自动加热贩卖方便面的自动售货机

1、编号，L，L，L，L，L，L，工六#F=P毕业设计（论文）基于PLC的自动售货机控制系统设计系 部：#系专业:电气自动化技术班级:自#班姓名：#学号:#指导老师：#二零一五年五月摘要摘要自动售货机是劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物，不仅可以充分解决人力资源不足的现象，同样能够适应不同的消费环境和消费模式。24 小时无人售货的系统可以更省力， 运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购 买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。而且， 随之我过经济的持续发展，人民消费的不断提高，对自动售货机的需求必将越来 越多、越来越广泛。设计了一套售卖桶面的自动售货机控制系统

2、，控制部分中PLC使用西门子S7-200PLC来保证整个系统运行可靠，安全节能，可获得最佳的运行状态。PLC控制的自动售货机控制系统主要由可编程控制器、 纸币识别器和加热泡 面水的装置组成。本设计中有4种桶面，能够在投币完成之后，选择一种桶面出 货；如果需要泡面，则可以通过自动售货机上自带的烧水器进行快速烧水进行冲 泡。在设计重点在纸币的识别方式和通讯方式， 在商品选择部分的部分程序中也 有独特的设计。关键字：自动售货机；纸币识别器；可编程控制器；梯形图ABSTRACTABSTRACTThe vending machine is due to the labor-intensive to te

3、chnology-intensive industry structure the product of social transformation, the vending machine can not only solve the phenomenon of inadequate human resources fully, also can adapt to different environment and consumption patterns, 24 hours the vending system can be more easily, less capital needed

4、 for the operation, the area is small, have a curiosity to attract people to buy their own performance, is a good way to solve the problem of artificial cost rise, and other advantages. So, vending machine will be a good development trend of the future sales.This design system hardware part mainly i

5、ncludes the main circuit and control circuit of the hardware. PLC in the control part of the selection and the choice of monetary recognizer is one of the most important.This design is the use of Siemens S7-200 PLC to design a set of selling the barrel of the vending machine control system, PLC cont

6、rol to guarantee the system reliable operation, safety and energy saving, get the best running state.PLC control of automatic vending machine control system is mainly composed of programmable controller, notes recognizer and bubble surface water heating device together form a complete system, there

7、are four barrels in the design of the surface, to be able to pay is completed, choose a bucket of surface ship, if you need instant noodles, you can through the vending machine own water boiler fast boil water. In the design of hardware and software design of the control system is given, and the key

8、 parts, such as paper currency recognition of communication and a part of the programs emphasis on product selection.Key words: vending machine; Notes identifier; Programmable controller; Ladder diagramII目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第1章绪论1. HYPERLINK l bookmark6 o Curren

9、t Document 论文研究来源、目的和意义 1.论文研究来源1.论文研究目的和意义 1. HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 自动售货机的国内外现状 2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document PLC控制器概述 2.PLC 的定义2.PLC的工作原理2 .PLC的发展和应用3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 本课题研究主要内容 .3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第2章自动售货机控制系统的方案论证

10、 4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 自动售货机控制系统的工作流程 4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 自动售货机PLC控制系统方案选择 4方案一：采用可编程控制器控制.4方案二：采用单片机控制5方案三：采用继电器控制 5 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 自动售货机控制系统主要设备选型 6可编程控制器(PLC)的选择 6纸币识别方式选择7. HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 自动售货机控制系

11、统整体布局图 10 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第3章自动售货机控制系统硬件设计11 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 系统控制总框图 11 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 自动售货机系统功能分析11 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 自动售货机系统硬件选择 1.2自动售货机纸币识别器选择12纸币储币箱选择12自动售货机电机和接触器选择 1 2烧水器的发热管选择1.3LED显示器和数码管选

12、择 14 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document PLC的系统硬件设计 15 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 纸币识别器通讯方式选择1.5 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 第4章系统软件设计1.8 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 系统软件分析 18目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 系统总流程图18 HYPERLIN

13、K l bookmark48 o Current Document PLC编程软件简述 18 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 编程注意事项 18 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document I/O 端 口分配 1.9 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 程序设计20初始化系统程序设计 20货币识别系统的程序设计21货物选择程序设计 22出货系统程序设计22数码管显示系统程序设计23 HYPERLINK l bookmark56 o Current Docu

14、ment 第5章结论与展望25致凝日26参考文献27附录A : PLC外部接线图28附录B:控制系统流程图 29 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 附录C:程序代码30#学校毕业设计论文第1章绪论论文研究来源、目的和意义论文研究来源自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代的西欧，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，销售的商品扩展到文化用品、唱片、香烟、 食品等多个方面。进

