基于plc的自動售貨機控制系統設計_畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 在軟件部分也不用設置無貨報警 。這種結構主要由驅動電機 、 螺旋體掛輪，螺旋體、貨道等組成。左右兩個螺旋體通過一對 齒輪嚙合，一個螺旋體順時針旋轉則另一個螺旋體逆時針旋轉。當螺旋體每個螺距間隔放滿貨物后，螺旋體旋轉一圈，即可退出一個貨物。由于采用雙螺旋體向上旋轉，對貨物的作用力除了有向前推力外還有向上和向貨到兩側的分力，能夠保證出貨的可靠性。即使將來自動售貨機售賣液體軟包裝的貨物，也不容易出現 “卡貨 ”的現象。 河南理工大學畢業設計（論文）說明書 6 自動售 貨機的空間結構 自動售貨機中儲存有一定量的飲料，每種飲料都要通過貨道而出去，因為該設計中售 8 種飲料，所以該售貨機可設置成 8 個貨道，而且為單貨道，即每種飲料占用一個貨道，這樣比較方便，如果以后需要擴展賣 更多種商品的話，根據商品的擺放設置多個雙推進彈簧。當需要夠買某種飲料時，電動機會帶動彈簧轉動一圈，將飲料轉出，掉如道出貨通道中，滑落到取物口。飲料在售貨機種的存放形式為每個彈簧間隔固定一個單位飲料，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掉落。在自動售貨機上可以儲藏 多種飲料，但總體數量是有限的，所以自動售貨機也需要及時的補貨。 圖 21 自動售貨機的空間結構示意圖 自動售貨機的功能 自動售貨機能夠對所投入的幣值進行累計，貨幣識別器提供該自動售貨機 最基本的功能即從投幣口送入貨幣，然后經過傳感器采集數據、識別判斷人民幣的面值；然后，識別器把信息傳給 PLC； PLC 根據所投入的硬幣數值判斷是否能夠購買某種飲料，做出出貨口投幣口退幣口樣品展示窗與按鈕特殊指示燈區域商品存儲機構商品驅動機構河南理工大學畢業設計（論文）說明書 7 相應的反應。當按下選擇飲料的按鈕時，相應的電電動機啟動，飲料開始供應，提取飲料到取物口，顧客取出飲料，完成此次交易。它具有投幣系統、比較系統、選擇和飲料供應系統、退幣系統等來實現完整的售貨功能。售貨機的基本功能就是對投入的貨幣進行運算，并根據貨幣數值判斷是否能夠購買某種商品，并做出相應的反應。 售貨機中有 8 種商品，可樂 2 元，雪碧 2 元，純牛奶 元，東方樹葉 元，芬達 2 元，加多寶 元，健力寶 2 元，雀巢咖啡 元?，F投入錢幣，當投入的貨幣超過可樂的價格時，可樂、雪碧、芬達、健力寶指示燈亮，提示可以購買，當投入的貨幣超過 元但小于 元時，只有純牛奶和雀巢咖啡的等不亮，當投入的貨幣超過 元時，所有商品的等都亮，提示可以購買。當按下可樂按鈕時，售貨機進行減法運算，從投入的貨幣總值中減去可樂的價格同時啟動相應的電機，提取可樂到出貨口。買其它商品時也一樣。操作完成后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，完成此次交易。 由此看來，自動售貨機進行一次交易要涉及加法運算、減法運算，這是它的內部功能。還要有貨幣識別系統和貨幣的傳動來實現完整的售貨、退幣功能。 可通過操作屬性把把自動售貨機分為四個過程： (1) 投幣過程 (2) 價格比較過程 (3) 選擇商品過程 (4) 退幣過程 可把自動售貨機工作過程分為 5 個狀態： (1) 啟動狀態 (2) 投幣狀態 （ 3）可購買顯示狀態 (4) 購買狀態 (5) 退幣狀態 初始 狀態，自動售貨機內部各元件都處于復位狀態，內部電機停止運轉，等待投幣操作。 投幣狀態。自動售貨機可以識別硬幣 1 元和 5 角，識別紙幣 5 元、 10 元、 20 元紙幣，投入錢幣后，自動售貨機會進入貨幣比較狀態，能夠購買的飲料燈亮。 購買狀態。