯器， 用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過 數(shù)字式、模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 可見，PLC 在控制自動售貨機上占有很大的優(yōu)勢，本設(shè)計采用 PLC 作為控制核心， 對自動售貨機控制系統(tǒng)進行設(shè)計，主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。目前，自動售貨機的核 心是單片機，可是一但輸出電壓不穩(wěn)定，單片機就容易發(fā)熱造成爆裂，可靠性低等缺點， 而 PLC 不但可以實現(xiàn)類似的控制功能，還具有性能可靠、電壓使用范圍廣、靈活通用、易 于編程、使用方便等特點，并且提高了自動售貨機系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能夠保證自動售貨機能 夠長期穩(wěn)定運行；因此近年來在工業(yè)

22、自動控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普 遍應(yīng)用。所以，本文選擇 PLC 來控制自動售貨機，我選擇的是三菱 FX-2N 的 PLC。 ，編程軟 件采用的是 SWOPC-FXGP/WIN-G。 2.3 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 在發(fā)達的工業(yè)國家，PLC 已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于所用的工業(yè)部門，隨著其性能價格比的不 斷提高，應(yīng)用范圍也不斷擴大。PLC 主要用于以下方面 （1）開關(guān)量邏輯控制 （2）運動控制 （3）閉環(huán)過程控制 （4）數(shù)據(jù)處理 （5）通信聯(lián)機 3 自動售貨機的硬件設(shè)計 3.1 控制要求 本文設(shè)計的是售可樂和雪碧這兩種飲料的自動售飲料機,它的總體售貨過程是：當(dāng)顧客 購買飲料時,投入的硬幣(投入

23、硬幣的面值和剩余值由 PLC 驅(qū)動數(shù)碼管顯示)經(jīng)過光傳感器感 應(yīng)，然后由光傳感器驅(qū)動硬幣識別器識別硬幣，如果是假幣則被排出，如果是真幣則系統(tǒng) 將硬幣自動傳送到相應(yīng)的硬幣貯幣腔,并經(jīng)光傳感器感應(yīng)，由光傳感器驅(qū)動 PLC 運行。然 后經(jīng)顧客選擇、PLC 進行控制，使在 PLC 的輸出口上有相應(yīng)的信號輸出。大體運行如圖 3- 1 商品選擇開關(guān) 硬幣感應(yīng)器 PLC 各種指示燈 退幣電機 出貨電磁閥 數(shù)量感應(yīng) 圖 3-1 大體運行圖 箱體大體外觀如圖 3-2 可樂雪碧 電 磁 閥 飲料出口 取物區(qū) 投 幣 口 可樂指示燈 選擇可樂按 鈕 選擇雪碧 按鈕 退幣口 退幣按鈕 雪碧指 示燈 圖 3-2 箱體外

24、觀圖 3.2 光傳感器 在本設(shè)計中，用到光傳感器：當(dāng)硬幣投入開始由光傳感器感應(yīng)，然后由光傳感器驅(qū)動 硬幣識別器；硬幣經(jīng)識別后進入貯存腔時，由光傳感器感應(yīng)，給 PLC 一個信號，進行硬幣 的相加運算；當(dāng)退幣時，退出的硬幣經(jīng)光傳感器感應(yīng)，給 PLC 一個信號，進行退幣的相減 運算。 光傳感器是利用光敏元件將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器件，它的敏感波長在可見光 波長附近，包括紅外線波長和紫外線波長。光傳感器不只局限于對光的探測，它還可以作 為探測元件組成其它傳感器，對許多非電量進行檢測，只要將這些非電量轉(zhuǎn)換為光信號的 變化即可，本設(shè)計是運用紅外線傳感器的原理對投幣進行檢測。 圖 3-3 所示是紅外線傳

25、感器的工作原理圖。它是由光源、接收器和 PLC 運行電路三部 分組成。光源使用普通的白熾燈泡，當(dāng)點亮燈泡時，由于燈絲的溫度很高，能產(chǎn)生較強的 紅外輻射，燈泡發(fā)出的可見光經(jīng)濾光片濾掉，紅外光便可向外發(fā)射。在距光源發(fā)射點一定 距離處，設(shè)置有紅外接收器。這樣，在紅外光源和接收器之間就形成一條用肉眼看不見的 紅外界線。 無硬幣遮擋紅外線時，紅外線經(jīng)凸透鏡聚光后直接照射在光敏二極管 VD1 上，光敏 二極管的電阻變小，從而使 V1 導(dǎo)通、V2 處于截止?fàn)顟B(tài)，接在 V2 集電極的繼電器 K 不工 作，輸出為低電平，因此，PLC 得不到相應(yīng)的信號。當(dāng)有硬幣通過紅外界線時，紅外線被 硬幣遮擋，光敏二極管因無光

