基于PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)

1、河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要 基于PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)摘 要 本文設(shè)計(jì)一套基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，闡述了自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展背景與前景，詳細(xì)分析其功能和特點(diǎn)，提出了總體設(shè)計(jì)方案；選用型號(hào)為L(zhǎng)293D的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)，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(shè)置功能的控制面板；以三菱FX2N-32MR型PLC為主控制器，基于FXGP/WIN-C編程軟件，采用順序控制的程序設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)控制程序，包括投幣程序、比較選擇購(gòu)買程序和退幣程序。該設(shè)計(jì)提高了自動(dòng)售貨機(jī)的可靠性和執(zhí)行效率，且系統(tǒng)維護(hù)容易，維修簡(jiǎn)單

2、，有一定的市場(chǎng)推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：自動(dòng)售貨機(jī)，可編程序控制器，梯形圖河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要Based on PLC automatic vending machine system designABSTRACT Chooses PC machine in the design to take the host workstation on position machine, the lower position machine uses PLC to make the controller, three PLC controllers respectively be from t

3、he workstation 1, from the workstation 2, from the workstation 3, in the article exhaustively introduced the automat various hardware composition, and has completed the PLC exterior wiring diagram. In the article has manufactured on the position machine user management contact surface. The present p

4、aper key point places the PLC various hardware part the design and the introduction, the PLC trapezoidal chart Defers to in the overall design process “asks the question, the analysis question, solves the problem” the guiding ideology, has made the careful elaboration to the overall system design wo

5、rk. KEY WORDS: the vending machine， Programmable controller， Ladder diagramIII河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 目錄 目錄第1章 緒論11.1課題研究背景11.2自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)目的和意義21.3自動(dòng)售貨機(jī)功能分析21.3自動(dòng)售貨機(jī)發(fā)展趨勢(shì)3第2章 自動(dòng)售貨機(jī)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4 2.1PLC的硬件組成4 2.2電機(jī)的選擇42.3貨幣處理裝置72.4送出機(jī)構(gòu)72.5按鈕裝置102.6 顯示裝置102.7 本章小結(jié)11第3章 總體設(shè)計(jì)方案12 3.1自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)12 3.1.1硬件系統(tǒng)的組成部分及工作流程12 3.1.2控制

6、子系統(tǒng)簡(jiǎn)述13 3.1.3PLC的選擇13 3.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程要求及基本原則14 3.2.1編程要求143.2.2基本原則153.3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖16第4章 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)184.1自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì)18 4.2 PLC選型184.2.1PLC概述184.2.2PLC的主要功能19 4.2.3 I/O點(diǎn)估算和PLC選型204.3 I/O地址設(shè)計(jì)214.4 流程設(shè)計(jì)224.5PLC與現(xiàn)場(chǎng)器件的連接244.6 程序設(shè)計(jì)254.6.1比較指令和運(yùn)算指令254.6.2 投幣程序264.6.3價(jià)格比較程序26 4.6.4根據(jù)投入的錢數(shù)指示燈顯示的程序274.6.5選擇商品和送

7、出部分程序274.6.6找錢退幣程序284.6.7梯形圖和指令表29第5章 仿真305.1GX7CH軟件的簡(jiǎn)介 305.2 具體事例的分析31結(jié)論38參考文獻(xiàn)39致 謝40附 錄41河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論第1章 緒論1.1課題研究背景自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無(wú)人自動(dòng)售貨,集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。隨著當(dāng)前城市規(guī)模的增大，很多公共場(chǎng)合都放置有自動(dòng)售貨機(jī)，極大的滿足了人們的即時(shí)性需求，為人們進(jìn)行簡(jiǎn)單物品的采購(gòu)提供了一種便利。自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)在美國(guó)、日本等國(guó)家得到迅猛發(fā)展，目前已在45個(gè)國(guó)家得到廣泛普及。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，中國(guó)的自動(dòng)售貨機(jī)擁有量?jī)H有2萬(wàn)臺(tái)，相對(duì)于13億的人口大

8、國(guó)和零售業(yè)態(tài)發(fā)展的趨勢(shì)而言，中國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)的發(fā)展空間將更加廣闊。傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)多采用單片機(jī)控制方案，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜，抗干擾能力相對(duì)較差，很難保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，維護(hù)維修困難。 可編程序控制器( PLC)是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置，它具有可靠性高、程序簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用，因?yàn)樽詣?dòng)售貨機(jī)作為社會(huì)上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施，要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。利用三菱FX-2N PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。本文就詳細(xì)地介紹一種用三菱FX-2N P

9、LC 實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并編寫了系統(tǒng)程序總框圖和一個(gè)具體的梯形圖，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證該控制系統(tǒng)是可行的。1.2自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)目的和意義面對(duì)當(dāng)前快速商品社會(huì)，人們的時(shí)間觀念越來(lái)越重，如何才能更快的購(gòu)買到顧客自己所需的商品，這都是顧客和商家共同面臨的問題。隨著科技的發(fā)展及人們生活水平的提高，自動(dòng)售貨機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展越來(lái)越呈現(xiàn)出多元化及個(gè)性化的需求。通過自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行自助購(gòu)物正逐漸成為市民的一種新的消費(fèi)時(shí)尚，快捷方便的購(gòu)物方式滿足了人們?cè)诋?dāng)今科技高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)追求高品質(zhì)生活的需要。自動(dòng)售貨機(jī)在城市商業(yè)區(qū)、寫字樓大廳、風(fēng)景區(qū)、車站、碼頭、繁華街道等公共場(chǎng)所的布設(shè)能夠美化亮化城市環(huán)境

10、，方便群眾生活，已經(jīng)成為城市各角落的一道亮麗風(fēng)景線。自動(dòng)售貨機(jī)已在國(guó)內(nèi)普及，并成為城市現(xiàn)代文明程度的一種象征性標(biāo)志。PLC的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了PLC的發(fā)展，而PLC得發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了他們的發(fā)展。本次設(shè)計(jì)就在于結(jié)合PLC的種種優(yōu)點(diǎn)聯(lián)系實(shí)際情況來(lái)彌補(bǔ)原有系統(tǒng)的不足，利用PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。1.3自動(dòng)售貨機(jī)功能分析 在進(jìn)行上、下位機(jī)程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動(dòng)售貨機(jī)本身所具備的功能及在進(jìn)行某種操作后所具有的狀

