【正文】 自動售貨機(jī)的主控單元是PLC。（2） 通過對自動售貨機(jī)的售貨方法分析確定采用雙彈簧出貨機(jī)構(gòu)，直流電動機(jī)驅(qū)動。（3） 根據(jù)系統(tǒng)需要確定飲料自動售貨機(jī)的硬件，通過硬件框圖選擇硬件部分。根據(jù)自動售貨機(jī)的功能選擇貨幣識別器和電動機(jī)以及接觸器的選擇。通過I/O列表確定PLC類型，做出硬件連接圖。（4） 根據(jù)控制功能圖進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)，軟件選哪種要結(jié)合硬件的性質(zhì)選擇合適的數(shù)據(jù)寄存器以及根據(jù)功能使用合適的算法。并在軟件中調(diào)試運(yùn)行，用組態(tài)軟件作出仿真。2 自動售貨機(jī)的功能分析 自動售貨機(jī)主控單元的確定實(shí)現(xiàn)自動售貨機(jī)到的售貨功能最主要的是依靠主控單元?？梢宰鳛橹骺貑卧脑泻芏?，但最適合的要通過比較才能確定。 PLC的部分功能PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)。因此，它的組成與一般的微型計(jì)算機(jī)基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的PLC系統(tǒng)，它們相輔相成，缺一不可。PLC的硬件系統(tǒng)主要有主機(jī)、輸入/輸出擴(kuò)展單元、外部設(shè)備組成，各部分之間通過總線連接。其中主機(jī)由中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入/輸出電路、外部設(shè)備接口、電源幾大部分組成。中央處理單元是PLC的核心部件，它的功能是：（1）接受、存儲用戶通過編程器等輸入設(shè)備輸入程序和數(shù)據(jù)。（2）以掃描方式接收來自輸入單元的輸入變量、狀態(tài)數(shù)據(jù)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)（3）利用錯誤校驗(yàn)技術(shù)監(jiān)控存儲和通信狀態(tài)、診斷內(nèi)部電路的工作狀態(tài)、電源狀態(tài)和用戶編程中的語法錯誤。 (4)執(zhí)行用戶程序，完成各種數(shù)據(jù)處理、傳輸和存儲，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果，刷新有關(guān)標(biāo)志的狀態(tài)位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)部控制信號，以完成用戶指令規(guī)定的各種操作。（5）響應(yīng)各種外圍設(shè)備的要求。存儲器是PLC的另一主要部分，存儲器主要用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)。根據(jù)存儲器在在系統(tǒng)中的作用，可將其分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)程序存儲器用來存放制造商為用戶提供的監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其他有關(guān)管理程序。系統(tǒng)程序直接影響著PLC的整機(jī)性能。系統(tǒng)程序需要永久保存在PLC中，不能因關(guān)機(jī)、停電或其它部分出現(xiàn)故障而改變其內(nèi)容。因此，系統(tǒng)程序需固化在只讀存儲器ROM中，作為PLC 的一部分提供給用戶，用戶無法改變系統(tǒng)程序的內(nèi)容。用戶數(shù)據(jù)存儲器是專門提供給用戶存放程序和數(shù)據(jù)的，用戶存儲器分成用戶程序存儲器和用戶數(shù)據(jù)存儲器。用戶程序存儲器用來存儲用戶編寫的程序，用戶數(shù)據(jù)存儲器用來存儲控制過程中不斷改變的信息，如輸入/輸出信號、各種工作狀態(tài)、計(jì)數(shù)值、定時值、運(yùn)算的中間結(jié)果等。輸入模塊用來接受和采集輸入信號，輸入信號有兩類：一類是按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、接近開關(guān)、壓力繼電器等提供的開關(guān)量輸入信號；另一類是從電位器、熱電、測速電機(jī)、各種變送器變送來的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。輸入模塊還需要將這些不同的電平信號轉(zhuǎn)換成CPU能識別的數(shù)字信號。輸出模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行部件能接收的信號，用來控制接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等，控制的另一類負(fù)載是指示燈數(shù)字顯示器和報警裝置等。 