26、照射其內(nèi)阻增大，于是 VT1 截止，VT2 變?yōu)閷?dǎo)通，則輸出為 高電平，使 PLC 得到相應(yīng)的信號。 圖 3-3 光傳感器工作原理圖 3.3 數(shù)碼管顯示 在本設(shè)計中，顯示部分，以 7 段顯示指令 SEGD 來實現(xiàn)，對于指令 SEGD，將源操作數(shù) 指定的元件的低 4 位中的十六進制數(shù)譯碼后送給 7 段顯示器顯示，譯碼的信號存于目標(biāo)操 作數(shù)指定的元件中，輸出時要占用 7 個輸出點。原操作數(shù)可以選所有的數(shù)據(jù)類型，目標(biāo)操 作數(shù)位 KnY、KnM、KnS、T、C、D、V 和 Z，只有 16 位運算。 指定的元件的低 4 位中的十六進制數(shù)經(jīng)譯碼后驅(qū)動 7 段顯示器，譯碼信號存于D指定 的元件中，D的高 8

27、 位不變。右圖中 7 段顯示器的 B0B6 分別對應(yīng)于D中的最低位第 六位，某段應(yīng)亮?xí)rD中對應(yīng)的位為 1，反之為 0。 3.4 金屬硬幣的識別原理 我國目前發(fā)行的1元、5角和1角硬幣的金屬原材料是為造幣而專門使用的特殊合金， 因此在它通過投幣入口進入由電感和電容組成的特定高頻振蕩線路所產(chǎn)生的磁場時金屬 材質(zhì)和體積的差異對電感量的影響大小也出現(xiàn)微弱差異，電感量的變化引起振蕩頻率的變 化；再通過檢測頻率的變化，與設(shè)定值進行比較，確定某種硬幣種類后，經(jīng)窄帶選頻電路 將頻率信號變成電壓信號輸出，完成對金屬硬幣的識別. 3.5 硬幣的貯存和退幣 在本設(shè)計中，采用的是圓筒式貯幣，步進電機退幣，當(dāng)硬幣投入后

28、經(jīng)過識別識出電信 號后，偽幣和異物被排出，真幣按面值由幾組分布電磁閥分配到不同貯幣腔內(nèi)備用。當(dāng)收 到退幣找零電信號后，通過退幣電機，將貯幣腔內(nèi)下部硬幣依電信號程序退出，完成自動 售貨機的退幣找零功能。 4 自動售貨機的軟件設(shè)計 在本設(shè)計中,核心部分是軟件設(shè)計,以下就針對這一方面做具體的研究: : 4.1 系統(tǒng)涉及 PLC 指令簡介 (1)比較指令 CMP 比較指令在 PLC 控制系統(tǒng)中是一條十分重要的功能指令，它將S1、S2中的數(shù)據(jù)進行比 較，比較結(jié)果送到目的操作數(shù)D中，如下圖所示，當(dāng) X0 為 OFF 時，不執(zhí)行 CMP 指令， M0，M1，M2 保持不變；當(dāng) X0 為 ON 時，執(zhí)行 CM

29、P 指令，S1、S2中的數(shù)據(jù)進行比較，即 C20 計數(shù)器值與 K100（數(shù)值 K100）比較。如果 C20 當(dāng)前值小于 100，則 M0=1；如果 C20 當(dāng) 前值大于 100，則 M2=1；如果 C20 當(dāng)前值等于 100，則 M1=1。 CMP 指令使用說明 (2)計數(shù)指令 計數(shù)器使用兩條指令完成計數(shù)任務(wù)，其指令編程格式如圖所示 計數(shù)指令 C 的使用說明 (3)運算指令 1)加法運算 加法運算使用說明 加法運算指令是把指定的源元件中的二進制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中，如圖 2- 6 所示。 當(dāng) X0 為 1 時， （D10）+（D12）=（D14） ，運算是代數(shù)運算。 2)減法運算