11、態(tài)。售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說明，例如：售貨機(jī)中有8種商品，其中01號(hào)商品（代表第一種商品）價(jià)格為2.50元，02商品為3.50元，其余類推?，F(xiàn)投入1個(gè)1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過01商品的價(jià)格時(shí)，01商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購(gòu)買，其他商品同此。當(dāng)按下選擇01商品的價(jià)格時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去01商品的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取01號(hào)商品到出貨口。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時(shí)不再購(gòu)買而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在

12、程序中清零，完成此次交易。自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程圖如圖1.1所示。 圖1-1自動(dòng)售貨機(jī)工作流程1.4自動(dòng)售貨機(jī)發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過電話清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)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(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約1015的電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，大量生產(chǎn)，大量消費(fèi)以及消費(fèi)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(duì)的超市，百貨購(gòu)物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上

13、升，在加上場(chǎng)地的局限性和購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器也就有了其相當(dāng)可觀的前景。 4河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第2章 自動(dòng)售貨機(jī)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1PLC的硬件組成PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等幾部分組成。其中，CPU是PLC的核心；輸入單元/輸出單元是CPU與現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備，其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2-1硬件結(jié)構(gòu)圖2-12.2 電機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)選擇的參考因素主要包括：電動(dòng)機(jī)型式、電壓與轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)型式種類；電動(dòng)機(jī)

14、防護(hù)型式的選擇；電動(dòng)機(jī)電壓和轉(zhuǎn)速。 1、電動(dòng)機(jī)型式、電壓與轉(zhuǎn)速的選擇 合理選擇電動(dòng)機(jī)型式、電壓與轉(zhuǎn)速的具體內(nèi)容及一般步驟 首先要根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械對(duì)電力傳動(dòng)提出的要求，如起動(dòng)與制動(dòng)的頻繁程度，有無(wú)調(diào)速要求等等來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的電流種類，即選用交流電動(dòng)機(jī)還是選用直流電動(dòng)機(jī)；其次應(yīng)結(jié)合電源情況選擇電動(dòng)機(jī)額定電壓的大?。辉儆缮a(chǎn)機(jī)械所要求的轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)設(shè)備的要求選取它的額定轉(zhuǎn)速；然后根據(jù)電動(dòng)機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械的安裝位置和周圍環(huán)境情況來(lái)決定電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式和防護(hù)型式；最后由生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率大小來(lái)決定電動(dòng)機(jī)的額定功率（容量）。綜合以上方面考慮，最后在電機(jī)產(chǎn)品目錄中選擇與要求相符的電動(dòng)機(jī)，如果產(chǎn)品目錄中所列電動(dòng)機(jī)不能滿

15、足生產(chǎn)機(jī)械的某些特殊要求，則可向電機(jī)生產(chǎn)廠家單獨(dú)定制。 2.電動(dòng)機(jī)型式種類的選擇 選擇電動(dòng)機(jī)是從交流和直流、機(jī)械特性、調(diào)速與起動(dòng)性能、維護(hù)及價(jià)格等方面來(lái)考慮的，所以選擇時(shí)要遵循下列原則： 首先考慮選用三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)。因?yàn)樗哂泻?jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、工作可靠、價(jià)格低廉和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但是它的缺點(diǎn)是調(diào)速困難、功率因數(shù)低、起動(dòng)電流較大和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。因此主要適用于作為機(jī)械特性較硬而無(wú)特殊調(diào)速要求的一般生產(chǎn)機(jī)械和拖動(dòng)，如一般的機(jī)床和功率小于100KW的水泵或通風(fēng)機(jī)等生產(chǎn)機(jī)械。 繞線型電動(dòng)機(jī)的價(jià)格較籠型電動(dòng)機(jī)高，但是它的機(jī)械特性可通過轉(zhuǎn)子外加電阻的辦法加以調(diào)節(jié)，因而能限制起動(dòng)電流并提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，故它可

16、適用于電源容量較小，電動(dòng)機(jī)功率較大或有調(diào)速要求的場(chǎng)合，如某些起重設(shè)備、卷?yè)P(yáng)提升設(shè)備、鍛壓機(jī)及重型機(jī)床的橫梁移動(dòng)等。 當(dāng)調(diào)速范圍低于1：10，且又要求能平滑調(diào)速的場(chǎng)合，可先選用滑差電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式按其安裝位置的不同可分為臥式和立式兩種。臥式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸是水平安裝的，立式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸則是與地面垂直安裝的，故兩種電機(jī)不可以更換對(duì)調(diào)使用。在一般情況下應(yīng)盡量選用臥式電動(dòng)機(jī)，只有在需要垂直運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合（如立式深井水泵以及鉆床等），為了簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置時(shí)才考慮采用立式電動(dòng)機(jī)（因?yàn)樗膬r(jià)格較貴）。 3.電動(dòng)機(jī)防護(hù)型式的選擇 電動(dòng)機(jī)的防護(hù)型式有多種，實(shí)用中選擇時(shí)必須根據(jù)不同的工作環(huán)境選擇適宜的防護(hù)型式電動(dòng)機(jī)

