參考論文基于PLC的自動售貨機設計

1、參考論文基于PLC的自動售貨機設計 作者： 日期：11 個人收集整理 勿做商業(yè)用途安徽礦業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)課題（設計)（20 14 屆）題 目 基于PLC的自動售貨機設計 指導教師 謝廣坤 院 系 安徽礦業(yè)職業(yè)技術學院 班 級 電氣自動化1101班 學 號 姓 名 二 一四 年 六 月 一 日安徽礦業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)課題(設計)任務書（20 14屆）題 目 基于PLC的自動售貨機設計 指導教師 謝廣坤 院 系 安徽礦業(yè)職業(yè)技術學院 專 業(yè) 電氣自動化技術 班 級 電氣自動化1101班 學 號 姓 名 20 14 年 3 月 3 日至20 14 年 6 月 1 日共 13 周論文(設計）方向：一

2、、 主要參考資料:1 張進秋，陳永力,張中民?？删幊炭刂破髟砑皯脤嵗齅.北京：機械工業(yè)出版社。2004。1 2 鄧星鐘。機電傳動控制（第三版）M。武漢：華中科技大學出版社.2001 3 賀賈德勝.PLC應用開發(fā)實用子程序（第一版）M。人民郵電出版社。2006。 二、 課題的內(nèi)容和任務要求：內(nèi)容：該設計主要包括硬件設計和軟件設計。要求：1、畫出售貨機設計流程圖；2、合理分配PLC的I/O接口；3、畫出相應的售貨機連接線路圖；三、 畢業(yè)論文（設計）進度安排：起 訖 日 期工 作 內(nèi) 容備 注3月3日3月17日學生選題，填寫設計任務書，上交開題報告3月18日4月14日上交畢業(yè)論文初稿（電子檔)4

3、月15日5月5日指導中期修改5月6日5月19日學生提交畢業(yè)論文，指導教師審核是否能參加答辯5月20日5月31日整理畢業(yè)論文，按照歸檔要求進行論文裝訂，準備答辯6月1日6月7日畢業(yè)答辯學生（簽名）： 年 月 日指導教師（簽名）： 年 月 日系畢業(yè)設計（論文）工作指導小組意見：組長（簽名） 年 月 日 系畢業(yè)論文工作領導小組審核意見:主管領導(簽名） 年 月 日 注：1。指導教師填寫，任務下達人為指導教師，指導教師和接受任務的學生均應簽字。2。此任務書最遲必須在學生畢業(yè)設計（論文)開始前下達給學生.安徽礦業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)課題（設計)開 題 報 告 （20 14 屆）題 目 基于PLC的自動售貨機

4、設計 指導教師 謝廣坤 院 系 安徽礦業(yè)職業(yè)技術學院 班 級 電氣自動化1101班 學 號 姓 名 二 一四 年 三 月 十 日一、選題的意義從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構造向技術密集型社會轉變的產(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運而生了.自動售貨機可以充分補充人力資源不足，適應消費環(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

5、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。進入21世紀時，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。而且由于人們生活水平的提高，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之一，特別是在24小時無休工作狀態(tài)中的辦公場所.利用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,且控制結構簡單功能完善、通用性強、體積小,維護操作方便而且易于實現(xiàn)網(wǎng)絡化.二、研究的主要內(nèi)容，擬解決的主要問題（闡述的主要觀點）該設計主要包括硬件設計和軟件設計.其中硬

6、件設計包括:1、控制要求分析 2、PLC的選擇 3、I/O點的統(tǒng)計 4、數(shù)碼管顯示設計 5、錢幣識別設計 軟件設計包括:1、I/O口的分配 2、自動售貨機控制流程圖設計 3、程序梯形圖設計 4、程序調(diào)試預期能利用編程軟件調(diào)試和仿真成功，確保方便可靠實現(xiàn)自動售貨機的各種功能。三、研究（工作)步驟、方法及措施(思路)研究步驟:1、 了解基于PLC自動售貨機設計的基本原理2、復習可編程控制器的器材3、查找關于自動售貨機控制系統(tǒng)設計的中外文獻4、完成基于PLC自動售貨機的課程設計研究方法：1、運用仿真軟件對模糊控制程序進行仿真；2、利用專用軟件對硬件電路仿真研究思路：利用PLC實現(xiàn)對工作程序的控制四、

7、畢業(yè)論文（設計）提綱合理選擇PLC類型設計自動控制售貨機系統(tǒng)。具體要求如下：1、畫出售貨機設計流程圖；2、合理分配PLC的I/O接口；3、畫出相應的售貨機連接線路圖；4、編寫程序進行仿真調(diào)試。五、主要參考文獻1 張進秋,陳永力，張中民.可編程控制器原理及應用實例M.北京：機械工業(yè)出版社.2004。1 2 鄧星鐘.機電傳動控制（第三版）M.武漢:華中科技大學出版社.2001 3 賀賈德勝。PLC應用開發(fā)實用子程序（第一版）M。人民郵電出版社。2006。 指導教師意見:簽名： 年 月 日系畢業(yè)設計(論文)工作指導小組意見：簽名： 年 月 日系畢業(yè)設計(論文)工作領導小組意見:簽名： 年 月 日摘

