基于PLC的自动售货机控制系统的设计3(完整资料)

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基于PLC的自动售货机控制系统的设计3(完整资料）(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）辽宁工程技术大学电气控制技术与PLC课程设计设计题目基于PＬＣ的自动售货机控制系统的设计指导教师陈伟华院（系、部)电气与控制工程学院专业班级学号姓名日期２０14年6月２3日课程设计成绩评定表学期20１３／2014学年第２学期姓名专业班级课程名称电气控制技术与PLC设计题目基于ＰLC的自动售货机控制系统的设计成绩评分项目优良中及格不及格设计表现1。设计态度非常认真认真较认真一般不认真2.设计纪律严格遵守遵守基本遵守少量违反严重违反3.独立工作能力强较强能独立设计完成基本独立设计完成不能独立设计完成4.上交设计时间提早或按时按时迟交半天迟交一天迟交一天以上设计说明书５。设计内容设计思路清晰，结构方案良好，设计参数选择正确，条理清楚，内容完整，结果正确设计思路清晰,结构方案合理，设计参数选择正确，条理清楚，内容较完整，极少量错误设计思路较清晰，结构方案基本合理,设计参数选择基本正确，调理清楚，内容基本完整，有少量错误设计思路基本清晰，结构方案基本合理，设计参数选择基本正确,调理清楚,内容基本完整,有些错误设计思路不清晰，结构方案不合理，关键设计参数选择有错误，调理清楚，内容不完整，有明显错误６。设计书写、字体、排版规范、整洁、有条理，排版很好较规范、整洁、有条理，个别排版有问题基本规范、整洁、有条理，个别排版有问题基本规范、整洁、有条理，排版有问题较多不规范、不整洁、无条理，排版有问题很大7.封面、目录、参考文献完整较完整基本完整缺项较多不完整图纸8。绘图效果很出色较出色一般较差很差９.布局合理、美观较合理基本合理有些混乱布局混乱10．绘图工程标准符合标准较符合标准基本符合标准个别不符合标准完全不符合标准评定说明:不及格标准:设计内容一项否决制，即5为不及格，整个设计不及格,其他4项否决；优、良、中、及格标准:以设计内容为主体,其他项超过三分之一为评定标准,否则评定为下一等级;如优秀评定，设计内容要符合５，其余九项要有４项符合才能评定为优，否则评定为良好,以此类推。最终成绩：评定教师签字:电气控制技术与PLC课程设计任务书姓名朱秋明题目基于PLＣ的自动售货机控制系统的设计设计要求（１）自动售货机可投入５角、1元的硬币。(2）所售饮料标价:纯净水——１元,汽水——2。5元，咖啡——3元。（3）当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所对应的可购买饮料的指灯亮，作可购买提示.(４)当物品对应的指示灯亮时，按下相应的按键，相应的物品排出，5s后自动停止,同时指示灯闪烁。（５)购买饮料后，系统自动计算剩余币值，并根据剩余币值提示可购买的饮料（指示灯亮）。（6）当顾客成功购买完一件物品后30秒无操作，自动售货机会自动将余款退还顾客。（7）如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，自动售货机会自动将余款退还顾客。（８)如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时，自动售货机会自动将余款退还顾客。（9）当物品不足时，对应的物品指示灯亮红灯，顾客按下相应的按键无反应（不出物品,不减余额)。设计的主要内容拟定控制系统的设计的技术要求。深入了解和分析被控制对象的工艺条件及控制要求。选择适合的的PＬC类型。分配I/O点。设计控制系统梯形图。输入并调试程序.目录TOC\ｏ”1—3＂＼ｈ\uＨYＰERLINK\l_Ｔｏc217９6摘要PAGEREF＿Ｔoc217９61ＨYPERLINK\l_Toc1３３5０1系统概述2HＹＰERLＩNK\l_Toc2０18９2控制要求及设计思路ＰＡGEREF_Ｔｏｃ20１８９32.１控制要求PＡＧEREＦ_Ｔoc9648３HYPEＲLINＫ\l_Tｏｃ4５22.２方案设计42。3控制流程图PＡGＥREF＿Toc2962４3。自动售货机的相关设备参数的选定ＰAGEＲEF＿Tｏｃ５3675ＨYPEＲLIＮK\l_Toc167８２3．１PＬC的选择5HYPＥＲLＩNK\l＿Toc271073．2硬币识别器63．3开关电源PAGＥRＥF_Toc339963．4电磁阀PAGＥRＥF_Ｔoc662963.5液位开关7４软件设计PAGEＲEF_Ｔoｃ148227HYＰERＬINK\l_Toc1680３４。１I/Ｏ口分配PAＧEREF_Toc1680３7ＨＹPEＲLINK\l_Toc235１84．2控制接线图８HYPERLINK\l＿Toｃ９22６４.3程序设计9ＨＹPERLINK\l_Toc17７594．３．1计币部分94.3.2比较部分10HYPＥRLINK\l＿Ｔoc193584.3.3选择和饮料供应部分５811ＨYPERLＩNK\l_Toc140６04．3．４余额计算部分PAＧEREF_Ｔｏc1４060１１4．3。5退币部分１２HYPEＲLINK\l_Tｏc216８３4．3。6报警部分PＡＧEREＦ_Toｃ2168３13ＨYPEＲLINK\l＿Toc３１2445系统调试1３HＹPERLINK\l_Ｔｏc17890６结论１4参考文献PAGＥREF＿Ｔoc2５3８６１5摘要自动售货机是可完成无人自动售货的商业自动化设备,它不受任何场地限制,方便快捷，可以每天２4h售货，在我国也越来越普及.传统的自动售货机采用单片机作为控制核心,但这样在输入输出接口上消耗很大.ＰＬＣ不但可以实现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、功能强、能耗低、调试方便等优点.本售货机系统主要是针对纯净水、汽水和咖啡的自动销售.自动售货机的普及在某种程度上能反映一个国家的科技发展水平，是一个国家的文明程度的象征,实践和直觉告诉我们，自动售货机在中国的横空出世，必将国内的食品、香烟、饮料等诸多行业的发展带来新的契机。设计以三菱PＬC设计自动售货机控制系统,简要介绍PLC各硬件选型，软件的设计,并具体的进行了PLC梯形图的编写和系统的调试，仿真证明该系统切实可行。关键词：自动售货机；PLC;调试1系统概述自动售货机是可完成无人自动售货，集光、机、电一体化的商业自动化设备。自动售货机不受任何场地限制，方便快捷，可以每天24h售货,因此深受上班族的欢迎。随着科技发展和市场繁荣，很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机，出售的商品五花八门,从饮料、零食、香烟、糖果，到牙刷、方便面、自动照相机.近年来，我国的自动售货机行业突飞猛进：在汽车总站、商厦、医院、小区、学校等地区纷纷涌现出自动售货机的踪迹。这种方便快捷的购物方式越来越受到人们的青睐，同时也是现代化城市配套设施的需求。在人口集中的学校、车站、医院等地方，瓶装的饮料造成大量资金与产品的浪费，本课题就研究用ＰLＣ实现散装饮料的自动销售。自动售货机是一种全新的商业零售形式,2０世纪70年代自日本和欧美发展起来.它又被称为24小时营业的微型超市。在日本，７0%的罐装饮料是通过自动售货机售出的；全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有５0万台饮料自动售货机。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.它的售货领域非常广泛，是发达国家商品零售的一种主要方式。近几年,自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。但由于售货机分布零散、范围广阔的特点，自动售货机在为消费者带来方便的同时，也为经营者在监控、管理、维护等方面带来很大的不便。