17、。電動(dòng)機(jī)的防護(hù)型式有開啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式、潛水式等數(shù)種。通常情況下選用開啟式，因?yàn)樗阋耍贿m用于干燥清潔的環(huán)境，對(duì)于潮濕、易受風(fēng)雨侵蝕、多灰塵、易燃、腐蝕性的環(huán)境應(yīng)選用封閉式，而在灰塵多對(duì)電機(jī)絕緣無(wú)害且易被壓縮空氣吹凈時(shí)，可選用防護(hù)式。至于潛水泵用電機(jī)，則應(yīng)采用完全密封式，以保證在水中工作時(shí)不被潮氣侵入，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在有火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中時(shí)，應(yīng)注意必須選用防爆式。 4.電動(dòng)機(jī)電壓和轉(zhuǎn)速的選擇 （1） 現(xiàn)有工廠企業(yè)的生產(chǎn)機(jī)械選配電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的額定電壓應(yīng)與工廠配電電壓一致，新建工廠的電動(dòng)機(jī)，其電壓選擇要與工廠供配電電壓的選擇一起考慮，根據(jù)不同電壓等級(jí)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)決定。我

18、國(guó)規(guī)定的低電壓標(biāo)準(zhǔn)為220/380V，高壓配電電壓大多數(shù)為10KV。一般中小容量的電動(dòng)機(jī)大都是低壓的，其額定電壓分別為220/380V（D/Y接法）和380/660V(D/Y接法)兩種。當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量超過約200KW時(shí)，建議使用者選擇3KV、6KV或10KV的高壓電機(jī)。 （2）電動(dòng)機(jī)的（額定）轉(zhuǎn)速選擇，要根據(jù)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的要求及傳動(dòng)裝置的配比情況來(lái)考慮。電動(dòng)機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)通常有3000、1500、1000、750及600等多種，異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速由于存在轉(zhuǎn)差率，一般要比上述轉(zhuǎn)速低25%。從電動(dòng)機(jī)制造角度講，同樣功率的電動(dòng)機(jī)若額定轉(zhuǎn)速越高，其電磁轉(zhuǎn)矩外形尺寸就愈小，成本就愈低且重量亦輕，并且高速電

19、機(jī)的功率因數(shù)及效率比低速電機(jī)都高。若能選擇轉(zhuǎn)速愈高的電動(dòng)機(jī)，則經(jīng)濟(jì)性愈好，但若由此而引起電動(dòng)機(jī)與被拖動(dòng)機(jī)械間的轉(zhuǎn)速相差過大時(shí)，所需裝設(shè)減速裝置的傳動(dòng)級(jí)數(shù)就越多，這就會(huì)加大設(shè)備成本及傳動(dòng)的能量損耗。故要經(jīng)過分析比較擇優(yōu)選定。我們通常應(yīng)用的電機(jī)大部分是選用4極1500r/min的電機(jī)，因?yàn)檫@種額定轉(zhuǎn)速的電機(jī)適應(yīng)范圍廣，而且其功率因數(shù)和工作效率也較高。 自動(dòng)售貨機(jī)吐出飲料的過程實(shí)際為電機(jī)動(dòng)作推飲料下來(lái)。綜合考慮選擇電機(jī)為L(zhǎng)293D步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。由于電機(jī)都是電感性負(fù)載，在停轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)有反向電流，所以需要用PC847光電隔離器把控制和驅(qū)動(dòng)信號(hào)隔離開來(lái)，然后用L293D步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)需24 V電壓

20、，控制信號(hào)經(jīng)過L293D后變?yōu)?4 V左右的電源信號(hào)才可驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)有三根線：電源、地線和反饋信號(hào)(電機(jī)轉(zhuǎn)一圈送出一個(gè)低電平)。在機(jī)械制作中使電機(jī)轉(zhuǎn)一圈剛好推出一瓶飲料，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈同時(shí)產(chǎn)生一反饋信號(hào)，此信號(hào)使電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，另外一種情況是紅外檢測(cè)到有貨物落下則電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2.3 貨幣處理裝置 貨幣處理裝置包括：檢測(cè)貨幣投入狀態(tài)的投入狀態(tài)檢測(cè)裝置；檢測(cè)有無(wú)貨幣退還操作的退還操作檢測(cè)裝置；在投入狀態(tài)及投入貨幣退還操作的有無(wú)達(dá)到規(guī)定的基準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，將說得到的基準(zhǔn)狀態(tài)信號(hào)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(shí)別機(jī)”設(shè)置有感應(yīng)線圈，通過對(duì)貨幣的材料、大小尺寸等各個(gè)要

21、素進(jìn)行感應(yīng)并探明真?zhèn)?。不同的材質(zhì)具有不同的磁場(chǎng)變化，可以通過電子技術(shù)進(jìn)行分析、探查和識(shí)別，更高級(jí)的檢測(cè)還可以運(yùn)用頻譜分析。 貨幣識(shí)別器種類繁多,但貯幣退幣機(jī)構(gòu)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(jìn)電機(jī)退幣。根據(jù)設(shè)計(jì)中對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的要求，選擇平面式貯幣，電磁閥退幣。當(dāng)貨幣投入后經(jīng)過識(shí)別識(shí)出電信號(hào)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(dāng)收到退幣找零電信號(hào)后，通過退幣電磁閥或退幣電機(jī)拉桿，將貯幣腔內(nèi)下部貨幣依電信號(hào)程序推出，完成自動(dòng)售貨機(jī)的退幣找零功能。貨幣處理裝置流程如圖2-2 檢測(cè) 投入狀態(tài)檢測(cè)裝置 退還操作檢測(cè)裝置 規(guī)定的基準(zhǔn)

22、狀態(tài)外部裝置 外部輸出裝置 2-2貨幣處理裝置流程圖2.4 送出機(jī)構(gòu)目前，應(yīng)用于自動(dòng)售貨機(jī)上的商品送出機(jī)構(gòu)種類較多，下面是一些較典型的送出機(jī)構(gòu)。（1）旋轉(zhuǎn)式送出機(jī)構(gòu)此送出機(jī)構(gòu)把飲料放在螺旋導(dǎo)軌上，并在貨道底部開設(shè)出口槽，由電機(jī)帶動(dòng)螺旋導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)飲料轉(zhuǎn)到開口槽時(shí)便出槽下貨。這種送出機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，它要求電機(jī)的轉(zhuǎn)矩較大，造價(jià)成本較高。（2）轉(zhuǎn)盤式送出機(jī)構(gòu)上面是一個(gè)很大的喇叭狀罐體存儲(chǔ)容器，下面是一個(gè)周邊有若干個(gè)圓槽的轉(zhuǎn)盤，通過轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使罐體落入轉(zhuǎn)盤周邊的槽內(nèi)而被售出。這種送出機(jī)構(gòu)也需要較大的轉(zhuǎn)矩來(lái)帶動(dòng)和占用較大的空間，而且會(huì)發(fā)生卡死現(xiàn)象。（3）滾筒送出機(jī)構(gòu)該送出機(jī)構(gòu)由一個(gè)階梯梁和滾筒構(gòu)成，滾