8、要隨著當前城市規(guī)模的增大，很多公共場合都放置有自動售貨機，極大的滿足了人們的即時性需求，為人們進行簡單物品的采購提供了一種便利。傳統(tǒng)的自動售貨機多采用單片機控制方案，系統(tǒng)硬件設計復雜,抗干擾能力相對較差,很難保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，維護維修困難。本文設計一套基于PLC的自動售貨機控制系統(tǒng)，闡述了自動售貨機的發(fā)展背景與前景，詳細分析其功能和特點，提出了總體設計方案；選用型號為L293D的步進驅動電機,設計了平面式貯幣、電磁閥退幣的貨幣處理裝置，雙螺旋式的送出機構，為降低成本和開發(fā)周期,創(chuàng)造性的選用了集成鍵盤、顯示、設置功能的控制面板；以三菱FX2N48MR型PLC為主控制器,基于FXGP/WI

9、N-C編程軟件，采用順序控制的程序設計思路,設計了系統(tǒng)控制程序，包括投幣程序、比較選擇購買程序和退幣程序。該設計提高了自動售貨機的可靠性和執(zhí)行效率，且系統(tǒng)維護容易，維修簡單,有一定的市場推廣價值。關鍵詞：自動售貨機 ；PLC ;硬件設計 ；程序設計 ；梯形圖目 錄1 前言11。1自動售貨機簡介11。1.1 自動售貨機概述11.1。2 自動售貨機功能分析31.1。3 自動售貨機的前景分析31.2 PLC在自動售貨機中的應用42 自動售貨機總體方案設計52.1 自動售貨機系統(tǒng)需求52.2 系統(tǒng)硬件結構框圖62。3 總體方案設計73 自動售貨機硬件機構設計83.1 自動售貨機的結構組成83.2 硬件

10、選擇93.2。1 電機的選擇93.2.2 貨幣處理裝置93。2。3 送出機構93.2。4 按鈕裝置103。2.5 顯示裝置104 自動售貨機控制系統(tǒng)設計124。1 基于PLC的自動售貨機控制系統(tǒng)124.1.1自動售貨機硬件系統(tǒng)的組成部分及工作流程124。1.2自動售貨過程的控制子系統(tǒng)簡述124.1。3 基于PLC的自動售貨機控制134.2 PLC控制系統(tǒng)設計編程要求及基本原則144。3 自動售貨機PLC控制方案設計154。4 PLC選型164.4.1 PLC概述164.4.2 I/O點估算194.4.3 PLC選型194。5程序設計214。5.1 I/O地址設計214.5.2 流程設計214.

11、5.3 PLC與現(xiàn)場器件的連接234。5.4 投幣程序設計244。5.5 比較、選擇、購買程序設計264。5.6 退幣程序設計284.5.7 主程序設計304。5.8 梯形圖程序調(diào)試305 總結32參考文獻33附 錄34致 謝371 前言1。1自動售貨機簡介1。1.1 自動售貨機概述自動售貨機是可完成無人售貨、光機電一體化的商業(yè)自動化設備。自動售貨機不受任何場地限制，方便快捷,可以每天24小時售貨，因此深受上班族的歡迎。很多城市的公共場所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，到牙刷、方便面、自動照相機等。近年來，我國的自動售貨機行業(yè)突飛猛進,在汽車總站、商廈、醫(yī)院、

12、小區(qū)、學校等地區(qū)紛紛涌現(xiàn)出自動售貨機的蹤跡。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)代化城市配套設施的需求。常見的自動售貨機如圖11所示。圖1-1 自動售貨機自動售貨機最早出現(xiàn)在二十世紀五、六十年代的西歐，當時在美國的地鐵系統(tǒng)中，人們可以用1美分在自動售貨機上買到一塊口香糖.上個世紀60年代以來,隨著電子計算機的應用和發(fā)展，以信息革命為中心的第四次產(chǎn)業(yè)革命引發(fā)了零售業(yè)巨大的變革，表現(xiàn)之一就是發(fā)達國家商品流通領域內(nèi)自動售貨機的出現(xiàn)與迅速發(fā)展。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

13、準化、出售商品的多樣化，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)”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。據(jù)美國2002年4月5日出版的幸福雜志介紹美國2001年自動售貨業(yè)利潤增長率為21.4%，在發(fā)展最快的行業(yè)中居第四位；在19962001年年度中,自動售貨業(yè)以78.4的年平均利潤增長率雄居發(fā)展速度最快的行業(yè)榜首。如此多的優(yōu)點使得自動售貨機在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應用?，F(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。

14、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。在夏季電力消費高峰時，這種機型的自動售貨機即使在關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的電力.進入21世紀后，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.個人收集整理，勿做商業(yè)用途文檔為個人收集整理，來源于網(wǎng)絡照目前來看，我國自動售貨機數(shù)量偏少且品種單一，主要以瓶飲料售貨機為主，技術質量還未完全過關,生產(chǎn)和運營成本較高，收益也不高。導致此現(xiàn)狀的主要原因是中國有關的自動售貨機企業(yè)未能有效解決成本、質量、運營等諸多問題。但隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展和社

