【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(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷(xiāo)售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對(duì)的超市、百貨購(gòu)物中心 等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。 自動(dòng)售貨機(jī) 從廣義來(lái)講 是 投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷(xiāo)售商品的機(jī)械，從狹義來(lái)講就是自動(dòng)銷(xiāo)售商品的機(jī)械。從供給的條件看，自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化， 24 小時(shí)無(wú)人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)買(mǎi)好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問(wèn)題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。 據(jù)說(shuō)自動(dòng)售貨機(jī)最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)五、六 十年代的西歐，英國(guó)是較早實(shí)行自動(dòng)售貨機(jī)售貨的國(guó)家之一。 1942 年，在食品銷(xiāo)售中首先推廣了自動(dòng)售貨的銷(xiāo)售方式。 1950 年。英國(guó)食品雜貨行有 500 家采用自動(dòng)售貨機(jī)售貨。 1969 年，采用自動(dòng)售貨機(jī)售貨的商家增加到 23000 家，銷(xiāo)售的商品擴(kuò)展到文化用品、唱片、香煙、食品等多個(gè)方面。進(jìn)入 70 年代后，約有 40 多萬(wàn)家香煙、飲料店采用自動(dòng)售貨機(jī)。 1980 年英國(guó)有 50 余萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，年銷(xiāo)售額達(dá) 億英鎊。 70 年代后，日本、美歐等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)自動(dòng)售貨機(jī)迅猛的發(fā)展，短短 30 年，發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)已發(fā)展到相當(dāng)大規(guī)模。自 動(dòng)售貨機(jī)被廣泛地布放于車(chē)站、油站、碼頭、機(jī)場(chǎng)、賓館、寫(xiě)字樓、娛樂(lè)場(chǎng)所及大街小巷和公路旁，人們通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)可以買(mǎi)到食品、香煙、飲料、報(bào)紙、票、卡甚至鮮花和小寵物等物品。自動(dòng)售貨機(jī)實(shí)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(jí)市場(chǎng)、便民店之后，以消費(fèi)者與售貨機(jī) “ 一對(duì)一 ” 自動(dòng)售貨的無(wú)店鋪銷(xiāo)售業(yè)態(tài)。 現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過(guò)電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫(kù)存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利 進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開(kāi)發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)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(dòng) 2 售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約 10－ 15％的電力。進(jìn)入 21 世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)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(jì)復(fù)蘇緩慢，社會(huì)對(duì)擴(kuò)大就業(yè)與工作場(chǎng)所提供茶點(diǎn)飲料的福利事業(yè)更為關(guān)注。自動(dòng)售貨機(jī)不僅保障了愜意的工休時(shí)間，也是最廉價(jià)、提高職工工作效率最有效的手段。特別是在 24 小時(shí)無(wú)休工作狀態(tài)中的辦公場(chǎng)所， 使用獨(dú)具魅力的迷你型飲料沖飲機(jī)，解決了不間斷提供咖啡飲品服務(wù)的問(wèn)題，這種服務(wù)加速了自動(dòng)售貨機(jī)與咖啡飲品服務(wù)的融合。1999 年的全美自動(dòng)售貨機(jī)協(xié)會(huì)和全美咖啡服務(wù)協(xié)會(huì)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(dòng)售貨機(jī)的天堂。除雞蛋、米飯之外，報(bào)紙、雜志、一次性相機(jī)、干電池、磁帶、刮胡刀、襪子、花及寵物食品等各種商品都通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行銷(xiāo)售。連熟知自動(dòng)售貨機(jī)的美國(guó)游客在日本看到 10 臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)排成一列的景象后，也是連聲稱奇。 韓國(guó)大約有 78 萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，是除了日本、美國(guó)、英國(guó)之外自動(dòng) 售貨機(jī)使用數(shù)量最多的國(guó)家。從不同的種類來(lái)看，咖啡茶的自動(dòng)售貨機(jī)約占全部售貨機(jī)的 40%以上；另外，還有冰飲料自動(dòng)售貨機(jī)、聽(tīng)裝飲料自動(dòng)售貨機(jī)、辦公咖啡自動(dòng)售貨機(jī)和照片膠粘標(biāo)簽自動(dòng)售貨機(jī)、票類自動(dòng)售貨機(jī)、手機(jī)充電自動(dòng)售貨機(jī)、成人用品自動(dòng)售貨機(jī)、生活用品自動(dòng)售貨機(jī)、煙、方便面自動(dòng)售貨機(jī)等多種。主要的設(shè)置場(chǎng)所包括學(xué)校、樓房、公共機(jī)關(guān)、地鐵等，公共汽車(chē)站、公園、體育場(chǎng)、展示場(chǎng)、工廠等。運(yùn)營(yíng)自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的公司在全國(guó)大約有 800 余個(gè)，而銷(xiāo)售自動(dòng)售貨機(jī)原料、商品流通、機(jī)械銷(xiāo)售的公司大約達(dá)到了1150 個(gè)。 3 2 自動(dòng)售貨機(jī)介 紹 自動(dòng)售貨機(jī)功能分析 這部分闡述了自動(dòng)售貨機(jī)的各種動(dòng)作功能和控制要求，給出了完整的自動(dòng)售貨機(jī)操作規(guī)程，并介紹了自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)中所包括的人工操作步驟。 自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能 在實(shí)際生活中，見(jiàn)到的售貨機(jī)可以銷(xiāo)售一些簡(jiǎn)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(jī)的基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買(mǎi)某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)說(shuō)明，例如：售貨機(jī)中有 3 種商品，其中 01 號(hào)商品價(jià)格為 3 元， 02 商品為 2 元，其余類推?，F(xiàn)投入 1 個(gè)5 元 硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過(guò) 01 商品的價(jià)格時(shí)， 01 商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購(gòu)買(mǎi)，其他商品同比。當(dāng)按下選擇 01 商品的價(jià)格時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去 01 商品的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取 01 號(hào)商品到出貨口。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)進(jìn)行等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時(shí)不再購(gòu)買(mǎi)而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)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(dòng)售貨機(jī)的工作流程圖如圖 1 所示。 