23、筒內(nèi)可以裝若干瓶飲料，通過步進(jìn)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jī)構(gòu)要求電機(jī)有較高的轉(zhuǎn)動(dòng)精度。 （4）彈簧推動(dòng)式送出機(jī)構(gòu)這種機(jī)構(gòu)是由螺旋式彈簧和連在彈簧一端的電機(jī)構(gòu)成的，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈就帶動(dòng)彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，同時(shí)推出一瓶飲料。本文所設(shè)計(jì)的罐體送出機(jī)構(gòu)主要由槽輪、推拉桿、推拉銷、直線步進(jìn)電機(jī)和前后兩邊側(cè)板構(gòu)成 ,其中槽輪上槽弧的半徑為罐體的半徑 ,貨道寬度為罐體的直徑.如下送出機(jī)構(gòu)示意圖 8所示. 圖8 送出機(jī)構(gòu)示意圖送出機(jī)構(gòu)主要通過直線步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)推拉桿和推拉銷 ,促使槽輪繞著轉(zhuǎn)動(dòng)中心作往返轉(zhuǎn)動(dòng).直線步進(jìn)電機(jī)運(yùn)作一次 ,使槽輪上下各擺動(dòng)一次.同時(shí) ,

24、在前后兩邊的側(cè)板上有導(dǎo)向槽 ,推拉銷在導(dǎo)向槽內(nèi)來(lái)回運(yùn)動(dòng) ,導(dǎo)向槽的作用是限定推拉桿的運(yùn)動(dòng)方向和槽輪擺動(dòng)角度。送出機(jī)構(gòu)的工作過程如圖8所示 ,自動(dòng)售貨機(jī)正處在待售狀態(tài)下 ,槽輪的槽開口朝下 ,利用阻貨面來(lái)支撐和阻擋上面的罐體,起到阻止罐體下落的作用.當(dāng)售貨機(jī)接收到售貨信號(hào)時(shí) ,直線步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行并作用于推拉桿 ,推拉桿同時(shí)推動(dòng)槽輪上下擺動(dòng)一次.在槽輪擺動(dòng)的前半周 ,槽從開口向下轉(zhuǎn)到開口向上 ,并有一個(gè)罐體裝入到槽中;在槽輪擺動(dòng)的后半周 ,槽的開口向上轉(zhuǎn)到向下 ,并帶動(dòng)一個(gè)罐體向出貨側(cè)擺動(dòng) ,同時(shí)槽輪的阻貨面擋住后面的罐體 ,電機(jī)停止工作 ,這樣就完成一個(gè)罐體的售出。2.5 按鈕裝置自動(dòng)售貨機(jī)的按鈕

25、裝置，其特征在于備有操作按鈕和基板，操作按鈕設(shè)置在面板上，基板設(shè)置在操作按鈕側(cè)的相反側(cè)，具有顯示部分和檢測(cè)機(jī)構(gòu)，顯示部分顯示與操作按鈕對(duì)應(yīng)的信息，檢測(cè)機(jī)構(gòu)用于檢測(cè)操作按鈕的操作，顯示部分設(shè)在基板上的與操作按鈕不相向的位置。2.6 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(yīng)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(diǎn)。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(yīng)的顯示器件，包括段顯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

26、晶的物理特性，在通電時(shí)導(dǎo)通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時(shí)，排列則變得混亂，阻止光線通過。 液晶這一呈液體狀的化學(xué)物質(zhì)，象磁場(chǎng)中的金屬一樣，當(dāng)受到外界電場(chǎng)影響時(shí)，其分子會(huì)產(chǎn)生精確的有序排列。如果對(duì)分子的排列加以適當(dāng)?shù)目刂?，液晶分子將?huì)允許光線穿越。LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。位于最后面的一層是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線的背光層。背光層發(fā)出的光線在穿過第一層偏振過濾層之后進(jìn)入包含成千上萬(wàn)水晶液滴的液晶層。液晶層中的水晶液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)單元格構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素。當(dāng)LCD中的電極產(chǎn)生電場(chǎng)時(shí)，液晶分子就會(huì)產(chǎn)生扭曲，從而將穿越其中的光線進(jìn)行有

27、規(guī)則的折射，然后經(jīng)過第二層過濾層的過濾在屏幕上顯示出來(lái)。通常，在彩色LCD面板中，每一個(gè)像素都是由三個(gè)液晶單元格構(gòu)成，其中每一個(gè)單元格前面都分別有紅色，綠色，或藍(lán)色的過濾器。這樣，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。TFT LCD技術(shù)能夠顯示更加清晰，明亮的圖象。早期的LCD由于是非主動(dòng)發(fā)光器件，速度低，效率差，對(duì)比度小，雖然能夠顯示清晰的文字，但是在快速顯示圖象時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生陰影，影響視頻的顯示效果，受LCD液晶層中實(shí)際單元格數(shù)量的影響，LCD顯示器一般只能提供固定的顯示分辨率。如果用戶需要將800X600的分辨率提升到1024X768的話，只能借助于特定軟件的幫助實(shí)現(xiàn)模擬分辨