15、會的巨大進步，自動售貨機的實際需求已越來越大,中國經(jīng)濟的快速發(fā)展使得消費者日趨富裕，中國的零售市場以7%的年遞增率快速增長，成長速度快于其它任何新興市場，但和我國周邊國家相較，他們還是領先于我們的。日本：各種自動售貨機保有量超過 600萬臺，平均23人一臺，世界普及率第一， 1990年通過自動售貨機實現(xiàn)的銷售額已達到5兆日元（約3000億人民幣)。韓國：自動售貨機的使用歷史要遠遠短于其它發(fā)達國家,僅有25年,但據(jù)2001 年的統(tǒng)計，總保有量已超過80萬臺。在2001 年韓國生產(chǎn)的自動售貨機中OCS占 32.7% ,排第一位，咖啡自動售貨機占18.1% ，排第三位，僅次于18.6%的充電自動售貨

16、機，瓶罐飲料自動售貨機和復合型自動售貨機（同機銷售瓶罐飲料和熱咖啡)都僅占8.6% ,并列第四位。這些數(shù)據(jù)正好說明，我國的自動售貨機需要進步，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，這樣不僅會在輸人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、自動控制技術和通訊技術而發(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)控制領域得到廣泛地應用.由于自動售貨機作為社會上完成商品零售和綜合服務的獨立設施，要求它的結構必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高.自動售貨機有自己專用的通訊協(xié)議，歐美系列為“MDB”，日韓系列為“V

17、CCS”,而不是什么232、485、CAN之類的通訊協(xié)議。主控制板、紙幣識別器、硬幣管理器（識別接收和找零)之間均遵循此協(xié)議,同系列(歐美系列或日韓系列)的通用性強，不但通訊協(xié)議一樣，連安裝尺寸、接插頭也一樣.也就是說,可以做機身、出貨等部件，采購A牌的控制板、B牌的紙幣器、C牌的硬幣器（當然可以用同一個廠家的），這樣都完全可以正常工作，條件具備時可逐步開發(fā)控制板、紙幣器、硬幣器。目前中國的售貨機絕大部分都是歐美系列、采用MDB通訊協(xié)議的控制系統(tǒng)。1。1。2 自動售貨機功能分析在進行上、下位機程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動售貨機本身所具備的功能及在進行某種操作后所具有的狀態(tài)。售貨機的基

18、本功能就是對投入的貨幣進行運算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并作出相應的反應。舉一個簡單的例子來說明，例如：售貨機中有8種商品，其中01號商品（代表第一種商品）價格為2。50元，02商品為3.50元，其余類推?，F(xiàn)投入1個1元硬幣，當投入的貨幣超過01商品的價格時，01商品的選擇按鈕處應有變化，提示可以購買,其他商品同此。當按下選擇01商品的價格時，售貨機進行減法運算，從投入的貨幣總值中減去01商品的價格同時啟動相應的電機,提取01號商品到出貨口。此時售貨機繼續(xù)等待外部命令，如繼續(xù)交易,則同上，如果此時不再購買而按下退幣按鈕，售貨機則要進行退幣操作，退回相應的貨幣，并在程序中清零，完

19、成此次交易。由此看來,售貨機一次交易要涉及加法運算、減法運算以及在退幣時的除法運算，這是它的內(nèi)部功能,還要有貨幣識別系統(tǒng)和貨幣的傳動來實現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。自動售貨機的工作流程圖如圖1-2所示。圖12 自動售貨機工作流程圖1。1。3 自動售貨機的前景分析自動售貨機是現(xiàn)代社會中的一種商務工具，2004年以后,中國的自動售貨機產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了快速增長，奧運會和世博會為自動售貨機市場帶來了巨大商機，2008年后進入了發(fā)展期,自動售貨即將在中國零售業(yè)掀起繼百貨商店、超市之后的第三次零售業(yè)革命?，F(xiàn)在，中國自動售貨機市場已經(jīng)進入了發(fā)展期.另外,各個大型城市的改造使得很多小店小鋪消失，同時隨著金融支付手段的增

20、多，IC卡、手機移動支付等技術使自動售貨機提供便利服務成為可能,這些自動售賣平臺的創(chuàng)新模式無疑為國內(nèi)的自動售貨業(yè)迅速成長創(chuàng)造了條件。2009年中國自動售貨機產(chǎn)品專項調(diào)研及未來五年投資分析預測報告是結合自動售貨機產(chǎn)品歷年供需關系變化規(guī)律，對自動售貨機產(chǎn)品內(nèi)的企業(yè)群體進行了深入的調(diào)查與研究，采用定量及定性的科學研究方法撰寫而成的。對我國自動售貨機產(chǎn)品的市場環(huán)境、生產(chǎn)經(jīng)營、產(chǎn)品市場、品牌競爭、產(chǎn)品進出口、行業(yè)投資環(huán)境以及可持續(xù)發(fā)展等問題進行了詳實系統(tǒng)地分析和預測，并在此基礎上，對行業(yè)發(fā)展趨勢做出了定性與定量相結合的分析預測，為企業(yè)制定發(fā)展戰(zhàn)略、進行投資決策和企業(yè)經(jīng)營管理提供了權威、充分、可靠的決策依

