【正文】 ................................. 30 致謝 .............................................................. 30 附錄 .............................................................. 32 附錄 A 梯形圖 .................................................. 32 附錄 B 數(shù)據(jù)一覽表 .............................................. 34 1 1 引 言 從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費以及消費模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心 等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應(yīng)運而生了。 自動售貨機 從廣義來講 是 投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機械，從狹義來講就是自動銷售商品的機械。從供給的條件看，自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應(yīng)消費環(huán)境和消費模式的變化， 24 小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優(yōu)點。 據(jù)說自動售貨機最早出現(xiàn)在二十世紀五、六 十年代的西歐，英國是較早實行自動售貨機售貨的國家之一。 1942 年，在食品銷售中首先推廣了自動售貨的銷售方式。 1950 年。英國食品雜貨行有 500 家采用自動售貨機售貨。 1969 年，采用自動售貨機售貨的商家增加到 23000 家，銷售的商品擴展到文化用品、唱片、香煙、食品等多個方面。進入 70 年代后，約有 40 多萬家香煙、飲料店采用自動售貨機。 1980 年英國有 50 余萬臺自動售貨機，年銷售額達 億英鎊。 70 年代后，日本、美歐等發(fā)達國家和地區(qū)自動售貨機迅猛的發(fā)展，短短 30 年，發(fā)達國家自動售貨機產(chǎn)業(yè)已發(fā)展到相當大規(guī)模。自 動售貨機被廣泛地布放于車站、油站、碼頭、機場、賓館、寫字樓、娛樂場所及大街小巷和公路旁，人們通過自動售貨機可以買到食品、香煙、飲料、報紙、票、卡甚至鮮花和小寵物等物品。自動售貨機實現(xiàn)了商品需求化、性能多樣化的發(fā)展， 但 只能出售有限商品品種，轉(zhuǎn)變?yōu)槔^百貨公司、超級市場、便民店之后，以消費者與售貨機 “ 一對一 ” 自動售貨的無店鋪銷售業(yè)態(tài)。 現(xiàn)在，自動售貨機產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進一步實現(xiàn)合理化。例如實行聯(lián)機方式，通過電話線路將自動售貨機內(nèi)的庫存信息及時地傳送各營業(yè)點的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補充以及商品選定的順利 進行。并且，為防止地球暖化，自動售貨機的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動售貨機成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費高峰時，這種機型的自動售貨機即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動 2 售貨機相比，它能夠節(jié)約 10－ 15％的電力。進入 21 世紀時，自動售貨機也將進一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。 因經(jīng)濟復(fù)蘇緩慢，社會對擴大就業(yè)與工作場所提供茶點飲料的福利事業(yè)更為關(guān)注。自動售貨機不僅保障了愜意的工休時間，也是最廉價、提高職工工作效率最有效的手段。特別是在 24 小時無休工作狀態(tài)中的辦公場所， 使用獨具魅力的迷你型飲料沖飲機，解決了不間斷提供咖啡飲品服務(wù)的問題，這種服務(wù)加速了自動售貨機與咖啡飲品服務(wù)的融合。1999 年的全美自動售貨機協(xié)會和全美咖啡服務(wù)協(xié)會的合并使人們更直觀地看到了這種融合現(xiàn)象。 日本是自動售貨機的天堂。除雞蛋、米飯之外，報紙、雜志、一次性相機、干電池、磁帶、刮胡刀、襪子、花及寵物食品等各種商品都通過自動售貨機進行銷售。連熟知自動售貨機的美國游客在日本看到 10 臺自動售貨機排成一列的景象后，也是連聲稱奇。 韓國大約有 78 萬臺自動售貨機，是除了日本、美國、英國之外自動 售貨機使用數(shù)量最多的國家。從不同的種類來看，咖啡茶的自動售貨機約占全部售貨機的 40%以上；另外，還有冰飲料自動售貨機、聽裝飲料自動售貨機、辦公咖啡自動售貨機和照片膠粘標簽自動售貨機、票類自動售貨機、手機充電自動售貨機、成人用品自動售貨機、生活用品自動售貨機、煙、方便面自動售貨機等多種。主要的設(shè)置場所包括學(xué)校、樓房、公共機關(guān)、地鐵等，公共汽車站、公園、體育場、展示場、工廠等。運營自動售貨機產(chǎn)業(yè)的公司在全國大約有 800 余個，而銷售自動售貨機原料、商品流通、機械銷售的公司大約達到了1150 個。 3 2 自動售貨機介 紹 自動售貨機功能分析 這部分闡述了自動售貨機的各種動作功能和控制要求，給出了完整的自動售貨機操作規(guī)程，并介紹了自動售貨機運行系統(tǒng)中所包括的人工操作步驟。 自動售貨機的基本功能 在實際生活中，見到的售貨機可以銷售一些簡單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機的基本功能就是對投入的貨幣進行運算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。舉一個簡單的例子來說明，例如：售貨機中有 3 種商品，其中 01 號商品價格為 3 元， 02 商品為 2 元，其余類推?，F(xiàn)投入 1 個5 元 硬幣，當投入的貨幣超過 01 商品的價格時， 01 商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購買，其他商品同比。當按下選擇 01 商品的價格時，售貨機進行減法運算，從投入的貨幣總值中減去 01 商品的價格同時啟動相應(yīng)的電機，提取 01 號商品到出貨口。此時售貨機繼續(xù)進行等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時不再購買而按下退幣按鈕，售貨機則要進行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。自動售貨機的工作流程圖如圖 1 所示。 圖 1 自動售貨機工作流程圖 初始狀態(tài) 投幣狀態(tài) 購買狀態(tài) 退幣狀態(tài) 投入硬幣 按下選擇按鈕 是否有剩余 N Y 按下退幣按鈕 4 PLC 的選型原則 當某一個控制任務(wù)決定由 PLC 來完成后，選擇 PLC 就成為最重要的事情。一方面要選擇多大容量的 PLC ，另一方面是選擇什么公司的 PLC 及外設(shè)。 