28、率。與傳統(tǒng)的CRT顯示器一樣，應(yīng)用于桌面系統(tǒng)的LCD也被設(shè)計(jì)成接收波形模擬信號(hào)，而非直接由PC產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號(hào)。這主要是因?yàn)槟壳白烂嫦到y(tǒng)中的絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)顯卡仍然是在將視頻信息由最初的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)之后再傳送給顯示器顯示。雖然桌面系統(tǒng)的LCD被設(shè)計(jì)成可以接收模擬信號(hào)，但是LCD本身仍然只能處理數(shù)字信息，因此當(dāng)從顯卡接收到模擬信號(hào)之后，LCD需要將模擬信號(hào)再還原為數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行處理。為了解決上述問題帶來(lái)的顯示上的不足，最新的桌面LCD采用了一種特殊的帶有數(shù)字連接器圖形卡直接向LCD顯示器傳送數(shù)字信號(hào)。2.7本章小結(jié) 本章詳細(xì)的講解了自動(dòng)售貨機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，從而對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的組成有了一個(gè)更深

29、的認(rèn)識(shí)，為更好地完成設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。17河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總體設(shè)計(jì)方案第3章 總體設(shè)計(jì)方案3.1 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)3.1.1硬件系統(tǒng)的組成部分及工作流程（1） 組成部分 通訊模塊溫控模塊自動(dòng)售貨機(jī)硬件系統(tǒng)貨幣識(shí)別模塊銷售模塊 主控模塊人機(jī)模塊圖3-1 自動(dòng)售貨機(jī)硬件系統(tǒng)組成部分1. 溫控模塊：溫度采集和加熱制冷控制。2. 銷售模塊：完成整體的銷售動(dòng)作，一般都是電機(jī)驅(qū)動(dòng)特定的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 3.人機(jī)模塊：包括鍵盤和顯示，有的機(jī)器還加上了顯示屏，可以投放廣告。4. 通訊模塊：目前僅部分高端機(jī)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(jì)、原料補(bǔ)給、廣告管理以及一

30、些會(huì)員服務(wù)。5.貨幣識(shí)別模塊：主要包括紙幣識(shí)別器、硬幣識(shí)別器、硬幣找零系統(tǒng)等，它主要實(shí)現(xiàn)識(shí)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、正確找零的功能。6.主控模塊：接受人民幣識(shí)別系統(tǒng)信息，確認(rèn)已接受的人民幣是否可購(gòu)買消費(fèi)者所指定的商品，確認(rèn)后按要求售出商品。（2）工作流程首先開機(jī)后要自檢各個(gè)部件的狀態(tài)是否正常，若不正常要顯示錯(cuò)誤信息，方便運(yùn)營(yíng)人員及時(shí)修復(fù)；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(fèi)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(shí)際的設(shè)計(jì)中，有很多的因素需要考

31、慮，一定要保證機(jī)器工作的可靠性和穩(wěn)定性。3.1.2控制子系統(tǒng)簡(jiǎn)述控制子系統(tǒng)由以下四個(gè)部分組成:（1）售貨價(jià)格系統(tǒng)自動(dòng)售貨機(jī)售出的同類商品可分若干品種，其售前設(shè)定價(jià)格須預(yù)先貯存在控制系統(tǒng)內(nèi)。售貨機(jī)的價(jià)格設(shè)置系統(tǒng)由按鍵和存儲(chǔ)器組成，通過按鍵選擇被設(shè)價(jià)商品的種類及價(jià)格，并將價(jià)格寫入存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器本身具有掉電保護(hù)功能，屬于軟件設(shè)置方式。此外，在簡(jiǎn)易型售貨機(jī)中，由于出售商品種類少，價(jià)格變化小，使用幣種單一，也可用硬件來(lái)設(shè)置價(jià)格，采用撥碼開關(guān)對(duì)應(yīng)方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。（2）累計(jì)、可售指示和退幣系統(tǒng)控制系統(tǒng)的核心CPU對(duì)識(shí)幣、退幣、無(wú)貨檢測(cè)及購(gòu)貨信號(hào)進(jìn)行巡回檢查，當(dāng)有識(shí)幣信號(hào)后，將金額數(shù)值送入金額累計(jì)

32、存儲(chǔ)器中進(jìn)行累計(jì)，并通過串行擴(kuò)展口進(jìn)行顯示，同時(shí)將金額累計(jì)存儲(chǔ)器中的數(shù)值與預(yù)設(shè)價(jià)格存儲(chǔ)器中的數(shù)值進(jìn)行比較，如金額累計(jì)數(shù)值等于或大于預(yù)設(shè)價(jià)格數(shù)值，則通過串行接口使可售指示燈亮，提示購(gòu)貨。此時(shí)可按下購(gòu)貨按鈕，由CPU檢測(cè)到購(gòu)貨信號(hào)后，如金額累計(jì)存儲(chǔ)器中數(shù)值與預(yù)設(shè)價(jià)格相等，則通過并行擴(kuò)展接口驅(qū)動(dòng)電磁閥或微電機(jī)驅(qū)動(dòng)出商品，并將金額累計(jì)存儲(chǔ)器清零，完成一次售貨過程；如累計(jì)金額大于預(yù)設(shè)價(jià)格時(shí)，驅(qū)動(dòng)商品后，相減差額由信號(hào)驅(qū)動(dòng)退幣，實(shí)現(xiàn)售貨和退幣找零功能。（3）檢測(cè)系統(tǒng)在自動(dòng)售貨機(jī)商品貯存道下方安有接觸行程開關(guān)，當(dāng)貯存道內(nèi)有商品時(shí)，壓下行程開關(guān)，售貨機(jī)正常工作；當(dāng)商品出售完畢時(shí)，行程開關(guān)被釋放，向CPU發(fā)出無(wú)