30、減法運算使用說明 減法運算指令是把指定的源元件中的二進制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中，如圖所 示。 當(dāng) X0 為 1 時， （D10）+（D12）=（D14） ，運算為代數(shù)運算。 (4)BCD 指令 BCD 碼變換功能指令使用說明 BCD 碼變換指令是將源操作數(shù)中的二進制數(shù)變換成 BCD 碼送至目標(biāo)操作數(shù)中，如上圖所示。 當(dāng) X0 為 ON 時，將 D12 中的二進制數(shù)變換成 BCD 碼送到輸出口 Y7Y0 中。之后的 BCD 碼可 送到 LED 七段顯示器顯示 D12 中的值。 4.2 設(shè)計思路 （1）自動售飲料機可投入 5 角、1 元的硬幣。 （2）由 7 段數(shù)碼管顯示投幣總額或現(xiàn)在值

31、。 （3）當(dāng)投入的硬幣總值超過 2 元時，可樂指示燈亮，當(dāng)投入的硬幣總值超過 3 元時， 可樂和雪碧指示燈亮。 （4）當(dāng)可樂指示燈亮?xí)r，按選擇可樂按鈕，則排出可樂一瓶。 （5）當(dāng)雪碧按鈕指示燈亮?xí)r，按選擇雪碧按鈕，則排出雪碧一瓶。 （6）若當(dāng)前有錢則退錢指示燈亮,當(dāng)按退幣按鈕時，退出所顯示的錢。 4.3 I/O 口分配 如表 4-1： 輸入信號輸出信號 名稱輸入點編號名稱輸出點編號 1 元投幣感應(yīng)器X0顯示指示燈 Y0-Y7 Y20-Y27 5 角投幣感應(yīng)器X1可樂指示燈Y10 可樂選擇按鈕X2雪碧指示燈Y11 雪碧選擇按鈕X3可樂出電磁閥Y12 退幣控制按鈕X4雪碧出電磁閥Y13 1 元退幣

32、感應(yīng)器X51 元退幣電機控制Y14 5 角退幣感應(yīng)器X65 角退幣電機控制Y15 制冷感應(yīng)器X7退幣顯示燈Y16 制冷指示燈Y17 表4-1I/O分配圖 4.4 總體流程圖 投幣計數(shù) 比 較 幣 價 累加幣價 雪碧 選擇 可樂選擇 D530 D520 退幣 退幣計數(shù) 結(jié)束 減去相應(yīng)用幣 圖 4-2 4.5 控制接線圖 數(shù)碼十位顯示 數(shù)碼個位顯示 可樂指示燈 雪碧指示燈 可樂出電磁閥 雪碧出電磁閥 1元退幣電機控制 2角退幣電機控制 退幣指示燈 制冷指示燈 220V 1元投幣感應(yīng)器 5角投幣感應(yīng)器 可樂選擇按鈕 雪碧選擇按鈕 退幣控制按鈕 1元退幣感應(yīng)器 3角退幣感應(yīng)器 制冷感應(yīng)器 COM X0

33、 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 COM1 COM2 COM3 COM4 Y0Y7 Y20Y27 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 圖4-3 4.6 程序開發(fā) 自動售貨機程序的編寫主要涉及6大系統(tǒng):計幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應(yīng) 系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)、錢顯示和制冷系統(tǒng)。 4.6.1 計幣系統(tǒng) 當(dāng)有顧客購買飲料時，投入硬幣時經(jīng)過光傳感器感應(yīng)，然后由光傳感器驅(qū)動硬幣識別 器識別硬幣,如果是假幣則系統(tǒng)自動退出硬幣,如果是真幣則系統(tǒng)將硬幣自動傳送到相應(yīng)的硬 幣貯存腔,并經(jīng)光傳感器感應(yīng)，然后在PLC內(nèi)進行數(shù)據(jù)運算，否則認(rèn)為是假幣并退出系統(tǒng)， 梯形圖如圖4-2 圖

34、4-4 記幣系統(tǒng)梯形圖 4.6.2 比較系統(tǒng) 投幣完成后，系統(tǒng)會將D5內(nèi)錢幣數(shù)據(jù)和可以購買的飲料價格進行區(qū)間比較：若2元 投幣3元，則可樂選擇指示燈長亮，此時可以選擇可樂；若投幣3元,則可樂和雪碧指示 燈長亮,此時可以選擇可樂和雪碧。梯形圖如圖4-3 圖4-5 比較系統(tǒng)梯形圖 4.6.3 選擇和飲料供應(yīng)系統(tǒng) 比較完成后，按下指示燈長亮的選擇按鈕，相應(yīng)的電磁閥（Y12或Y13）起動并且相 應(yīng)的指示燈亮，飲料輸出的同時減去相應(yīng)的購買幣數(shù)。當(dāng)飲料輸出達到1s時，電磁閥關(guān)斷 同時指示燈滅。梯形圖如圖4-4 圖4-6 供應(yīng)系統(tǒng)梯形圖 4.6.4 退幣系統(tǒng) 顧客可在購?fù)觑嬃虾螅赏藥胖甘緹艨芍欠窨梢酝藥?/p>

