基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

金薇

摘? ?要：該文以基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主要研究課題，在硬件選型上采用三菱FX2N-48MR系列PLC作為系統(tǒng)的核心控制模塊，在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)上，從選擇PLC的型號(hào)、輸入輸出的I/O點(diǎn)、貨幣識(shí)別的原理以及各個(gè)電路等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)上，對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)控制程序進(jìn)行分析，以確保設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并有著一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：PLC;自動(dòng)售貨機(jī);控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 PLC選型

對(duì)比各類型的PLC，該設(shè)計(jì)選用三菱FX2N-48MR系列PLC，綜合其系統(tǒng)功能，其能夠很好的滿足設(shè)計(jì)要求，模塊化的結(jié)構(gòu)可以根據(jù)實(shí)際需要靈活組裝。PLC最多有4 096個(gè)輸入和輸出點(diǎn)，內(nèi)部存儲(chǔ)程序容量可以達(dá)到252K步，擴(kuò)展后可以達(dá)到32M，主命令處理速度可以達(dá)到34 ns，甚至Q系列PLC可以在一塊板上組裝多個(gè)CPU模塊。CPU模塊之間的通信可以立即或定期進(jìn)行。其分別通過命令控制和自動(dòng)更新來實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)處理速度得到了進(jìn)一步提高[1]。

1.2 輸入輸出I/O點(diǎn)定義

I/O（輸入/輸出）單元是PLC系統(tǒng)的重要組成部分。輸入/輸出單元是PLC與工業(yè)領(lǐng)域之間的接口。現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過I/O單元連接PLC。PLC控制器通過端口I從系統(tǒng)中接收傳感器信號(hào)，并通過端口O將各種命令發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器。表1顯示了I/O模塊的具體分布情況。

1.3 系統(tǒng)各模塊電路設(shè)計(jì)

1.3.1 主電路接線圖設(shè)計(jì)

自動(dòng)售貨機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)選擇三菱FX2N-48MR系列PLC，其通過TC變壓器的次級(jí)繞組供電。在輸入回路部分，7個(gè)輸入端子X000～X006利用SB1～SB7環(huán)繞公共COM端子[2]。在三菱FX2N-48MR系列PLC的輸出電路中，Y000～Y003拆分COM1，Y004～Y007拆分COM2，Y010～Y013拆分COM3，Y014～Y017拆分COM4，Y020～Y027拆分COM5。因此，COM1和COM2互連，PLC端子“L”通過FU3保險(xiǎn)絲連接，Y000～Y005端子通過KA1～KA5和KM連接到PLC端子“N”。LED數(shù)字管和HL指示器的標(biāo)稱電壓為24VDC，因此COM3、COM4和COM5互連并連接到PLC端子“24+”。將Y010～Y023連接到負(fù)載，然后連接到PLC端子“PE”。

在高電流控制的220VAC頻率和主PLC控制器的輸出電路中，變壓器用于電源和電氣隔離。圖1為自動(dòng)售貨機(jī)的電氣控制系統(tǒng)示意圖。

1.3.2 電氣控制回路部分

根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)輸出端口功能的分布，使用主PLC控制器輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)每個(gè)站點(diǎn)的電磁閥調(diào)整。PLC分析決策之后，輸出控制信號(hào)作用于與自動(dòng)售貨機(jī)端口對(duì)應(yīng)的電磁閥上，以此來控制這個(gè)部分的操作。從圖1中可以看到，7個(gè)控制交貨過程的電磁閥連接各個(gè)端口。

1.3.3 伺服控制部分

伺服控制部分在整個(gè)設(shè)備的高效運(yùn)轉(zhuǎn)過程中處于舉足輕重的地位，伺服模塊由FM354定位模塊、伺服驅(qū)動(dòng)器SIMODRIVE 611、伺服電機(jī)等組成。

2 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

由于自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)中受控元件較多、運(yùn)行比較復(fù)雜，因此進(jìn)行安全性編程十分重要，應(yīng)重點(diǎn)編寫自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的PLC控制程序[3]。

系統(tǒng)具有3個(gè)投幣按鈕SB0、SB1、SB2分別對(duì)應(yīng)于0.5元、1元、5元，任意按下一個(gè)按鈕，系統(tǒng)會(huì)接收相應(yīng)的貨幣加法指令并統(tǒng)計(jì)總值。投幣部分梯形圖如圖2所示。

寄存在D200中的貨幣金額和商品的單價(jià)進(jìn)行比較，如果在程序第66步中，寄存器D200中的數(shù)字>25，則M2得電，按下選擇按鈕SB3推可樂電磁閥推出可樂，減指令計(jì)算出所找零錢退幣。

退幣鍵為X7，只要機(jī)器內(nèi)的貨幣總額不等于零，此時(shí)按下X7就可以退幣，在退幣前系統(tǒng)會(huì)比較貨幣的值。退幣找零與計(jì)時(shí)器部分梯形圖如圖3所示。

3 結(jié)語

該文詳細(xì)設(shè)計(jì)了基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，基于FX2N-48MR系列PLC，通過深入分析該系統(tǒng)的原理，與各種開關(guān)電器、電磁閥等硬件相互配合，從而完成了自動(dòng)售貨機(jī)投幣取貨和自動(dòng)出貨的自動(dòng)控制程序設(shè)計(jì)[4]。通過該次設(shè)計(jì)，使我們對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有了清晰的認(rèn)識(shí)和了解，對(duì)PLC在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用有了深刻體會(huì)。由于筆者自身能力不足，加之相關(guān)資料的缺失，導(dǎo)致該文的研究還不夠深入詳細(xì)，在后期還有待進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)

[1]王曉麗.一種基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].集成電路應(yīng)用，2019，36（2）：74-75.

[2]秦沖.一種基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].輕工科技，2018，34（9）：48-49，71.

[3]郭濤.基于S7-1200PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（3）：238-239.

[4]袁書寒，趙娟.自動(dòng)售貨機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].廣東蠶業(yè)，2017，51（3）：37.