PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)

1、任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)課題方向：方案設(shè)計(jì)題目:plc控制的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)完成日期：20xx年5月21日一、題目來源自動(dòng)售貨機(jī)在售賣物品時(shí)，用戶可以通過投入錢幣進(jìn)行購買物品，收銀結(jié)算比較方 便。自動(dòng)售貨機(jī)同時(shí)可以吐出零錢用來給用戶找零，其次自動(dòng)售貨機(jī)可以每天24小時(shí) 售貨，不會(huì)因?yàn)橄衿胀ㄘ间佉粯右藛T來看守進(jìn)行售賣，這樣省去了人員的工資；并且 在一些人口流量大，位置好的店鋪?zhàn)饨鸶?，而自?dòng)售貨機(jī)占用面積少，減少了成本的投 入，減少了門面租金的成本，從而節(jié)省營業(yè)支出，給賣家提供最大利益，自動(dòng)售貨機(jī)用 電比較方便只要提供普通居民用電。具2016年3月13 h,全國人大代表、央行副行長 陳雨露透露，1元硬幣化

2、并不是僅在山東省實(shí)施，而是全國性的統(tǒng)一安排，將逐步在各 地推廣。而1元碩幣的投放有利于自動(dòng)售貨機(jī)的推廣應(yīng)用，所以碩幣識別述需要。而現(xiàn) 在人們有不喜歡攜帶太多硬幣出門，因?yàn)閿y帶太多硬幣不方便放在錢包、口袋里。并且 容易丟失，而紙幣面額大，方便攜帶和使用，所以自動(dòng)售貨機(jī)要是能識別紙幣和硬幣自 動(dòng)售貨機(jī)這一銷售渠道將進(jìn)一步得到推廣應(yīng)用。二、設(shè)計(jì)要求：（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求、作品要求）原始數(shù)據(jù)硬幣識別器bd-8g,紙幣識別器tcn-7-3b,減速電機(jī)xinx-37j, x7-200系列plc4 個(gè)不同的基本型號的8種cpuo技術(shù)要求1. 設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，要求能完成對貨物信息的存取，能識

3、別硬幣和真假紙幣，和 找零。2. 該自動(dòng)售貨機(jī)可自動(dòng)出售8種不同的商品、基本貨幣單位為1元。3. 若顧客投的錢幣數(shù)大于或等于所購買商品單價(jià)，則自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)送岀所選的商品，若投的錢數(shù)不夠，白動(dòng)售貨機(jī)不作響應(yīng)繼續(xù)等待顧客的下次操作。顧客的下次操作可以 繼續(xù)投幣，直到錢數(shù)到達(dá)所選商品的單價(jià)為止，從而完成購買也可以直接按相應(yīng)按鍵退 幣，退出交易。4.顧客投幣后可通過按鍵對所需要購買的商品進(jìn)行選擇，選定后在岀貨，如果需要找零 就進(jìn)行找零,同時(shí)結(jié)束本次交易。工作內(nèi)容和要求：（1）對自動(dòng)售貨機(jī)的控制功能需求進(jìn)行分析和研究，在此基礎(chǔ)上提岀能夠識別便幣和 真假紙幣的自動(dòng)售貨機(jī)，并能退幣找零。（2）在充分研究自動(dòng)

4、售貨機(jī)的售貨方法后，采用彈簧岀貨機(jī)構(gòu)。（3）改進(jìn)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)功能并完成控制程序設(shè)計(jì)。三、個(gè)人重點(diǎn)設(shè)計(jì)一種能夠自動(dòng)識別硬幣和真假紙幣的售貨機(jī)，并能退幣找零。四、各階段時(shí)間安排，應(yīng)完成的工作量：序號各階段工作內(nèi)容起訖日期備注1確定選題，收集資料20xx 年 2 月 24 口至 20xx 年3月15 fl2整理資料，撰寫初稿20xx年3月15日至20xx 年4月3日3通過老師審查，完成第 一次修改20xx年4月3日至20xx年4月23 口4通過老師審查，完成第 二次修改20xx 年 4 月 23 h 至 20xx 年5月5日5論文定稿，上交20xx年5月5日至20xx 年5月18 a6畢業(yè)答辯

5、準(zhǔn)備20xx年5月18日至20xx 年5月22日五、應(yīng)閱讀的基本文獻(xiàn)目錄：1 張曉鋒，張靜電氣控制與可編程控制技術(shù)及應(yīng)用北京國防工業(yè)出版社，2010.2 王鑫.plc機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù).北京電子工業(yè)出版社，2010.3 張萬忠.可編程控制器入門與應(yīng)用實(shí)例（西門子s7-200系列）北京清華大學(xué)出版社， 2007.4 董淑玲plc在自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2007.5 宋伯生plc編程控制指南北京機(jī)械工業(yè)出版社,2007.6 史國生.電氣控制與可編程控制技術(shù).北京化學(xué)工業(yè)出版社，2004.7 吳中俊，黃永紅.可編程序控制器原理及應(yīng)用北京機(jī)械工業(yè)出版社，2003.8 程周可

6、編程序控制器原理與應(yīng)用北京高等教育出版社,2003.9 吳建強(qiáng)，姜三勇可編程控制器原理及應(yīng)用哈爾濱工業(yè)大學(xué)岀版社，2000.指導(dǎo)教師簽字：黃冬來20xx年3月30日教研室主任簽字：黃冬來20xx年4月15日院長（副院長）簽字：年 月 日plc控制的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)摘要隨著科技的不斷發(fā)展，plc在工程屮的應(yīng)用大家有冃共睹，plc在各個(gè)領(lǐng)域已占得 一席z地，并將有更好的發(fā)展。我國人口數(shù)量龐大，自動(dòng)售貨機(jī)在人們的生活中扮演越 來越重要的角色，從長遠(yuǎn)來看其具有廣闊的發(fā)展空間。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)為飲料自 動(dòng)售貨機(jī)，販賣的商品性質(zhì)明確，適用于放置在短時(shí)間人口流動(dòng)比較大的地方。首先通 過與單片機(jī)和繼電器等控