目前售货机运行的各种情况都需要由人工判断，包括缺货、缺零钱、币箱已满、售货机机械故障等,经营者普遍采用人工定时巡回视察的管理办法，既费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告，给经营者增加了管理成本和难度,也有可能给消费者的正常消费造成不便[2］。本系统的设计和实现可以使自动售货机的经营者根据网络统计的销售状况进行商品销售状况分析，预测商品的销售走势，确定合理的采购和配送策略，以获得最高的投资回报率。同时售货机的一些故障信息和警报信息可以实时的传送到相应的运营人员，从而可以在第一时间内发现并解决问题.而且本次设计的题目是基于PLＣ的自动售货机控制系统的设计,主要是应用三菱FX-2N型PLC的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识,如：PLC的定义、PLC的工作原理、PＬＣ的硬件组成等。根据设计内容和控制要求画出顺序功能图和梯形图，再根据ＰＬＣ的相关知识设计出它的外部接线图,结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程。2控制要求及设计思路2.1控制要求(1)自动售货机可投入5角、1元的硬币.（2）所售饮料标价:纯净水——1元，汽水——2.5元，咖啡—-3元。（3）当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所对应的可购买饮料的指灯亮，作可购买提示。(４）当物品对应的指示灯亮时，按下相应的按键，相应的物品排出，5s后自动停止，同时指示灯闪烁。(5）购买饮料后,系统自动计算剩余币值，并根据剩余币值提示可购买的饮料（指示灯亮）。（6）当顾客成功购买完一件物品后３0秒无操作，自动售货机会自动将余款退还顾客。（7）如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，自动售货机会自动将余款退还顾客。（8）如果顾客投入硬币总值超过所选物品的价值时，自动售货机会自动将余款退还顾客.（9）当物品不足时,对应的物品指示灯亮红灯，顾客按下相应的按键无反应（不出物品,不减余额）。２。2方案设计（1)通过分析,取最有把握的思路,故采取一般梯形图进行程序设计。(2）注意点,程序运行开始阶段要有上电复位，让机子清零。(３)本自动售货机可使用5角、1元硬币，计币时用ADD指令进行累加从而得到一个投币总额;比较币值时使用ＣMP指令来判断是否符合纯净水排出或汽水排出或咖啡排出的条件；余额计算时用SUB指令从投币总额中扣除顾客所消费的币值总额；退币计算时用到触点型比较指令.（4）ＰLＣ选用继电器输出型。（５)要求实现顾客的循环购买，故需实现控制程序的跳转。(6)退币结束时，使用ZＲST指令进行购买完成的复位，以准备下一个顾客购买饮料,防止出现错误.２.３控制流程图自动售货机PLC的控制流程图，如图2。１所示.开始开始投币计数纯净水选择咖啡选择减去咖啡用币退币计数钱币倒入退币箱结束减去纯净水用币汽水选择减去汽水用币钱币不足NY图2。1控制流程图自动售货机的相关设备参数的选定３。1PLC的选择目前的PLC品牌很多,比较有名的有美国AB,ABB，松下，西门子，三菱,欧姆龙，台达，富士，施耐德，信捷等。而不同的PLC其产品价格差价也是很大,在质量和I／O点数几乎相同的情况下可以相差较多[1０]。三菱FX2N系列是作为一种小型机，其功能较为完善，性能价格比高，较为适合自动售货机。另外在本设计中PLC需要接11个输入点和1２个输出点，以及为了以后的扩展需要，由以上三点因素，选择了三菱ＰＬC，ＦX2Ｎ—48MR型。三菱ＰLC,ＦＸ2N-4８ＭＲ是具有高级处理功能的型号，其输入和输出点数之和为48点，还可以扩展到256点，结构紧凑，速度高.三菱ＰLCFＸ2N－48MR性能规格：(１）运转控制方式:通过储存的程序周期运转。(２)运转处理时间：基本指令：0.8µｓ／指令,应用指令：１。５2至几百µs/指令。(3)编程语言：逻辑梯形图和指令清单.（4)程式容量：８00０步内置。(5）指令数目:基本顺序指令27，步进梯形指令2，应用指令12８。（6）I／O配置：最大硬件I／O配置点256。（7)辅助继电器(M线圈):一般:50０点，锁定:2572点,特殊:256点。（８)状态继电器(S线圈）：一般：４90点，锁定:400点，初始：１0点,信号报警器：１０0点.（9）定时器（Ｔ)：100毫秒，范围0至３27６.7秒(20０点)；10毫秒，范围0至327.６7秒（46点）;1毫秒保持型,范围0至32.767秒(4点）.（10）计数器（C):一般16位,范围0至32７67数（200点），锁定1６位，范围100点，一般3２位，范围15点，锁定３2位,范围15点。3.２硬币识别器硬币识别器主要识别现在国家发行的一元、五角、一角的硬币。我国目前发行的一元，五角和一角硬币的金属原材料是为制造硬币而专门使用的特殊合金，因此在它通过投币入口进入由电感和电容组成的特定传感器,金属材质和体积的差异对电容量和电感量的影响大小也出现微弱差异.电容量、电感量的变化引起电压的变化,再通过检测电路将信号放大,与设定值进行比较,确定某种硬币种类并对PLC的输入单元发出信号，ＰLC根据接收到的信号，对硬币值进行累加计数。根据对硬币识别器的了解及选择，确定使用侧投类CＰU硬币识别器。3．３开关电源在自动售货机中指示灯、警铃、等电源为DC24V，因此需要配备直流２４V开关电源，本文选择了WP10—S—２4。关电源的性能规格如下:（1）交流电压输入范围：170~２64VAC。(２）直流调整范围：额定输出电压±10％。(3）输出过载保护：1１0%〜1５0％。（4）工作温度：-10～+50℃。3。4电磁阀电磁阀是用来控制流体的自动化基础元件,属于执行器；并不限于液压,气动。用于控制液压流动方向，工厂的机械装置一般都由液压缸控制，所以就会用到它的工作原理，里面有密闭的腔，在不同的位置开有通孔,每个孔都通向不同的油管，腔中间是阀，两面是两块电磁铁，哪面的磁铁线圈通电阀体就会被吸引到哪边，通过控制阀体的移动来档住或漏出不同的排油孔,而进油孔是常开的，液压油就会进入不同的排油管，然后通过油的压力来推动油刚的活塞,活塞又带动活塞杆，活塞杆带动机械装置动。这样通过控制电磁铁的电流就控制了机械运动。追朔的发展史,到目前为止，国内外的从原理上分为三大类（即:直动式、分布直动式、先导式）,而从阀瓣结构和材料上的不同与原理上的区别又分为六个分支小类（直动膜片结构、分步重片结构、先导膜式结构、直动活塞结构、分步直动活塞结构、先导活塞结构）,本次设计采用直动式电磁阀.通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，关闭。3．5液位开关液位开关，也称水位开关,液位传感器,顾名思义，就是用来控制液位的开关。从形式上主要分为接触式和非接触式。常用的非接触式开关有电容式液位开关,接触式的浮球式液位开关应用最广泛.电极式液位开关，电子式液位开关,电容式液位开关也可以采用接触式方法实现。本次设计电子式液位开关，电子式液位开关通过内置电子探头对水位进行检测,再由芯片对检测到的信号进行处理,当判断到有水时，芯片输出高电平24V或5Ｖ等（PNＰ型或NPN型均可），当判断到无水时，芯片输出0V。高低电平的信号通过PLC或其它控制电路来读取，并驱动水泵等用电器工作。4软件设计4。1Ｉ/Ｏ口分配列出I/O口分配表，如表4。１所示。表４.1I／O口分配表输入输出输入点功能输出点功能X0五角投币器Ｙ０纯净水电磁阀X1一元投币器Y1汽水电磁阀Ｘ2纯净水按钮Y2咖啡电磁阀Ｘ3汽水按钮Y3纯净水指示灯X4咖啡按钮Y4汽水指示灯X5找钱按钮Ｙ５咖啡指示灯X6急停按钮Y6余钱指示灯Ｘ７启动按钮Y１0无纯净水报警灯X10纯净水液位开关Ｙ1１无汽水报警灯Ｘ１1汽水液位开关Y１2无咖啡报警灯X１2咖啡液位开关Y13一元退币马达Y14五角退币马达４.