自动售货机PLC控制设计方案

1 自动售货机 制 设计方案 可编程逻辑控制器（ 简称 综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置，它具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点，已在工业控制领域得到广泛的应用。 因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务的独立设施，要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。以 核心， 综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置， 是现代工业控制的 三大支柱（ 机器人和 之一。目前，可编程控制器在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保等各行各业。 发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术的发展推动了发展，而 发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了他们的发展。本次设计就在于结合 种种优点联系实际情况来弥补原有系统的不足，利用 制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证了自动售货机能 够长期稳定的运行。 2 自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代的西欧，其中英国是较早实行自动售货机售货的国家之一。 1942 年，在食品销售中首先推广了自动售货的销售方式。 1950 年，英国食品杂货行有 500 家采用自动售货机售货。 1969 年，采用自动售货机售货的商家增加到 23000 家，销售的商品扩展到唱片、文化用品、食品、香烟等多个方面。进入 70 年代后，约有 40 多万家香烟、饮料店采用自动售货机。 1980 年英国有 50 余万台自动售货机，年销售额达 英镑。 70 年代后，日本、欧美等 发达国家和地区自动售货机迅猛的发展，短短 30 年，发达国家自动售货机产业已发展到相当大规模。自动售货机被广泛地布放于车站、油站、机场、码头、写字楼、宾馆、娱乐场所及大街小巷和公路旁，人们通过自动售货机可以买到食品、香烟、报纸、饮料、票、卡甚至鲜花和小宠物等物品。 自动售货机实现了商品需求化、性能多样化的发展，原先其只能出售有限商品品种，而如今呈现了继百货公司、超级市场、便民店之后，以消费者与售货机“一对一”自动售货的无店铺销售状态。 目前自动售货机是集声、光、机电一体化的高新智能化产品，在我国也开始得到应用。 在中国人们可以看到现代化的自动售货机摆放在一些大商场门口、繁华街道两旁、公园入口处以及其它热闹的场所。自动售货机的新奇、文明、高档、昼夜服务、占地小、灵活方便深受许多地区市民的青睐，甚至出现许多排队购买的现象。专家测算，中国的自动售货机在市场容量最保守算应该有四十七万台，一年的销售额可达三百 3 五十亿元若按人均台数计算全年可达五百亿，自动售货机在日本达到平均每二三十人一台，在美国达到每四十人一台，在欧洲每六十人一台，由于中国经济与上述国家还有一定差距，按每五百人一台计算。 因此，自动售货机在中国有着广阔的发展前 景。从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。 4 务描述 本系统的自动售货机能销售饮料和啤酒两种，在自动售货过程中，具有硬币识别、币值累加、自动售货、自动找钱、统计销售金额、销售数量、 库存数量等功能，此售货机只可接受的硬币为 5 角和 1 元，饮料的售价为 ，啤酒为 3 元。 计任务 （ 1）投入硬币时，显示器显示已投入的硬币值。当投入的硬币值等于或超过某个商品的价值时，对应的指示灯亮。 （ 2）饮料指示灯亮时，按饮料按钮，饮料驱动器动作，饮料从售货口自动售出，饮料指示灯闪烁， 5s 后饮料驱动器释放，完成一次售货。 （ 3）啤酒指示灯亮时，按啤酒按钮，啤酒驱动器动作，啤酒从售货口自动售出，啤酒指示灯闪烁， 5s 后啤酒驱动器释放，完成一次售货。 （ 4）购买商品以后，显示器显示剩余的金额。若有剩 余金额，找钱指示灯亮。 （ 5）在购买商品后还剩余额，或在投入硬币后又不想购买商品（未按饮料按钮或啤酒按钮），按复位按钮，售货机自动退出应找回的硬币。 （ 6）售货机能自动计算已售出商品的总金额、啤酒和饮料的现存数量。当啤酒或饮料现存数量为零时，对应的指示灯闪烁，此种情况下，不能购买此种商品。 （ 7） 指示灯闪烁的频率为 15 制面板设计图 图 4控制面板设计图 6 、 码管、电阻和直流电源四部分组成，将 A、 B、 C、 D 端输入的 ，通过译码、锁存和驱动，以十进制数在七段显示数码管中显示。 一锁存 /译码 /驱动三合一译码器，其管脚逻辑图见下图。图 4存部分有四位存储锁电路，由锁存允许端 制锁存，当 0”时，锁存器直通，输出端随 A D 端变化；当 1”时，锁存器锁定，输出端保持不变。 熄灭控制端 0”时，译码器输出全为“ 0”，即数码管熄灭 。 出驱动部分是具有较大电流输出的 极型晶体管，当推动 定要加限流电阻，限流电阻约 200 ,由等测试输入端测试数码管的七段。当 0”时，显示数 8，即各段均亮，则正常。 本显示电路采用静态方式显示，按照时间段分别把十位、个位数送到各自的 码器中， 锁存器保持所送的数据，通过其输 8 出端驱动各自的数码管，使所送的数据在数码管中显示。 图 4码显示电路图 9 动售货机工作流程 图 4动售货机工作流程图 开始 投币 投币计数 金额计算 N N Y Y N 可买吗 选择饮料 选择啤酒 计算余额 计算余额 退币程序 退币程序 输出啤酒 输出饮料 余额 =0 余额 =0 10 货和投币控制模块 图 5货和投币控制模块图 (1) 开关按钮，只有按下 得 高电平时才能进行加货、投币和接下来的相应操作； (2) 按钮， 别是饮料和啤酒存货量寄存器，当寄存器为 0 时才能进行加货； (3) 1 分别是一元和五毛的检查 传感器，投币时传感器检查到会将信号传递到程序，通过加法指令（ 投币数累加并保存到金额寄存器 。 11 买商品模块 图 5买商品控制模块图 (1) 当饮料存货为零时，通过触点比较指令使得 高电平，通过特殊继电器 得饮料指示灯（ 过第一条支路以 1能购买饮料； (2) 当金额不小于 且存货不为零时，通过第三条支路使得饮料指示灯（ 常亮，可以购买饮料； (3) 当存货大于零且金额不小于 时可以通过饮料购买按 钮买饮料，按下 电平驱动饮料驱动器（ 作饮料从售货口自动售出，饮料指示灯闪烁，通过定时器 时 5 秒后饮料驱动器释放，完成一次售货，同时金额（ 通过减法指令（ 12 减少 ，饮料库存（ 减少 1。 (4) 啤酒的购买同理， 以实现购买饮料和啤酒自己的互锁，当购买一件商品的过程中不能购买买另一件商品，必须购买完一种商品以后才能购买另一种商品。 钱模块 图 5钱控制模块图 (1) 当金额（ 于零的时候，驱动找钱指示灯常亮，表示有剩余金额，可以通过找钱操作将金额取出； (2) 当按下找钱按钮 ，通过除法指令 金额 13 以 10 所得的商保存在寄存器 ，所得的余数保存在 ，同时 11 使其处于高电平状态； (3) 当 于高电平状态时，找钱驱动器 作，同时利用特殊继电器 得找一元指示灯 一秒的频率闪烁，闪烁的次数通过计数器 寄存器 合限定； (4) 一元指示灯闪烁完之后，通过一个触点比较指令比较 为零的时候计数器 动五毛指示灯 烁，闪烁次数由计数器 合限定； (5) 当五毛指示灯闪烁完之后， 动复位 时给驱动 数码管金额显示刷新； (6) 当 零的时候，一元指示灯闪烁 之后 ,直接通过 1000,、 时给驱动 数码管金额显示刷新； (7) 例如金额为 ，在退币过程中，退币驱动器动作，找一元指示灯先闪烁 2 次，找五毛指示灯再闪烁 5 次，退币驱动器释放，显示器显示金额为零。 