7、制的對比，確定采用plc來控制自動(dòng)售貨機(jī)，然后分析自動(dòng)售 貨機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，明口自動(dòng)售貨機(jī)的販賣過程，以便為硬件的選擇做準(zhǔn)備。通過 自動(dòng)售貨機(jī)的功能分析作出硬件框圖，根據(jù)硬件框圖選擇所需要的plc、貨幣識別器、 電動(dòng)機(jī)和接觸器。根據(jù)i/o分配表對plc選型，并畫出外部接線圖。根據(jù)控制系統(tǒng)流程 圖編寫符合自動(dòng)售貨機(jī)功能的程序。如果購物后有剩余金額，則可按退幣按鈕退幣?！娟P(guān)鍵詞】:自動(dòng)售貨機(jī)；plc；梯形圖；design of automatic vening machine controlled by plcabstract:with tpe oouirwus cfevdcpient of

8、scierce and ledmlcgy, tte applicaticn of p lc in eigineering flc has eraybo® be dvicus to pecple occiy a 耳ace ftr ere pernn i n eray field axl will havb better chlcpihit qiirn s hje pcpulaticn the vmiirg irachine is playirg a nm? and nar inprtait role in pcrple s lifq in the lcrg tarn it has b

9、read 彰ice fir ctevekpmt cf aitaiatic voiding the cfesigi cf the ntxhine fcr fevers vend irig itethig tte nature of tte gxris sold in tte clear; is aipted to be placed in a s hext tine the pcpilaticn flav is big plan fiist, by ccntrast with the mu ard relay ocn trol,a±pt11cto ccntrolthe aitcnnti

10、cvmjing nbchii axl thmanalyzesthe stricture aid oking principle of aitoiutic vendirg nbchinq, aitoiutic wnding pracss soc vendirg nbchin? ,inctiferto帆fixthe selecticncfhardvare the fincticncf thevending ntrhineto mte analysis according to tte hardware block diagran of hardware diagtan to select tte

11、flccurrary ichitifier; electric afechineanda ccntactcr: selecticn cf flqand drav theexternal wirirg di龍rm fiun tte i / 0 distributicn acccidirg to the ccntrol systan flav chart cfthopmgraii withtho fircticncfaitcnntic vendirg nadhim ircgraii if rppirgafter the ihitiining anmt, press back butten coin

12、s coinkeywords : vending machine; plc; ladder diagram;中文摘要、中文關(guān)鍵詞2英文摘要、英文關(guān)鍵詞3第一章緒論41.1自動(dòng)售貨機(jī)的研究背景及意義41.2研究自動(dòng)售貨機(jī)的目的5第二章自動(dòng)售貨機(jī)的功能分析72. 1自動(dòng)售貨機(jī)的介紹72.2自動(dòng)售貨機(jī)的功能分析82.3自動(dòng)售貨機(jī)主控單元的確定12第三章自動(dòng)售貨機(jī)的硬件部分183. 1控制電路硬件組成框圖183.2確定自動(dòng)售貨機(jī)使用的plc類型183.3貨幣識別器選型223. 3. 1硬幣的識別原理223. 3.2紙幣的識別原理233.4自動(dòng)售貨機(jī)電機(jī)及其它選擇24第四章自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)254.1

13、自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)流程254.2自動(dòng)售貨機(jī)控制程序設(shè)計(jì)26第五章自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)調(diào)試安裝與維護(hù)315. 1系統(tǒng)調(diào)試315.2安裝注意事項(xiàng)315.3日常維護(hù)32結(jié)論34參考文獻(xiàn)35致謝36附錄37自動(dòng)售貨機(jī)的控制程序37第一章緒論1.1自動(dòng)售貨機(jī)的研究背景自動(dòng)售貨機(jī)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代的歐美，當(dāng)時(shí)在美國的地鐵站中。 人們可以用1美分在自動(dòng)售貨機(jī)上購買到一塊口香糖。這便是最早的自動(dòng)售貨 機(jī)。自動(dòng)售貨機(jī)作為一種全新的零售方式，20世紀(jì)80年代以來，自動(dòng)售貨機(jī)在 美、日等發(fā)達(dá)國家得到了迅速的發(fā)展和普及。其產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高，集光、 機(jī)、電、防偽識別、數(shù)字密碼、智能軟件等技術(shù)于一體；24小時(shí)服務(wù)

14、，售貨便 利，無需專人看守，省人工，省成本；售貨范闔廣，人們通過自動(dòng)售貨機(jī)不僅 可以買到飲料、食品、香煙、報(bào)紙、卡、票，其至小寵物和鮮花等物品；此外 它還是一種新穎獨(dú)特的廣告媒介。目前，自動(dòng)售貨機(jī)己經(jīng)在多個(gè)國家和地區(qū)使 用。根據(jù)美國自動(dòng)世代統(tǒng)計(jì)，日本平均每23人就擁有一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)、美 國平均每40人就有一臺(tái)、歐洲每60人一臺(tái)。在鄰國h本，全國市場70%的罐裝 飲料是通過自動(dòng)售貨機(jī)售出的，每個(gè)人一年投入自動(dòng)售貨機(jī)用于購物的貨幣高 達(dá)400多美元；根據(jù)日本麒麟啤酒公司調(diào)查，一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)每年可售出上萬 罐清涼飲料，比一般商品的銷量還要大，美國可口可樂公司則擁有分布于世界 各地的兒十萬臺(tái)飲料售貨機(jī)

15、；在西班牙全國通過自動(dòng)售貨機(jī)售出的商品銷售額 占全國零售業(yè)的六成以上，并以每年10%的速度遞增。全世界約有1800萬臺(tái)自 動(dòng)售貨機(jī)處于運(yùn)營屮，包括自動(dòng)售貨機(jī)制造與運(yùn)營在內(nèi)的整個(gè)行業(yè)年銷售額超 過2500億美元，自動(dòng)售貨業(yè)已成為零售業(yè)增長最快的行業(yè)之一。自動(dòng)售貨機(jī)在我國的安放和使用，己經(jīng)有20多年的時(shí)間，但一直沒有全面 普及。我國自1993年開始從日、韓等國引進(jìn)自動(dòng)售貨機(jī)并投放中國市場。1995 年第一臺(tái)國產(chǎn)自動(dòng)售貨機(jī)在北京誕生。1999年國產(chǎn)自動(dòng)售貨機(jī)形成規(guī)模生產(chǎn)并 批量投放市場。相對于口本、美國等發(fā)達(dá)國家，我國目前市場運(yùn)營的自動(dòng)售貨 機(jī)數(shù)量還很少。隨著我國零售業(yè)態(tài)的不斷發(fā)展，我國無店鋪銷售業(yè)

