【正文】 其找錢程序如圖 411 所示： 圖 411 找錢程序梯形圖 自動售貨機退幣時，其系統(tǒng)根據(jù)用戶所剩余額進行比較，當余額大于或者等于 5 元時，先退幣面值為 5 元的貨幣，然后再根據(jù)大于或者等于 1 元的余額退 1元的貨幣，最后再退回 元的用戶余額退回給用戶。 根據(jù)上述要求，因條件所限輸出均用指示燈代替，由此繪制出 PLC 控制電路接線圖，如圖 21 所示： 圖 43 PLC 外部 I/O 接線圖 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機控制方案設(shè)計 26 該 PLC 自動售貨機 I/O 接線圖中， PLC 元件 X004， X005， X006， X007 是選擇控制按鈕，選擇可樂，綠茶，奶茶。 I/O 點數(shù)越多，外部可接入的器件和輸出的器件就越多，控制規(guī)模就越大。 （ 4）步進控制功能 步進控制功能是指用步進指令來實現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成以后，才能進行下一道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進控制器。 （ 6）實現(xiàn)顧客的循環(huán)購買，故需實現(xiàn)控制程序的跳轉(zhuǎn)（向后跳轉(zhuǎn)）。 根據(jù)上述要求，制定合理方案：首先，應(yīng)該做上位機與下位機的任務(wù)分工，上位機主要用來完成仿真界面的制作過程，而下位機則主要用來完 成 PLC程序的編寫；其次，要分別對上位機和下位機進行資料的查找與收集。 （ 4）適應(yīng)發(fā)展的需要 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。如對 PLC與 PLC、 PLC與智能儀表及上位機之間有靈活方便的通信要求；或?qū)?PLC的計算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或?qū)?PLC的位置控制有 特殊要求等。這是最基本的功能描述，在實際的設(shè)計中，有很多的因素需要考慮，一定要保證機器工作的可靠性和穩(wěn)定性。這樣，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。 （ 4）彈簧推動式送出機構(gòu) 這種機構(gòu)是由螺旋式彈簧和連在彈簧一端的電機構(gòu)成的，電機轉(zhuǎn)動一圈就帶動彈簧轉(zhuǎn)動一圈，同時推 出一瓶飲料。由于電機都是電感性負載，在停轉(zhuǎn)的時候會有反向電流，所以需要用 PC847光電隔離器把控制和驅(qū)動信號隔離開來，然后用 L293D步進驅(qū)動電機，電機驅(qū)動需 24 V電壓，控制信號經(jīng)過 L293D后變?yōu)?24 V左右的電源信號才可驅(qū)動電機。 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 7 選擇 電動機的防護型式有多種，實用中選擇時必須根據(jù)不同的工作環(huán)境選擇適宜的防護型式電動機。例如實行聯(lián)機方式，通過電話清涼飲料自動售貨機成為該行業(yè)的主流。 本文就詳細地介紹一種用 三菱 FX2N PLC 實現(xiàn)的自動售貨機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計 ， 并編寫了系 統(tǒng)程序總框圖和一個具體的梯形圖 ， 經(jīng)實踐驗證該控制系統(tǒng)是可行 的。 傳統(tǒng)的自動售貨機多采用單片機控制方案，系統(tǒng)硬件設(shè)計復雜，抗干擾能力相對較差，很難保證系統(tǒng)的 可靠性和穩(wěn)定性，維護維修困難。此時售貨機繼續(xù)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。該電動機的結(jié)構(gòu)型式按其安裝位置的不同可分為臥式和立式兩種。我們通常應(yīng)用的電機大部分是選用 4極 1500r/min 的電機，因為這種額定轉(zhuǎn)速的電機適應(yīng)范圍廣，而且其功率因數(shù)和工作效率也較高。這種送出機構(gòu)也需要較大的轉(zhuǎn)矩來帶動和占用較大的空間，而且會發(fā)生卡死現(xiàn)象。液晶層中的水晶液滴都被包含在細小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個或多個單元格構(gòu)成屏幕上的一個像素。 ： 主要包括紙幣識別器、硬幣識別器、硬幣找零系統(tǒng)等，它主要實現(xiàn)識別真假紙幣 (一般為拾元、伍元 )和硬幣 (壹元、伍角 )、拒收假幣和殘幣、正確找零的功能。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。 （ 3）力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便 一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓、設(shè)備的維護也將導致運行資金的增加。 （ 5）所編程序能夠循環(huán)運行 PLC的工作特點是循環(huán)反復、不間斷地運行同一程序。 （ 3）由于實驗室 PLC型號三菱 FX2N48MR對某些指令無法識別，所以需將所有用脈沖執(zhí)行型的功能指令都使用 PLS指令進行轉(zhuǎn)化，即通過 PLS指令驅(qū)動輔助繼電器 M，實現(xiàn)程序功能。 、 PLC的主要功能 （ 1）條件控制功能 條件控制（或稱邏輯控制或順序控制）功能是指用 PLC的與、或、非指令取代繼電器接觸的串聯(lián)、并聯(lián)及其他各種邏輯連接，進行開關(guān)控制。