15、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 8.81亿英镑。70年代后，日 本、美欧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、码头、 机场、宾馆、写字楼、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、饮料、报纸、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，又原来只能有限商品品种，转变为继百货 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 销售业态。目前自动售货机

16、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。专辑测算，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，大约每台五百人。因此，自动售货 机在中国有着广阔的发展前景。论文研究目的和

17、意义面对当前快速商品社会，人们的时间观念越来越重，如何才能更快的购买到 顾客自己所需的商品，这都是顾客和商家共同面临的问题。 随着科技的发展及人 们生活水平的提高，自动售货机市场的发展越来越呈现出多元化及个性化的需 求。通过自动售货机进行自助购物正逐渐成为市民的一种新的消费时尚，快捷方便的购物方式满足了人们在当今科技高速发展的现代社会追求高品质生活的需 要。自动售货机在城市商业区、写字楼大厅、风景区、车站、码头、繁华街道等 公共场所的布设能够美化亮化城市环境， 方便群众生活，已经成为城市各角落的#学校毕业设计论文一道亮丽风景线。自动售货机已在国内普及，并成为城市现代文明程度的一种象 征性标志。

18、现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。但是现在各种 自动售货机层出不穷，但是放眼望去，自动贩卖泡面的自动售货机却少之又少， 而泡面这种快餐的需求量却与日俱增，从未减少。因此，设计基于PLC控制的泡面自动售货机对于一个自动化专业的人员是具有重要意义的。自动售货机的国内外现状目前，中国的自动售货机拥有量约为15万台，相对于13亿的人口大国，这 个数字微不足道。而在日本，平均每 25人就拥有一台自动售货机，美国是每 50 60人一台，欧洲则是每50- 120人一台。在一些国家，自动售货机的商品销 售额占全国零售业的六成以上，并以每年 10%勺速度递增。据预测，未来几年，中国市场将每年

19、增加510万台自动售货机，沿海城市 将有3.5亿人经常使用自动售货机，具有巨大的市场潜力。有关专家指出，自动 售货机具有技术含量高、销售方式新、市场潜力大、商品货真价实等优点，决定 了它广阔的发展前景。而且，它与电子购物等新型消费方式相通， 能创造出巨大 的商机。PLC控制器概述PLC的定义可编程控制器(Programmable Logic controller简称PLC),是以微处理器作 为基础，综合了计算机技术与自动化技术而开发的新一代工业控制器。具体来说，它是数字运算操作的电子系统，主要为工业环境所应用。采用可以编程的存储器， 用于它内部存储程序，执行顺序控制、逻辑运算、计数、定时与算数

20、操作等面向 用户的指令，并通过数字或者模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 它的可靠性高、耐高温、耐冲击和耐振动等特点，已成为解决自动控制问题的最 有效工具。PLC的工作原理PLC采用“顺序扫描、不断循环”的方式进行工作。步骤如下：按照用户控制要求编制好程序，并存于存储器中，当 PLC运行时，CPU执行命令，按指令 序号(或地址号)顺序地作周期性循环扫描工作。如果没有跳转指令，那么它就 从设置的第一条指令开始，逐条顺序执行用户设定的程序，直到程序结束为止。然后重新返回第一条指令，开始下一轮的工作。在每一次的扫描过程中，还要完 成对输入信号的采集和对输出状态的刷新等工作，周而复始地进行

21、下去。PLC#学校毕业设计论文的扫描工作过程分为：采集输入信号、程序执行和输出刷新三阶段，并进行周期 性的循环工作。PLC的发展和应用世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。早期 的PLC主要由分立组件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及 定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程 控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机 特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用， 可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储组件都以继

22、电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化 发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中， 使其功能发生了飞跃。更高 的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规 模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程 控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单

23、元，使应用可编程控 制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、轻纺、交通运输、及文化娱乐等各个行业， 被称为现代技术的三大支柱之一。本课题研究主要内容本设计是以车站、商场以及学校等人群较多的自动售货机为控制对象， 采用 西门子S7-200PLC设计一套售卖桶面的自动售货机控制系统，采用 PLC控制来 保证整个系统运行可靠，安全节能，获得最佳的运行状态。PLC控制的自动售货机控制系统主要由可编程控制器、 纸币识别器和加热泡 面水的装置一起组成一个完整系统，本设计中有 4种桶面，能够投币完成之后， 选择一种桶面出货，如果需要热水直接泡