16、獲得了良好 的環(huán)境和契機(jī)。2012年全國共有各類自動(dòng)售貨機(jī)約32000臺(tái)；2013年同期，這 一數(shù)字上升至45000臺(tái)，年漲幅達(dá)40.6%o從自動(dòng)售貨機(jī)的業(yè)務(wù)量上來看，平均 每月每臺(tái)售貨機(jī)營收在5000元左右。按照這一數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，目前每月在自動(dòng) 售貨機(jī)上產(chǎn)生的支付金額約為2.25億，全年總和約30億。自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在 走向信息化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過電話線將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫存信息及時(shí) 地傳送各營業(yè)點(diǎn)的電腦屮，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利 進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型 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

17、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10-15%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) 省資源和能源以及多功能化的方向發(fā)展。自動(dòng)售貨機(jī)這種全新的零售方式已逐 漸被國人所接受和信賴。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(dòng)售貨機(jī)也己悄然步入了我國的城市。自動(dòng)售貨機(jī)在我國的城市發(fā) 展勢頭菲常迅猛，碼頭、汽車站、火車站、機(jī)場、酒店賓館、大學(xué)校園、繁華 的街道等地方隨處可見自動(dòng)售貨機(jī)的身影。據(jù)統(tǒng)計(jì)，很多城市擺放了各種自動(dòng) 售貨機(jī)，而這還不足以滿足地鐵和公交車站的等需要。自動(dòng)售貨機(jī)給人們的生 活帶來了極大的方便。在國家相關(guān)

18、政府部門的大力支持下，我國的自動(dòng)售貨機(jī) 產(chǎn)業(yè)以超常規(guī)的速度迅猛發(fā)展，并帶動(dòng)了一批新的服務(wù)業(yè)、物流運(yùn)輸配送業(yè)的 快速發(fā)展，豐富了我國的商業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了一個(gè)全新的自動(dòng)銷售和自助服 務(wù)的時(shí)代。1.2研究自動(dòng)售貨機(jī)的目的自動(dòng)售貨機(jī)從廣義來講投入硬幣、紙幣，后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹 義來講就是自動(dòng)銷出售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ) 充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化。24小時(shí)無人售貨的系統(tǒng) 可以更省力，運(yùn)營時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們好奇心購買的自身性 能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)

19、造向技 術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。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；而相對的超市、百貨購物中心等流通渠道的人工 費(fèi)用不斷上升；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。自 動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)長期以來在美國、日本等國家得到迅猛發(fā)展，目前已在多個(gè)國家 得到廣泛普及。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，我國的自動(dòng)售貨機(jī)擁有量還不滿足人們的需 求，但相對于13. 68億的人口大國和零售業(yè)態(tài)發(fā)展的趨勢而言，我國自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)的發(fā)展空間廣闊。1.2.1本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容本課題采用西門子s7-200plc對自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。（1）通過與單片機(jī)、繼電器、plc在各個(gè)方面的比較，確定

20、自動(dòng)售貨 機(jī)的主控單元是plc。（2）通過對自動(dòng)售貨機(jī)的售貨方法分析確定采用雙彈簧出貨機(jī)構(gòu)，直 流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。（3）根據(jù)系統(tǒng)需要確定白動(dòng)售貨機(jī)的硬件，通過硬件框圖選擇硬件部 分。根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)的功能選擇貨幣識別器和電動(dòng)機(jī)以及接觸器的選擇。通過 i/o列表確定plc類型，做出硬件連接圖。（4）根據(jù)控制功能圖進(jìn)行性梯形圖設(shè)計(jì)，軟件要結(jié)合碩件的性質(zhì)選擇 合適的數(shù)據(jù)寄存器以及根據(jù)功能使用合適的算法。第二章自動(dòng)售貨機(jī)的功能分析2. 1自動(dòng)售貨機(jī)的介紹公元1世紀(jì)，希臘人希羅制造的自動(dòng)出售圣水的裝置是世界上最早的自動(dòng)售 貨機(jī)。1925年美國研制出售香煙的自動(dòng)售貨機(jī)，此后乂出現(xiàn)了出售郵票、車票 的各種現(xiàn)代自動(dòng)

21、售貨機(jī)?，F(xiàn)代自動(dòng)售貨機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)和功能依出售的物品而 異，主要有糖果、飲料、報(bào)紙等自動(dòng)售貨機(jī)。一般的自動(dòng)售貨機(jī)由錢幣裝置、 指示裝置、貯藏售貨裝置等組成。錢幣裝置是自動(dòng)售貨機(jī)的核心，其主要功能 是確認(rèn)投入錢幣的真?zhèn)?，分選錢幣的種類，計(jì)算金額。如果投入的金額達(dá)到購 買物品的數(shù)值即發(fā)出售貨信號，并找出余錢。指示裝置用以指示顧客所選商品 的品種。貯藏售貨裝置保存商品，接收出售指示信號，把顧客選擇的商品送至 付貨口。一般售貨機(jī)的錢幣裝置由投幣口、識別裝置、確認(rèn)錢幣真?zhèn)蔚臋z查裝 置、計(jì)算金額的計(jì)算裝置和找錢裝置組成。自動(dòng)售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式，20世紀(jì)70年代自日木和歐美發(fā)展 起來。它乂被稱為

22、24小時(shí)營業(yè)的微型超市。在日本，70%的罐裝飲料是通過自動(dòng) 售貨機(jī)岀售的。全球著名飲料商可口可樂公司在全世界就布有50萬臺(tái)飲料自動(dòng) 售貨機(jī)。在口本全國各地，共設(shè)有550萬臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)（據(jù)1998年的統(tǒng)計(jì)）, 銷售額達(dá)6兆8969億4887萬日元，為世界第一。在售貨機(jī)的顯示屏幕上進(jìn)行操作, 輸入商品號碼和購買數(shù)量，并投入錢幣后，商品就會(huì)從取貨口出來，甚至從食 品自動(dòng)售貨機(jī)上還能買到熱呼呼的面條和米飯團(tuán)。雖然日本的自動(dòng)售貨機(jī)總臺(tái) 數(shù)低于美國（據(jù)1997年的統(tǒng)計(jì)為689萬臺(tái)），但是，從人口占有數(shù)來看卻是世界 上最高的，美國平均35人占有一臺(tái)，而口本為每23人占有一臺(tái)。日本第一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)是1904年