21、據(jù)。報告數(shù)據(jù)主要采用國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)、海關總署問卷調(diào)查數(shù)據(jù)、商務部采集數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)庫，其中宏觀經(jīng)濟數(shù)據(jù)主要來自國家統(tǒng)計局,部分行業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)主要來自國家統(tǒng)計局及市場調(diào)研數(shù)據(jù)，企業(yè)數(shù)據(jù)主要來自于國統(tǒng)計局規(guī)模企業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫及證券交易所等,進出口數(shù)據(jù)主要來自海關及商務部,價格數(shù)據(jù)主要來自于各類市場監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。1。2 PLC在自動售貨機中的應用傳統(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。PLC（可編程序控制器)是綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術而發(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

22、制領域得到廣泛地應用. 由于自動售貨機作為社會上完成商品零售和綜合服務的獨立設施,要求它的結構必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。PLC是以CPU為核心，綜合了計算機技術和通信技術發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置,是現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（ PLC、機器人和CAD / CAM ) 之一。PLC的工作原理與計算機的工作原理基本是一致的,可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應用程序完成用戶任務，但是PLC也有它自己的特點，PLC在確定了工作任務,裝入了專用程序后成為一種專用機，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務管理及應用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。目前，可編程控制器在國內(nèi)外已廣泛應用于

23、鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保等各行各業(yè)。本文為互聯(lián)網(wǎng)收集,請勿用作商業(yè)用途本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請勿用作商業(yè)用途自動售貨機的新奇、文明、高檔、靈活方便等深受廣大市民青睞，其最基本的功能是對投入的貨幣進行運算,并根據(jù)所投入的貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品,并做出相應的反映。因此，售貨機應能夠辨識機內(nèi)包含的商品、能夠對所投入的幣值進行累計、并提供所要購買的商品。當按下選擇商品的按鈕時，自動售貨機根據(jù)投入的幣值,啟動電機，提取商品到出貨口，顧客取出商品，完成此次交易。它還具有識幣系統(tǒng)、貨物和貨幣的傳送系統(tǒng)來實現(xiàn)完整的售貨功能。這些都是通過PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的.2

24、 自動售貨機總體方案設計2。1 自動售貨機系統(tǒng)需求根據(jù)任務書要求，繪出自動售貨機結構示意圖如圖2-1所示。圖21 自動售貨機結構示意圖其中，1西瓜汁（1元)；2橙汁（1元);3葡萄汁（1元）;4-綠茶(2元）；5紅茶（2元）；6-奶茶(2元）；7-咖啡（3元）；8-可樂（3元）；9-牛奶(3元).用數(shù)字鍵代替商品按鍵，就能在某種商品缺貨的時候能及時地補上其他的商品種類，并且不會使顧客混淆,使人機界面更加友好。其控制要求如下:（1)貨物種類共9種,這9種物品分別對應著9個不同的按鍵選擇，其中1元、2元、3元價格不等的物品各3種；貨幣識別裝置能夠識別0。5元、1元、5元的貨幣。 （2)在規(guī)定的30

25、秒時間內(nèi)可多次投入貨幣，能夠實現(xiàn)貨幣累加功能，超過30秒投幣無效。(3)如果累計投入的貨幣數(shù)目超過所購買物品的總價，機器能夠實現(xiàn)找錢功能；如果投入的貨幣沒有達到所選擇物品的價格，投入的錢將全部退還；在投入一次累加貨幣后選擇物品時，如果投入的累加貨幣數(shù)目大大超過所選擇物品的預設單個價格時，能夠實現(xiàn)選擇同一件物品購買多個。 （4）設計13個按鍵選擇，其中9個是貨物選擇，2個多選鍵，還有一個確定鍵和一個取消鍵，如果沒有按流程進行按鍵,自動售貨機將啟動報警系統(tǒng)，等待再次正確的按鍵選擇.(5)應有購買貨物的總花錢數(shù)和找零的貨幣數(shù)的顯示。 2。2 系統(tǒng)硬件結構框圖根據(jù)上述要求，制定合理方案：首先，應該做上

26、位機與下位機的任務分工，上位機主要用來完成仿真界面的制作過程，而下位機則主要用來完成PLC程序的編寫；其次,要分別對上位機和下位機進行資料的查找與收集。例如在進行仿真界面的設計時可以去觀看一下真正售貨機的外觀,必要時可以借助一些宣傳圖片來設計自動售貨機的外型;在進行PLC程序的編寫時需要先分配PLC的I/O點，確定上、下位機的接口;然后，分別對上、下位機分別進行設計工作；最后,進行上位機設計結果與下位機設計結果的配合工作,經(jīng)調(diào)試后完成整個系統(tǒng)的設計.另外，上位機與下位機的設計工作是密切配合的，它們無論在通信中使用的變量,還是在仿真中控制的對象都應該是一致的。總體上講，仿真界面是被控對象，利用P