24、面，则通过控制屏上的烧水按键，指示 灯变绿开始30s的烧水时间，等待指示灯变红之后即通过水龙头接水泡面。根据以上控制要求，进行系统总体控制方案设计，硬件设备选型，PLC选型, 估算所需I/O点数，进行I/O模块选型，绘制系统硬件连接图：包括系统硬件配 置图、I/O连接图。分配I/O点数，列出I/O分配表，设计程序。#学校毕业设计论文第2章 自动售货机控制系统的方案论证自动售货机控制系统的工作流程.自动贩卖机只有2个投币孔，分别为5元、10元。.售货共有4种桶面供选择，分别为康师傅红烧牛肉面、统一老坛酸菜牛肉 面、白象大骨面和康师傅卤香牛肉面。.投币只接受5元和10元，不找零。.投币值等于5元时

25、，四种指示灯都亮，表示可以选择其中任意一种桶面。.投币值等于10元时，四种指示灯都亮，表示可以选择其中任意两种桶面。.按下要买的桶面按钮，则相对应的指示灯开始闪烁，5s后自动停止，表示桶面已经出。.取出桶面后如果需要热水泡面，按下烧水按钮开始烧水，30s之后可通过水龙头接取热水。自动售货机PLC控制系统方案选择方案一：采用可编程控制器控制PLC控制程序采用SIEMENS公司提供的STEP 7-MicroWIN-V40编程软件 开发。该软件的SIMATIC指令集包含三种语言，即语句表（STL）语言、梯形图（LAD） 语言、功能块图（FWD）语言。主要有以下特点：.使用灵活、通用性强一一PLC的硬

26、件是标准化的，加之 PLC的产品已系 列化，功能模块品种多，可以灵活组成各种不同大小和不同功能的控制系统。在PLC构成的控制系统中，只需在 PLC的端子上接入相应的输入输出信号线。当 需要变更控制系统的功能时，可以用编程器在线或离线修改程序，同一个 PLC 装置用于不同的控制对象，只是输入输出组件和应用软件的不同。.可靠性高、抗干扰能力强一一微机功能强大但抗干扰能力差，工业现场的 电磁干扰，电源波动，机械振动，温度和湿度的变化，都可能导致一般通用微机 不能正常工作；传统的继电器一接触器控制系统抗干扰能力强，但由于存在大量的机械触点（易磨损、烧蚀）而寿命短，系统可靠性差。PLC采用微电子技术，大

27、量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分继电器和繁杂连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高，从实际使用情况来看，PLC控制系 统的平均无故障时间一般可达 45万小时。PLC采取了一系列硬件和软件抗干 扰措施，能适应有各种强烈干扰的工业现场，并具有故障自诊断能力。如一般 PLC能抗1000V、1ms脉冲的干扰，其工作环境温度为060C,无需强迫风冷。.使口简单、维护方便一一PLC的接口按工业控制的要求设计，有较强的带 负载能力（输入输出可直接与交流 220V,直流24V等强电相连），接口电路一#学校毕业设计论文般亦为模块式，便于维修更换。有的 PLC甚至可以带电插拔输入输出模块，

28、可 不脱机停电而直接更换故障模块，大大缩短了故障修复时间。.体积小、功耗小、性价比高一一PLC的输入输出系统能够直观地反应现场 信号的变化状态，还能通过各种方式直观地反映控制系统的运行状态，如内部工作状态、通讯状态、I/O点状态、异常状态和电源状态等，对此均有醒目的指示， 非常有利于运行和维护人员对系统进行监视。用PLC实现控制功能的接线示意图如图 2-1所示。图2-1用PLC实现控制功能的接线示意图方案二：采用单片机控制.单片机受其他部件影响较大，用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结 构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依 赖性强。.系统硬件设计相对比较复杂

29、，运用该方案，该系统硬件设计包含扩展电路 部分和系统配置电路部分，所以该系统电路设计工作量相对较大， 影响系统开发 的时间。.系统的抗干扰能力相对较差，很难保证系统的可靠性和稳定性。.维护维修相对比较麻烦，维修需要的时间也相对较长。方案三：采用继电器控制它的控制思想是以继电器为核心，采用英接线方式把各种继电器、定时器、 接触器及其触点按照一定逻辑关系连接起来组成控制系统，控制相关生产机械工 作。例如要通过接触器实现两台电机设备的同步运行，采用继电器控制，其控制系统如图2-2所示：#学校毕业设计论文图2-2继电器控制功能接线图通过以上比较我们选择以PLC为自动售货机的控制系统。主要原因有以下几

30、点：（1） PLC相比较单片在输入输出端口设计更为简单；（2） PLC控制系统相 比单片机控制抗干扰能力更强，能更好的保证自动售货机稳定的工作状态；（3）PLC相比单片机维修更为方便，可以保证出现问题时能够迅速解决问题，使自动 售货机能更快的投入到使用当中。所以我们选择PLC作为自动售货机的控制系统。自动售货机控制系统主要设备选型可编程控制器（PLC）的选择目前市场是可编程控制器种类繁多，有西门子的、三菱的、欧姆龙的等。同 一品牌的可编程控制器也有很多类型，仅西门子就 S7-200/S7-300/S7-400这三个 系列。结合PLCS7-200本身具有的：模块结构、可靠性好、多功能性、易编程性