２控制接线图本系统是一个小型集中控制系统,PLC选型主要取决于控制系统输入、输出开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能。根据控制要求，I／Ｏ点数在2４个左右,选择性能价格比较高的三菱FX2N—48MR，其中其输入点为24点，输出点为２4点,该ＰLC为继电器输出型。本设计中,退币按钮、各种饮料按钮和饮料出口（驱动电磁阀）等均为开关量。根据上述要求，绘制出ＰLＣ控制电路接线图，如图4．２所示.图４。2控制接线图4.3程序设计由于本设计为毕业设计，因此要求上要有现实中的自动售货机的多种功能。根据自动售货机控制系统的流程可以知道自动售货机的主要系统包括:计币部分、比较部分、选择和饮料供应部分、余额计算部分、退币部分、报警部分.4．3．1计币部分当有顾客购买饮料时，投入硬币时由硬币识别器识别硬币,如果是真币则系统将硬币自动传送到相应的硬币贮存部分,然后在PLC内进行数据运算,如果是假币则系统自动退出硬币，梯形图如图4。3所示。图4。３计币部分４。３。２比较部分投币完成后，系统会将Ｄ0内钱币数据和可以购买的饮料价格进行区间比较:若1元≤投币<2.5元，则纯净水选择指示灯长亮,此时可以选择纯净水或退币;若2．５元≤投币〈3元,则纯净水和汽水指示灯长亮,此时可以选择纯净水、汽水或退币;投币≥3元,则纯净水、汽水和咖啡指示灯长亮,此时可以选择纯净水、汽水、咖啡或退币。梯形图如图４.4所示：图4。4比较部分4.3．３选择和饮料供应部分比较完成后，按下指示灯长亮的选择按钮，相应的电磁阀起动，并且相应的选择指示灯由长亮转为以1s为周期的闪烁直至饮料供应完毕后闪烁停止。当饮料输出达到5ｓ时，电磁阀关断.梯形图如图4。5所示：图4。5选择和饮料供应部分4。３．4余额计算部分饮料输出的同时减去相应的购买币数。梯形图如图4。6所示：图4。6余额计算部分4．３.５退币部分顾客可在购完饮料后，由退币指示灯Ｙ6可知是否可以退币。指示灯亮，则可以退币，当按下退币控制按钮后，数据寄数器D1内的币数除以10，商的整数部分是需要退回1元的个数并储存在D1０中；D11的数据除以5，商的整数部分是需要退回的5角钱的个数,并储存在Ｄ１2中，依次类推选择退币的同时起动2个退币电动机.2个感应器开始计数，当感应器记币的个数等于数据寄存器退回的币数时,退币电动机停止运转。ＰLC编程梯形图如图4.7所示：图4.7退币部分4.3．６报警部分ＰLC在报警系统中,只起到开关连接的作用，当售货机里面没有饮料时，对应的指示灯就会亮红灯,作报警提示。具体梯形图如图4．8所示：图4.8报警部分5系统调试由于实验室没有相应的实物控制模型(自动售货机）,因此,在调试系统控制程序时，所有的输入信号均用开关按钮来代替，所有的输出均用指示灯来表示。调试时，首先按控制系统PＬC接线图完成硬件接线，并仔细检查接线是否有误，特别要注意接线时不能出现短路、断路及反接等情况,否则会造成硬件损坏及人身意外.开始程序调试：首先将ＰLC控制程序写入到ＰLＣ机器中,再选择监控状态，使ＰＬＣ处于“RUN"状态，然后逐一按投币感应器（即硬币识别机相对应的输入开关)，观察有没有进行累加币值；或按选择按钮，观察输出指示灯是否按预计效果闪灭（即显示饮料选择提示、饮料送出、送出时间和退币提示）,并通过监控状态观察程序的运行过程及输入输出信号、内部描述实际出现的问题及解决方案。对报警部分进行调试，只需给相应的输入端口信号，然后相应的指示灯变亮即可。要对照设计控制要求，逐一检验设计功能是否能有效的实现，并对程序进行改进和完善。调试过程中，发现了很多在设计之初没有考虑到的问题，经过反复的调试和不断的改进，问题逐个被解决.总而言之，对程序必须要反复调试，不断改进,以获得既完全实现功能,而又简单、严谨性高的PLＣ控制程序.6结论经过一个星期的奋战，我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计之前觉得课程设计只是对这一学期来所学知识的单纯总结，但是通过这次课程设计，我发现学习过程中容不得半点马虎。首先，程序设计过程中,要按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、总体检查反复修改与完善的先后顺序进行。PLC控制程序既要满足生产机械和工艺的各种控制,又要满足电气控制装置本身的制造、使用和维修的需要.原理设计决定着生产机械设备的合理性与先进性,考虑其是否具有生产可行性、经济性、美观、使用维修方便等特点PLＣ控制系统设计要全面考虑两方面的内容；其次，应注重与同学间的协作,每一个人的思维不同,对程序的理解、功能的实现方式也会有所不同，因而往往会对程序的编制产生想象不到的效果.在熟练掌握典型环节控制电路、具有对一般电气控制电路分析能力之后,应该能举一反三。做到以上几点,就达到了课程设计的目的，即在实践之中综合运用书本中的知识，进一步直观的理解课堂中所学的知识；学会在实践之中发现问题、分析问题、解决问题;培养自己的团队意识,为将来进入工厂，踏入社会做一次预演。参考文献[1]裴进灵。一种新型自动售货机的研制［J］,科技情报开发与经济,２０08，(12）。［2]朱军。自动售货机的结构［J]，信息与电脑，２0０9。［3]钟肇新等编译．可编程序控制器原理及应用，华南理工大学出版社,2010年。［４］林晓峰编．可编程序控制器原理及应用，高等教育出版社，２0０７年。[5]金广业等编著.可编程序控制器原理与应用，中国自动化学会应用专业委员会,2010年.[6]王维亚等编。可编程序控制器及其应用,广西教育出版社，２0０8年.[7］王永华．现场总线技术及应用教程,机械工业出版社,2007.［８］周美兰，周封，王岳宇．ＰLＣ电气控制与组态设计,科学出版社。[9］朱绍祥等编译.可编程序控制器原理及应用,上海交通大学出版社，２0０9年.[10］汪晓光，孙晓瑛,王艳丹编．可编程序控制器原理及应用，清华大学出版社,20０8年8月。基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计[摘要］介绍了可编程序控制器（PLC）在节水灌溉控制系统中的应用，系统具有手动灌溉模式,能根据用户要求设定各灌区的灌溉顺序和灌溉时间;同时系统具有自动灌溉模式,通过内置程序把湿度传感器测定的土壤湿度信号输入到PLC,与土壤最佳含水量对比，进一步控制电机和电磁阀的启闭;为了减小水泵电机的启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗，系统启动采用Y/启动。[关键词］ＰＬC;节水灌溉；土壤湿度;Ｙ/启动;自动灌溉控制系统当前，随着电气信息技术在节水灌溉工程中的应用，发达国家如美国、以色列、荷兰、加拿大、澳大利亚等成功开发了一系列用途广泛、功能极强的灌溉控制器。而我国在开发自动灌溉控制系统方面与发达国家差距较大，还处于研制、试用阶段，随着水资源的日趋紧张及信息技术的发展，开发具有自主知识产权的节水灌溉控制系统不仅具有广阔的市场前景,而且具有巨大的社会效益［１，2]。本文以PLC为核心,选用C4０C型可编程控制器来开发了一套灌溉控制系统，所开发的控制系统能手动设置对各轮灌区定时灌溉,也可以通过土壤湿度传感器与控制器形成全自动闭环控制系统。同时为了减少水泵电机启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗,水泵电机采用Y/启动。1PLC输入/输出点分配及系统结构框图本文所选用的Ｃ４0C可编程序控制器输入24点（X0~X２３),输出16点(Y0～Y15)，带有RＳ232口及日历/时钟功能，供电电源为2４V直流或100～24０V交流，同时可以控制4路A/D、4路D/A。系统可以方便地扩展输入/输出口，系统中除湿度传感器为模拟信号外，其它输入/输出信号均为开关量，ＰＬＣ各个输入／输出点分配情况见表1。