23、問世的“郵票明信片自動(dòng)出售機(jī)s它是集 郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機(jī)器。自動(dòng)售貨機(jī)的真正普及是在第二 次世界大戰(zhàn)以后。50年代，“噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī)”大受歡迎，果汁被注入在 紙杯里出售。后來，由于美國的飲料大公司進(jìn)入日本市場，1962年，出現(xiàn)了以 自動(dòng)售貨機(jī)為主體的流通領(lǐng)域的革命。1967年，100 口元單位以下的貨幣全部改 為硬幣，從而促進(jìn)了自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?？Х茸詣?dòng)售貨機(jī)是一種既可以岀冷熱咖啡也可以同時(shí)岀奶茶果汁飲料的咖 啡飲料自動(dòng)售貨機(jī)，省時(shí)方便快捷。既可以作投資來使用，也可作為員工福利 來使用。從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技 術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)

24、變的產(chǎn)物。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；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的 產(chǎn)生，人工費(fèi)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(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。從廣義來講投入硬幣、紙幣等后便可以銷售商品的機(jī)械，從狹義來講就是 自動(dòng)銷售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的 不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化，24小時(shí)無人售貨的系統(tǒng)可以更省力， 運(yùn)營時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們好奇心購買的自身性能，可以很好 地解決人工費(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。具2012年6月份調(diào)查全國共有各類

25、自動(dòng)售貨機(jī)約32000臺(tái)；2013年同期，這 一數(shù)字上升至45000臺(tái)，年漲幅達(dá)40.6%o從自動(dòng)售貨機(jī)的業(yè)務(wù)量上來看，平均 每月每臺(tái)售貨機(jī)營收在5000元左右。按照這一數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，目前每月在自動(dòng) 售貨機(jī)上產(chǎn)生的支付金額約為2.25億，全年總和逼近30億。2.1.1自動(dòng)售貨機(jī)的優(yōu)點(diǎn)1. 消費(fèi)者無需語言交流，操作簡單方便。2. 投資者不需要花費(fèi)很長的時(shí)間去了解其技術(shù)，啟動(dòng)資金小，回收成本 快，盈利空間大。3. 其占地面積小，安置地點(diǎn)多，消費(fèi)人群廣。4. 其內(nèi)部擺放貨物品種多，擺放方便。5. 其可以用于廣告宣傳，美化環(huán)境。2.2動(dòng)售貨機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能分析2. 2.1自動(dòng)售貨機(jī)的空間結(jié)構(gòu)自動(dòng)售貨機(jī)中

26、需要儲(chǔ)存一定量的飲料，每種飲料都要通過貨道出貨，因?yàn)?該設(shè)計(jì)中出售8種飲料，所以該售貨機(jī)可設(shè)置成8個(gè)貨道，而且為單貨道，即每種飲料占用一個(gè)貨道，這樣比較方便，如果以后需要擴(kuò)展賣更多種商品可以 根據(jù)商品的擺放設(shè)置多個(gè)彈簧。當(dāng)能購買某種飲料時(shí)，按下相應(yīng)按鈕電動(dòng)機(jī)會(huì) 帶動(dòng)彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，將飲料轉(zhuǎn)出，掉在出貨通道中，滑落到取物口。飲料在售 貨機(jī)中的存放形式為每個(gè)彈簧間隔固定一個(gè)單位飲料，并且每種飲料都要與彈 簧螺距尺寸匹配，這樣可將飲料卡緊不致自動(dòng)掉落。在自動(dòng)售貨機(jī)上可以儲(chǔ)藏 多瓶飲料，但總體數(shù)量是有限的，所以自動(dòng)售貨機(jī)也需要及時(shí)的補(bǔ)貨。2.2.2自動(dòng)售貨機(jī)的售貨方法目前自動(dòng)售貨機(jī)常用的岀貨方法有三種。

27、一種是彈簧出貨型售貨機(jī)，主要 通過貨道彈簧的旋轉(zhuǎn)來出貨，是最為常見的商品輸出方式。出貨準(zhǔn)確率高。只 要商品尺寸與岀貨彈簧匹配，就可以采用這種出貨方式。另一種使用機(jī)械手推 貨型售貨機(jī)，主要依靠貨道商品后面的機(jī)械手推貨裝置進(jìn)行售賣。每個(gè)售貨動(dòng) 作均由精確的傳感器來控制，整個(gè)收獲過程精確、高效、自動(dòng)化。該出貨方式 適合售賣尺寸和重量比較大，形狀較為規(guī)則，可以用于正立放置的商品。第三 種是升降臺(tái)出貨型售貨機(jī)，是一種輔助出貨系統(tǒng)，可以與彈簧出貨方式或者機(jī) 械手推貨方式組合使用，減少商品掉貨時(shí)的損傷，用于易碎商品的售賣。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)采用的是彈簧出貨機(jī)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以一冃了然哪 個(gè)貨道有貨無貨，既方

28、便顧客選貨，又方便工作人員即時(shí)發(fā)現(xiàn)貨物剩余情況，在 軟件部分也不用設(shè)置無貨報(bào)警。由于采用彈簧出貨機(jī)構(gòu)，能夠保證出貨的可靠 性。即使將來自動(dòng)售貨機(jī)售賣液體軟包裝的貨物，也不容易岀現(xiàn)“卡貨”的現(xiàn) 象。2. 2.3自動(dòng)售貨機(jī)的功能為了方便分析，以一次交易過程為例。(1) 先是對投入的貨幣進(jìn)行記數(shù)，并把投進(jìn)的不同面值的貨幣進(jìn)行分 類，存放到相應(yīng)的貨幣腔中。(2) 商品價(jià)格與所投的貨幣比較，當(dāng)所投幣值超過商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)商 品價(jià)格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購買。(3) 在有操作顯示的條件下，可以進(jìn)行對商品選購的操作。(4) 選購操作進(jìn)行同時(shí)，計(jì)幣系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行余額的處理，相關(guān)系統(tǒng)并 對所選商品進(jìn)行提取。

