【正文】 .............................................................................. 26 仿真設(shè)計(jì) .................................................................................................. 26 仿真結(jié)果及分析 ...................................................................................... 28 結(jié)論 ......................................................................................................................... 30 致謝 ......................................................................................................................... 32 基于 PLC 的自動(dòng)售貨機(jī)控制 4 緒論 自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無人自動(dòng)售貨 ， 集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。在 PLC 梯形圖的編寫時(shí)，文中采用的是三菱 PLC 梯形圖專用編譯軟件來進(jìn)行編寫。自動(dòng)售貨機(jī)有自動(dòng)售飲料機(jī)、自動(dòng)售香煙機(jī)和自動(dòng)服務(wù)機(jī)等等。目前自動(dòng)售貨機(jī)在一些國(guó)家已達(dá)到普及的程度。 文中詳盡地介紹了自動(dòng)售貨機(jī)的各硬件組成，并完成了 PLC 外部接線圖。利用 PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行 。可編程邏輯控制器（ Programmable Logical Controller） ,簡(jiǎn)稱 PLC，是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)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，它具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。 PLC 的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，這些高新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了 PLC 的發(fā)展，而 PLC的發(fā)展又對(duì)這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求，促進(jìn)了他們的發(fā)展?，F(xiàn)代自動(dòng)售貨機(jī)的種類、結(jié)構(gòu)和功能依出售的物品而異，主要有食品、飲料、香煙、郵票、車票、日用品等自動(dòng)售貨機(jī)。指示裝置用以指示顧客所選商品的品種。 自動(dòng)售貨機(jī)是一種全新的商業(yè)零售形式， 20 世紀(jì) 70 年代自日本和歐美發(fā)展起來。 在日本全國(guó)各地，共設(shè)有 550 萬臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)（據(jù) 1998 年的統(tǒng)計(jì)），銷售額達(dá) 6 兆 8969 億 4887 萬日元，為世界第一。 17 世紀(jì)，英國(guó)的小酒吧里設(shè)有了香煙的自 動(dòng)售貨機(jī)。 50 年代， “噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī) ”大受歡迎，果汁被注入在紙杯里出售。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫存信息及時(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。 自動(dòng)售貨咖啡機(jī)是一種既可以出冷熱咖啡也 可以同時(shí)出奶茶果汁飲料的咖啡飲料自動(dòng)售貨機(jī)，省時(shí)方便快捷。 從廣義來講投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可 以銷售商品的機(jī)械，從狹義來講就是自動(dòng)銷售商品的機(jī)械。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開發(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。 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)。 1973 年，西歐國(guó)家也研制出了他們的第一臺(tái)可編程序控制 器。所以，通常稱為可編程序邏輯控制器（ PLC— Programmable Logic Controller）。使 PC 在概念、設(shè)計(jì)、性能、價(jià)格以及應(yīng)用等方面都有了新的突破。 20 世紀(jì) 20 年代出現(xiàn)了將接觸器、各類繼電器、定時(shí)器、其他電器及其觸頭按一定邏輯關(guān)系連接的繼電接觸控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、便于掌握在一定范圍了能夠滿足控制要求，在工業(yè)控制中一直占有主導(dǎo)地位。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。