根据灌溉控制系统的要求,系统由PLＣ控制器C40C,直流24V电源，起/停按钮，数据采集器件包括土壤湿度传感器、雨量传感器和各类按钮,执行输出器件包括电磁阀,带动水泵的电机，报警装置为报警指示闪烁灯或报警电铃,同时当系统处于某个工作状态时对应的指示灯亮,如果在大规模的灌区中，要实现集中化管理，可以通过PLC的ＲＳ232口与管理机通信,控制系统的结构框图见图1。2控制系统各部分功能及设计控制系统包括电机Y／启动，手动控制模式,自动控制模式。因本系统除了湿度传感器和雨量传感器输入为模拟量外，其他输入/输出均为数字量，编程控制器本身的抗干扰能力能满足要求。PLＣ的容量包括I/Ｏ点数、用户存储器的容量。系统采用FP1可编程控制器专用编程软件编制梯形图。2。１电机Y/启动系统要求当按下启动按钮时，首先电动机运行,带动水泵抽水。同时系统中电机采用Y／启动,启动时继电器KMＹ接通。2s后KMY断开,继电器KM接通，即完成Ｙ/启动,控制梯形图见图2。。2.２手动灌溉模式系统具有手动设定各电磁阀的开启时间和开启顺序的功能,当某个电磁阀闭合时相应的指示灯亮。当雨量传感器有信号，即下雨时,将停止灌溉，同时雨量报警器报警，本灌溉系统要求为一号灌区灌溉10miｎ，打开2号灌区电磁阀灌水5min，然后打开3号灌区电磁阀灌水1５min，最后停止灌溉。所设计的控制梯形图见图3。图3手动灌溉模式梯形图。３自动灌溉模式本灌溉控制器能根据土壤湿度传感器得到的土壤湿度信号,与设定的适于作物生长的土壤湿度进行比较,然后决定是否灌溉,自动进行电机与各电磁阀的起闭.在本系统中选用2０00ＹZ型土壤负压传感器来测量土壤湿度,测量范围为负压值0~—85kPａ，基本上在植物的需水范围，一般说来,当土壤吸力大于－７0kPａ值,土壤就需要灌水，否则会影响植物的生长,该压阻传感器输出为0-5０mｖ;测量深度为2００mm～２000mm，地面以下部分根据需要而定，总精度为

2％左右；使用环境为0~50０！。在小麦拔节∀抽穗期土壤最佳含水量用土壤负压表示为—50ｋPa～-６0ｋＰa，即当土壤负压小于—60kＰa时，打开灌水阀门对作物进行灌溉［4]。在该系统中把湿度传感器得到的土壤湿度信号放入PＬC的数据寄存器DT0中,把所设定的土壤湿度上限值（－50ｋＰa）放入DT４，下限值（-60ｋPa)放入DT2,同时当土壤缺水或适宜时，相应的指示灯亮，所对应的拔节∀抽穗期自动灌溉程序见图4。3结语本文以Ｃ４0C可编程序控制器为核心来构建节水灌溉控制系统，系统具有手动设定功能，能根据用户要求设定对某一灌区的灌水时间；系统还具有全自动灌溉功能，能根据土壤湿度传感器得到的土壤湿度信号与土壤的最佳湿度值对比，自动做出灌溉计划；系统采用Y/变换启动水泵电机来减少启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗.附录—托普物联网托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目.浙江托普仪器是国内领先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配套设备，在农业物联网领域崭露头角！托普物联网以客户需求为源头,结合现代农业科技、通信技术、计算机技术、GＩS信息技术,以及物联网技术,竭诚为传统行业提供信息化、智能化的产品与端到端的解决方案.主要有:大田种植智能解决方案、畜牧养殖管理解决方案、食品安全溯源解决方案、食用菌种植智能化管理解决方案、水产养殖管理解决方案、温室大棚智能控制解决方案等。托普物联网三大系统产品我们知道物联网主要包括三大层次,即感知层、传输层和应用层.因此托普物联网产品主要以这三个层次延伸,涵盖了感知系统（环境监测传感设备）、传输系统（数据传输处理网络）、应用系统(终端智能控制平台。）托普物联网模块化智能集成系统托普物联网依据自身研发优势,开发了多种模块化智能集成系统。1、传感模块：即环境传感监测系统.它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。2、终端模块:即终端智能控制系统。它可以完成整个园区或远程控制异地园区进行自动灌溉、自动降温、自动开启风机,自动补光及遮阳，自动卷帘,自动开窗关窗，自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动控制。3、视频监控模块：即实时视频监控系统。主要是通过监控中心实时得到植物生长信息,在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况。4、预警模块：即远程植保预警系统。可以通过声光报警、短信报警、语音报警等方式进行预警。５、溯源模块：即农产品安全溯源系统.该系统对农产品从种植准备阶段、种植和培育阶段、生长阶段、收获阶段等对作物生长环境、喷药施肥情况、病虫害状况等实施实时信息自动记录,有据可查，在储藏、运输、销售阶段采用二维码或者ＲＦID射频技术对各个阶段数据记录，这样就能实现消费者拿到农产品时通过终端设备或网络就能查看到各类信息,才能放心食用。6、作业模块:即中央控制室。可通过总控室对整个区域情况进行监测，包括各个区域采集点参数、控制作业状态、实时视频图像、施肥喷药状况、报警信息等。参考文献[１]张兵，袁寿其,成立。国内外节水灌溉自动化技术发展现状与展望。排灌机械,2003（2)：3741．[２]张兵。智能化节水灌溉控制系统的设计与研究［D]．镇江：江苏大学，2０03.[3］常斗南,李全利,张学武。可编程序控制器原理应用试验[M］.北京:机械工业出版社，2002.［4］RenａtoSilvｉodａFrotaRiｂeiｒｏ.Fuzzylogｉcbasｅｄautomａteｄirrｉgatｉonｃontroｌsyｓtemoｐtｉｍｉｚｅdviaｎeuralｎetｗorks[A］．AｄissｅｒｔatiｏｎprｅseｎteｄforthePＨＤ．TheuniversityofTｅnｎessee.Ameｒica，１998：7483.摘要随着科技的不断发展，PLＣ在工程中的应用大家有目共睹,ＰLC在各个领域已占得一席之地，并将有更好的发展。我国人口数量庞大,自动售货机在人们的生活中扮演越来越重要的角色，从长远来看其具有广阔的发展空间。本次设计的自动售货机为饮料自动售货机，贩卖的商品性质明确,适于放置在短时间人口流动比较大的地方，比如餐厅。首先通过与单片机和液压等控制的对比，确定采用PLC来控制自动售货机，然后分析自动售货机的结构和工作原理,明白自动售货机的贩卖过程，以便为硬件的选择做准备。通过自动售货机的功能分析作出硬件框图，根据硬件框图选择所需要的PLC、货币识别器、电动机和接触器。根据I/Ｏ分配表对PLＣ选型，并画出外部接线图。根据控制系统流程图编写符合自动售货机功能的程序。如果购物后有剩余金额,则可按退币按钮退币。梯形图的编写通过GXDeveloper来完成,完成梯形图后可以在三菱PLC仿真软件GXＳimｕlator6ｃ进行调试和仿真.最后用ＭCGS作出组态效果。组态仿真图中自动售货机包括按钮、指示灯、投币口、取物口、退币口等部分。关键词：自动售货机;ＰLC;梯形图；MＣGSABＳTＲＡCTWiｔｈｔhedeｖｅlopmeｎｔofｓciencｅaｎｄteｃｈnoｌｏgy，tｈeapplicationofPLCinｅngineeringeveｒyboｄｙｂｅobvｉｏustopeｏplｅ，PLＣｈaｓoccuｐiedaｓpaｃｅforonepeｒsｏnｉneveryｆｉｅld,aｎdwiｌlhaveabｅｔｔeｒｄeｖｅlopmeｎt。Bｅcauｓeofthelargeｎumbｅrｏfｐｏpulａtion,thevendingｍacｈｉｎeiｓpｌayingａmoｒeａndmorｅｉmpｏrtaｎtroleinｐeopｌe＇sｌife,inthelｏnｇｒｕｎｉtｈasbroaｄspacefｏrｄeveｌoｐｍeｎt.