31、 等特点，本次课题设计需要输入端口 22个，输出端口 15个。故设计中选用西门 子PLCS7-200CPU22&其外形图如图2-3所示。#学校毕业设计论文状态LED存6播卡一通讯口图2-3 PLC外型实物图电源及输出卷子刖祕RUN/STOP开关及电化器扩展I/O连接底部端陪输入猫f及传盛器电源纸币识别方式选择人民币纸币识别系统辨识真伪纸币是在样本分类模板下，将未知的纸币模式数据根据一定的规则进行模板匹配， 从而识别纸币的真伪和币值。然而，如果所 基于的模式数据未能提取出反映纸币结构的特征信息或没有包含足够的识别客 体信息，那么识别结果将无法令人接受。因此如何能够快速、有效地提取纸币客 体结构的

32、特征信息，是人民币纸币识别系统的关键问题之一。目前，我国流通纸币的是第四版和第五版的 12种人民币，其中流通以第五 版为主，第四版纸币处于各大银行只收不付的状态， 但仍有少量流通。对于人民 币真伪的机器检测手段也有很多，但主要应用的有以下几种：.红外透射检测由于人民币纸币使用的是专用纸张，是利用特殊的造纸原料，严格的固定比 例制造出来的。纸张具有质地光洁细腻不含杂质， 坚韧耐折挺括平整的特点。另 外人民币采用凹印技术以及防伪油墨等高级印刷技术，油墨厚度较高，因而对红 外信号的吸收能力较强。对于假钞来讲纸张和印刷技术均不能达到要求，对红外信号的吸收能力会与真钞不同，因此可以利用这一特点来辨别人民

33、币的真伪其检 测原理如公式(2-1)。I = I0 (1-1) exp (- RD)(2-1)其中I为接收光光强，I0为发射光光强，R为纸张和油墨的综合消光系数， “为纸张和油墨的综合反射率，D为纸张和油墨的厚度。由此可见，在发射光光强一定的条件下，接收光光强与纸张厚度、纸张和油#学校毕业设计论文墨的折射率（包含纸张的图案、油墨的颜色等因素）、消光率（包含纸张的图案、 油墨的颜色等因素）有关。因此利用红外透射方法可以检测出纸币纸张和油墨的 厚度、纸币图案、油墨特性等特征并可以分辨出纸币币值。简单来说就是对于同种面值真钞来讲，由于纸张材料、票面图案、油墨颜色和印刷工艺是相同的，所以具有一定的共性

34、，不同面值纸币由于票面图案或油墨 颜色有较大差别，因此可以根据它们对相同光辐射的不同反映来判断其面值。而对于假钞来讲所使用的纸张、油墨、印刷工艺和图案等达不到真钞的标准， 所 以对相同光辐射反映于真钞不同，即可辨别真伪。红外透射检测模块的电路原理 图如图2-4。图2-4红外透射检测模块电路原理图.荧光检测荧光检测是利用紫外光源照射到某些物质表面时，这些物质会辐射出荧光， 且不同物质的荧光光强不同的原理来辨别纸币的真伪。由于人民币所使用的是专 用纸张，不含杂质，不添加荧光增白剂，呈自然的洁白色，所以在紫外线的光照 下，没有的荧光反应。而假钞通常使用经荧光增白漂白处理后的普通纸，因此在紫外线的照射

35、下会出现荧光反应。所以，用紫外光源对钞票进行照射，同时用硅 光电池检测荧光光量的大小可以区分钞票真假。荧光检测时要注意紫外光源和光电池的防尘，以及避免外界光线进入检测空 间造成干扰。在硅光电池的表面安装一套透过波长与假钞荧光反应波长一致的滤 色片，可以避免外界光线的干扰。荧光检测系统电路原理图如图2-5。#学校毕业设计论文图2-5荧光检测系统电路原理图.激光检测用一定波长的红外激光照射人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的 激光，通过对此激光的检测可辨别钞票的真假，识别效果好，但造价高。.磁性油墨检测磁性检测的工作原理是利用真钞的某些部分是用磁性油墨印刷，通过磁头对钞票的磁性进行检测，当纸