圖 1 自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖 初始狀態(tài) 投幣狀態(tài) 購(gòu)買(mǎi)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(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由 PLC 來(lái)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(duì)第一個(gè)問(wèn)題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的 I/O 點(diǎn)找出來(lái)，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(diǎn)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(diǎn)數(shù)有可能大于實(shí)際點(diǎn)數(shù)。因?yàn)?PLC 的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級(jí)。所 以一旦它們是交流 220V 的負(fù)載使用。則直流24V 的負(fù)載只能使用其他的輸出端了。這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，增加成本。所以要盡可能選擇相同等級(jí)和種類的負(fù)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(duì)于要求高速輸出的情況，就要使用無(wú)觸點(diǎn)的晶體管輸出的 PLC 了。 對(duì)第二個(gè)問(wèn)題，則有以下幾個(gè)方面要考慮： 1．規(guī)模要適合 輸入、輸出點(diǎn)數(shù)以及軟件對(duì) PLC 功能及指令的要求是選擇 PLC 機(jī)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(diǎn)數(shù)，并留有一點(diǎn)的余地（要有 10%的備用量）。如果只是為 了實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化，或機(jī)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(diǎn)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(chǔ)器的容量。一般粗略的估計(jì)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(chǔ)量不夠的問(wèn)題。 2．功能要相當(dāng)，結(jié)構(gòu)要合理 對(duì)于以開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制的系統(tǒng)，一般的低檔機(jī)就能滿足要求。 對(duì)于以開(kāi)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(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機(jī)。 對(duì)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(shí)現(xiàn) PID 運(yùn)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(jī)。其中高檔機(jī)主要用于大規(guī)模過(guò)程控制、全 PLC 的分布式控制系統(tǒng)以及整個(gè)工廠的自動(dòng)化等。 對(duì)于工藝過(guò)程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱?chǎng)合，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(fù)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(hào)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(duì)于輸出形式，分為無(wú)觸點(diǎn)和有觸點(diǎn)兩種形式。無(wú)觸點(diǎn)輸出大多使用大功率三級(jí)管（直流輸出）或雙向可控硅（交流輸出）電路，其優(yōu)點(diǎn)是可靠性高、響應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)，缺點(diǎn)是價(jià)格高、過(guò)載能力差。有觸點(diǎn)輸出是使用繼電器觸點(diǎn)輸出，其優(yōu)點(diǎn)是使用電壓范圍寬、導(dǎo)通壓降損失小、價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是壽命短、響應(yīng)速度慢。 此外，還應(yīng)考慮輸入、輸出的負(fù)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(fù)載電流值是不同概念。輸出電流值是指美意個(gè)輸出點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)能力。導(dǎo)通負(fù)載電流值是指整個(gè)輸出模塊驅(qū)動(dòng)負(fù)載是所允許的最大電流值，即整個(gè)輸 出模塊的滿負(fù)荷能力。 4．使用環(huán)境條件 在選擇 PLC 時(shí)，要考慮使用現(xiàn)場(chǎng)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(duì)濕度、電源允許波動(dòng)范圍和抗干擾等指標(biāo)。 PLC 的概述 PLC 的產(chǎn)生 20 世紀(jì) 20 年代起，人們把各種繼電器。定時(shí)器。接觸器及其觸點(diǎn)按一定的邏輯關(guān)系連接起來(lái)組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機(jī)械。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。容易掌握。價(jià)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(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性 差，動(dòng)作速度慢，功能少，難與實(shí)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(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r(shí)，原有的接線和控制盤(pán)就要更換，所以通用性和靈活性較差 . 20 世紀(jì) 60 年代末期，美國(guó)的汽車(chē)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車(chē)型號(hào)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(duì)整個(gè)開(kāi)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求， 1968 年美國(guó)通用汽車(chē)公司公開(kāi)向社會(huì)招標(biāo)，對(duì)汽車(chē)流水線控制系統(tǒng)提出十項(xiàng)指標(biāo)，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(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)線的流程控制。 PLC 的定義 美國(guó)國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）在 1987 年對(duì)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(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部進(jìn)行存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功 6 能的面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)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(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 定義強(qiáng)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(qiáng)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(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。 定義還強(qiáng)調(diào)了 PLC 是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，它也是一種計(jì)算機(jī)，