Ｔheｄesignoftｈeautoｍａticvｅｎdingmachineforbeveragｅｖendinｇmachｉne，thenaturｅofｔhegoodssolｄinｔhecｌear,adaptedｔｏｂｅplacｅｄｉnasｈorttｉmｅpｏpulatiｏnfｌｏwofｒelativｅｌylargeareas,suchasreｓｔａuraｎt.Fｉrｓｔ,bycompaｒｉngwｉththｅsiｎgleｃhipmicrocompｕterandhｙｄraｕliccontrｏl,anｄaｄoptPLＣtoｃontｒoｌthevendiｎgmａｃhine,ｔhｅnaｎalyzesthestruｃｔurｅaｎdworkｉngprincipleｏfautomａticｖｅｎｄingmａchiｎeｓｓｅlｌiｎgprｏｃesｓ，understaｎｄthevｅnｄｉｎｇｍacｈine,toｐreｐarｅfortｈesｅlectionｏｆhａrdwarｅ．Ｔhｒouｇhvｅndｉngmacｈinefuncｔｉonanａｌysｉstomakeｔhｅｈａｒdｗaｒeｂlockdiａｇraｍ，ａccoｒdingtotｈeｈarｄwareｂlｏｃｋdiagram,seｌecｔthedesiｒｅdPLCｃurreｎcyrｅcｏgnizer,motoｒaｎdconｔactor．AccｏrdiｎgｔoｔｈｅI/ＯdiｓtrｉbutioｎｌistｏｎｔhｅPＬＣsｅｌection，ａｎddｒawtheexteｒnaｌwiringdｉagｒａm．Acｃｏrｄｉngtotｈeflｏwcharｔｏfcontｒolsyｓtemｐrｅｐareｄwｉthｖendｉngｍacｈiｎeprograｍ.Iｆtｈesｈoppingafteｒtheremaiｎinｇａmount，ｔhｅnpressｔhecoinbｕｔtｏnｃoｉn。ＴraｐeｚoidａlchaｒｔcｏmｐilａtｉｏndoｎebyGXDevｅlｏｐeｒ,comｐleteladdeｒdiagramcａnbｅｄebuggedandsimuｌatedinMitｓubishiPLCsiｍulatiｏnｓoｆtwａreGXSiｍuｌator６c.Fｉnａｌly，MCGＳmadetｈｅcｏnfiguｒａtｉｏneffect.Ｃonfiguratｉoｎsｉmuｌationdiagｒamofｔhevendingmachｉnｅｃｏmprｉsesabutton,iｎdiｃatｏrligｈt,thｅslｏt,fetchingｐｏrt,acoｉnrｅfunｄpart.Keyworｄs：ｖｅndingmａｃｈine；PLC;ladｄeｒdiagｒam;MCGＳ目录TＯC\o"1-3"＼ｈ\ｚ\u1绪论５８2696０８\h1HYPＥRLINK\l＂_Toc３58269609＂1．1自动售货机的研究背景及意义ＰＡGERＥＦ_Toc3５８269６09\h１HＹＰERLINＫ\l”_Tｏc3582６9６１0＂1.2研究自动售货机的目的PＡGEＲEF_Toc35826９６10\h１HＹPERLINK\l"_Toc3５82６96１1"１。3本设计研究的内容ＰAGEＲEF_Ｔｏc3582６9611＼h22自动售货机的功能分析PAGERＥF_Toc358269612\h３HYPＥＲＬＩNＫ\l"＿Toc358269613＂2.1自动售货机主控单元的确定PAＧEREF_Toc358２696１３＼h32.１。1PLＣ的部分功能ＰAGEREF_Tｏc3582６9６14\ｈ32.１。2确定自动售货机的主控单元为PＬＣPAGEREF_Ｔoc3582６9615\h４２．2自动售货机的售货方法ＰAGＥＲEF_Toc358２６961６\h5HＹPERＬIＮK\l”_Toｃ35８269６17＂2．３自动售货机的空间结构PAＧEREF_Ｔｏc3５8269617\ｈ６2.4自动售货机的功能PAGEREF_Ｔoｃ3５826961８\ｈ6HＹPERLINK\l"_Toc358269６19”2.5自动售货机的购物使用流程ＰAGＥREF_Toｃ358269６19\h83自动售货机的硬件部分PAGEＲEF_Toc35826９６20\h9HYPERＬＩＮK\l＂_Ｔoc3５8269621”3.1控制电路硬件组成框图PAGEREF＿Toc3５826９6２1＼h9HYＰEＲＬIＮK\l”＿Toc3５8２69622＂３。2确定自动售货机使用的ＰLC类型PAGＥＲＥＦ_Toｃ3５８269622\h103．３货币识别器选型PAGERＥＦ＿Tｏc358269623\h１23.3。1硬币的识别原理５826９6２4\h133.3.2纸币的识别原理PAGＥREF_Ｔoｃ3582６9625\h13ＨYPERLINＫ\l"_Tｏｃ35８269626”３．4自动售货机电机及其它选择PAＧＥRＥF_Toc35８269６2６\ｈ1４HYＰERLINK\l＂_Toｃ35826９627"4自动售货机的软件设计PAＧEREF_Ｔoc358269６27\h164。1自动售货机的控制系统流程图PAGEＲEＦ_Ｔoc3５８2696２8\h1６ＨYPＥRＬIＮK\l＂_Tｏc35826962９"4．2自动售货机的程序部分PAＧEREＦ_Ｔoc3５８269629\h17HYＰＥRLＩNK\l”_Tｏｃ35８2６9６30"4.2.1程序中用到的部分指令PAGＥREF_Toc358２69６30\h1７HYPERLINK\l”_Toｃ３58２69６３1"4。2.2自动售货机的控制程序PAGEREＦ_Toc３58269631\h１8HＹPERLINＫ\l”＿Toc３5８269632＂4．3程序的调试部分PＡGEＲＥＦ_Toc３5826９63２\h26HYPERＬIＮK\l＂_Toc3５8２６９6３3＂4.3.１GＸＤevｅｌoperPAGEREF＿Toc35826963３＼h264。3．2程序调试ＰAGEREF_Tｏc3582696３4\h264。4基于MCGS组态的自动售货机仿真PAGEREF_Ｔoc35８２696３5\h２8HYPERLINK\l”_Ｔoc35８269636"４．4。1建立组态画面ＰAGＥREF＿Toc3582696３6\h284。4.2设置各元件的参数PＡGEＲＥＦ＿Ｔoc35826963７＼ｈ2９HYPＥRLIＮK\l"_Ｔoｃ35826963８"结论ＰAＧEREF＿Toc35８26９638\h34HＹPEＲLＩＮK\l＂_Tｏc358２696３9"参考文献PAGEREF_Ｔｏc３５826９６39＼h35致谢ＰAGEREＦ＿Tｏｃ358269６40\h３6ＨＹPERLＩNK\l"_Toc358269641"附录系统硬件连接图ＰAＧEREF＿Ｔoc358２6964１\h371绪论1.１自动售货机的研究背景及意义自动售货机最早出现在20世纪60年代的欧美，当时在美国的地铁系统中。人们可以用１美分在自动售货机上购买到一块口香糖.这便是最早的自动售货机。作为一种全新的零售方式，20世纪80年代以来，自动售货机在美、日等发达国家得到了迅速的普及和发展.其产品特点是科技含量高，集光、机、电、防伪识别、数字密码、智能软件等技术于一体;24小时服务，售货便利,无需专人盯守,省人工,省成本;售货范围广，人们通过自动售货机不仅可以买到食品、香烟、饮料、报纸、票、卡，甚至鲜花和小宠物等物品；此外它还是一种新颖独特的广告媒体。目前,自动售货机已经在许多个国家和地区使用。根据美国《自动世代》统计,日本每23人拥有一台自动售货机、美国每４０人一台、欧洲每60人一台.在邻国日本，全国市场7０％的罐装饮料是通过自动售货机售出的，每个人一年投入自动售货机用于购物的货币高达40０多美元；根据日本麒麟啤酒公司调查,一台自动售货机每年可售出上万罐清凉饮料,比一般不太繁忙的小商品销量还要大，美国可口可乐公司则拥有分布于世界各地的几十万饮料售货机;在西班牙,全国通过自动售货机售出的商品销售额占全国零售业的六成以上,并以每年1０％的速度递增。