36、币移动时磁性油墨与磁头摩擦使磁头线圈感应出电 流，对该感应电流强弱的检测来辨别纸币的真伪。因此磁性检测过程需要纸币与磁头磨擦良好，磁头过高或过低都会造成辨别失误， 所以对加工和装配的要求较 高，第四版及第五版人民币纸币磁性分布如表 2-1所示。.安全线磁编码的识别第五版人民币的安全线采用的是磁性材料，利用放大和整形电路对磁头检测磁性安全线的波形进行处理，可以看出安全线的波形分为2类，如图2-6所示。因此针对磁性波形的时域特征，分别记录磁性脉冲宽度和间隔宽度， 可分辨不同 磁性特征从而进行面值识别。由于本款人民币纸币识别系统是面向中小型自助售货及服务设备的应用，因此其所接收的币值较小，主要为第四

37、版和第五版 5元、10元和20元各版别人民 币。综合该类系统应用场合、识别要求、使用成本和装配加工的难易度考虑，选 择红外透射检测和荧光检测两种识别模式， 并辅以长度检测来进行纸币的真伪辨 别，可以满足需要。表2-1人民币磁性分布描述表纸币类型磁性特性描述第四版100元水印侧和数字编号侧两端和中间部分均有磁性油墨。第四版50元水印侧和中间部分有磁性油墨，数字编号侧无磁性油 墨。9#学校毕业设计论文第五版100元/50元数字编号有磁性；连续安全线有磁性，但在透明的 “100RMB/50RMB ” 处较弱。第五版20元黑色数字编号有磁性；间断安全线有磁性，但无透明 文字。第五版10元/5元黑色数字

38、编号有磁性；连续安全线有磁性，但无透明 文字。笫8版人民币20元nnnnnn nnnn n 第5版人民市10, 5元I i-I pI i-*i i-I I pT|j-n J-1I u图2-6人民币安全线波形2.4自动售货机控制系统整体布局图图2-7自动售货机控制系统整体布局图自动售货机控制系统的整体布局如图 2-7所示:10#学校毕业设计论文第3章自动售货机控制系统硬件设计系统控制总框图根据基于PLC的自动售货机控制系统的原理，系统的电气控制总框图如图3-1所示：图3-1自动售货机硬件图自动售货机系统功能分析自动售货机自动控制系统主要包括检测和计币系统、热水加热系统、桶面供应系统、退币系统和报

39、警系统5个基本模块。.检测和计币系统。检测和计币系统主要负责校验钱币是否正确。投入的钱 币送入感应器，感应器记忆投币的个数传送到检测系统 （即电子天平）和计币系 统。计币系统允许进行累加钱币，累加的钱币数据存放在数据寄存器中。 如果检 测结果不正确时，认为是假币，退出系统。.热水加热系统。热水加热主要是对于需要直接进行食用的顾客准备的，在 取完桶面之后，按下烧水按钮，经过 30s之后，打开热水开关即可使用。.商品供应系统。商品供应系统主要负责商品的输出。当按下选择按钮时， 相应的电磁阀和电机同时启动。在商品输出的同时，减去相应的购买钱币数。当 商品输出达到8s时，电磁阀首先关断，小电机继续工作

40、 0.5s后停机，保证电磁 阀可以完好的关断。.退币系统。退币系统主要负责假钱币的退回。如果识别出是假币的话就退 币，退币之后电机停止运转。11#学校毕业设计论文自动售货机系统硬件选择自动售货机纸币识别器选择由于目前的纸币识别系统通常是单口的，而第五版5元人民币由于尺寸较小，这样造成纸币进币对中偏差，从而引起该币种识别率低或出现卡币现象。为解决该现象，所以纸币进币口选择为双接收口形式（如图 2-1所示），宽口可接 收宽度为70mm以内的纸币，窄口可接收宽度为 63mm以内的纸币，这样尺寸 较小的纸币可由窄接收口进入纸币识别系统，提高了窄小币种的对中精度。*图3-2进币口双接收口示意图纸币储币箱

41、选择目前的中小型自助售货及服务设备中使用的纸币识别系统配备的纸币储币箱为敞开式设计，钱款保护不足，常发生部分配货人员私拿钱款现象， 且追查责 任比较困难，给运营商造成不少经济损失。为解决这个问题，钱币储币箱选择增 加了一个插片式保险锁孔，使用锁具可将储币箱与纸币识别系统外壳锁住（如图 3-3所示），储币箱不能随意打开，从而避免配货人员私拿钱款现象。同时储币 箱上hi阿尤一个检测光桥，可以检测储币箱位置以及是否装满纸币，避免无箱 压钱或储币箱满压币损坏电机的现象。自动售货机电机和接触器选择.自动售货机上电机的选择自动售货机上有多个电动机，在桶面的输出部分，是由电动机带动弹簧旋转 一圈将桶面转出，