33、貨信號(hào)，經(jīng)檢測(cè)通過串行擴(kuò)展接口向相應(yīng)的售完指示燈發(fā)出信號(hào)，使機(jī)身外部 “售完”指示燈亮，此種商品自動(dòng)停售，即使投幣累計(jì)金額達(dá)到該道商品預(yù)設(shè)價(jià)格數(shù)值，可售按鈕仍然無(wú)啟動(dòng)信號(hào)，金額累計(jì)存儲(chǔ)器也不清零。（4）累計(jì)及自測(cè)功能系統(tǒng)自動(dòng)售貨機(jī)CPU在每次售出商品后，向售出累計(jì)存儲(chǔ)器中累計(jì)售出數(shù)據(jù)，通過售貨機(jī)內(nèi)部的按鍵可在金額顯示窗中讀到累計(jì)結(jié)果。此外，在按下自測(cè)功能鍵后，出現(xiàn)自測(cè)功能信號(hào)，由外部按鍵操作，可檢測(cè)各商品貯存道的驅(qū)動(dòng)商品功能。3.1.3 PLC的選擇當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由PLC來(lái)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PLC及外設(shè)。對(duì)第一個(gè)

34、問題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的I/O點(diǎn)找出來(lái)，包括開關(guān)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?？刂葡到y(tǒng)輸出點(diǎn)的類型非常關(guān)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(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)镻LC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級(jí)，所以一旦它們是交流220V的負(fù)載使用，則直流24V的負(fù)載只能使用其他的輸出端了，這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，增加成本，所以要盡可能選擇相同等級(jí)和種類的負(fù)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使用最多，但對(duì)于要求高

35、速輸出的情況，就要使用無(wú)觸點(diǎn)的晶體管輸出的PLC了。對(duì)第二個(gè)問題，則有以下幾個(gè)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(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的PLC是否有能力控制任務(wù)。如對(duì)PLC與PLC、PLC與智能儀表及上位機(jī)之間有靈活方便的通信要求；或?qū)LC的計(jì)算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的PLC品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。（2） 價(jià)格方面 不同廠家的PLC產(chǎn)品價(jià)格相差很大，有些功能類似、質(zhì)量相當(dāng)、I/O點(diǎn)數(shù)相當(dāng)?shù)腜LC的價(jià)格能相差40%以上。在使用PLC較多的情況下，這樣的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的

36、因數(shù)。PLC主機(jī)選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應(yīng)的配套模塊也就選定了。3.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程要求及基本原則3.2.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程要求 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則。（1）最大限度地滿足被控對(duì)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(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)過程中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)之前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，充分收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，同時(shí)收集相關(guān)國(guó)內(nèi)、國(guó)外相關(guān)的資料。同時(shí)還要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、

37、現(xiàn)場(chǎng)操作人員等緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)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(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、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(yīng)該保證PLC 控制程序不僅能在正常條件下運(yùn)行，而且要在非正常情況下，也能正常工作。（3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)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?cái)U(kuò)大工程的效益，另

38、一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。（4）適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)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(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。3.2.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則（1）所編的程序要合乎所使用的PLC的有關(guān)的規(guī)定主要是對(duì)指令要準(zhǔn)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(duì)于有PLC使用經(jīng)驗(yàn)的人，當(dāng)選用另一種不太熟悉的

39、型號(hào)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)時(shí)，一定要對(duì)新型號(hào)PLC的指令重新理解一遍，否則容易出錯(cuò)。（2）要使所編的程序盡可能簡(jiǎn)潔簡(jiǎn)短的程序可以節(jié)省內(nèi)存，簡(jiǎn)化調(diào)試，而且還可節(jié)省執(zhí)行指令的時(shí)間，提高對(duì)輸入的響應(yīng)速度。要使所編的程序簡(jiǎn)短，就要注意編程方法，用好指令，用巧指令，還要能優(yōu)化結(jié)構(gòu)。要實(shí)現(xiàn)某種功能，一般而言，在達(dá)到目的的相同時(shí)，用功能強(qiáng)的指令比用功能單一的指令，程序步數(shù)可能會(huì)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(bǔ)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(biāo)準(zhǔn)化。特別是在編制復(fù)雜的程序時(shí)，更要注意程序的層次，可積累自己的與吸收別人的經(jīng)驗(yàn)，整理出一些標(biāo)準(zhǔn)的

40、具有典型功能的程序，并盡可能使程序單元化，像計(jì)算機(jī)中的常用的一些子程序一樣，移來(lái)移去都能用，這樣，設(shè)計(jì)起來(lái)簡(jiǎn)單，別人也易了解。（4）要使所編的程序合乎PLC的性能指標(biāo)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(diǎn)數(shù)要在所選用PLC的I/O點(diǎn)數(shù)范圍之內(nèi)，PLC的掃描時(shí)間要少于所選用PLC的程序運(yùn)行監(jiān)測(cè)時(shí)間。PLC的掃描時(shí)間不僅包括運(yùn)行用戶程序所需的時(shí)間，而且還包括運(yùn)行系統(tǒng)程序，如I/O處理、自監(jiān)測(cè)所需的時(shí)間。（5）所編程序能夠循環(huán)運(yùn)行PLC的工作特點(diǎn)是循環(huán)反復(fù)、不間斷地運(yùn)行同一程序。它的運(yùn)行從初始化后的狀態(tài)開始，待控制對(duì)象完成了工作循環(huán)

41、（完整程序執(zhí)行一次），則又返回初始化狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行。因?yàn)橹挥羞@樣才能使控制對(duì)象在新的工作周期中也得到相同的控制。3.3系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖根據(jù)上述要求，制定合理方案：首先，應(yīng)該做上位機(jī)與下位機(jī)的任務(wù)分工，上位機(jī)主要用來(lái)完成仿真界面的制作過程，而下位機(jī)則主要用來(lái)完成PLC程序的編寫；其次，要分別對(duì)上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行資料的查找與收集。例如在進(jìn)行仿真界面的設(shè)計(jì)時(shí)可以去觀看一下真正售貨機(jī)的外觀，必要時(shí)可以借助一些宣傳圖片來(lái)設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)的外型；在進(jìn)行PLC程序的編寫時(shí)需要先分配PLC的I/O點(diǎn)，確定上、下位機(jī)的接口；然后，分別對(duì)上、下位機(jī)分別進(jìn)行設(shè)計(jì)工作；最后，進(jìn)行上位機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果與下位機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)果的配合工作，