對第一個問題，首先要對控制任務(wù)進行詳細的分析，把所有的 I/O 點找出來，以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型?？刂葡到y(tǒng)輸出點的類型非常關(guān)鍵，如果它們之中既有交流 220V 的接觸器、電磁閥，又有 24V 的指示燈，則最后選用的 PLC 的輸出點數(shù)有可能大于實際點數(shù)。因為 PLC 的輸出點一般是幾個一組共用一個公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級。所 以一旦它們是交流 220V 的負載使用。則直流24V 的負載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點浪費，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級和種類的負載，比如使用交流 220V 的指示燈等。一般情況下繼電器輸出的 PLC 使用最多，但對于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點的晶體管輸出的 PLC 了。 對第二個問題，則有以下幾個方面要考慮： 1．規(guī)模要適合 輸入、輸出點數(shù)以及軟件對 PLC 功能及指令的要求是選擇 PLC 機型規(guī)模大小的重要依據(jù)。首先要確保有足夠的輸入、輸出點數(shù)，并留有一點的余地（要有 10%的備用量）。如果只是為 了實現(xiàn)單機自動化，或機電一體化產(chǎn)品，可選用小型 PLC。如果控制系統(tǒng)較大，輸入、輸出點數(shù)較多，被控設(shè)備較分散，可以選用中型或大型 PLC。 還應(yīng)確定程序存儲器的容量。一般粗略的估計方法是：（輸入 +輸出）（ 10~12） =指令步數(shù)。特別要注意因控制較復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理量較大，可能出現(xiàn)存儲量不夠的問題。 2．功能要相當，結(jié)構(gòu)要合理 對于以開關(guān)量進行控制的系統(tǒng)，一般的低檔機就能滿足要求。 對于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，應(yīng)選用帶 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換，加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機。 對于控制比較復(fù)雜，控制性能 要求較高的系統(tǒng)，例如要求實現(xiàn) PID 運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可視控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中檔或高檔機。其中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全 PLC 的分布式控制系統(tǒng)以及整個工廠的自動化等。 對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱龊?，選用整體式結(jié)構(gòu) PLC。其他情況則選用模塊式結(jié)構(gòu) PLC。 3．輸入、輸出功能及負載能力的選擇 5 選擇哪一種功能的輸入、輸出形式或模塊，取決于控制系統(tǒng)中輸入和輸出信號的種類、參數(shù)要求和技術(shù)要求，選用具有相應(yīng)功能的模塊。為了提高抗干擾能力，輸入、輸出均應(yīng)選用具有光電隔離的模 塊。對于輸出形式，分為無觸點和有觸點兩種形式。無觸點輸出大多使用大功率三級管（直流輸出）或雙向可控硅（交流輸出）電路，其優(yōu)點是可靠性高、響應(yīng)速度快、壽命長，缺點是價格高、過載能力差。有觸點輸出是使用繼電器觸點輸出，其優(yōu)點是使用電壓范圍寬、導(dǎo)通壓降損失小、價格便宜，缺點是壽命短、響應(yīng)速度慢。 此外，還應(yīng)考慮輸入、輸出的負載能力，要注意承受的電壓值和電流值。應(yīng)該指出的是，輸出電流和導(dǎo)通負載電流值是不同概念。輸出電流值是指美意個輸出點的驅(qū)動能力。導(dǎo)通負載電流值是指整個輸出模塊驅(qū)動負載是所允許的最大電流值，即整個輸 出模塊的滿負荷能力。 4．使用環(huán)境條件 在選擇 PLC 時，要考慮使用現(xiàn)場的環(huán)境條件是否符合他的規(guī)定。一般考慮的環(huán)境條件有：環(huán)境溫度、相對濕度、電源允許波動范圍和抗干擾等指標。 PLC 的概述 PLC 的產(chǎn)生 20 世紀 20 年代起，人們把各種繼電器。定時器。接觸器及其觸點按一定的邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機械。由于它結(jié)構(gòu)簡單。容易掌握。價格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位 .但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點：設(shè)備體積大，可靠性 差，動作速度慢，功能少，難與實現(xiàn)較復(fù)雜的控制，特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差 . 20 世紀 60 年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號不斷更新，它必然要求生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對整個開展系統(tǒng)重新配置。為拋棄傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)的束縛，適應(yīng)白熱化的市場競爭要求， 1968 年美國通用汽車公司公開向社會招標，對汽車流水線控制系統(tǒng)提出十項指標，核心要求是采用軟布線（編程）方式代替繼電控制的硬 接線方式，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。 PLC 的定義 美國國際電工委員會（ IEC）在 1987 年對可編程序控制器做出如下定義：可編程序控制器是一類專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部進行存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、定時、記數(shù)和算術(shù)運算等功 6 能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？杀槌绦蚩刂破骷捌湎嚓P(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 定義強調(diào)了 PLC 應(yīng)直 接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。這也是區(qū)別于一般微機控制系統(tǒng)的一個重要特征。 定義還強調(diào)了 PLC 是“數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)”，它也是一種計算機，