42、每种桶面输出都要有一个电动机驱动， 因此，需要选择适当的 电动机。但是在自动售货机上使用的电动机一般功率不大，自动售货机一般使用额定电压为1224V,额定功率为3W但是要使用直流减速电机，这样可以增大12#学校毕业设计论文扭矩，使桶面的弹出得到保证。虽然现在一般使用的电动机大部分为交流电机， 但在自动售货机上，售货的时间很短，因此需要在很短的时间内启动，也需要在 很短的时间内制动，交流电机不能满足这些要求，因此使用直流电动机比较好C表3-1电动机选型减速电机XINX-37JS额定电压12VDC额定功率3W转速16R.P.M减速比1: 10.接触器的选择因为使用的是直流电机，所以选用24V直流接

43、触器。直流接触器的电磁机构 无涡流和磁滞损耗，铁心由整块软钢组成，端面上无需装短路环，采用磁吹式灭 弧装置，线圈匝数多直流接触器的操作频率越高。烧水器的发热管选择目前在即热式行业中主要有三种加热技术， 分别为：金属加热技术（分为不 锈纲和铜两种）、水晶（石英）加热技术和锲金加热技术三种。先说第一种，金属加热技术，原理就是在不锈纲或者铜制作的加热杯中， 放 入螺旋式加热管，就像大家用过的烧水用得“热得快”原理相近，经过市场验证， 此加热技术的劣势较为明显，就是容易结水垢，腐蚀，从而导致漏水漏电，安全 方面不能保证，寿命也不长；第二种，水晶（石英）加热技术，此种加热技术的原理是在水晶管（玻璃）外壁

44、镀了一层碳膜, 一下，水晶（玻璃） 导致加热效率不高, 就会随之越来越低, 全问题；通过碳膜加热后由水晶管传热到水晶管中的水， 大家可以想 的导热性不是很好，所以在热传递过程中，热量会大量损失，还有，镀在外壁的碳膜会随时间的推移慢慢衰减， 加热效率 另外玻璃的稳定性不高，遇到极冷极热的情况，也会出现安第三种就是锲金加热技术，该技术起源于德国，全称叫“锲金裸线加热技术”， 加热器是由锲合金组成，锲含量高达 80%是普通加热式的5倍，也就是通常所 说的锲80,热效率远远高于传统加热方式，热传递更快，加热效果更卓越。另63度以上的温度，锲金63度，完全不给水垢外水垢是影响加热器寿命的主要原因，水垢的

45、形成需要 加热器良好的导热性更是优于其它材料，使局部温差低于 产生的条件，因此热传递更快，长期使用，加热效果和自身质量依然和最初时没13#学校毕业设计论文什么区别。另外，由于锲金加热器超强耐腐蚀的特性， 使它适合在任何水质中都 能正常工作，大大延长了热水器的使用寿命。综合以上的比较，在自动售货机中使用的热水加热器使用飞羽公司具有耐腐 蚀性强和热效率高的锲金材质加热体进行热水的加热。LED显示器和数码管选择自动售货机的显示设备是一个直观提示消费者是否能够买商品、余额多少和提供帮助的部件。因此显示器的选择就尤为重要，一个适合用在自动售货机上的 显示器首先是要功能齐全，然后是成本低。本次设计的显示器

46、采用 LED显示屏，LED就是light emitting diode ,发光 二极管的英文缩写“简称 LED”。它是一种通过控制半导体发光二极管的显示 方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的 显示屏幕。LED显示屏分为图文显示屏和视频显示屏，均由LED矩阵块组成。图文显示屏可与计算机同步显示汉字、英文文本和图形，视频显示屏采用微型计 算机进行控制。图文、图像并茂、以实时、同步、清晰的信息传播方式播放各种 信息。还可显示二维、三维动画、录像、电视、 VCD节目以及现场实况。LED 显示屏显示画面色彩鲜艳立体感强，静如油画动如电影，广泛应用于车站、码头、 机场、商

47、场、医院、宾馆、银行、证券市场、建筑市场、拍卖行、工业企业管理 和其它公共场所。.LED显示屏技术特点：(1)效果卓越:采用动态扫描技术，画面稳定、无杂点、图像效果清晰、动 画效果生动多样、视频效果流畅。内容丰富：可显小文字、图表、图像、动画、视频信息C方式灭活：由用户任意编排显东模式C质量保证：采用进口发光材料、高品质 IC芯片、无噪声大功率电源。信息量大：显示的信息不受限制。维修方便：模块化设计，安装维护方便。同时LED显示频亮度高、工作电压低、功耗小、微型化、易与集成电 路匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定。.数码管显示特点：7个细长的发光二极管组成 当发光二极管导通时，相应 就能