全世界约有18０0万台自动售货机处于运营中，包括自动售货机制造与运营在内的整个行业年销售额超过2５00亿美元,自动售货业已成为零售业增长最快的行业之一.近几年，自动售货机在我国的大中城市发展势头非常迅猛，车站、码头、酒店宾馆、大学校园、繁华的街道等地方随处可见自动售货机的身影。据统计，广州市区就摆放了各种品牌的自动售货机,而这还不足以满足地铁和公交车站的需要。自动售货机不但给人们的生活带来了极大的方便，而且也成为现代化城市的一道亮丽的风景线。随着我国零售业态的不断发展和２0１０年上海世博会举行的过程中,我国无店铺销售业态的发展获得了良好的环境和契机。尤其是跨国企业的加入，进一步刺激和带动我国自动售货机产业的发展。1.2研究自动售货机的目的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。自动售货机行业长期以来在美国、日本等国家得到迅猛发展，目前已在多个国家得到广泛普及。据业内人士估计，但中国的自动售货机拥有量还不太多,相对于１3亿的人口大国和零售业态发展的趋势而言，中国自动售货机行业的发展空间将更加广阔。１.３本设计研究的内容本课题采用三菱FＸ2N系列PLC对饮料自动售货机控制系统进行设计.通过与单片机、继电器、液压在各个方面的比较，确定自动售货机的主控单元是PLC.通过对自动售货机的售货方法分析确定采用双弹簧出货机构，直流电动机驱动.根据系统需要确定饮料自动售货机的硬件,通过硬件框图选择硬件部分。根据自动售货机的功能选择货币识别器和电动机以及接触器的选择.通过I/O列表确定PＬC类型，做出硬件连接图。根据控制功能图进行性梯形图设计，软件这几中要结合硬件的性质选择合适的数据寄存器以及根据功能使用合适的算法.并在软件中调试运行，用组态软件作出仿真。2自动售货机的功能分析2.1自动售货机主控单元的确定实现自动售货机到的售货功能最主要的是依靠主控单元。可以作为主控单元的元件有很多，但最适合的要通过比较才能确定。2。1.1PLＣ的部分功能ＰＬC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置,其实质是一种工业控制用的专用计算机。因此,它的组成与一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成.硬件系统和软件系统组成了一个完整的PLC系统,它们相辅相成，缺一不可。PLＣ的硬件系统主要有主机、输入／输出扩展单元、外部设备组成，各部分之间通过总线连接。其中主机由中央处理单元（CPU）、存储器、输入/输出电路、外部设备接口、电源几大部分组成.中央处理单元是ＰLC的核心部件,它的功能是：（1)接受、存储用户通过变编程器等输入设备输入的程序和数据。（2）以扫描方式接收来自输入单元的输入变量、状态数据,并存入相应的数据存储区(3）利用错误校验技术监控存储和通信状态、诊断内部电路的工作状态、电源状态和用户编程中的语法错误。（4）执行用户程序，完成各种数据处理、传输和存储,并根据数据处理结果，刷新有关标志的状态位的状态和输出状态寄存器的内容,产生相应内的内部控制信号,以完成用户指令规定的各种操作。（５)响应各种外围设备的要求。存储器是ＰLＣ的另一主要部分，存储器主要用来存放系统程序、用户程序和数据。根据存储器在在系统中的作用，可将其分为系统存储器和用户存储器。系统程序存储器用来存放制造商为用户提供的监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其他关,管理程序。系统程序直接影响着ＰＬC的整机性能。系统程序需要永久保存在PLC中,不能因关机、停电或其它部分出现故障而改变其内容。因此,系统程序需固化在只读存储器RＯM中,作为PLC的一部分提供给用户,用户无法改变系统程序的内容。用户数据存储器是专门提供给用户存放程序和数据的，用户存储器游客分成用户程序存储器和用户数据存储器。用户程序存储器用来存储用户编写的程序,用户数据存储器用来存储控制过程成中不断改变的信息,如输入/输出信号、各种工作状态、计数值、定时值、运算的中间结果等。输入模块用来接受和采集输入信号,输入信号有两类：一类是按钮开关、行程开关、数字拨码开关、接近开关、压力继电器等提供的开关量输入信号;另一类是从电位器、热电、测速电机、各种变送器变送来的连续变化的模拟量输入信号。输入模块还需要将这些不同的电平信号转换成CＰU能识别的数字信号.输出模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号,并把它转换成现场执行部件能接收的信号，用来控制接触器、电磁阀、调节阀、调速装置等，控制的另一类负载是指示灯数字显示器和报警装置等。2．1。２确定自动售货机的主控单元为PＬC单片机可以作为自动售货机的核心结构,价格也不太高，但如果电压不稳的话,单片机就有可能被损坏，所以虽然价格是选择方案的一个因素,而可靠性是选择时需要考虑的又一个因素.从设计、生产周期长短考虑,不论是老设备改造，还是设计新的生产机械设备,毫无疑问，生产、设计周期越短越好，甚至希望能够边设计、边安装、边调试和生产，特别是产品更新换代,生产工艺改造，不需改动现有生产设备及其外部接线,就能马上组织生产，这不仅节约了劳动力,而且新产品能尽快投入市场。这无疑给企业增加了活力，提高了经济效益.如果把这些要求得以实现，继电器或半导体都不能满足，而PＬC则完全可以实现.这是因为若用ＰLC不必改动外部设备接线，只要在软件上做文章就可以了.也就是说只要改变梯形图,按照新工艺要求重新输入新程序或修改原程序即可。这既经济又简捷,可以达到事半功倍的目的。众所周知,目前我国７5％的生产机械设备，都是采用继电器控制,除了可靠性差外，设计程序也很繁杂。从方案的确立到技术、设计以及施工、图面等方面,工作量很大，这势必造成设计周期长。而采用PＬC控制可以大大缩短设计周期,甚至有些文件资料也不必绘制成图。设计人员完全可以利用编程器上屏幕显示来输入,或修改程序使得梯形图能准确无误地反映生产要求。编程人员也可根据新产品对生产提出的新工艺要求,重新编写程序并把它存储在EEＰROM模块中去，需要加工哪个产品的程序，操作人员可以随时调用，这既方便、简单又可保密。开发这种软件对优化生产过程，提高产品数量和质量，提高劳动生产率，非常具有实际意义。仅此一点也深受生产及设计者的欢迎.在现在科技成果迅猛发展的今天,市场经济的竞争就是利用最小的投资获取最大的利润，为了使人们在生活购物中得到方便，就出现了自动售货机.对于一台自动售货机,如果采用电力机械来进行控制，会造成售货机有用价值空间少，浪费不必要的动力资源；如果采用液压系统控制，由于液压系统控制要求技术高，各种阀体和设备的组装较高，反应速度相对较慢,用于控制售货机的经济价值消费高,从利润价值观来考虑不适宜用于控制售货机。采用单片机作为控制核心,这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作,而且系统的抗干扰性也比较差。但是ＰLC（即可编程序控制器)是综合了计算机技术、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，它不但可实现类似控制功能,还具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点，已在工业控制领域得到广泛地应用.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。可以看出,采用ＰLC对自动售货机控制系统进行控制可以提高系统的稳定性和可靠性.因此选择PＬC为自动售货机的主控单元。２.2自动售货机的售货方法目前自动售货机常用的售货方法有三种。一种是弹簧出货型售货机，主要通过货道弹簧的旋转来出货,是最为常见的商品输出方式.出货准确率高，实时性强。只要商品尺寸与出货弹簧匹配，就可以采用这种出货方式.另一种使机械手推货型售货机，主要依靠货道商品后面的机械手推货装置进行售卖。