《基于PLC触摸屏自动饮料售卖机的控制系统设计》开题报告3200字

基于PLC触摸屏自动饮料售卖机的控制系统设计开题报告一、选题的背景和意义自动售卖机是可以进行无人售货的现代机器，集合了光、机、电于一身的自动化商业设备[1]。自动售货机的使用场合因其较小的占地面积和其强大的可靠性、稳定性，使它几乎不受任何场地和时间的限制，广泛存在于城市、乡镇，深受年轻人和上班族的喜爱。自动售卖机被广泛用于城市的各种公共场所，上至一线城市，下至六线城市，里面出售的商品五花八门，根据当地经济状况和文化习俗有着较大的不同，从用于商业的瓶罐饮料、现冲饮料、零食、泡面，到新兴一时的街头自拍机，乃至如今疫情时代大众的生活必需品——口罩，都被运用于自助售货机和它的衍生机器。近年来，国内的自助售货机行业发展进步飞快,变化巨大，步行街道、学校、小区、游戏厅、医院、汽车站，都出现了自助售货机的身影。这样方便快捷，简单高效的新型消费方式也逐渐成为主流[2]。作为现在划时代的产品之一，自动售卖机的出现是社会现代化的标志，一个城市的自动售卖机数量和密度侧面反映了这个城市的繁荣程度。近十年，中国的自动售卖机保有量呈现正比例上升的模型，持续保持增长。但因为中国发展的起步相对晚，自动售卖机的发展起步也晚于西方国家和发达国家。和作为自动售卖机的主要发展地区的欧洲、美国、日本相比，自动售卖机的国内市场存在着巨大的空缺。欧洲的自动售卖机人均占有率在0.083%到2%，美国的人均占有率在0.167%到0.2%，而在日本的人均占有率高达4%[6]，但我国的自动售卖机人均占有率仅有万分之2.2，若不与人口进行比较，在美国便利店和自动售卖机的数量成约为1：30的比例，如果我国国内自动售卖机比例要发展到如此水平，全国就需要接近138万台自动售卖机总数[7]。2020年中国自动售卖机保有量约为67.6万台，以此来看，我国的自动售卖机行业存在着巨大的潜力。在如今的疫情影响下，无人零售行业更加多姿多彩，自动售卖机非常合时宜地出现在各个会有人口聚集的地方卖起了口罩[8]。除了口罩外，药品自动售卖机，智能开门柜以及许多自动化设备在现在的新环境中崭露头角。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题设计一套基于PLC的自动饮料售卖机的控制系统的设计过程和成品仿真，讲解了自动售卖机的发展背景、发展现状与发展前景。介绍了主控制器的型号选择原因及其优点，程序编写环境以及模拟环境。以自助售货机实际工作流程以及特点，讲解总体的设计思路以及设计方法。以三菱FN2X-48MR型PLC为主控制器，基于三菱GXWorks2编程软件为环境，以分模块设计的思路，完成自助售货机所要完成的基本功能对程序进行设计，包括了投币程序、货物选择和供给程序、钱币找补程序三个大模块。并且将完整程序模拟在触摸屏模拟软件上，对各种功能的开发完成度进行模拟仿真，根据模拟仿真的具体情况对程序修改及完善。主要问题：自动售卖机根据实际使用时的内部系统的功能可大致分为三种基本功能，第一种对消费者投入的现金进行准确的运算。根据投入的现金总额来判断能否购买某种商品，并给予消费者提示。例如：自动售卖机里提供五种价格不同的商品，价格分别为二元、四元、六元、八元、十元。消费者只投入一元钱时，投入的现金总额达不到任何商品的售价，自动售卖机就没有提示。如果再投入一元钱，余额达到了二元商品的价格，机器的系统就应提示可以购买二元商品。投入到三元时，余额仍然达到二元价格但未达到四元价格，四元商品还是会没有提示。投入到四元，余额达到四元商品的价格，系统就应提示可以购买四元商品，与此同时，四元也高于二元商品价格，二元商品也应有可以购买的提示，以此类推，以上的一系列步骤实际上是数值的加法运算和数值比较。第二种基本的功能，即是对消费者选择了被允许购买的商品这一动作做出反应。如果消费者在自动售卖机内共投入了五元，选择购买了价值四元的商品，自动售卖机应供给出对应的四元商品，同时机器内应扣掉所消费的金额，即扣除了四元。此时还可支配的金额还剩一元，不足以购买任何商品，二元商品和四元商品的提示就应关闭，这一系列步骤实际上是数值的减法运算，同时也有之前的数值比较。第三种基本的功能，即是找零退币。消费者只要投入了钱币，无论是否进行商品购买，若还有余额的剩余，都应该把所有余额进行退还。对于是否存在余额可进行支配，机器应有提示的必要。