29、(5) 按下退幣的按鈕，計(jì)幣系統(tǒng)會(huì)把余額以退幣的形式進(jìn)行退幣處理并 同時(shí)把計(jì)幣系統(tǒng)里寄存的余額清零，返回到初始狀態(tài)。自動(dòng)售貨機(jī)屮有8種商品，可樂2元，雪碧2元，純牛奶4元，東方樹葉4 元，芬達(dá)2元，加多寶4元，健力寶2元，雀巢咖啡5元。當(dāng)投入的貨幣小于4 大于2元時(shí)，只有純牛奶，東方樹葉，加多寶和雀巢咖啡的燈不亮，當(dāng)投入的貨 幣超過5元時(shí)，所有商品的燈都亮，提示可以購買。當(dāng)按下某種飲料按鈕時(shí)， 自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去相應(yīng)的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng) 的屯機(jī)，提取飲料到出貨口。買其它商品時(shí)也一樣。操作完成，按下退幣按鈕, 如果不需要退幣，程序復(fù)位，完成此次交易。如果需要退幣，自動(dòng)售

30、貨機(jī)則進(jìn) 行除法運(yùn)算，以購買商品后所剩貨幣除以5,不能被5整除的余，在除1,退出 被5整除后商的張數(shù)紙幣，和被1除后商的個(gè)碩幣(因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)只退5元紙 幣和一元硬幣)退回相應(yīng)的貨幣后，并在程序中清零，完成此次交易。由此看來，自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算、除法運(yùn) 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(dòng)來實(shí)現(xiàn)完整的售貨、 退幣功能。通過操作屬性可以把自動(dòng)售貨機(jī)分為四個(gè)過程：(1) 投幣過程(2) 價(jià)格比較過程(3) 選擇商品過程(4) 退幣過程可以把自動(dòng)售貨機(jī)工作過程分為5個(gè)狀態(tài)：(1) 啟動(dòng)狀態(tài)(2) 投幣狀態(tài)(3) 可購買顯示狀態(tài)(4) 購買狀態(tài)(5) 退幣狀態(tài)

31、初始狀態(tài)：自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部各元器件都處于復(fù)位狀態(tài)，內(nèi)部電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn), 等待投幣操作。投幣狀態(tài)：自動(dòng)售貨機(jī)可以識別1元硬幣，識別1元、5元、10元、20元 紙幣，投入錢幣后，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)進(jìn)入貨幣比較狀態(tài)，能夠購買的飲料燈亮。購買狀態(tài)：按下可以購買的選擇按鈕，所選的商品燈仍然亮，其它可選商 品燈滅掉。驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，商品通過貨道掉落到取物口。退幣按鈕：自動(dòng)售貨機(jī)計(jì)算退幣錢數(shù)并退幣。2.2.4自動(dòng)售貨機(jī)的購物使用流程自動(dòng)售貨機(jī)中的每一件種商品都有相對應(yīng)的按鈕。自動(dòng)售貨機(jī)里面都有存 放商品的小型倉庫。消費(fèi)者按下自動(dòng)售貨機(jī)商品對于按鈕并完成付款后，該商 品對應(yīng)倉庫的門就會(huì)打開，并輸出對應(yīng)的商品。具體操作如下

32、：圖22自動(dòng)售貨機(jī)的交易示意圖1. 消費(fèi)者將錢幣投入投幣口，錢幣辨認(rèn)器對所投錢幣進(jìn)行辨認(rèn)。2. 自動(dòng)售貨機(jī)控制器依據(jù)所投入錢幣總值將可售賣產(chǎn)晶信息經(jīng)過選貨按鍵 指示燈提供給消費(fèi)者，由消費(fèi)者自己選擇所需要購買的產(chǎn)品。3. 按下你所選擇商品所對應(yīng)的按鍵，控制器接收到按鍵所傳過來的信息， 驅(qū)動(dòng)相應(yīng)部件，售出消費(fèi)者所選擇的商品抵達(dá)取物口。4. 若是還有余額，則可持繼續(xù)購買或者找零。5. 從退幣口取出找零錢幣完結(jié)這次交易。2.3自動(dòng)售貨機(jī)主控單元的確定自動(dòng)售貨機(jī)，從控制角度來看可采用繼電器控制、單片機(jī)控制和plc控制。2. 3. 1方案論證(1) 方案一繼電器控制它的控制核心是繼電器，采用接線方式把各種

33、繼電器、定時(shí)器、接觸器, 按照一定邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制相關(guān)機(jī)械工作。(2) 方案二單片機(jī)控制它的控制系統(tǒng)是基于單片機(jī)控制，設(shè)計(jì)開發(fā)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，需要先設(shè) 計(jì)硬件系統(tǒng)、繪制硬件電路圖、制作卬刷電路板、購置各種所需的電子元器件、 焊接電路板、進(jìn)行碩件調(diào)試、進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì)和測試等，需要做大量的工作、 需要使用專門的開發(fā)裝置、編程語言進(jìn)行編制控制程序和進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試。(3) 方案三plc控制它的控制是采用plc的存儲(chǔ)器,用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)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 制各種類型機(jī)械的工作過程。plc是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，故

34、它的工作原理是建 立在計(jì)算機(jī)工作原理基礎(chǔ)之上，即通過執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制要求。2.3.2方案比較2. 3.2 (1) plc與繼電器控制系統(tǒng)的區(qū)別plc的梯形圖與傳統(tǒng)的電氣原理圖相似，主要原因是plc梯形圖大致上沿用 了繼電器控制的電路元器件符號和術(shù)語，同時(shí)信號的輸入/輸出形式及控制功能 基本上也是相同的，但plc的控制與繼電器的控制又存在根本的不同。不同之 處主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方而。(1) 控制邏輯繼電器控制是采用硬件接線，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的并聯(lián)或串聯(lián)，及時(shí)間 繼電器等組合成控制系統(tǒng)，其接線多而復(fù)雜、體積大、功耗大、故障率高，一 旦系統(tǒng)構(gòu)成后，想再改變其功能很困難。另外繼電器觸點(diǎn)數(shù)目有限

35、，毎個(gè)只有 4-8對觸點(diǎn)，因此繼電器控制的靈活性和擴(kuò)展性很差。而plc采用存儲(chǔ)器邏輯控 制，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存屮，要改變控制邏輯，只需改變程序即 可，因此靈活性和擴(kuò)展性都很好。(2) 工作方式電源接通時(shí)，繼電器控制線路中各繼電器同時(shí)都處于受控狀態(tài)，即該閉合 的都應(yīng)閉合，不該閉合的都因受某種條件限制不能閉合。而plc的控制系統(tǒng)中, 各內(nèi)部器件都處于周期性循環(huán)掃描過程屮，各種邏輯、數(shù)值輸出的結(jié)果都是按 照在程序中的前后順序計(jì)算出的。(3) 可靠性和可維護(hù)性繼電器控制使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)連線較多。觸點(diǎn)開閉合時(shí)會(huì)受到電弧的 損壞，并有機(jī)械磨損，因此可靠性和可維護(hù)性能差。而plc采用微電子技

