【正文】 ..........................................21 晶 體 管 顯示 ...............................................................................................................................................23 第五章 飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .................................... 25 飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的工作流程 ........................................ 25 飲料自動(dòng)售貨機(jī)各控制功能的程序設(shè)計(jì) .................................. 306 第六章 系統(tǒng)調(diào)試 .................................................................................. 37 調(diào)試主要內(nèi)容 ............................................................................... 42 調(diào)試結(jié)果 ....................................................................................... 42 第七章 總結(jié)與展望 ............................................................................... 44 總結(jié) ............................................................................................... 44 展望 ............................................................................................... 44 致 謝 .................................................................................................... 45 參考文獻(xiàn) ................................................................................................ 40 附錄 指令表 .......................................................................................... 41 第 頁 共 45頁 5 第一章 緒論 自動(dòng)售貨機(jī)的研究背景及意義 自動(dòng)售貨機(jī)最早出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 60 年代的歐美，當(dāng)時(shí)在美國(guó)的地鐵系統(tǒng)中。人們可以用 1 美分在自動(dòng)售貨機(jī)上購(gòu)買到一塊口香糖。這便是最早的自動(dòng)售貨機(jī)。 作為一種全新的零售方式， 20 世紀(jì) 80 年代以來，自動(dòng)售貨機(jī)在美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家得 到了迅速的普及和發(fā)展。其產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高，集光、機(jī)、電、防偽識(shí)別、數(shù)字密碼、智能軟件等技術(shù)于一體；24 小時(shí)服務(wù)，售貨便利，無需專人盯守，省人工，省成本；售貨范圍廣，人們通過自動(dòng)售貨機(jī)不僅可以買到食品、香煙、飲料、報(bào)紙、票、卡，甚至鮮花和小寵物等物品；此外它還是一種新穎獨(dú)特的廣告媒體。目前，自動(dòng)售貨機(jī)已經(jīng)在許多個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用。根據(jù)美國(guó)《自動(dòng)世代》統(tǒng)計(jì)，日本每 23 人擁有一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)、美國(guó)每 40 人一臺(tái)、歐洲每 60 人一臺(tái)。在鄰國(guó)日本，全國(guó)市場(chǎng) 70%的罐裝飲料是通過自動(dòng)售貨機(jī)售出的，每個(gè)人一年投入自動(dòng)售貨機(jī)用 于購(gòu)物的貨幣高達(dá) 400 多美元；根據(jù)日本麒麟啤酒公司調(diào)查，一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)每年可售出上萬罐清涼飲料，比一般不太繁忙的小商品銷量還要大，美國(guó)可口可樂公司則擁有分布于世界各地的幾十萬飲料售貨機(jī)；在西班牙，全國(guó)通過自動(dòng)售貨機(jī)售出的商品銷售額占全國(guó)零售業(yè)的六成以上，并以每年10%的速度遞增。全世界約有 1800 萬臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)處于運(yùn)營(yíng)中，包括自動(dòng)售貨機(jī)制造與運(yùn)營(yíng)在內(nèi)的整個(gè)行業(yè)年銷售額超過 2500 億美元，自動(dòng)售貨業(yè)已成為零售業(yè)增長(zhǎng)最快的行業(yè)之一。 近幾年，自動(dòng)售貨機(jī)在我國(guó)的大中城市發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛，車站、碼頭、酒店賓館、大學(xué) 校園、繁華的街道等地方隨處可見自動(dòng)售貨機(jī)的身影。據(jù)統(tǒng)計(jì)，廣州市區(qū)就擺放了各種品牌的自動(dòng)售貨機(jī)，而這還不足以滿足地鐵和公交車站的需要。自動(dòng)售貨機(jī)不但給人們的生活帶來了極大的方便，而且也成為現(xiàn)代化城市的一道亮麗的風(fēng)景線。隨著我國(guó)零售業(yè)態(tài)的不斷發(fā)展和 2021 年上海世博會(huì)舉行的過程中，我國(guó)無店鋪銷售業(yè)態(tài)的發(fā)展獲得了良好的環(huán)境和契機(jī)。尤其是跨國(guó)企業(yè)的加入，進(jìn)一步刺激和帶動(dòng)我國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 第 頁 共 45頁 6 研究自動(dòng)售貨機(jī)的目的 從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來看，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。自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)長(zhǎng)期以來在美國(guó)、日本等國(guó)家得到迅猛發(fā)展，目前已在多個(gè)國(guó)家得到廣泛普及。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，但中國(guó)的自動(dòng)售貨機(jī)擁有量還不太多，相對(duì)于13 億的人口大國(guó)和零售業(yè)態(tài)發(fā)展的趨勢(shì)而言，中國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)的發(fā)展空間將更加廣闊。 第 頁 共 45頁 7 第二章 可編程控制器 PLC的介紹 可編程控制器 PLC PLC 概述 PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 PLC具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、可靠性好等特點(diǎn)。 