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

任新海 李樺芃

摘要：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC在項(xiàng)目中的應(yīng)用是巨大的，并且PLC在各個(gè)領(lǐng)域中，將有更好的發(fā)展。我國人口非常多，無人機(jī)器在人們的生活中起著越來越重要的作用，從長遠(yuǎn)來看，它有一個(gè)巨大的發(fā)展空間。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)售貨機(jī);PLC;MCGS

城市公用事業(yè)是建立城市材料文明和精神文明的最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。自重新開放以來，我國的公共基礎(chǔ)設(shè)施取得了突出的成就。進(jìn)入數(shù)字信息時(shí)代后，使用智能電子公共設(shè)施更受歡迎，尤其是自動(dòng)售貨機(jī)，在主要購物中心，學(xué)校和車站等公共場所的出現(xiàn)更多。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國際化進(jìn)程的加快，無人售賣機(jī)在中國的發(fā)展和普及成為必然趨勢。然而，自上世紀(jì)90年代無人售賣機(jī)引進(jìn)我國以來，無人售賣機(jī)的保有量僅為20多萬臺(tái)。根據(jù)國外發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，可以說中國的自動(dòng)售貨行業(yè)正在處于一個(gè)快速發(fā)展的階段。隨著便利店租金成本和人力成本的提高，在中國自動(dòng)售貨機(jī)市場分布極不均衡的大背景下，行業(yè)發(fā)展逐步從東南沿海發(fā)達(dá)區(qū)域向中西部，一線城市向二、三線城市發(fā)展。根據(jù)要求，設(shè)計(jì)并開發(fā)基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)具有非常重要的研究意義。

1.自動(dòng)售貨機(jī)的總體方案

1.1自動(dòng)售貨機(jī)的空間結(jié)構(gòu)

一般自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部主要包括電路，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，商品存儲(chǔ)，機(jī)械傳輸?shù)?，可確保自動(dòng)售貨機(jī)的各種外部結(jié)構(gòu)。當(dāng)你需要購買某種飲料時(shí)，電機(jī)會(huì)驅(qū)動(dòng)彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)彈簧，轉(zhuǎn)動(dòng)飲料，落入通道，滑到提取物。飲料的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)的模型中固定到每個(gè)彈簧間隔，并且每個(gè)飲料與彈簧間距尺寸匹配，不會(huì)自動(dòng)掉落。

1.2自動(dòng)售貨機(jī)的特點(diǎn)

自動(dòng)售貨機(jī)分為投幣、價(jià)格比較、選擇商品和退幣四個(gè)過程;可把自動(dòng)售貨機(jī)工作過程分為5個(gè)狀態(tài)：啟動(dòng)狀態(tài)、投幣狀態(tài)、可購買顯示狀態(tài)、購買狀態(tài)和退幣狀態(tài)。

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

無人售貨機(jī)硬件部分的設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)方面，一種是控制部分的選擇。控制部分的選擇主要有兩個(gè)方面，一是PLC，再就是貨幣識(shí)別器。另一種是主電路的硬件選擇，根據(jù)I/O分配表選擇PLC并設(shè)計(jì)外部接線圖。最后，選擇自動(dòng)售貨機(jī)上的主電路部分硬件，選擇自動(dòng)售貨機(jī)的識(shí)別功能，選擇貨幣識(shí)別器。

2.1PLC選型

有多種控制模式可供選擇，不同的控制模式適合不同的場合，各有所長，通過各自的優(yōu)缺點(diǎn)分析，PLC是本次設(shè)計(jì)的最佳選擇。選擇FX2N-64MR。因?yàn)镻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。選擇的電源是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓選的。雖然PLC輸出端有多個(gè)COM口，但由于各個(gè)點(diǎn)所接電壓相同，所以，圖中未顯示所有的COM口。確定PLC類型，完成每個(gè)點(diǎn)的分配，并且PLC接線圖如2-1所示。