36、術(shù)， 大量的開關(guān)由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來完成，體積小、壽命長、可靠性高。plc還 配有自檢和監(jiān)督功能，能檢查出自身的故障，并隨時(shí)顯示給操作人員還能動(dòng)態(tài) 地監(jiān)視控制程序的執(zhí)行情況，方便了現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)。(4) 控制速度繼電器控制是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，觸點(diǎn)的開閉合 動(dòng)作一般在幾十毫秒數(shù)量級。另外機(jī)械觸點(diǎn)還會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)問題，而plc是由程 序指令控制半導(dǎo)體電路來實(shí)現(xiàn)控制，屬于無觸點(diǎn)控制，速度極快，一般一條用 戶指令的執(zhí)行時(shí)間在幾微秒數(shù)量級，且不會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)。(5) 定時(shí)控制繼電器的吋間控制是利用時(shí)間繼電器。-般來說吋間繼電器存在定吋精度 不高、定時(shí)范圍小，且易受溫度變化和環(huán)境濕度的影響

37、，調(diào)整定時(shí)時(shí)間困難等 問題。plc使用半導(dǎo)體集成電路做定時(shí)器，時(shí)基脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度相 當(dāng)高，且定時(shí)時(shí)間不受環(huán)境的影響，定時(shí)范圍最小可在0. 001s,最長幾乎沒有 限制，用戶可根據(jù)需要在程序屮設(shè)置定時(shí)值，然后由軟件來控制定時(shí)時(shí)間。(6) 設(shè)計(jì)和施工使用繼電器控制要完成一項(xiàng)控制工程；其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行、 周期長，并且修改困難。工程越大，這一點(diǎn)就越難突出。而用plc完成一項(xiàng)控 制工程，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成以后，現(xiàn)場施工和控制程序的設(shè)計(jì)可以同時(shí)進(jìn)行，周 期短，且調(diào)試和修改都很方便。2.3.2 (2) plc與單片機(jī)控制系統(tǒng)的區(qū)別plc控制系統(tǒng)和單片機(jī)控制系統(tǒng)在很多方面有很大的區(qū)別，是

38、兩個(gè)完全不同 的概念。(1) 可靠性單片機(jī)控制抗干擾能力較低，從理論要求的輸入和輸出總點(diǎn)數(shù)來看，不論 是mcs51系列還是mcs96系列單片機(jī)，都必須進(jìn)行大規(guī)模的擴(kuò)展，這樣系統(tǒng)電路 更加復(fù)雜，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的可靠性。而plc應(yīng)用于工業(yè)理論控制，plc的可 靠性得到了工控業(yè)界的認(rèn)可。（2）開發(fā)成本單片機(jī)木身售價(jià)雖然不高，但要購入單片機(jī)開發(fā)裝置，如仿真器、編程器、 電源、模擬制板等，都需要不少的費(fèi)用。加上開發(fā)周期中所投入的人力物力， 其價(jià)錢就遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過用plcff發(fā)的費(fèi)用。另外由于設(shè)備是專用特殊設(shè)備，其控 制系統(tǒng)專用性強(qiáng)，通用性較差，為其投入過多的開發(fā)費(fèi)用而不劃算。而用plc 進(jìn)行的設(shè)備開發(fā)的費(fèi)

39、用都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于采用單片機(jī)的費(fèi)用，其系統(tǒng)可大可小，小到 幾點(diǎn)大到數(shù)千點(diǎn)甚至上萬點(diǎn)，很好解決工業(yè)控制過程。（3）開發(fā)周期從電路設(shè)計(jì)、模擬制板、編程、仿真、調(diào)試等多要經(jīng)過非常長的周期，設(shè) 計(jì)屮往往大部分的時(shí)間用在硬件設(shè)計(jì)和編程調(diào)試處理上，而對于最為重要的工 藝往往沒有更多的時(shí)間考慮。而用plc進(jìn)行設(shè)備控制，不會(huì)花太多精力在硬件 處理上，采用積木式結(jié)構(gòu)很快可以完成系統(tǒng)電路。大部分精力集中在工藝的控 制和編程上，有利于設(shè)備的快速開發(fā)，程序的編輯修改，調(diào)試都可隨時(shí)進(jìn)行縮 短了開發(fā)時(shí)間。（4）修改和維護(hù)利用單片機(jī)開發(fā)的設(shè)備往往是專用的特殊設(shè)備，在市場往往不能找到替代 的配件，所以不便于維護(hù)。2.3.3方案選擇

40、根據(jù)以上比較可知：plc在性能上比繼電器控制和單片機(jī)控制的優(yōu)異，特別 是可靠性高、通用性強(qiáng)、設(shè)計(jì)施工周期短、調(diào)試修改方便。而r體積小、功耗 低、使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。我決定以plc控制為核心，設(shè)計(jì)該自動(dòng)售貨機(jī)控制 系統(tǒng)。2.3.4 plc的部分功能plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它 采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì) 時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式或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)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按容易與工業(yè)控 制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，容易擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?plc可靠性高，抗

41、干 擾能力強(qiáng)，可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電 路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有 很高的可靠性。從plc的外部電路來說，使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模 的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)觸點(diǎn)已減少到數(shù)百點(diǎn)甚至數(shù)千分么一, 故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí) 發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件屮，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序, 使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。配套齊全，功能完 善，適用性強(qiáng)。plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、屮、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn) 品?？梢杂糜诟鞣N

42、規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大 多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc的功能單 元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制屮。加 上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變 得非常容易。易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎，plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算 機(jī)。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只是用plc 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電 子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便 之門。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方

43、便，容易改造plc用存儲(chǔ)邏輯代替 接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及制造的周期大 為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變 生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。體積小，重量輕， 能耗低以超小型plc為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm,重量小于 150g,功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理 想控制設(shè)備。plc是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè) 控制用的專用計(jì)算機(jī)。因此，它的組成與一般的微型計(jì)算機(jī)基本相同，也是由 硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了