35、，指示燈亮，則可以退幣，當(dāng) 按下退幣按鈕后，數(shù)據(jù)寄數(shù)器D5內(nèi)的幣數(shù)除以10，商的整數(shù)部分是需要退回1元的個數(shù)并 儲存在D10中；D11的數(shù)據(jù)除以5，商的整數(shù)部分是需要退回的5角錢的個數(shù)，并儲存在D20 中，同時起動2個退幣電動機。2個光感應(yīng)器開始計數(shù)，每各退一個幣D10減一或D20減一， 直到為零時，退幣電動機停止運轉(zhuǎn)，各個電機獨自工作。PLC編程梯形圖如圖4-5所示。 圖4-7 退幣系統(tǒng)梯形圖 4.6.5 錢顯示和制冷 顯示中由 D2 顯示十位、D3 顯示個位。在制冷中，由溫度傳感器控制，當(dāng)溫度超過某 一值時。開關(guān) x7 閉合并制冷一段時間。具體梯形圖如圖 4-6 圖4-8 錢顯示和制冷梯形

36、圖 5 調(diào)試 5.1 系統(tǒng)的連接 電氣控制部分與 PLC 之間的連接：從主電路引出線，通過整流電路，將 220VAC 變 換成 24VDC 供給 PLC 作為工作電源；電氣控制部分的各個接觸器的控制信號，全部由 PLC 給出，連接時，將接觸器電磁機構(gòu)線圈與 PLC 相應(yīng)端子連接。 5.2 PLC 程序調(diào)試 PLC 的控制程序的編寫，是運用專門的編程軟件 SWOPC-FXGP-WIN/G ，程序通過步 進梯形圖方式（ladder）編寫，由于步進梯形圖程序的直觀性，在設(shè)計中，用此編寫程序。 在 SWOPC-FXGP-WIN/G 軟件中，可以方便地對 PLC 程序進行剪切、復(fù)制、粘貼、插入等。 編寫

37、好的程序下載到 PLC，PLC 上電后掃描執(zhí)行程序。調(diào)試 PLC 程序時，可以通過模擬的 撥動開關(guān)、復(fù)位按鈕和指示燈來測試程序的正確性,由于本設(shè)計的 I/O 點數(shù)很多，不可能對 各個 I/O 點都設(shè)置相應(yīng)的撥動開關(guān)，所以對實現(xiàn)類似功能的程序只需對一部分進行調(diào)試: 首先，對一個典型的輸入硬幣進行調(diào)試，給復(fù)位按鈕信號來表示硬幣的輸入及飲料的選擇， 用發(fā)光二極管來顯示飲料選擇提示、飲料送出、送出時間和退幣提示，然后，對制冷部分 進行調(diào)試，只需給相應(yīng)的輸入端口信號，然后相應(yīng)的指示燈變亮即可。 6 結(jié)論 本論文在論述了自動售貨機的發(fā)展過程及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，介紹了 PLC 的基 本組成、特點以及工

38、作原理，并以 PLC 電氣控制為基礎(chǔ)，通過對自動售貨機的功能進行分 析，制定出具體的設(shè)計方案和設(shè)計步驟。 文中分析了自動售貨機的基本功能、運行環(huán)境以及工作過程，介紹了相關(guān)的硬件和軟 件知識， 重點放在 PLC 的編程指令在控制自動售貨機復(fù)雜運作中的實際運用。在整體設(shè) 計過程中按照“提出問題，分析問題，解決問題”的主導(dǎo)思想，對整個系統(tǒng)的設(shè)計工作做 出了細(xì)致的闡述。 通過論文設(shè)計，使我對 PLC 控制系統(tǒng)的知識有了更深層次的認(rèn)識，同時,在論文設(shè)計 中通過查閱文獻，搜集資料，綜合分析等方面的訓(xùn)練，使我綜合運用各方面知識，分析解 決實際問題的能力也得到了很大的提高。 在具體的設(shè)計工作中，通過老師和同學(xué)的幫助和自己的不斷摸索，掌握了不少的工程 設(shè)計方法，