42、經(jīng)調(diào)試后完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外，上位機(jī)與下位機(jī)的設(shè)計(jì)工作是密切配合的，它們無(wú)論在通信中使用的變量，還是在仿真中控制的對(duì)象都應(yīng)該是一致的。總體上講，仿真界面是被控對(duì)象，利用PLC來(lái)控制這個(gè)仿真的自動(dòng)售貨機(jī)，仿真的自動(dòng)售貨機(jī)接受PLC的控制指令并完成相應(yīng)的動(dòng)作；另一方面，仿真界面中的仿真自動(dòng)售貨機(jī)的運(yùn)行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語(yǔ)言來(lái)完成的。這是整個(gè)仿真系統(tǒng)內(nèi)部各大部件之間的內(nèi)在關(guān)系。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)中的下位機(jī)，也就是主要是對(duì)PLC在其中的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。由此繪出系統(tǒng)組成框圖如3-2所示。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總體設(shè)計(jì)方案圖3-2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖PLC控制系統(tǒng)：接受人民幣識(shí)別系

43、統(tǒng)信息，確認(rèn)已接受的人民幣是否可購(gòu)買消費(fèi)者所指定的商品，確認(rèn)后按要求售出商品。錢幣識(shí)別傳感器：主要包括紙幣識(shí)別器、硬幣識(shí)別器、硬幣找零系統(tǒng)等，它主要實(shí)現(xiàn)識(shí)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、正確找零的功能。補(bǔ)料及出貨系統(tǒng)：貨柜由多層貨架組成，當(dāng)購(gòu)物者指定所需商品后，由控制系統(tǒng)啟動(dòng)出貨系統(tǒng)出貨；當(dāng)某種貨物被取出后，補(bǔ)料機(jī)構(gòu)自動(dòng)補(bǔ)料（在這里補(bǔ)料機(jī)構(gòu)采用簡(jiǎn)單的傾斜式機(jī)構(gòu)，即當(dāng)某種貨物被售出后，補(bǔ)料機(jī)構(gòu)里面的貨物直接向前滑至首位進(jìn)行補(bǔ)位）。顯示機(jī)構(gòu)：顯示購(gòu)買的瓶數(shù)、投入的錢數(shù)以及剩余的錢數(shù)。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) 第4章 自動(dòng)售貨機(jī)控制

44、方案設(shè)計(jì)4.1 自動(dòng)售貨機(jī)控制方案設(shè)計(jì) （1）通過分析，由于程序內(nèi)部的聯(lián)鎖、互動(dòng)關(guān)系較為復(fù)雜，故采取步進(jìn)指令較為簡(jiǎn)單。（2） 本自動(dòng)售貨機(jī)可使用5角硬幣，給計(jì)總金額數(shù)帶來(lái)麻煩，可對(duì)除5角識(shí)別器以外的所對(duì)應(yīng)INC指令的計(jì)數(shù)器中的值乘2 計(jì)算來(lái)方便計(jì)算總錢數(shù)，即將所有“元”轉(zhuǎn)化為多少個(gè)“5角”。（3）由于實(shí)驗(yàn)室PLC型號(hào)三菱FX2N-48MR對(duì)某些指令無(wú)法識(shí)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(jìn)行轉(zhuǎn)化，即通過PLS指令驅(qū)動(dòng)輔助繼電器M，實(shí)現(xiàn)程序功能。（4）找余時(shí)，可找1元與5角，故需對(duì)剩余總金額寄存器中的數(shù)目除以2 和取模2，除2結(jié)果即為當(dāng)前要找1元的數(shù)目，取模2結(jié)果即為當(dāng)前要找

45、5角數(shù)目。（5）PLC 選用繼電器輸出型。（6）實(shí)現(xiàn)顧客的循環(huán)購(gòu)買，故需實(shí)現(xiàn)控制程序的跳轉(zhuǎn)（向后跳轉(zhuǎn)）。當(dāng)顧客再次購(gòu)買時(shí)，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(jià)格比較（商品價(jià)格已轉(zhuǎn)化為多少個(gè)5角），再進(jìn)入下次購(gòu)買 。（7）退幣結(jié)束時(shí)，使用SET指令恢復(fù)初始態(tài)，并置位所有寄存器，以準(zhǔn)備下一個(gè)顧客購(gòu)買飲料，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤4.2 PLC選型4.2.1 PLC概述（1） PLC的由來(lái)在PLC問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器控制占主導(dǎo)地位。繼電器控制系統(tǒng)有著十分明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差，尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，就必須重新設(shè)計(jì)、重新安

46、裝，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。為了改變這一現(xiàn)狀，1968年美國(guó)最大的汽車制造商通用汽車公司（GM），為了適應(yīng)汽車型號(hào)不斷更新的要求，以在激烈的競(jìng)爭(zhēng)的汽車工業(yè)中占有優(yōu)勢(shì)，提出要研制一種新型的工業(yè)控制裝置來(lái)取代繼電器控制裝置，為此特?cái)M定了十項(xiàng)公開招標(biāo)的技術(shù)要求， 根據(jù)招標(biāo)要求，1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出世界上第一臺(tái)PLC（PDP14型），并在通用汽車公司自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時(shí)期。從此可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)，而且在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展很快。（2）PLC的定義在PLC的發(fā)展過程中，美國(guó)電氣制造商協(xié)會(huì)（NEMA）經(jīng)過4年的調(diào)查，于1980年把這

47、種新型的控制器正式命名為可編程序控制器（Programmable Controller），英文縮寫為PC，并作如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字式電子裝置。它使用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，并實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制以對(duì)各種機(jī)械或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制?！眹?guó)際電工委員會(huì)（IEC）曾于1982年11月頒布了可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)的草案第一稿，1985年1月又發(fā)表了草案第二稿，1987年2月頒布了草案第三稿。該草案中對(duì)可編程序控制器的定義是：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的