每个售货动作均由精确的传感器来控制,整个收获过程精确、高效、自动化。该出货方式适合售卖尺寸和重量比较大，形状较为规则，可以用于正立放置的商品.第三种是升降台出货型售货机,是一种辅助出货系统，可以与弹簧出货方式或者机械手推货方式组合使用，减少商品掉货时的损伤,用于易碎商品的售卖。本次设计的自动售货机采用的是双螺旋体出货机构,即双弹簧出货机构。这种结构可以一目了然哪个货道有货无货，既方便顾客选货，又方便工作人员即使发现货物剩余情况，在软件部分也不用设置无货报警。这种结构主要由驱动电机、螺旋体挂轮，螺旋体、货道等组成。左右两个螺旋体通过一对齿轮啮合，一个螺旋体顺时针旋转则另一个螺旋体逆时针旋转。当螺旋体每个螺距间隔放满货物后,螺旋体旋转一圈,即可退出一个货物。由于采用双螺旋体向上旋转，对货物的作用力除了有向前推力外还有向上和向货到两侧的分力，能够保证出货的可靠性。即使将来自动售货机售卖液体软包装的货物，也不容易出现“卡货”的现象.2.3自动售货机的空间结构自动售货机中储存有一定量的饮料，每种饮料都要通过货道而出去，因为该设计中售8种饮料，所以该售货机可设置成８个货道，而且为单货道，即每种饮料占用一个货道，这样比较方便,如果以后需要扩展卖更多种商品的话,根据商品的摆放设置多个双推进弹簧。当需要够买某种饮料时,电动机会带动弹簧转动一圈,将饮料转出,掉如道出货通道中,滑落到取物口。饮料在售货机种的存放形式为每个弹簧间隔固定一个单位饮料,并且每种饮料都要与弹簧螺距尺寸匹配,这样可将饮料卡紧不致自动掉落。在自动售货机上可以储藏多种饮料，但总体数量是有限的，所以自动售货机也需要及时的补货。图２－1自动售货机的空间结构示意图2。４自动售货机的功能自动售货机能够对所投入的币值进行累计，货币识别器提供该自动售货机最基本的功能即从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别判断人民币的面值；然后，识别器把信息传给PLC;ＰＬC根据所投入的硬币数值判断是否能够购买某种饮料，做出相应的反应。当按下选择饮料的按钮时，相应的电电动机启动，饮料开始供应,提取饮料到取物口，顾客取出饮料，完成此次交易。它具有投币系统、比较系统、选择和饮料供应系统、退币系统等来实现完整的售货功能。售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并做出相应的反应。售货机中有8种商品,可乐2元,雪碧2元，纯牛奶４．5元，东方树叶3．5元,芬达2元,加多宝３.5元,健力宝2元，雀巢咖啡4.５元.现投入钱币,当投入的货币超过可乐的价格时,可乐、雪碧、芬达、健力宝指示灯亮,提示可以购买,当投入的货币超过3.5元但小于４．5元时，只有纯牛奶和雀巢咖啡的等不亮,当投入的货币超过４。5元时,所有商品的等都亮，提示可以购买。当按下可乐按钮时，售货机进行减法运算,从投入的货币总值中减去可乐的价格同时启动相应的电机,提取可乐到出货口.买其它商品时也一样。操作完成后不再购买而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。由此看来，自动售货机进行一次交易要涉及加法运算、减法运算，这是它的内部功能。还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能。可通过操作属性把把自动售货机分为四个过程:（1)投币过程(2)价格比较过程(3)选择商品过程(４)退币过程可把自动售货机工作过程分为5个状态：(１)启动状态（2)投币状态(3）可购买显示状态(4)购买状态（5)退币状态初始状态，自动售货机内部各元件都处于复位状态，内部电机停止运转，等待投币操作.投币状态。自动售货机可以识别硬币1元和５角，识别纸币５元、10元、２０元纸币，投入钱币后，自动售货机会进入货币比较状态，能够购买的饮料灯亮。购买状态.按下可以购买的选择按钮，所选的商品灯仍然亮，其它可选商品灯灭掉。驱动电机启动,商品通过货道掉落到取物口。退币按钮。自动售货机计算退币钱数并退币.到此为止,自动售货机的一个完整工作过程结束。2.5自动售货机的购物使用流程在自动售货机上购物时,首先按下开始按钮,就可以接着投币了,如果，投币后，不选择饮料，可以直接按退币按钮，将会全额出币。如果买饮料,则按下所需购买饮料的按钮,按下后等待取物，取物后若需找币，再按下退币按钮即可。退出的钱都为硬币,因为纸币容易破损、褶皱、潮湿。若想设计成找纸币的情况,在体积、难度、成本会很大。而硬币有规则，不易损坏，而且能循环使用。因此本次设计中只退1元和５角的硬币。图2-2自动售货机的使用流程3自动售货机的硬件部分自动售货机的硬件部分包括主电路部分和控制电路部分的硬件。控制部分中ＰLＣ的选型和货币识别器的选型的最重要的。根据I/O分配表选择出PLC，并列出外部接线图。根据之前对自动售货机的功能介绍，选择货币识别器.最后选择自动售货机上的主电路部分的硬件。3．1控制电路硬件组成框图自动售货机的控制部分硬件包括PＬC、货币识别器、各种按钮、各种指示灯和接触器.图３－1自动售货机控制部分硬件组成框图3．2确定自动售货机使用的PＬC类型表３—1PLC的I/O分配表输入输出设备输入设备输出开始按钮SB0Ｘ0０00．5元灯ＨＬ１Y0010.５元SＢ１Ｘ00１1元灯HL2Y0021元SB2Ｘ０025元灯ＨＬ3Y0０35元SB３Ｘ００３10元灯HL4Y00410元ＳB４X0０4２０元灯HL5Y0０520元SB５Ｘ00５可乐灯ＨＬ6Y００６可乐按钮SB6X００６雪碧灯ＨL７Ｙ007雪碧按钮ＳB7X００7纯牛奶灯ＨＬ10Y01０纯牛奶按钮SＢ1０Ｘ０10东方树叶灯ＨL11Y0１1东方树叶按钮SＢ１１X0１1芬达灯ＨＬ12Ｙ012芬达按钮ＳB１2X０１２加多宝灯ＨL１3Y01３加多宝按钮SB13X013健力宝灯HL14Y0１4健力宝按钮SＢ14Ｘ01４雀巢咖啡灯HL１5Y0１5雀巢咖啡按钮SＢ１５X０15可乐出口YV1Y0１6退币按钮SＢ16Ｘ0１6雪碧出口YV２Ｙ0１7-——-——纯牛奶出口YV3Y020--——-—东方树叶出口YV4Y021———-——芬达出口YV5Y022————-—加多宝出口YV6Y023——————健力宝出口YV７Ｙ024——-——-雀巢咖啡出口YV８Y02５——————1元退币ＹＶ１3Y0２6--————0.5元退币口YV14Y0２7——————退币口灯HL1６Y0３0—-—-—-货币不足灯HL17ＹO31—-—-——取物口灯ＨＬ18Y032PLＣ控制在逻辑上方便、控制速度高、更灵活且便于维护.ＰLC是建立在单片机上的产品。单片机是一种集成电路，不具可比性。单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PＬC是单片机应用系统的一个特例。从工程角度上说：对于单项或重复极少的项目,采用PLC是更明智、快捷的途径.功率高，可靠性好!通过对各种控制的优缺点分析，各适用于不同控制要求的场合.对于自动售货机的设计来说.要求控制速度快、灵活、可靠性高、易于维护和改动、属于单项重复数少的项目。用PLC来控制是最好的选择.它少了几点继电器控制的笨重和单片机控制的复杂性。但分析各种厂家生产的PLC。西门子PLC多用于大型、超大型的场合。所以我选用了三菱型PLC来进行自动售货机的控制。又根据对自动售货机的I/O分配表确定该自动售货机有１5个输入点和26个输出点，15个输入包括开始按钮、货币识别按钮和饮料选择按钮以及退币按钮.输出点包括5个货币识别指示灯、8个饮料指示灯、８个饮料输出、2个退币以及3个特殊的指示灯。因此选用ＦX2N-64ＭＲ型的PLＣ.关于PLC的具体分配如上表３-1所示.因为ＰLC的输入端内部本身有24V的电源,所以输入部分不用外接电源，而在输出端需要外接电源。各种指示灯和接触器可以用同一个电源，因此，不用将各个输出分开个供电.选择的电源是根据电动机的额定电压选的,详见3．4节。虽然PLC输出端有多个COM口，但由于各个点所接电压相同，所以，图中未显示所有的ＣOM口。