44、一個(gè)完整的plc 系統(tǒng)，它們相輔相成，缺一不可。plc的硬件系統(tǒng)主要有主機(jī)、輸入/輸出擴(kuò)展 單元、外部設(shè)備組成，各部分之間通過線連接。其中主機(jī)由中央處理單元（cpu）、 存儲(chǔ)器、輸入/輸出電路、外部設(shè)備接口、電源幾大部分組成。中央處理單元是 plc的核心部件，它的功能是：（1）接受、存儲(chǔ)用戶通過變編程器等輸入設(shè)備輸入的程序和數(shù)據(jù)。（2）以掃描方式接收來自輸入單元的輸入變量、狀態(tài)數(shù)據(jù)，并存入相應(yīng)的數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。（3）利用錯(cuò)誤校驗(yàn)技術(shù)監(jiān)控存儲(chǔ)和通信狀態(tài)、診斷內(nèi)部電路的工作狀態(tài)、電 源狀態(tài)和用戶編程中的語法錯(cuò)誤。（4）執(zhí)行用戶程序，完成各種數(shù)據(jù)處理、傳輸和存儲(chǔ)，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果, 刷新有關(guān)標(biāo)志的狀

45、態(tài)位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，產(chǎn)生相應(yīng)內(nèi)的內(nèi)部控 制信號，以完成用戶指令規(guī)定的各種操作。（5）響應(yīng)各種外圍設(shè)備的要求。存儲(chǔ)器是plc的另一主要部分，存儲(chǔ)器主要用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序 和數(shù)據(jù)。根據(jù)存儲(chǔ)器在在系統(tǒng)中的作用，可將其分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來存放制造商為用戶提供的監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能 子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其他關(guān)，管理程序。系統(tǒng)程序直接影 響著plc的整機(jī)性能。系統(tǒng)程序需要永久保存在plc中，不能因關(guān)機(jī)、停電或 其它部分出現(xiàn)故障而改變其內(nèi)容。因此，系統(tǒng)程序需固化在只讀存儲(chǔ)器rom中, 作為plc的一部分提供給用戶，用戶無法改變系統(tǒng)程序的內(nèi)容

46、。用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是專門提供給用戶存放程序和數(shù)據(jù)的，用戶存儲(chǔ)器游客分 成用戶程序存儲(chǔ)器和用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。用戶程序存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)用戶編寫的程 序，用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)控制過程成中不斷改變的信息，如輸入/輸出信號、 各種工作狀態(tài)、計(jì)數(shù)值、定時(shí)值、運(yùn)算的中間結(jié)果等。輸入模塊用來接受和采集輸入信號，輸入信號有兩類：一類是按鈕開關(guān)、 行程開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、接近開關(guān)、壓力繼電器等提供的開關(guān)量輸入信號； 另一類是從電位器、熱電、測速電機(jī)、各種變頻器來完成連續(xù)變化的模擬量輸 入信號。輸入模塊還需要將這些不同的電平信號轉(zhuǎn)換成cpu能識別的數(shù)字信號。輸出模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)

47、場 執(zhí)行部件能接收的信號，用來控制接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等。第三章自動(dòng)售貨機(jī)的硬件部分自動(dòng)售貨機(jī)的硬件部分包括主電路部分和控制電路部分的硬件?？刂撇糠?中plc的選型和貨幣識別器的選型。根據(jù)i/o分配表選擇出plc,并列出外部接 線圖。根據(jù)z前對自動(dòng)售貨機(jī)的功能介紹，選擇貨幣識別器。最后選擇自動(dòng)售 貨機(jī)上的主電路部分的硬件。3.1控制電路硬件組成框圖自動(dòng)售貨機(jī)的控制硬件部分包括plc、貨幣識別器、各種按鈕、各種指示燈 和接觸器。圖3t自動(dòng)售貨機(jī)控制部分硬件組成框圖3.2確定自動(dòng)售貨機(jī)使用的plc類型plc控制在邏輯簡單、控制速度快、且便于維護(hù)。plc是建立在單片機(jī)上的 產(chǎn)品。單片機(jī)是

48、一種集成電路，不具可比性。單片機(jī)可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用 系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，plc是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一個(gè)特例。通 過對各種控制的優(yōu)缺點(diǎn)分析，各適用于不同控制要求的場合。對于自動(dòng)售貨機(jī) 的要求來說。要求控制速度快、靈活、可靠性高、易于維護(hù)和改動(dòng)。它少了繼 電器控制的笨重和單片機(jī)控制的復(fù)雜性。但分析各種廠家生產(chǎn)的plc,根據(jù)對該 自動(dòng)售貨機(jī)的功能分析確定該自動(dòng)售貨機(jī)有14個(gè)輸入點(diǎn)和24個(gè)輸出點(diǎn)，14個(gè) 輸入包括開始按鈕、貨幣識別感應(yīng)器和飲料選擇按鈕以及退幣按鈕。輸出點(diǎn)包 括4個(gè)貨幣識別指示燈、8個(gè)飲料指示燈、8個(gè)飲料輸岀、2個(gè)退幣以及2個(gè)特 殊的指示燈。s7-200是一種小型的可編

49、程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場 合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化。s7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn) 行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。s7-200系列出色表現(xiàn)在以下兒個(gè)方面：(1 )極高的可靠性。(2 )極豐富的指令集。(3 )易于掌握。(4 )便捷的操作。(5 )豐富的內(nèi)置集成功能。(6 )實(shí)時(shí)特性。(7 )強(qiáng)勁的通訊能力。(9 )豐富的擴(kuò)展模塊。s7-200系列plc有4個(gè)不同的基木型號的8種cpu供選用。cpu單元集成的24v負(fù)載電源:可直接連接到傳感器和執(zhí)行器，cpu221, 222 具有 180ma 輸出，cpu 224, cpu 224xp, cpu 226 分別

50、輸岀 280ma, 400ma,可 用作負(fù)載電源。cpu 221226各有2種類型cpu,具有不同的電源電壓和控制 電壓。cpu 221具有6個(gè)輸入點(diǎn)和4個(gè)輸出點(diǎn)，cpu 222具有8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸 出點(diǎn)，cpu 224具有14個(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸岀點(diǎn)，cpu 224xp具有14個(gè)輸入點(diǎn) 和10個(gè)輸出點(diǎn)，cpu 226具有24個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)。因此選用s7-200系 列cpu 226的plco關(guān)于plc的具體分配如表3-1所示。因?yàn)閜lc的輸入端內(nèi)部本身有24v的電源，所以輸入部分不用外接電源， 而在輸出端需要外接電源。各種指示燈和接觸器可以用同一個(gè)電源，因此，不用將各個(gè)輸出分開個(gè)供電。