从消费者向机器投入现金的那一刻，直到余额为零或进行找零操作，都需要有提示来指引消费者，这一步骤是利用数值比较而达到“有”或“无”的判断。如何去实现通过程序的控制达到售卖饮料的目的，将现实中饮料自动售卖机所出售的多种相同价格饮料在程序中进行简化删除至一种。为本次设计的主要问题三、研究的方法与技术路线文献研究法对国内外相关的文献资料进行搜集整理，主要于PLC，控制系统等关键词，为接下来的研究，提供理论基础。实验法通过对整体系统功能进行分析，设计出对应的功能模块，即能实现通过程序的控制达到售卖饮料的目的，对前文三点的思考，对后续内容的制作做出以下规定：（1）将可投入饮料自动售卖机的现金面额分别设定为一元、五元、十元；（2）将饮料自动售卖机可供找零的现金面额分别设定为一元、五元，考虑到消费者有不消费的可能性，将面额十元的现金也纳入找零面额；（3）将饮料自动售卖机内可供消费的饮料种类定为四种，分别为矿泉水（二元）、可乐（三元）、脉动（五元）、咖啡（十元）。即以不找零为前提，更多的余额可以有更多种购买方案（10→10=5+5=5+3+2=3+3+2+2）。因设计的主题为程序设计以及模拟，为了能更好得将各个功能做到更直观的可视化，将部分功能的运行添加指示灯的程序输出。（1）在消费者给饮料自动售卖机投入现金时，根据投入设备中的可消费金额，对金额足以购买的商品分别添加了四个指示灯（2）在消费者在自动饮料售卖机通过操作选择购买商品时，分别给四种商品添加指示灯表示商品供给，同时对应的商品因（1）添加的指示灯进行闪烁以表示程序运行商品供给的运行过程；（3）在整个运行过程中，添加了一个指示灯表示自动饮料售卖机内还有余额可供消费者继续购买消费或是找零；（4）为了能在模拟中体现自动饮料售卖机程序中找零的功能，分别用三个指示灯表示了三种现金面额的找零。四、研究的总体安排与进度11月15日前：开始选题，在实践中与指导老师商讨，确定毕业论文题目及写作方向。11月25日前：通过查询资料并结合写作方向，完成论文任务书的撰写。12月20日前：完成论文开题报告的撰写。2月20日前：根据开题报告和任务书的内容设计，对论文初稿进行撰写。并在老师的帮助下，修改定稿。3月31日前：论文定稿，准备论文答辩稿4月20日前：完善自己的答辩稿，做好答辩准备。4月至5月：前往学校，进行线下答辩。5月30日前：根据答辩评委的意见，重新对论文进行修改完善，在学校系统进行终稿上传。五、主要参考文献[1]郝志丹.云存储技术在自助设备行业中的应用前景[J].现代信息科技,2017.[2]国内自助售货成消费新宠[J].全国商情(经济理论研究),2015(16):3.[3]OldWorld,HighTech:World'sFirstVendingMachine.[2009-12-08].[4]张津玮.新零售行业对传统零售行业的优势分析[J].现代商贸工业，2019，17~19.[5]张建龙,余世明.自动售货机节能设计与实现[J].机电工程,2010:59-61.[6]郑小龙.日本为何偏爱自动售货机[J].农产品市场周刊,2018:58-59.[7]刘月,王忠瑞,李钰.我国自动售货机市场发展分析[J].中国市场,2018,(20):82-83.[8]李禹彤,孙莉儒.口罩自助售货机进驻校园的可行性[J].百科知识,2021(36):54-55.[9]于泷.简析PLC技术在电气自动控制中的应用[J].中国设备工程,2022(05):195-196.[10]王喜文.工业3.0是G7的时代，工业4.0是G20的时代[J].物联网技术,2016,6(10):5-6.[11]潘汝涛.浅谈PLC的发展[J].考试周刊,2011(21):148.[12]顾战松.陈铁年.可编程控制器原理及应用.国防工业出版社,1996.[13]滕林,张鹏,陈景光.三菱PLC通信方法的研究[J].工程与试验,2015,55(02):110-113.[14]MitsubishiFXProgrammableLogicControllers[M].ElsevierLtd:2003-01-01.[15]汪洋.基于三菱FX系列的PLC实验系统的设计[J].咸宁学院学报,2009:87-89.[16]韩以伦,丁道山,李梅等.基于PLC的厢式货物自动装车系统的设计[J].制造业化,2015:115-118.[17]吴璇,吴学伟.基于三菱PLC控制的自动种子售卖机[J].机电工程技术,2018:162-164.[18]左毅