48、指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)外部設(shè)備等都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充起功能的原則設(shè)計(jì)?！倍x強(qiáng)調(diào)了PLC應(yīng)直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力、廣泛的適應(yīng)和應(yīng)用能力。4.2.2、PLC的主要功能（1）條件控制功能條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)及其他各種邏輯連接，進(jìn)行開關(guān)控制。（2）定時(shí)/記數(shù)控制功能定時(shí)/記數(shù)控制功能指用PLC提供的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對(duì)某種操作的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制，以取代時(shí)間繼電器和計(jì)數(shù)繼電器。（3）數(shù)據(jù)處理功能數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進(jìn)行

49、數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作。（4）步進(jìn)控制功能步進(jìn)控制功能是指用步進(jìn)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進(jìn)行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器。（5）A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能A/D與D/A 轉(zhuǎn)換功能是指通過A/D、D/A模塊完成模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。（6）運(yùn)動(dòng)控制功能運(yùn)動(dòng)控制功能是指通過高速計(jì)數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸運(yùn)動(dòng)控制。（7）過程控制功能過程控制功能是指通過PLC的PID控制指令或模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。（8）擴(kuò)展功能擴(kuò)展功能是指通過連接輸入輸出擴(kuò)展單元（

50、即I/O擴(kuò)展單元）模塊來(lái)增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來(lái)提高PLC的控制功能。（9）遠(yuǎn)程I/O功能遠(yuǎn)程I/O功能是指通過I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號(hào)、傳出輸出信號(hào)。（10）通信聯(lián)網(wǎng)功能通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位機(jī)的鏈接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復(fù)雜控制。（11）監(jiān)控功能監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分的進(jìn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)終止運(yùn)行；也可在線調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的設(shè)定值。4.2.3 I/O點(diǎn)估算和

51、PLC選型PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)考慮留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，以作備用。通常，一條邏輯指令占存儲(chǔ)器一個(gè)字。計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等指令需占存儲(chǔ)器的空間。在選擇存儲(chǔ)器容量時(shí)，一般按實(shí)際需要的10%至25%考慮裕量。I/O點(diǎn)數(shù)按實(shí)際需要的10%至15%考慮備用。用戶存儲(chǔ)容量是指PLC用于存儲(chǔ)用戶程序的存儲(chǔ)器容量。需要的用戶存儲(chǔ)容量的大小由用戶程序的長(zhǎng)短決定。I/O點(diǎn)數(shù)即PLC面板上連接輸入、輸出信號(hào)用的端子的個(gè)數(shù)，常稱為點(diǎn)數(shù),用輸入的點(diǎn)數(shù)和輸出的點(diǎn)數(shù)的和來(lái)表示。I/O點(diǎn)數(shù)越多，外部可接入的器件和輸出的器件就越多，控制規(guī)模就越大。因此，I/O點(diǎn)數(shù)是衡量衡量PLC性能的重要指標(biāo)之

52、一。國(guó)際上流行將PLC的點(diǎn)數(shù)作為PLC規(guī)模分類的標(biāo)準(zhǔn)，I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以下的為小型PLC，64點(diǎn)及64點(diǎn)以下的為微型PLC，總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上的為大型機(jī)。PLC容量包括兩個(gè)方面：一是I/O的點(diǎn)數(shù)；二是用戶存儲(chǔ)器的容量（字?jǐn)?shù)）。本設(shè)計(jì)采用的是微型PLC，其中外部輸入端有五角、一元、五元投入端口，可樂、綠茶、奶茶選擇按鈕，開始按鈕，退幣按鈕；外部輸出端有可樂、綠茶、奶茶指示燈，退幣指示燈，可樂、綠茶、奶茶輸出端口，退幣端口，本設(shè)計(jì)采用一個(gè)小型電機(jī)控制電磁閥產(chǎn)生對(duì)飲料和錢幣的輸出，在選擇飲料的同時(shí)會(huì)有相應(yīng)的指示燈亮，其指示采用的電是經(jīng)過變壓器調(diào)制成的24V電壓，安全可靠。由此可知，系統(tǒng)所需的

53、輸入點(diǎn)數(shù)為8點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為11點(diǎn)。根據(jù)以上分析，可選用32點(diǎn)（16I/16O）的PLC，現(xiàn)選用三菱公司的FX2N-32MR型PLC，這種類型的PLC能夠滿足功能的設(shè)計(jì)需要，又在經(jīng)濟(jì)上得到了節(jié)省，完全符合設(shè)計(jì)需求。表4-1 三菱FX-2N系列PLC型號(hào)輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展模塊點(diǎn)數(shù)繼電器輸入可挖硅輸出晶體管輸出FX2N16MR-001FX2N16MSFX2N16MT882432FX2N32MR-001FX2N32MSFX2N32MT16162432FX2N48MR-001FX2N48MSFX2N48MT24244864FX2N64MR-001FX2N64MSFX2N64MT32324864FX2N

54、80MR-001FX2N80MSFX2N80MT40404864FX2N128MR-001FX2N128MT646448644.3. I/O地址設(shè)計(jì)一般講，配置好的PLC其輸入點(diǎn)數(shù)與控制對(duì)象的輸入信號(hào)數(shù)總是相應(yīng)的，輸出點(diǎn)數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相應(yīng)的（如果有模擬量，則模擬量的路數(shù)與實(shí)際的也要相當(dāng)），故I/O的分配實(shí)際上是把PLC的入、出點(diǎn)號(hào)分給實(shí)際的I/O電路，編程時(shí)按點(diǎn)號(hào)建立邏輯或控制關(guān)系，接線時(shí)按點(diǎn)號(hào)“對(duì)號(hào)入坐”進(jìn)行接線。其PLC的I/O分配表如表4-2所示:表4-2I/O接線表輸入輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸出開始按鈕SB0X000可樂指示燈HL2Y0100.5元SB1X001綠茶指示燈HL3Y0111元SB2X002奶茶指示燈HL4Y0125元SB3X003找錢指示燈HL5Y016可樂按鈕SB4X004可樂輸出YV1Y013綠茶按鈕SB5X005綠茶輸出YV2Y014奶茶按鈕SB6X006奶茶輸出YV3Y015退幣