智能型 I/O 模塊的發(fā)展 組態(tài)軟件與 PLC 的軟件化 基于 PLC 的自動(dòng)售貨機(jī)控制 10 PLC 的工作原理 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)展接口電源等部分組成。 21 整體式 PLC 組成框圖 1．中央處理單元（ CPU） 同一般的微機(jī)一樣， CPU 是 PLC 的核心。 在 PLC 中，存儲(chǔ)器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式，而 PLC 則采用循環(huán)掃描工作方式。一個(gè)掃描周期大致可分為輸入 /輸出刷新和執(zhí)行指令兩個(gè)階段。 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 的掃描全過程如圖 23 所示。 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。如果投入的金額 等于或大于商品的售價(jià)，則發(fā)出允許出售的信號(hào)。 圖 31 是硬幣驗(yàn)鈔機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。再通過檢測(cè)頻率的變化，與設(shè)定值進(jìn)行比較，確定某種硬幣種類后，經(jīng)窄帶選頻電路將頻率信號(hào)變成電壓信號(hào)輸出（開關(guān)量），完成對(duì)金屬硬幣的識(shí)別。工作狀態(tài)下，線圈及其外圍電路會(huì)以一個(gè)特殊的頻率振蕩（多個(gè)線圈的話頻率各不相同），當(dāng)硬幣以垂直或平行于線圈平面的方式穿過時(shí)（不同產(chǎn)品方式不同），會(huì)引起振蕩頻率的變化。 直徑 ——老式的識(shí)別裝置用光電管隊(duì)列來識(shí)別直徑，排列組合得當(dāng)?shù)脑挘R(shí)別精度也不低（可答 ）。 一個(gè)硬幣正常的情況下是被塞進(jìn)入口，然后沿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好的槽滾動(dòng)進(jìn)入，會(huì)有一定的速度，通過前述的線圈的時(shí)間很有限（ 500ms 以內(nèi)），而且速度比較均勻。 基于 PLC 的自動(dòng)售貨機(jī)控制 17 第 4 章 自動(dòng)售貨機(jī)的 PLC 程序設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)分析 自動(dòng)售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的錢幣數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然后根據(jù)運(yùn)算結(jié)果做出相應(yīng)的判斷，看看哪種商品可以進(jìn)行購買，哪種商品不能購買，本次課程設(shè)計(jì)的要求是可識(shí)別三種錢幣，分別是 1 元、 5 元、 10 元，采用三個(gè)按 鈕進(jìn)行模擬，自動(dòng)售貨機(jī)共出售 3 種貨物，其價(jià)格分別定為 1 元、 2 元、 5 元，當(dāng)投幣數(shù)大于等于貨物價(jià)格時(shí)，該種貨物的指示燈亮，表示可以進(jìn)行購買， 3 種貨物分別用 3個(gè)信號(hào)燈進(jìn)行指示。除此之外，本次設(shè)計(jì)還涉及了找零功能的實(shí)現(xiàn)。目前我國(guó)市 場(chǎng)上主流的小型的三菱 PLC 比較合適此設(shè)計(jì)控制，三菱公司生產(chǎn)的小型 PLC 的代表為 FX2N 系列的 PLC、它具有豐富的內(nèi)部資源：程序存儲(chǔ)器具有 16K 步的最大存儲(chǔ)容量， 128種應(yīng)用指令，還具有 184 點(diǎn) 8 進(jìn)制編號(hào)的輸入點(diǎn)數(shù)， 184 點(diǎn) 8 進(jìn)制編號(hào)的輸出點(diǎn)數(shù)，普通型、掉電保持性和賦予特殊用途型三種內(nèi)部繼電器，以及狀態(tài)寄存器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器、常數(shù)與指針等功能與資源。其引基于 PLC 的自動(dòng)售貨機(jī)控制 19 腳圖如圖 41，其各引腳功能如下： 圖 41 CD4511 引腳圖 LT：做燈泡測(cè)試用，當(dāng) LT=0，則不論其它輸入狀態(tài)為何，其輸出abcdefg=1111111，使七段顯示器全亮，即顯示 8，以便觀測(cè)七段顯示器是否正常。當(dāng) LE=0 時(shí) (LT=1 且 BI=1)， DCBA 數(shù)據(jù)會(huì)被送入 IC 的緩存器中保存，以供譯碼器碼；當(dāng) LE=1 時(shí)，則 IC 中的暫存器會(huì)關(guān)閉，僅保存原來在LE=0 時(shí)的 DCBA 數(shù)據(jù)供譯碼器譯碼。 1． 銷售機(jī)背景的設(shè)計(jì) 售貨機(jī)背景是一個(gè)不動(dòng)的畫面，可以利用圖片處理的方法按照制定樣式的功能畫出售貨機(jī)的整體。 4．按鈕設(shè)計(jì) “選擇”按鈕的設(shè)計(jì)要反映出可以購買和不可以購買的差異，所以其中也要有可以變化的字符，設(shè)計(jì)如右圖 ，其中字符“選擇”在滿足條件下可以閃爍變色，退幣按鈕設(shè)計(jì)成 樣式，按鈕均可以動(dòng)作。它根據(jù)投入錢幣的多少，提示你可以買什么東西，再按一下相應(yīng)的按鈕，購買的飲料就可以從出口處提出，出口處提示用戶將物品拿走，不買東西了就按下退幣按鈕，將多余的錢幣取回。 通過本次論文設(shè)計(jì)，使我對(duì) PLC 控制的知識(shí)有了更深層次的認(rèn)識(shí)，同時(shí)通過多次上機(jī)操作，我對(duì)計(jì)算計(jì)的運(yùn)用能力也有很大的提高，而在論文設(shè)計(jì)中通過查閱文獻(xiàn)，搜集資料，綜合分析等方面的訓(xùn)練，使我綜合運(yùn)用各方面知識(shí)，分析解決實(shí)際問題的能力也得到了很大的提高。 她在忙碌的教學(xué)工作中擠出時(shí)間來審查、修改我的論