48、显示出各种字符，尽管但其控制简单，使有也方 阴极连在一起的称为共阴7段数码管一般由8个发光二极管组成，其中由 数字显示，另外一个圆形的发光二极管显示小数点。 的一个点或一个笔画发光。控制相应的二极管导通， 显示的字符形状有些失真，能显示的数符数量也有限, 便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极数码管，14#学校毕业设计论文极数码管，如图3-3所示CM*，qi ,q %7Tl数他行内部字段LED和沙乩分”图3-3 7段数码管结构图CPU输出口直接驱动七 QB0中的八个输出口对本设计方案要求具有两位七段数码管显示，采取用 段数码管的方法，因此要用到 SEG指令。本设计方案中应的是十位数的七段数码

49、管，扩展口 QB2中的八个输出口对应的是个位数的七 段数码管，SEG指令的输入只能是字节型数据，因此存在由I到B的转化问题， 个位数、十位数分别用I-BCD、I-B的指令来实现的。PLC的系统硬件设计本设计的PLC外部接线图如附录A所示。CPU226CN的传感器电源24V(DC) 可以输出600mA电流，通过核算在本设计中PLC容量完全满足要求，CPU226CN 的输出继电器触点容量为 2A,电压范围为530V (DC)或5250V (AC)。纸币识别器通讯方式选择人民币纸币识别系统是自助售货及服务系统内货币识别模块的组成部分之 一，当纸币识别系统上电启动后需要不断的与自助售货及服务系统的主控

50、制模块 进行信息交换，以此来设定工作状态、报告币值信息、接受或退出纸币等等。因 此纸币识别系统与主控制系统之间需要采用一种可靠的内部通讯总线协议。目前，在中小型自助售货及服务系统中应用比较广泛的内部通讯总线协议主 要是欧美使用的MDB/ICP总线协议、日韩的VCCS和国内的脉冲总线协议。脉 冲总线协议功能比较简单，未遵循与售货机握手通讯的国际标准通讯协议， MDB/ICP和VCCS两种协议各有特点，但相对来说MDB/ICP总线协议应用更为 广泛，因此本系统采用 MDB/ICP总线协议。15#学校毕业设计论文MDB/ICP （Multi-Drop bus/Internal Communicati

51、on protocol）是由 NAMA ,EVA 和EVMMA联合制定的一套用于自助售货及服务系统的主控制模块与多个外设 （硬币识别系统、纸币识别系统、读卡器等）之间信息交互的通信协议，也是被 国际自助服务行业采用的国际接口标准之一。MDB/ICP采用的是一种主从式结构（Master-Slave Arrangement的串行总线 接口标准，波特率为9600。协议规定有且只有1个主设备称为VMC ,其他设备 作为从设备。协议为每个从设备分配了一个惟一的地址（如硬币识别系统为08H, 纸币识别系统为30H,读卡器为10H等）和一套指令集。用户可以根据需要增 添新的从设备和其对应的地址，但VMCR多

52、可带32个从设备，MDB总线设备连 接如图3-3所示。图3-3 MDB总线连接示意图VMC通过轮询的方式保持与从设备的联系，从设备接收到 VMC的对自己 的询问后根据自身状态进行回应，如果从设备在规定时间内不作出任何回应，则被视为暂时脱离总线，关于通信细节内容将在第四章编程实现中加以介绍。 MDB/ICP总线协议规定只能由 VMC发起每次会话，从设备只有在接收到属于 自己的查询命令时才会作出回应，因此一般不会发生总线冲突。在 MDB/ICP总 线协议会话中的最后一个字节一般是校验数据用以检查数据传递是否发生错误， 如发生错误将通过重传机制来纠正错误。MDB/ICP总线协议的硬件接口如图3-4所

53、示。16#学校毕业设计论文图3-4 MDB/ICP总线协议接口图MDB/ICP总线协议的引脚功能如表3-2所示表3-2 MDB/ICP引脚功能说明表引脚标号功能说明引脚标号功能说明1+34V (DC)4VMC接收2接地5VMC发送3NC6通信公共端本系统通过微处理器的串行异步通信接口并采用光隔离方式实现MDB/ICP协议数据通信，电路原理图如图 3-5HPU-TXJiiru-MuHDB-5:工HDD aM)B-1IBB-3733 林 43 4A S-供取系统U_! X13图3-5 MDB/ICP电路原理图17#学校毕业设计论文第4章系统软件设计系统软件分析硬件连接确定之后，系统的控制功能主要通

54、过软件实现，结合自动售货机的 的控制要求软件设计分析如下：.投入纸币后经识别后光传感器给 PLC信号，PLC计币系统开始计币，计币 系统程序利用计数器计币；.货币累计后运用比较指令让可以选的桶面指示灯亮，显示可以选择桶面， 并利用互锁来避免同时按下两个按钮，选择两种桶面；.购买货物完成后，按下显示屏上的烧水按钮，接通电源开始烧水，30S之后热水烧好的之后，自动断开电源，接水泡面。系统总流程图在经过上述控制系统硬件软件的分析介绍后，及结合自动售货机控制要求， 画出系统总的流程图如附录B所示。PLC编程软件简述PLC控制程序采用SIEMENS公司提供的STEP 7-MicroWIN-V40编程软件