27、LC來控制這個仿真的自動售貨機，仿真的自動售貨機接受PLC的控制指令并完成相應的動作;另一方面，仿真界面中的仿真自動售貨機的運行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語言來完成的。這是整個仿真系統(tǒng)內(nèi)部各大部件之間的內(nèi)在關系。本設計主要是對自動售貨機中的下位機，也就是主要是對PLC在其中的程序進行設計.由此繪出系統(tǒng)組成框圖如22所示。圖22 系統(tǒng)結構框圖PLC控制系統(tǒng)：接受人民幣識別系統(tǒng)信息，確認已接受的人民幣是否可購買消費者所指定的商品，確認后按要求售出商品。錢幣識別傳感器：主要包括紙幣識別器、硬幣識別器、硬幣找零系統(tǒng)等，它主要實現(xiàn)識別真假紙幣（一般為拾元、伍元)和硬幣（壹元、伍角)、拒收假幣和殘幣、正

28、確找零的功能。補料及出貨系統(tǒng):貨柜由多層貨架組成，當購物者指定所需商品后，由控制系統(tǒng)啟動出貨系統(tǒng)出貨；當某種貨物被取出后，補料機構自動補料（在這里補料機構采用簡單的傾斜式機構，即當某種貨物被售出后，補料機構里面的貨物直接向前滑至首位進行補位).顯示機構：顯示購買的瓶數(shù)、投入的錢數(shù)以及剩余的錢數(shù)。2。3 總體方案設計由于設計中的貨物品種不多,因此要求上沒有現(xiàn)實中的自動售貨機功能強大.本自動售貨機的自動控制系統(tǒng)主要包括：計幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應系統(tǒng)和退幣系統(tǒng)。（1）計幣系統(tǒng)：當有顧客買飲料時,投入的錢幣經(jīng)過識別機構，記錄5角、1元或5元錢的個數(shù)，通過個數(shù)與幣值相乘或者相加，并將總錢幣

29、數(shù)據(jù)存放在D9(數(shù)據(jù)寄存器)中.(2)比較系統(tǒng)：投入錢幣完畢后，系統(tǒng)會把D9內(nèi)的錢幣數(shù)據(jù)和可以購買飲料的價格進行比較,當投入的錢幣總值超過1元小于2元時,西瓜汁、橙汁、葡萄汁的指示燈亮；當投入的錢幣總值超過2元小于3元時，西瓜汁、橙汁、葡萄汁、綠茶、紅茶、奶茶的指示燈亮；當投入的錢幣總值超過3元時，9種飲料的指示燈都亮，并且多選鍵“2”也亮；當投入的錢幣總值超過5元時，所有的指示燈都亮，此時可以選擇飲料或選擇退幣。（3)選擇系統(tǒng)：比較電路完成后選擇電路指示燈亮，當按下西瓜汁或綠茶選擇按鈕時，相應的指示燈轉為1 秒為周期的閃爍。當相應的飲料供應完畢后,閃爍同時停止.此時可以按繼續(xù)購買按鈕,繼續(xù)購

30、買飲料，實現(xiàn)循環(huán)購買。（4)飲料供應系統(tǒng)：當按下選擇按鈕時，相應的電機Y3-Y7啟動。在飲料輸出的同時，減去相應的購買錢幣數(shù)，當飲料輸出達到10秒時，電機停機。(5)退幣系統(tǒng)：當顧客購完飲料后，多余的錢幣只要按下退幣按鈕，系統(tǒng)就會把數(shù)據(jù)寄存器D9中的錢幣退回.3 自動售貨機硬件機構設計3。1 自動售貨機的結構組成圖31 自動售貨機結構1、箱體外觀正面上部為商品展示窗和價格標簽,中部設投幣入口、退幣鈕和金額顯示窗,在價格標簽附近設有選擇商品的按鍵，正面下部為退幣口和顧客取貨口；面向顧客的機構正面,是完成商品價格介紹、接受投幣、顯示金額、推出商品和退幣整個售出過程的表體部分.2、商品樣品展示窗商品

31、樣品展示窗由透明有機板窗、樣品展示架、商品價格標簽、選購按鈕和照明燈組成,設在前門體內(nèi)部的可開啟樣品門，用來更換商品樣品和價格標簽;展示窗相當于商店櫥窗或者柜臺，以清晰明亮的商品展示和明碼標價來招攬顧客。3、商品驅動機構商品的包裝多種多樣，主要有箱、盒、罐、袋等,它們的提取機構也各種各樣.商品在送出時可以采用“螺旋移動”等動作移到取貨口。4、商品貯存部分由于商品的驅動機構是雙螺旋體出貨機構，由此決定了該自動售貨機的商品貯存方式，商品主要是擺放在雙螺旋體中,通過雙螺旋體的旋轉把商品推到出貨口.5、錢幣識別系統(tǒng)錢幣識別系統(tǒng)由錢幣識別器、識別后的錢幣自動分類貯存機構和退幣機構3部分組成。6、PLC控