確定自動售貨機(jī)的主控單元為PLC單片機(jī)可以作為自動售貨機(jī)的核心結(jié)構(gòu)，價格也不太高，但如果電壓不穩(wěn)的話，單片機(jī)就有可能被損壞，所以雖然價格是選擇方案的一個因素，而可靠性是選擇時需要考慮的又一個因素。從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期長短考慮，不論是老設(shè)備改造，還是設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，毫無疑問，生產(chǎn)、設(shè)計(jì)周期越短越好，甚至希望能夠邊設(shè)計(jì)、邊安裝、邊調(diào)試和生產(chǎn)，特別是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線，就能馬上組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)約了勞動力，而且新產(chǎn)品能盡快投入市場。這無疑給企業(yè)增加了活力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。如果把這些要求得以實(shí)現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿足，而PLC則完全可以實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槿粲肞LC不必改動外部設(shè)備接線，只要在軟件上做文章就可以了。也就是說只要改變梯形圖，按照新工藝要求重新輸入新程序或修改原程序即可。這既經(jīng)濟(jì)又簡捷，可以達(dá)到事半功倍的目的。眾所周知，目前我國75%的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，都是采用繼電器控制，除了可靠性差外，設(shè)計(jì)程序也很繁雜。從方案的確立到技術(shù)、設(shè)計(jì)以及施工、圖面等方面，工作量很大，這勢必造成設(shè)計(jì)周期長。而采用PLC控制可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，甚至有些文件資料也不必繪制成圖。設(shè)計(jì)人員完全可以利用編程器上屏幕顯示來輸入，或修改程序使得梯形圖能準(zhǔn)確無誤地反映生產(chǎn)要求。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對生產(chǎn)提出的新工藝要求，重新編寫程序并把它存儲在EEPROM模塊中去，需要加工哪個產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時調(diào)用，這既方便、簡單又可保密。開發(fā)這種軟件對優(yōu)化生產(chǎn)過程，提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，非常具有實(shí)際意義。僅此一點(diǎn)也深受生產(chǎn)及設(shè)計(jì)者的歡迎。在現(xiàn)在科技成果迅猛發(fā)展的今天，市場經(jīng)濟(jì)的競爭就是利用最小的投資獲取最大的利潤，為了使人們在生活購物中得到方便，就出現(xiàn)了自動售貨機(jī)。對于一臺自動售貨機(jī)，如果采用電力機(jī)械來進(jìn)行控制，會造成售貨機(jī)有用價值空間少，浪費(fèi)不必要的動力資源；如果采用液壓系統(tǒng)控制，由于液壓系統(tǒng)控制要求技術(shù)高，各種閥體和設(shè)備的組裝較高，反應(yīng)速度相對較慢，用于控制售貨機(jī)的經(jīng)濟(jì)價值消費(fèi)高，從利潤價值觀來考慮不適宜用于控制售貨機(jī)。采用單片機(jī)作為控制核心，這樣不僅會在輸入輸出接口上做大量的工作，而且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差。但是PLC（即可編程序控制器）是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置，它不但可實(shí)現(xiàn)類似控制功能，還具有可靠性高、編程簡單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。因?yàn)樽詣邮圬洐C(jī)作為社會上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施，要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。可以看出，采用PLC對自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此選擇PLC為自動售貨機(jī)的主控單元。 自動售貨機(jī)的售貨方法目前自動售貨機(jī)常用的售貨方法有三種。一種是彈簧出貨型售貨機(jī)，主要通過貨道彈簧的旋轉(zhuǎn)來出貨，是最為常見的商品輸出方式。出貨準(zhǔn)確率高，實(shí)時性強(qiáng)。只要商品尺寸與出貨彈簧匹配，就可以采用這種出貨方式。