PLC 的發(fā)展前景 PLC 總的發(fā)展趨勢(shì)是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具 體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 向小型化、專用化、低成本方向發(fā)展 向大容量、高速度方向發(fā)展 智能型 I/O 模塊的發(fā)展 基于 PC 的編程軟件取代編程器 PLC 編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化 PLC 通信的易用化 第 頁 共 45頁 8 組態(tài)軟件與 PLC 的軟件化 PLC 與現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合 開發(fā)新型特殊功能模塊 CPU 的處理速度進(jìn)一步加快 PLC 的工作原理 PLC 的工作原理與計(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的，可以簡(jiǎn)單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。 PLC通電后，首先對(duì)硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)（見圖 21） 圖 21 各階段處理任務(wù) PLC 的循環(huán)掃描工作 對(duì)每個(gè)程序， CPU 從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號(hào)做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。 PLC 的掃描全過程如圖 22所示 第 頁 共 45頁 9 圖 22 PLC 的掃描全過程 PLC 的硬件組成 PLC 的硬件主要由中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、 電源等幾部分組成。其中， CPU 是PLC 的核心；輸入單元 /輸出單元是 CPU 與現(xiàn)場(chǎng)輸入 /輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備，其硬件構(gòu)成圖如圖 23。 圖 23 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC 的編程語言 PLC 為用戶提供了完善的編程語言來滿足編制用戶程序要求。它提供的編程語言通常有以下 5 種：梯形圖（ LAD）、語句表（ STL）、順序功能圖（ SFC）、功能塊圖（ FBD）和結(jié)構(gòu)文本（ ST）。 第 頁 共 45頁 10 PLC 的特點(diǎn) 抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng) 編程方便，易于使用 功能完善 體積小，維護(hù)操作方便 易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化 可實(shí)現(xiàn)三電一體化 PLC 的應(yīng)用場(chǎng)合 隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展， PLC 的制造成本不斷下降，而其功能卻大大增強(qiáng)。目前在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中 PLC 已經(jīng)成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，應(yīng)用面幾乎覆蓋了所有的工業(yè)企業(yè)，諸如鋼鐵、冶金、采礦、水泥、石油、化工、輕工、電力、機(jī)械制造、汽車等等各行各業(yè)、特別是在輕工業(yè)中，因生產(chǎn)門類多，加工方式多變，產(chǎn)品更新?lián)Q代快，所以 PLC 廣泛應(yīng)用在組合機(jī)床自動(dòng)線、專用機(jī)床、塑料機(jī)械、包裝機(jī)械、電梯等電器設(shè)備中。 PLC 已經(jīng)躍居現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化三大產(chǎn)柱（ PLC、ROBOT、 CAD/CAM）的主導(dǎo)地位。 PLC 與其它工業(yè)控制裝置的比較 PLC 與集散控制系統(tǒng) PLC 是由繼電器邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期的功能是以數(shù)字量的順序控制為主。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，PLC 在邏輯運(yùn)算、璧還調(diào)節(jié)的功能，運(yùn)算速度提高，輸入輸出規(guī)模擴(kuò)大，并開始與小型計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成以 PLC 為重要部件的初級(jí)分散控制系統(tǒng)。 集散控制系統(tǒng)是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來，初期的功能以回路調(diào)節(jié)為主。隨著微處理器和單片機(jī)的出現(xiàn)，他 把順序控制技術(shù)、數(shù)據(jù)采集、過程控制的模擬量?jī)x表和過程監(jiān)控裝置等有機(jī)的結(jié)合在一起，形成了新一代的集散型控制系統(tǒng)。 可見，不論是 PLC 還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，始終是互相滲透，互相補(bǔ)充。新一代的 PLC 增強(qiáng)了模擬量控制功能，可配備各種智 第 頁 共 45頁 11 能模塊，具有了 PID 調(diào)節(jié)功能和構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、組成分級(jí)控制的功能。集散系統(tǒng)既有單回路控制功能，也有多回路控制功能，同時(shí)也有順序控制功能。因此，當(dāng)今的 PLC 與集散控制系統(tǒng)的發(fā)展越來越接近，很多生產(chǎn)過程的控制既可用 PLC 實(shí)現(xiàn)，也可用集散系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。 PLC 與工業(yè)控制計(jì)算機(jī) 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是指能夠提供各種數(shù)據(jù)采集和控制功能，能夠和工業(yè)對(duì)象的傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接接口，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠運(yùn)行的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。工業(yè)控制機(jī)是由通用微機(jī)推廣應(yīng)用發(fā)展而來，硬件結(jié)構(gòu)方面總線標(biāo)準(zhǔn)化程度高，品種兼容性強(qiáng)，軟件資源豐富，特別是有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的支持，故對(duì)要求快速，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，模型復(fù)雜的工業(yè)對(duì)象的控制占有優(yōu)勢(shì)。但是，使用工業(yè)控制機(jī)的人員的技術(shù)水平要求較高，一般具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí)。工業(yè)控制機(jī)在整機(jī)結(jié)構(gòu)上尚不能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，因而，不如 PLC 那樣容易推廣。 PLC 是專為工廠現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計(jì) 的，結(jié)構(gòu)上采用整體密封或插件組合型，并采用了一系列抗干擾措施，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用有很高的可靠性； PLC 是由電氣控制廠