32、制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)是自動售貨機在自動銷售過程中，收到識幣信號后,自動進行累計、外部金額顯示、顧客按鍵后自動推出商品和發(fā)出退幣找零等信號的電控系統(tǒng)。同時，該系統(tǒng)還具備預設價格、售出累計、驅動檢測和故障自檢等功能，是“售貨機器人”的“大腦"。 3.2 硬件選擇3.2。1 電機的選擇自動售貨機吐出飲料的過程實際為電機動作推飲料下來。由于電機都是電感性負載，在停轉的時候會有反向電流,所以需要用PC847光電隔離器把控制和驅動信號隔離開來，然后用L293D步進驅動電機，電機驅動需24 V電壓,控制信號經(jīng)過L293D后變?yōu)?4 V左右的電源信號才可驅動電機.電機有三根線：電源、地線和反饋信號（

33、電機轉一圈送出一個低電平)。在機械制作中使電機轉一圈剛好推出一瓶飲料,電機轉一圈同時產(chǎn)生一反饋信號，此信號使電機停止轉動，另外一種情況是紅外檢測到有貨物落下則電機停止轉動。3。2。2 貨幣處理裝置貨幣處理裝置包括:檢測貨幣投入狀態(tài)的投入狀態(tài)檢測裝置；檢測有無貨幣退還操作的退還操作檢測裝置；在投入狀態(tài)及投入貨幣退還操作的有無達到規(guī)定的基準狀態(tài)時，將說得到的基準狀態(tài)信號利用所外部；連接裝置向投入外部裝置輸出的狀態(tài)輸出裝置.目前投入試用的“貨幣識別機"設置有感應線圈，通過對貨幣的材料、大小尺寸等各個要素進行感應并探明真?zhèn)?不同的材質具有不同的磁場變化，可以通過電子技術進行分析、探查和識別，

34、更高級的檢測還可以運用頻譜分析. 貨幣識別器種類繁多,但貯幣退幣機構基本上分為兩類：一類是平面式貯幣，電磁閥退幣;另一類是圓筒式貯幣，步進電機退幣.根據(jù)設計中對自動售貨機的要求，選擇平面式貯幣,電磁閥退幣。當貨幣投入后經(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體內(nèi)備用;當收到退幣找零電信號后，通過退幣電磁閥或退幣電機拉桿，將貯幣腔內(nèi)下部貨幣依電信號程序推出，完成自動售貨機的退幣找零功能。3.2.3 送出機構目前，應用于自動售貨機上的商品送出機構種類較多,下面是一些較典型的送出機構。1、旋轉式送出機構此送出機構把飲料放在螺旋導軌上，并在貨道底部開設出口槽，

35、由電機帶動螺旋導軌轉動，當飲料轉到開口槽時便出槽下貨。這種送出機構應用最為廣泛，它要求電機的轉矩較大，造價成本較高。2、轉盤式送出機構上面是一個很大的喇叭狀罐體存儲容器，下面是一個周邊有若干個圓槽的轉盤，通過轉盤的轉動使罐體落入轉盤周邊的槽內(nèi)而被售出。這種送出機構也需要較大的轉矩來帶動和占用較大的空間,而且會發(fā)生卡死現(xiàn)象。3、滾筒送出機構該送出機構由一個階梯梁和滾筒構成,滾筒內(nèi)可以裝若干瓶飲料,通過步進電機來帶動滾筒的轉動，利用梁的各階梯段與滾筒之間不同的開口距離控制商品掉落的順。這種機構要求電機有較高的轉動精度。 4、彈簧推動式送出機構這種機構是由螺旋式彈簧和連在彈簧一端的電機構成的，電機轉

36、動一圈就帶動彈簧轉動一圈，同時推出一瓶飲料。根據(jù)設計中對自動售貨機的要求，選擇雙螺旋式送出機構.3。2.4 按鈕裝置自動售貨機的按鈕裝置,其特征在于備有操作按鈕和基板，操作按鈕設置在面板上，基板設置在操作按鈕側的相反側，具有顯示部分和檢測機構,顯示部分顯示與操作按鈕對應的信息，檢測機構用于檢測操作按鈕的操作,顯示部分設在基板上的與操作按鈕不相向的位置。3.2.5 顯示裝置液晶顯示器(LCD）是現(xiàn)在非常普遍的顯示器,廣泛應用于各種電子產(chǎn)品，具有體積小、重量輕、省電、輻射低、易于攜帶等優(yōu)點。液晶顯示器（LCD）的原理與陰極射線管顯示器（CRT）大不相同，LCD是基于液晶電光效應的顯示器件，包括段顯

37、示方式的字符段顯示器件，矩陣顯示方式的字符、圖形、圖像顯示器件，矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性,在通電時導通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時，排列則變得混亂，阻止光線通過.由于本課題主要是進行自動售貨機的PLC控制部分的設計,因此在按鈕設計和顯示裝置設計方面與PLC的選型配套，選擇由日本三菱生產(chǎn)的FX-2N相關的面板，如下圖32所示。圖3-2 自動售貨機面板4 自動售貨機控制系統(tǒng)設計4。1 基于PLC的自動售貨機控制系統(tǒng)4。1。1自動售貨機硬件系統(tǒng)的組成部分及工作流程1、組成部分圖4-1 自動售貨機硬件系統(tǒng)組成部分其中，溫控模