另一種使機(jī)械手推貨型售貨機(jī)，主要依靠貨道商品后面的機(jī)械手推貨裝置進(jìn)行售賣。每個售貨動作均由精確的傳感器來控制，整個收獲過程精確、高效、自動化。該出貨方式適合售賣尺寸和重量比較大，形狀較為規(guī)則，可以用于正立放置的商品。第三種是升降臺出貨型售貨機(jī)，是一種輔助出貨系統(tǒng)，可以與彈簧出貨方式或者機(jī)械手推貨方式組合使用，減少商品掉貨時的損傷，用于易碎商品的售賣。本次設(shè)計(jì)的自動售貨機(jī)采用的是雙螺旋體出貨機(jī)構(gòu)，即雙彈簧出貨機(jī)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以一目了然哪個貨道有貨無貨，既方便顧客選貨，又方便工作人員即使發(fā)現(xiàn)貨物剩余情況,在軟件部分也不用設(shè)置無貨報警。這種結(jié)構(gòu)主要由驅(qū)動電機(jī)、螺旋體掛輪，螺旋體、貨道等組成。左右兩個螺旋體通過一對齒輪嚙合，一個螺旋體順時針旋轉(zhuǎn)則另一個螺旋體逆時針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)螺旋體每個螺距間隔放滿貨物后，螺旋體旋轉(zhuǎn)一圈，即可退出一個貨物。由于采用雙螺旋體向上旋轉(zhuǎn)，對貨物的作用力除了有向前推力外還有向上和向貨到兩側(cè)的分力，能夠保證出貨的可靠性。即使將來自動售貨機(jī)售賣液體軟包裝的貨物，也不容易出現(xiàn)“卡貨”的現(xiàn)象。 自動售貨機(jī)的空間結(jié)構(gòu)自動售貨機(jī)中儲存有一定量的飲料，每種飲料都要通過貨道而出去，因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)中售8種飲料，所以該售貨機(jī)可設(shè)置成8個貨道，而且為單貨道，即每種飲料占用一個貨道，這樣比較方便，如果以后需要擴(kuò)展賣更多種商品的話，根據(jù)商品的擺放設(shè)置多個雙推進(jìn)彈簧。當(dāng)需要夠買某種飲料時，電動機(jī)會帶動彈簧轉(zhuǎn)動一圈，將飲料轉(zhuǎn)出，掉落到出貨通道中，滑落到取物口。飲料在售貨機(jī)種的存放形式為每個彈簧間隔固定一個單位飲料，并且每種飲料都要與彈簧螺距尺寸匹配，這樣可將飲料卡緊不致自動掉落。在自動售貨機(jī)上可以儲藏多種飲料，但總體數(shù)量是有限的，所以自動售貨機(jī)也需要及時的補(bǔ)貨。圖21為自動售貨機(jī)的空間結(jié)構(gòu)示意圖。圖21 自動售貨機(jī)的空間結(jié)構(gòu)示意圖 自動售貨機(jī)的功能自動售貨機(jī)能夠?qū)λ度氲膸胖颠M(jìn)行累計(jì)，貨幣識別器提供該自動售貨機(jī)最基本的功能即從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)、識別判斷人民幣的面值；然后，識別器把信息傳給PLC；PLC根據(jù)所投入的硬幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種飲料，做出相應(yīng)的反應(yīng)。當(dāng)按下選擇飲料的按鈕時，相應(yīng)的電動機(jī)啟動，飲料開始供應(yīng)，提取飲料到取物口，顧客取出飲料，完成此次交易。它具有投幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇和飲料供應(yīng)系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)等來實(shí)現(xiàn)完整的售貨功能。售貨機(jī)的基本功能就是對投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并做出相應(yīng)的反應(yīng)。售貨機(jī)中有8種商品，可樂2元，雪碧2元，，芬達(dá)2元，健力寶2元?，F(xiàn)投入錢幣，當(dāng)投入的貨幣超過可樂的價格時，可樂、雪碧、芬達(dá)、健力寶指示燈亮，提示可以購買，只有純牛奶和雀巢咖啡的燈不亮，所有商品的燈都亮，提示可以購買。當(dāng)按下可樂按鈕時，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去可樂的價格同時啟動相應(yīng)的電機(jī)，提取可樂到出貨口。買其它商品時也一樣。操作完成后不再購買而按下退幣按鈕，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。由此看來，自動售貨機(jī)進(jìn)行一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算，這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識別系統(tǒng)和貨幣的傳動來實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能?？赏ㄟ^操作屬性把自動售貨機(jī)分為四個過程：(1) 投幣過程 (2) 價格比較過程