14 额显示模块 图 5额显示模块图 15 图 5额显示模块图 (1) 能导致金额产生变动的按钮动作都能使 位与高电平，使得显示器能够及时显示当前金额， 以实现金额显示、销售额显示和库存显示间切换； (2) 关按钮使得 位于高电平，驱动金额寄存器 令转换成二进制一直循环传送到 ； (3) 当中间继电器 合，将 到 时使所存第一个数码管的输出 低电平其他数码管驱动输出 高电平，利用时间计时器 的时间后将 高电平，将其 数值锁住，金额五毛显示成功； (4) 再利用一个定时器 五毛显示数码管锁定后 ，复位掉五毛数码管显示支路，同时置位 动一元数码管的显示，十元和一百元也是同样显示原理。 16 售额的计算和显示模块 17 图 5售额显示模块图 (1) 当符合购买饮料条件时，即饮料存货量 于零和投币金额 于 时可以利用计数器 行饮料购买计数，计数同时将计数值保存到寄存器 ； (2) 按下销售额显示按钮 用二分频指令 继电器 电平，同时利用乘法指令 购买次数和饮料单价进行相乘运算并保存到 存器中； (3) 啤酒的购买计数同理，存放在寄存器 ，通过一个中间继电器 啤酒和饮料的购买金额用相加指令 加存放在寄存器 ； (4) 通过 示器切换到销售额显示，通过和金额显示同样的原理将销售金额显示在显示器上。 存的计算和显示模块 图 5存显示模块图 (1) 按下库存显示切换按钮 饮料存货寄存器 啤 18 酒存货寄存器 过 令将数据分别转换成二进制 并存放在 ； (2) 转换同时利用置位 行库存显示切换，切换到库存显示时利用一个定时器 内进行 转换，显示与金额显示原理相同。 19 作过程 (1) 按下开关，饮料和啤酒指示灯均闪烁，此时按下加货按钮，饮料和啤酒指示灯均熄灭。 (2) 投入硬币，显示器显示已投入的硬币值。当投入的硬币值等于或超过 时，饮料指示灯亮，超过 3 元时，饮料和啤酒指示灯均亮。 (3) 饮料指示灯亮时，按饮料按钮，饮料驱动器动作，饮料从售货口自动售出，饮料指示灯闪烁， 5s 后饮料驱动器释放，完成一次售货；啤酒指示灯亮时，按 啤酒按钮，啤酒驱动器动作，啤酒从售货口自动售出，啤酒指示灯闪烁， 5s 后啤酒驱动器释放，完成一次售货。 (4) 购买商品以后，显示器显示剩余的金额。若有剩余金额，找钱指示灯亮。在购买商品后还剩余额，或在投入硬币后又不想购买商品（未按饮料按钮或啤酒按钮），按复位按钮，售货机自动退出应找回的硬币。 (5) 按下库存按钮显示库存，再按该按钮返回余额显示：按下销售额按钮显示销售额，再次按下该按钮返回余额显示。 20 这次的设计的课题是自动售货机的 制，控制程序主要有投币加货模块、购买模块、退币模块和显示模块。 (1) 投币加货模块，主要是利用加法指令将数据累加，用传送指令将数据传送到寄存器里面保存。货币识别用传感器实现，当达到程序控制要求对应的指示灯亮，可进行下一步操作。 (2) 购买模块，通过比较指令来实现购买的条件限定，利用加法和减法指令将金额进行计数，当商品驱动器动作是利用定时器实现驱动时间限定，同时使指示灯呈现有结果相对应的状态。 (3) 退币模块，控制要求退币指示灯要根据对应的金额数来实现闪烁限定，所以利用除法指令将剩余金额进行计算，将计算结果保存到相应的寄存器中，再结合计数器实现一元和五毛退币指示灯闪烁次数要求；同时将金额 清零，驱动刷新显示器。 (4) 显示模块分为金额显示、库存显示和销售额显示三部分，利用令和传送指令来实现数据的数码管显示。库存显示和销售额显示通过加法和乘法指令来实现数据的运算，利用二分频指令将三部分显示进行切换，实现不同的显示要求。 这四个模块可以用不同的控制方法来实现，可以用步进也可以简单的方法。可以利用不同的指令混合使用实现控制要求。显示可以用二分频指令，同样也可以用定时器或者计数器来实现显示要求。 21 设计心得体会 这三周的的设计自动售货机的 制课题实训很快就结束了，通过这短短三周时间里 ，我了解到了 结构和控制原理，明白了 识到了 自己动手设计的过程中意识到了自己学习中的不足之处，看到了理论和现实之间的差距。 通过这次课题设计，我明白了怎么把书本上学到的知识和思路运用和实现在实际的 制中，懂得了 本编程方法，对 制技术产生了很大的兴趣。没有做课题设计之前，我对 认识只是在书本上，对 控制方式只是掌握在思想上，当自己动手设计和操作才知道很多细节的地方自己以前没有了解过，一旦操作就出现很多问题。程序能运行，但是运行结果与控着要求不相符。每当解决一个问题时，另一个问题又出现了。我意识到