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。驅動電機啟動 ，商品通過貨道掉落到取物口。 河南理工大學畢業設計（論文）說明書 8 退幣按鈕。自動售貨機計算退幣錢數并退幣。 到此為止，自動售貨機的一個完整工作過程結束。 自動售貨機的購物使用流程 在自動售貨機上購物時，首先按下開始按鈕，就可以接著投幣了 ，如果，投幣后，不選擇飲料，可以直接按退幣按鈕，將會全額出幣。如果買飲料，則按下所需購買飲料的按鈕，按下后等待取物，取物后若需找幣，再按下退幣按鈕即可。退出的錢都為硬幣，因為紙幣 容易破損、褶皺、潮濕。 若 想設計成找紙幣 的情況 ，在體積、難度、成本會很大。而硬幣有規則， 不易損壞，而且能循環使用。因此本次設計中 只 退 1 元和 5 角的 硬幣。 圖 22 自動售貨機的使用流程 投幣選購 不選購退幣比較開始河南理工大學畢業設計（論文）說明書 9 3 自動售貨機的硬件部分 自動售貨機的硬件部分包括主電路部分和控制電路部分的硬件。控制部分中 PLC的選型和貨幣識別 器的選型的最重要的。根據 I/O 分配表選擇出 PLC，并列出外部接線圖。根據之前對自動售貨機的功能介紹，選擇貨幣識別器。最后選擇自動售貨機上的主電路部分的硬件。 控制電路硬件組成框圖 自動售貨機的控制部分硬件包括 PLC、貨幣識別器、各種按鈕、各種指示燈 和 接觸器。 圖 31 自動售貨機控制部分硬件組成框圖 投幣各指示燈PLC各選擇按鈕退幣按鈕各接觸器硬幣識別器 紙幣識別器河南理工大學畢業設計（論文）說明書 10 確定自動售貨機使用的 PLC類型 表 31 PLC 的 I/O 分配表 輸入 輸出 設備 輸入 設備 輸出 開始按鈕 SB0 X000 元燈 HL1 Y001 0． 5 元 SB1 X001 1 元燈 HL2 Y002 1 元 SB2 X002 5 元燈 HL3 Y003 5 元 SB3 X003 10 元燈 HL4 Y004 10 元 SB4 X004 20 元燈 HL5 Y005 20 元 SB5 X005 可樂燈 HL6 Y006 可樂按鈕 SB6 X006 雪碧燈 HL7 Y007 雪碧按鈕 SB7 X007 純牛奶燈 HL10 Y010 純牛奶按鈕 SB10 X010 東方樹葉燈 HL11 Y011 東方樹葉按鈕 SB11 X011 芬達燈 HL12 Y012 芬達按鈕 SB12 X012 加多寶燈 HL13 Y013 加多寶按鈕 SB13 X013 健力寶燈 HL14 Y014 健力寶按鈕 SB14 X014 雀巢咖啡燈 HL15 Y015 雀巢咖啡按鈕 SB15 X015 可樂出口 YV1 Y016 退幣按鈕 SB16 X016 雪碧出口 YV2 Y017 —— —— —— 純牛奶出口 YV3 Y020 —— —— —— 東方樹葉出口 YV4 Y021 —— —— —— 芬達出口 YV5 Y022 —— —— —— 加多寶出口 YV6 Y023 —— —— —— 健力寶出口 YV7 Y024 —— —— —— 雀巢咖啡出口 YV8 Y025 —— —— —— 1 元退幣 YV13 Y026 —— —— —— 元退幣口 YV14 Y027 —— —— —— 退幣口燈 HL16 Y030 —— —— —— 貨幣不足燈 HL17 YO31 —— —— —— 取物口燈 HL18 Y032 河南理工大學畢業設計（論文）說明書 11 PLC 控制在邏輯上方便、控制速度高、更靈活且便于維護。 PLC 是建立在單片機上的產品。單片機是一種集成電路，不具可比性 。單片機可以構成各種各樣的應用系統，從微型、小型到中型、大型都可， PLC 是單片機應用系統的一個特例。從工程角度上說：對于單項或重復極少的項目，采用 PLC 是更明智、快捷的途徑。功率高，可靠性好！