38、塊包括溫度采集和加熱制冷控制；銷售模塊完成一個整體的銷售動作，一般都是電機驅動特定的機構實現(xiàn)；人機模塊包括鍵盤和顯示，有的機器還加上了顯示屏，可以投放廣告；目前僅部分高端機器有通訊模塊的功能，一般都是采用GPRS模塊，可以完成銷售統(tǒng)計、原料補給、廣告管理以及一些會員服務。2、工作流程首先開機后要自檢各個部件的狀態(tài)是否正常，若不正常要顯示錯誤信息，方便運營人員及時修復；若自檢通過，檢查商品信息，若缺少貨物,停止銷售該類商品;然后等待,等待消費者投錢和選擇商品,若有人選擇商品，等錢幣投入后就開始執(zhí)行銷售模塊，將產(chǎn)品送出,并找零錢。這是最基本的功能描述，在實際的設計中,有很多的因素需要考慮,一定要保

39、證機器工作的可靠性和穩(wěn)定性。4。1。2自動售貨過程的控制子系統(tǒng)簡述控制子系統(tǒng)由以下四個部分組成:1、售貨價格系統(tǒng)自動售貨機售出的同類商品可分若干品種,其售前設定價格須預先貯存在控制系統(tǒng)內(nèi)。售貨機的價格設置系統(tǒng)由按鍵和存儲器組成，通過按鍵選擇被設價商品的種類及價格，并將價格寫入存儲器，該存儲器本身具有掉電保護功能，屬于軟件設置方式。此外,在簡易型售貨機中，由于出售商品種類少，價格變化小，使用幣種單一,也可用硬件來設置價格，采用撥碼開關對應方式，結構簡單、操作方便.2、累計、可售指示和退幣系統(tǒng)控制系統(tǒng)的核心CPU對識幣、退幣、無貨檢測及購貨信號進行巡回檢查，當有識幣信號后，將金額數(shù)值送入金額累計存

40、儲器中進行累計，并通過串行擴展口進行顯示,同時將金額累計存儲器中的數(shù)值與預設價格存儲器中的數(shù)值進行比較，如金額累計數(shù)值等于或大于預設價格數(shù)值,則通過串行接口使可售指示燈亮，提示購貨。此時可按下購貨按鈕，由CPU檢測到購貨信號后，如金額累計存儲器中數(shù)值與預設價格相等，則通過并行擴展接口驅動電磁閥或微電機驅動出商品，并將金額累計存儲器清零,完成一次售貨過程;如累計金額大于預設價格時,驅動商品后，相減差額由信號驅動退幣,實現(xiàn)售貨和退幣找零功能。3、檢測系統(tǒng)在自動售貨機商品貯存道下方安有接觸行程開關，當貯存道內(nèi)有商品時，壓下行程開關，售貨機正常工作；當商品出售完畢時，行程開關被釋放，向CPU發(fā)出無貨信

41、號，經(jīng)檢測通過串行擴展接口向相應的售完指示燈發(fā)出信號,使機身外部 “售完"指示燈亮，此種商品自動停售，即使投幣累計金額達到該道商品預設價格數(shù)值，可售按鈕仍然無啟動信號，金額累計存儲器也不清零。4、累計及自測功能系統(tǒng)自動售貨機CPU在每次售出商品后，向售出累計存儲器中累計售出數(shù)據(jù),通過售貨機內(nèi)部的按鍵可在金額顯示窗中讀到累計結果。此外,在按下自測功能鍵后，出現(xiàn)自測功能信號,由外部按鍵操作，可檢測各商品貯存道的驅動商品功能。4.1.3 基于PLC的自動售貨機控制當某一個控制任務決定由PLC來完成后，選擇PLC就成為最重要的事情.一方面要選擇多大容量的PLC ,另一方面是選擇什么公司的PL

42、C及外設。對第一個問題，首先要對控制任務進行詳細的分析,把所有的I/O點找出來，包括開關量I/O和模擬量I/O以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型.控制系統(tǒng)輸出點的類型非常關鍵，如果它們之中既有交流220V的接觸器、電磁閥，又有24V的指示燈,則最后選用的PLC的輸出點數(shù)有可能大于實際點數(shù)。因為PLC的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級，所以一旦它們是交流220V的負載使用,則直流24V的負載只能使用其他的輸出端了，這樣有可能造成輸出點浪費，增加成本，所以要盡可能選擇相同等級和種類的負載，比如使用交流220V的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的PLC使用

43、最多，但對于要求高速輸出的情況,就要使用無觸點的晶體管輸出的PLC了。對第二個問題，則有以下幾個方面要考慮:（1）功能方面 所有PLC一般都具有常規(guī)的功能,但對某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力控制任務。如對PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機之間有靈活方便的通信要求；或對PLC的計算速度、用戶程序容量等有特殊要求;或對PLC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對市場上流行的PLC品種有一個詳細的了解，以便做出正確的選擇。(2）價格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價格相差很大，有些功能類似、質量相當、I/O點數(shù)相當?shù)腜LC的價格能相差40以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價當然