2.2自動(dòng)售貨機(jī)電機(jī)選型

自動(dòng)售貨機(jī)上有多個(gè)電動(dòng)機(jī)，在飲料的輸出部分，是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)彈簧旋轉(zhuǎn)一圈將飲料轉(zhuǎn)出，每種飲料輸出都要有一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此，需要選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)。但是在自動(dòng)售貨機(jī)上使用的電動(dòng)機(jī)一般功率不大，像小罐的飲料自動(dòng)售貨機(jī)一般使用額定電壓為12～24V，額定功率為3W。但是要使用直流減速電機(jī)，這樣可以增大扭矩，使飲料的彈出得到保證。雖然現(xiàn)在一般使用的電動(dòng)機(jī)大部分為交流電機(jī)，但在自動(dòng)售貨機(jī)上，售貨的時(shí)間很短，因此需要在很短的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)，也需要在很短的時(shí)間內(nèi)制動(dòng)，交流電機(jī)不能滿足這些要求，因此使用直流電動(dòng)機(jī)比較好。由此畫出主電路圖圖2-2所示。

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

完成硬件設(shè)計(jì)后，需要進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。首先完成自動(dòng)售貨機(jī)的梯形圖，然后對(duì)梯形圖調(diào)試，最后，MCGS組態(tài)軟件仿真。

程序部分可分為5個(gè)部分。分別為：啟動(dòng)部分、投幣比較部分、可購買顯示部分和飲料選擇部分、貨幣相減部分和退幣部分。

因?yàn)樵谲浖袥]有自動(dòng)售貨機(jī)所用的圖片，因此要先建立圖片。打開MCGS組態(tài)環(huán)境后新建工程。在新建的工程中點(diǎn)擊用戶窗口，然后點(diǎn)擊新建窗口0，選中窗口0，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇屬性，在窗口名稱處更改名字為自動(dòng)售貨機(jī)。設(shè)計(jì)好自動(dòng)售貨機(jī)的格局，點(diǎn)擊動(dòng)畫組態(tài)按鈕，開始創(chuàng)建畫面。回到動(dòng)畫組態(tài)界面，點(diǎn)擊工具箱中的位圖選項(xiàng)，在自動(dòng)售貨機(jī)窗口中畫大小合適的位圖，選中畫好得位圖，點(diǎn)擊右鍵選擇裝載位圖，存放制作圖片的文件夾，將圖片加載進(jìn)去。以此方法將8種可選飲料的圖片做好。接下來為各種飲料配置按鈕，選用工具箱種的標(biāo)準(zhǔn)按鈕，畫好按鈕后雙擊該按鈕，更改按鈕標(biāo)題即可。工程中所用的燈可以在工具箱中的插入元件中選擇。根據(jù)設(shè)想，調(diào)整各個(gè)部分的位置，最后做出效果圖。

4.總結(jié)

本設(shè)計(jì)通過程序的自鎖與互鎖，能夠正確的做出判斷，給出結(jié)果，設(shè)計(jì)出的自動(dòng)售貨機(jī)裝置簡單、易操作，結(jié)構(gòu)線路設(shè)置容易，耗能低，能夠滿足在一些商店和工廠無人售貨的需要，老人和孩子都能夠運(yùn)用。缺點(diǎn)是售貨品種較少，自動(dòng)售貨機(jī)容量較小，識(shí)別的錢幣種類也有些限制。沒有顯示器顯示所投入的錢幣總值。

一個(gè)平常看似簡單使用方便的自動(dòng)售貨機(jī)，其實(shí)并不是那么容易就做成的在此過程中不斷的學(xué)習(xí)改進(jìn)，從中學(xué)習(xí)到好多有用的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。此次設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)還有很多地方不完善，比如沒有貨幣顯示部分，識(shí)別的幣種也比較少。這種售貨機(jī)適合放在工廠或?qū)W校的餐廳。短時(shí)間人流比較大的時(shí)候，它可以起到很大的作用，而且，服務(wù)范圍不大，離工作人員的視線范圍比較近，許多突發(fā)性問題都可以向工作人員反映。

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