通過對各種控制的優缺點分析，各適用于不同控制要求的場合。對于自動售貨機的設計來說。要求控制速度快、靈活、可靠性高、易于維護和改動、屬于單項重復數少的項目。用 PLC 來控制是最好的選擇。它少了幾點繼電器控制的笨重和單片機控制的復雜性。但分析各種廠家生產的 PLC。西門子 PLC 多用于大型、超大型的場合。所以我選用了三菱型 PLC 來進行自動售貨機的控制。又根據對自動售貨機的 I/O 分配表確定該自動售貨機有 15 個輸入點和 26 個輸出點， 15 個輸入包括開始按鈕、貨幣識別按鈕和飲料選擇按鈕以及退幣按鈕。輸出點包括 5 個貨幣識別指示燈、 8 個飲料指示燈、 8 個飲料輸出、2 個退幣以及 3 個特殊的指示燈。因此選用 FX2N64MR 型的 PLC。關于 PLC 的具體分配如上表 31 所示。 因為 PLC 的輸入端內部本身有 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電源，因此，不用將各個輸出分開個供電。選擇的電源是根據電 動機的額定電壓選的，詳見 節。 雖然 PLC 輸出端有多個 COM 口，但由于各個點所接電壓相同，所以，圖中未顯示所有的 COM 口。 因為在次設計中使用的是現有的貨幣識別器，貨幣識別器識別幣種后，將各種不同的幣放在不同的部位。 X0 X0 X0 X0 X05 分別為代表 元、 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， 開關接通一次， 相當于投入一個幣。 該 PLC 自動售貨機 I/O 接線圖中， PLC 元件 X006， X007， X010， X01 X01X01 X01 X015 是選擇控制 按鈕，選擇可樂，雪碧，純牛奶、東方樹葉、芬達、加多寶、健力寶、雀巢咖啡。線圈 Y006， Y007， Y010， Y01 Y01 Y01 Y01 Y015，是作為指示燈的輸出線圈。當投幣，選擇可樂、雪碧、純牛奶、東方樹葉、芬達、加多寶、健力寶、雀巢咖啡時的指示引導購物作用。按鈕和指示燈，直接明了，方便簡單，易于操作。 確定了 PLC 的類型，又完成了對各個點的分配，那么 PLC 的外部接線圖如下 32所示。 河南理工大學畢業設計（論文）說明書 12 圖 32 外部接線圖 貨幣識別器 選型 貨幣識別器有硬幣識別器和紙幣識別器。貨幣識別器是自動售貨 機中的重要部分，幾乎所有的操作都是在識別器工作正常的前提下才能發生的。 貨幣識別器本來可以自己設計，但由于時間緊張，本次設計都采用現成的。 硬幣識別器分為三部分，一是投幣段，一是進幣段，再是退幣段。紙幣識別器沒有退幣段。 東方樹葉按鈕雀巢咖啡按鈕X 00X 01X 02X 03X 04X 05X 06X 07X 10X 11X 12X 13X 14X 15X 16Y 01Y 02Y 03Y 04Y 05Y 06Y 07Y 10Y 11Y 12Y 13Y 14Y 15Y 16Y 17Y 20Y 21Y 22Y 23Y 24Y 25Y 26Y 27Y 30Y 31Y 32COM 1COMSB 6SB 7SB 10SB 11SB 12SB 13SB 14SB 15SB 16開始按鈕可樂按鈕雪碧按鈕純牛奶按鈕芬達按鈕加多寶按鈕健力寶按鈕退幣按鈕DC 24 V0 . 5 元燈1 元燈5 元燈10 元燈20 元燈可樂燈雪碧燈純牛奶燈東方樹葉燈芬達燈加多寶燈健力寶燈雀巢咖啡燈可樂雪碧純牛奶東方樹葉芬達加多寶健力寶雀巢咖啡1 元電磁閥0 . 5 元電磁閥退幣口燈貨幣不足燈取物口燈KM 1KM 2KM 3KM 4KM 5KM 6KM 7KM 8KM 9KM 10FX 2 N 64 MRSB 0SB 2SB 3SB 4SB 5SB 1 0 . 5 元1 元5 元10 元20 元