因为在次设计中使用的是现有的货币识别器，货币识别器识别币种后，将各种不同的币放在不同的部位。Ｘ0１、X０2、Ｘ03、X04、X05分别为代表０。5元、1元硬币和５元、10元、20元纸币的投入。货币识别器每识别一次，开关接通一次，相当于投入一个币。该ＰＬC自动售货机Ｉ/O接线图中，ＰＬC元件X006，X0０7,Ｘ０10,X01１、Ｘ０12、Ｘ０１3、Ｘ014、X0１5是选择控制按钮,选择可乐,雪碧,纯牛奶、东方树叶、芬达、加多宝、健力宝、雀巢咖啡。线圈Y00６，Ｙ0０7,Y010，Y011、Ｙ０12、Ｙ013、Y０1４、Y0１５，是作为指示灯的输出线圈。当投币,选择可乐、雪碧、纯牛奶、东方树叶、芬达、加多宝、健力宝、雀巢咖啡时的指示引导购物作用。按钮和指示灯，直接明了，方便简单，易于操作。确定了PLC的类型，又完成了对各个点的分配，那么ＰＬC的外部接线图如下３-2所示。图3-2外部接线图３。3货币识别器选型货币识别器有硬币识别器和纸币识别器。货币识别器是自动售货机中的重要部分，几乎所有的操作都是在识别器工作正常的前提下才能发生的。货币识别器本来可以自己设计,但由于时间紧张，本次设计都采用现成的。硬币识别器分为三部分，一是投币段，一是进币段，再是退币段。纸币识别器没有退币段。3.3。1硬币的识别原理硬币识别器的总体思想是通过真假硬币通过两种传感器时电容和电感参数的改变量不同来辨别。在硬币识别器中复合式硬币识别器价格便宜,识别可靠,所以选用此种硬币识别器来完成硬币方面的识别.复合式硬币识别器的原理：复合式硬币识别器主要是由平板电容传感器、和电感线圈传感器、检测电路、单片机控制电路组成。电容传感器是通过检验硬币的厚度来辨别真伪的，当硬币通过投币口进入平板电容传感器时会引起传感器电容的变化，这个传感器也可以实现对硬币材质的检测。通过与电容传感器配用的交流电桥将电容的变化转换为电压信号，再通过放大电路将信号放大进入单相桥式整流滤波电路将交流变为直流并滤去干扰信号在通过电压比较器后输入AD转换器将模拟信号转换为数字信号传入控制电路.而电感线圈传感器是通过不同的金属材质通过线圈时电感改变量不同来检测的。当硬币通过电感线圈时也会使电感量改变,通过电感式传感器配用的交流电桥电路使电感的改变转换为电压信号，由于硬币通过传感器的时间比较短,所以所获得的信号比较微弱，因此需要在信号输出口连接一个放大电路使信号放大.在复合硬币识别器中需要用到单片机，而传入单片机的信号必须是直流信号，所以在放大电路的末端我们需要连接一个单相桥式整流滤波电路是将交流变为直流再传入单片机控制系统.在整个过程中也需要连接有滤波电路输入单片机.当硬币识别器识别硬币后，硬币按面值被电磁阀分配到不同的贮币腔内备用,当收到退币找零信号后,通过退币电磁阀拉杆,将贮币腔内下部的硬币依电信号程序退币,完成自动售货机的退币找零功能。找零功能的完成与贮币腔的机械设计有关.当硬币识别器识别硬币后将会把不同的硬币分别派发在不同的腔内。货币识别器通过通信传达信息给PＬC.本次使用的现有硬币识别器的容量为50０枚，可识别5角与1元硬币。表３—２硬币识别器选型硬币识别器工作电压工作电流工作温度ＢD—8GDＣ+1２V2Ａ-2０°C～60°C3.3.2纸币的识别原理纸币识别器是由主控部分、传感器、去等组件、A／D转换器、外部存储、电机、模式选择、电源版等组成的一个单片机控制系统。通过多个接口把紫外、磁性、红外穿透引入主控器。把正常钞票在个传感器中的信号进行统计取样、识别，并寄存下来,作为检测的依据。当识别纸币时,把在各通道接口接收到的信号参数与原来寄存的信号进行比较、判断。若有较大差异,则使电机反转。纸币相对于硬币来说，识别会麻烦一些,纸币中常常会出现一些假币，所以能够识别货币的真假时之比识别器的一项重要功能。人民币的制作一般采用的时专门的纸张，假钞通常是采用经过漂白处理的普通纸张。经过漂白处理的纸张在紫外线的照射下通常会有荧光反映,而人民币则没有。因此,紫外线可以检测纸币真伪。利用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，透过对此激光的检测可辨出纸币的真伪。纸币识别器由双向微型电机和捻纸皮带组成传动机构,检测则由荧光检测、光敏电阻和红外线对管等组成。当由纸币投入时，入口处红外线被遮挡,接受管发出信号电机正转,捻纸皮带将纸币送入，在此过程中，各种检测元件对纸币进行全面检测,如果被判定与原有储存参数不符,则电机反转,将纸钞退出,如果符合内部参数信息，则进入纸钞进入内部贮钞箱。也通过通信传达给PLC以实现控制。此次使用的现有纸币识别器的容量为300张，可识别５元、10元和20元。表３—3纸币识别器选型纸币识别器工作电压工作电流工作温度TＣN-7-3BＤＣ＋１2V２Ａ０°Ｃ～５５°Ｃ3。4自动售货机电机及其它选择(1）自动售货机上有多个电动机，在饮料的输出部分,是由电动机带动弹簧旋转一圈将饮料转出,每种饮料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,像小罐的饮料自动售货机一般使用额定电压为１2～2４V，额定功率为3Ｗ。但是要使用直流减速电机，这样可以增大扭矩,使饮料的弹出得到保证。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，因此使用之路电动机比较好。表3－4电动机选型减速电机额定电压额定功率转速减速比XＩNX—３7JSDＣ＋12V3W16R．P．M1：１0（２)接触器的选择因为使用的是直流电机,所以选用２4V直流接触器。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较高。图3－3主要接线图４自动售货机的软件设计本次设计中最重要的部分是软件部分.首先做出能完成自动售货机要求的梯形图,然后对梯形图调试，最后，ＭCGS组态软件仿真。4．1自动售货机的控制系统图4—1自动售货机的控制系统流程图以上流程图表示的是程序可以实现的功能，按下开始按钮后，就可以开始进行投币操作了，投币时间结束后,系统根据投币的多少,与各种饮料的价格进行比较.显示可购买,按下退币按钮可退币。4。2自动售货机的程序部分4。2。1程序中用到的部分指令比较指令在ＰLC控制系统中是一条十分重要的功能指令，它将[S1]、［Ｓ2]中的数据进行比较，比较结果送到目的操作数［D]中，如下图4－2所示，当X0０0为OＦF时，不执行ＣMP指令，M10,Ｍ11，Ｍ１2保持不变；当X00０为OＮ时,执行CMP指令，[S1］、[Ｓ2]中的数据进行比较,即Ｃ10计数器值与K１0（数值K1０）比较.如果C１０当前值小于10,则M10=１；如果C1０当前值大于10，则M12=1；如果C１0当前值等于10，则M11=１。图4—２CMP指令使用说明加法运算：加法运算指令是把指定的源元件中的二进制数相加,结果送到指定的目标元件中。当X０００为１时,（D0）+(D５）=（Ｄ6）,运算是代数运算图４－3加法运算使用说明图减法运算:减法运算指令是把指定的源元件中的二进制数相加，结果送到指定的目标元件中，如图3—3所示。当X０00为１时，（D1０）—(Ｄ12)=（Ｄ１4）,运算为代数运算。图4—4减法运算使用说明图4。2。2自动售货机的控制程序程序部分可分为５个部分。分别为：启动部分、投币比较部分、可购买显示部分和饮料选择部分、货币相减部分和退币部分。启动部分：设置启动按钮,当按下时,X00０置1，松开时断开.图4-5启动部分程序图4－6投币部分程序投币比较部分:投币的时候由货币识别器识别币种,投入的一个币相当于按一次按钮,Ｔ1０表示在1０s投币,可累加币值，所以使用的数据寄存器为停电保持型D2０0。图４—7比较部分程序可购买显示部分和饮料选择部分：即当投入的总金额购买某种饮料时,饮料所对应的指示灯亮。T2、Ｔ11、T１2、T13、T14、T１5、T1６、T17都为定时器，定时时间为2s，它们中的任何一个都可以是T1线圈得电，因此,当选择某种饮料后