44、是必須考慮的因數(shù).PLC主機選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應的配套模塊也就選定了.4。2 PLC控制系統(tǒng)設計編程要求及基本原則1、PLC控制系統(tǒng)設計編程要求任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。因此,在設計PLC 控制系統(tǒng)時,應遵循以下基本原則。（1）最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求,是設計PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設計過程中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計之前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，充分收集控制現(xiàn)場的資料，同時收集相關國內(nèi)、國外相關的資料。同時還要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術人員

45、、現(xiàn)場操作人員等緊密配合，擬定控制方案，共同解決設計中的重點問題和疑難問題。（2）保證PLC 控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設計者在系統(tǒng)設計、元器件選擇、軟件編程等方面要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應該保證PLC 控制程序不僅能在正常條件下運行，而且要在非正常情況下，也能正常工作。(3）力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質量和數(shù)量,帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下,一方面要注意不斷地擴大工程的效益,

46、另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。（4）適應發(fā)展的需要由于技術的不斷發(fā)展,控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高,設計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O 點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當留有裕量,以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。2、PLC控制系統(tǒng)設計的基本原則（1）所編的程序要合乎所使用的PLC的有關的規(guī)定主要是對指令要準確地理解,正確地使用.各種PLC指令多有類似之處，但還有些差異。對于有PLC使用經(jīng)驗的人，當選用另一種不太熟悉的型號進

47、行編程設計時,一定要對新型號PLC的指令重新理解一遍，否則容易出錯。(2）要使所編的程序盡可能簡潔簡短的程序可以節(jié)省內(nèi)存，簡化調(diào)試，而且還可節(jié)省執(zhí)行指令的時間,提高對輸入的響應速度。要使所編的程序簡短，就要注意編程方法，用好指令,用巧指令，還要能優(yōu)化結構。要實現(xiàn)某種功能，一般而言，在達到目的的相同時，用功能強的指令比用功能單一的指令，程序步數(shù)可能會少些.（3)要使所編的程序盡可能清晰這樣既便于程序的調(diào)試、修改或補充，也便于別人了解和讀懂程序。要想使程序清晰，就要注意程序的層次，講究模塊化、標準化。特別是在編制復雜的程序時，更要注意程序的層次，可積累自己的與吸收別人的經(jīng)驗,整理出一些標準的具有典

48、型功能的程序,并盡可能使程序單元化，像計算機中的常用的一些子程序一樣，移來移去都能用，這樣，設計起來簡單，別人也易了解。（4）要使所編的程序合乎PLC的性能指標及工作要求所編程序的指令條數(shù)一定少于所選用的PLC內(nèi)存的容量,即程序在PLC中能放得下，所用的輸入、輸出點數(shù)要在所選用PLC的I/O點數(shù)范圍之內(nèi)，PLC的掃描時間要少于所選用PLC的程序運行監(jiān)測時間。PLC的掃描時間不僅包括運行用戶程序所需的時間，而且還包括運行系統(tǒng)程序，如I/O處理、自監(jiān)測所需的時間.（5）所編程序能夠循環(huán)運行PLC的工作特點是循環(huán)反復、不間斷地運行同一程序。它的運行從初始化后的狀態(tài)開始，待控制對象完成了工作循環(huán)（完整

49、程序執(zhí)行一次)，則又返回初始化狀態(tài)繼續(xù)運行。因為只有這樣才能使控制對象在新的工作周期中也得到相同的控制。4。3 自動售貨機PLC控制方案設計1、通過分析，由于程序內(nèi)部的聯(lián)鎖、互動關系較為復雜，故采取步進指令較為簡單。2、本自動售貨機可使用5角硬幣，給計總金額數(shù)帶來麻煩,可對除5角識別器以外的所對應INC指令的計數(shù)器中的值乘2 計算來方便計算總錢數(shù)，即將所有“元”轉化為多少個“5角"。3、由于實驗室PLC型號三菱FX2N48MR對某些指令無法識別，所以需將所有用脈沖執(zhí)行型的功能指令都使用PLS指令進行轉化,即通過PLS指令驅動輔助繼電器M,實現(xiàn)程序功能.4、找余時，可找1元與5角，故需

50、對剩余總金額寄存器中的數(shù)目除以2 和取模2，除2結果即為當前要找1元的數(shù)目,取模2結果即為當前要找5角數(shù)目.5、PLC 選用繼電器輸出型.6、任務書要求實現(xiàn)顧客的循環(huán)購買，故需實現(xiàn)控制程序的跳轉（向后跳轉）。當顧客再次購買時,余額寄存器（為了退幣，該寄存器中值已除2)中值要先乘2，以便與商品價格比較(商品價格已轉化為多少個5角），再進入下次購買 。7、退幣結束時，使用SET指令恢復初始態(tài),并置位所有寄存器，以準備下一個顧客購買飲料，防止出現(xiàn)錯誤。4。4 PLC選型4.4。1 PLC概述1、PLC的由來在PLC問世之前，工業(yè)控制領域中是繼電器控制占主導地位。繼電器控制系統(tǒng)有著十分明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度慢、適應性差,尤其當生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，就必須重新設計、重新安裝，造成時間和資金的嚴重浪費。為了改變這一現(xiàn)狀，1968年美國最大的汽車制造商通用