55、 开发。该软件的SIMATIC指令集包含三种语言，即语句表（STL）语言、梯形图（LAD） 语言、功能块图（FWD）语言。语句表（STL）语言类似于计算机的汇编语言，特别 适合于来自计算机领域的工程人员，它使用指令助记符创建用户程序，属于面向 机器硬件的语言。梯形图（LAD）语言最接近于继电器接触器控制系统中的电气控 制原理图，是应用最多的一种编程语言，与计算机语言相比，梯形图可以看作是 PLC的高级语言，几乎不用去考虑系统内部的结构原理和硬件逻辑，因此，它很容易被一般的电气工程设计和运行维护人员所接受，是初学者理想的编程工具。 功能块图（FWD）的图形结构与数字电路的结构极为相似， 功能块图

56、中每个模块有 输入和输出端，输出和输入端的函数关系使用与、或、非、异或逻辑运算，模块 之间的连接方式与电路的连接方式基本相同。编程注意事项输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间 的连接部件。PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为 PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被 控制对象，以实现控制目的。.输入输出继电器、内部辅助继电器、定时器、计数器等器件的触点可以多18#学校毕业设计论文次重复使用，无需复杂的程序结果来减少触点的使用次数。.梯形图每一行都是从左母线开始，线圈终止于右母线。触点不能放在线圈 的右

57、边。除不经程序外，任何线圈、定时器、计数器、高级指令等不能直接与左 母线相连。如果需要任何时候都被执行的程序段， 可以通过特殊内部常闭继电器 或一个没有使用的内部继电器的常闭触点来连接。.在程序中，不允许同一编号的线圈两次输出。.不允许出现桥式电路。程序的编写顺序应是自上而下，从左至右的方式。为了减少程序的执行步数， 程序应为“左大右小，上大右小”。梯形图是用的最多的PLC图形编程语言。梯形图语言是在传统电器控制系统 中常用的接触器、继电器等图形表达符号的基础上演变而来的。它与电器控制线路图相似，如图4-1所示。继承了传统电器控制逻辑中使用的框架结构、逻辑运算方式和输入输出形式，具有形象、直观

58、、实用的特点。因此，这种编程语言为 广大电气技术人员所熟知，是应用最广泛的PLC的编程语言，是PLC的第一编程H 0(a)(b)图4-1传统继电器控制线路图和PLC梯形图上图中(a)为传统继电器才$制线路图；(b)为PLC梯形图实验证明：该系统程序设计较全面地演示自动贩卖机的使用功能，通过修改PLC控制程序，可在自动贩卖机上实现多种控制方式、销售方式、销售种类。自 动售货机可以根据投入的钱币自动付货。它根据投入钱币的多少，提示你 可以买什么东西，再按一下相应的按钮，购买的桶面就可以从出口处提出， 出口处提示用户将物品拿走。I/O端口分配根据控制要求I/O端口分布如下表4-1所示。19#学校毕业

59、设计论文表4-1I/O端口分配序号输入单元PLC地址序号输出单元PLC地址1投币5元I0.113A货物显示Q1.02投币10元I0.214B货物显示Q1.13送货（A货物）I0.315C货物显示Q2.04送货（B货物）I0.416D货物显示Q2.15送货（C货物）I0.517出货口Q2.36送货（D货物）I0.618电机正转Q2.67数码个位显示I0.0-I0.319电机反转Q2.58数码十位显示I0.4-I0.79限位开关S1I1.010限位开关S2I1.111限位开关S3I1.212限位开关S4I1.3程序设计在整个程序流程中，经常要控制一部分指令重复执行若干次，以便简短的程 序完成大量的

60、处理任务。这种按某种控制规律重复执行的程序称为循环程序。循 环程序有先执行后判断何先判断后执行两种基本结构。而我们要选用的是先判断后执行。在系统开始工作的时候，先要对整个系统进行初始化，即在开始启动的时候， 先对系统的各个部分的当前工作状态进行检测， 如出错则报警，接着对售货机运 行的各参数进行初始化处理，赋予一定的初值。初始化系统程序设计在完成购买物品之后对系统进行初始化处理，初始化系统程序如图4-2所示。20#学校毕业设计论文程序生彝网络1 网络标题国始化 一SM00MCI jEN ENDINOUT-MW。SQQC )11图4-2初始化系统程序货币识别系统的程序设计对5元和10元的人民币进