51、貨幣識別器識別幣種后，將各種不同的貨幣放在不同的部位10. 1、10.2、 10.3、10. 4分別為代表1元硬幣和5元、10元、20元紙幣的投入。貨幣識別器 每識別一次，開關(guān)接通一次，相當(dāng)于投入一個(gè)貨幣。該plc自動(dòng)售貨機(jī)i/o接線圖中，plc元件10. 5, 10. 6, 10. 7, ii. 0、ii. 1、 11.2. 11.3. 11.4是選擇控制按鈕，選擇可樂，雪碧，純牛奶、東方樹葉、芬 達(dá)、加多寶、健力寶、雀巢咖啡。q0.4, q0. 5, q0.6, q0. 7、q1.0、q1.0、q1.2、 q1. 3是作為指示燈的輸出。當(dāng)投幣后選擇可樂、雪碧、純牛奶、東方樹葉、芬 達(dá)、加多

52、寶、健力寶、雀巢咖啡時(shí)的指示燈起引導(dǎo)購物作用 確定了 plc的類型，完成對各個(gè)點(diǎn)的分配，那么plc的外部接線如圖3-2所示。表3-1輸入輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸出開始按鈕sb010.01元燈l1q0. 01元gy110. 15元燈l2q0. 15元gy210.210元燈l3q0. 210元gy310.320元燈l4q0. 320元gy410.4可樂燈l5q0.4可樂按鈕sb110.5弄碧燈l6q0. 5雪碧按鈕sb210.6純牛奶燈l7q0. 6純牛奶按鈕sb310. 7東方樹葉燈l8q0. 7東方樹葉按鈕sb411.0芬達(dá)燈l9q1.0芬達(dá)按鈕sb511. 1加多寶燈l10q1. 1加多寶按鈕sb

53、611.2健力寶燈l11q1.2健力寶按鈕sb711. 3雀巢咖啡燈l12q1.3雀巢咖啡按鈕sb811.4可樂出口l13q1.4退幣按鈕sb911.5雪碧出口l14q1.5純牛奶出口l15q1.6東方樹葉出口l16q1. 7芬達(dá)出口l17q2.0加多寶出口l18q2. 1健力寶出口l19q2. 2雀巢咖啡出口l20q2. 31元退幣l2102. 45元退幣l22q2. 5退幣口燈l23q2. 6取物口燈l24q2. 73-2外部接線圖3. 3貨幣識別器選型貨幣識別器有破幣識別器和紙幣識別器。貨幣識別器是自動(dòng)售貨機(jī)中的重 要部分，幾乎所有的操作都是在識別器工作正常的前提下才能發(fā)生的。由于能 力

54、有限，本次設(shè)計(jì)都采用現(xiàn)成的。硬幣識別器和紙幣識別分為三部分，一是投幣段，一是進(jìn)幣段，再是退幣 段。3. 3. 1硬幣的識別原理硬幣識別器主要是由平板電容傳感器、和電感線圈傳感器、檢測電路、單 片機(jī)控制電路組成。電容傳感器是通過檢驗(yàn)硬幣的厚度來辨別真?zhèn)?，?dāng)硬幣通 過投幣口進(jìn)入平板電容傳感器時(shí)會(huì)引起傳感器電容的變化，這個(gè)傳感器也可以 實(shí)現(xiàn)對硬幣材質(zhì)的檢測。通過與電容傳感器配用的交流電橋?qū)㈦娙莸淖兓D(zhuǎn)換 為屯壓信號，再通過放大電路將信號放大，進(jìn)入單相橋式整流濾波電路屮將交 流電轉(zhuǎn)變成直流電，并過濾去掉干擾信號，在通過電壓比較器后輸入ad轉(zhuǎn)換器, 將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳入控制電路。而電感線圈傳感器

55、是通過不同的金屬材質(zhì)通過線圈時(shí)電感改變量不同來檢 測。當(dāng)硬幣通過電感線圈時(shí)也會(huì)使電感量改變，通過電感式傳感器配用的交流 電橋電路，使電感的改變轉(zhuǎn)換為電壓信號。由于硬幣通過傳感器的時(shí)間比較短, 所以所獲得的信號比較微弱，因此需要在信號輸出口連接一個(gè)放大電路使信號 放大。在硬幣識別器中需要用到單片機(jī)，而傳入單片機(jī)的信號必須是直流信號, 所以在放大電路的末端，我們需要連接一個(gè)單相橋式整流濾波電路是將交流電 轉(zhuǎn)變成直流電再傳入單片機(jī)控制系統(tǒng)。當(dāng)硬幣識別器識別硬幣后硬幣被電磁閥分配到貯幣腔內(nèi)備用。貨幣識別器 通過通信傳達(dá)信息給plc。當(dāng)收到退幣找零信號后，通過退幣電磁閥拉桿，將貯幣腔內(nèi)下部的硬幣依 電信

56、號程序退幣，完成自動(dòng)售貨機(jī)的退幣找零功能。找零功能的完成與貯幣腔 的機(jī)械設(shè)計(jì)有關(guān)。本次使用的硬幣識別器的容量為500枚，可識別1元硬幣。表3-2硬幣識別器選型硬幣識別器工作電壓工作電流工作溫度bd-8gdc 12v + 20%2a20°c 60°c3. 3. 2紙幣的識別原理紙幣識別器由主控部分、傳感器部件、驅(qū)燈組件、a/d轉(zhuǎn)換器、外部存儲(chǔ)、 電機(jī)、模式選擇、電源板等組成一個(gè)單片機(jī)控制的系統(tǒng)，通過多個(gè)接口把紫外 線、磁性、紅外線穿透引入主控器。把真的鈔票在各傳感器接收到的信號進(jìn)行 統(tǒng)計(jì)取樣、識別，并寄存起來，作為檢測的依據(jù)。當(dāng)識別紙幣時(shí)，把在各通道 接口接收到的信號參數(shù)與原寄存起來的信號參數(shù)進(jìn)行比較、判斷，若有明顯差 界時(shí)、就立即送出報(bào)警信號并截停電機(jī)，同時(shí)電機(jī)反轉(zhuǎn)送出假鈔。熒光檢測的工作原理是針對人民幣的紙質(zhì)進(jìn)行檢測。人民幣采用