用戶存儲容量是指 PLC 用于存儲用戶程序的存儲器容量。 了解各個控制對象的驅(qū)動要求，分析對象的控制要求，完成 PLC 硬件結(jié)構(gòu)配置。以此類推，其價格比較梯形圖如下圖 48 所示： 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機控制方案設(shè)計 28 圖 48 價格比較梯形圖 根據(jù)投入的錢數(shù)指示燈顯示的程序 根據(jù)選擇的飲料價格不同，投入的錢幣多少，則飲料的指示燈亮的情況也不一樣，指示燈分別有 Y010， Y011 和 Y012 分別表示三種飲料的指示燈，具體表現(xiàn)將會在后面具體實例中體現(xiàn)，指示燈的編程梯形圖如下圖 49 所 示： 圖 49 指示燈顯示梯形圖 選擇商品和送出部分程序 選擇商品的輸出，當投入的錢幣達到規(guī)定的價格時，相對應(yīng)商品的指示燈就會亮，當按下所對應(yīng)的按鈕，則對應(yīng)的商品就會輸出。 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機控制方案設(shè)計 30 其退幣程序如圖 412 所示： 圖 412 退幣程序梯形圖 梯形圖和指令表 本設(shè)計的總梯形圖和指令表見附錄。按鈕和指示燈，直接明了，方便簡單，易于操作。 PLC 容量包括兩個方面：一是 I/O 的點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機控制方案設(shè)計 21 （ 7）過程控制功能 過程控制功能是指通過 PLC的 PID控制指令或模塊實現(xiàn)對溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制。繼電器控制系統(tǒng)有著十分明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性差、壽命短、運行速度慢、適應(yīng)性差，尤其當生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，就必須重新設(shè)計、重新安裝，造成時間和資金的嚴重浪費?？傮w上講，仿真界面是被控對象， 利用 PLC來控制這個仿真的自動售貨機，仿真的自動售貨機接受 PLC的控制指令并完成相應(yīng)的動作；另一方面，仿真界面中的仿真自動售貨機的運行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語言來完成的。各種 PLC指令多有類似之處，但還 有些差異。在使用 PLC較多的情況下，這樣的差價當然是必須考慮的因數(shù)。此外，在簡易型售貨機中，由于出售商品種類少，價格變化小，使用幣種單一，也可用硬件來設(shè)置價格，采用撥碼開關(guān)對應(yīng)方式，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。如果用戶需要將 800X600的分辨率提升到 1024X768的話，只能借助于特定 軟件 的幫助實現(xiàn)模擬分辨率。在槽輪擺動的后半周 ,槽的開口向上轉(zhuǎn)到向下 ,并帶動一個罐體向出貨側(cè)擺動 ,同時槽輪的阻貨面擋住后面的罐體 ,電機停止工作 ,這樣就 完成一個罐體的售出。 河南城建學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 自動售貨機硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 貨幣處理裝置 貨幣處理裝置包括：檢測貨幣投入狀態(tài)的投入狀態(tài)檢測裝置；檢測有無貨幣退還操作的退還操作檢測裝置；在投入狀態(tài)及投入貨幣退還操作的有無達到規(guī)定的基準狀態(tài)時，將說得到的基準狀態(tài)信號利用所外部；連接裝置向投入外部裝置輸出的狀態(tài)輸出裝置。至于潛水泵用電機，則應(yīng)采用完全密封式，以保證在水中工作時不被潮氣侵入，當電動機在有火災(zāi)或爆炸危險的環(huán)境中時，應(yīng)注意必須選用防爆式。 從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，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，在加上場地的局限性和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也就有了其相當可觀的前景 。通過自動售貨機進行自助購物正逐漸成為市民的一種新的消費時尚，快捷方便的購物方式滿足了人們在當今科技高速發(fā)展的現(xiàn)代社會追求高品質(zhì)生活的需要。隨 著當前城市規(guī)模的增大，很多公共場合都放置有自動售貨機 ， 極大的滿足了人們的即時性需求，為人們進行簡單物品的采購提供了一種便利。舉一個簡單的例子來說明，例如：售貨機中有 8種商品，其中 01號商品（代表第一種商品）價格為 ， 02商品為 元，其余類推。因此主要適用于作為機械特性較硬而無特殊調(diào)速要求的一般生產(chǎn)機械和拖動，如一般的機床和功率小于 100KW 的水泵或通風機等生產(chǎn)機械。從電動機制造角度講，同樣功率的電動機若額定轉(zhuǎn)速越高，其電磁轉(zhuǎn)矩外形尺寸就愈小，成本就愈低且重量亦輕，并且高速電機的功率因數(shù)及效率比低速電機都高。 （ 1）旋轉(zhuǎn)式送出機構(gòu) 此送出機構(gòu)把飲料放在螺旋導軌上，并在貨道底部開設(shè)出口槽，由電機帶動螺旋導軌轉(zhuǎn)動，當飲料轉(zhuǎn)到開口槽時便出槽下貨。 LCD顯示屏都是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。 2. 銷售模塊：完成整體的銷售動作，一般都是電機驅(qū)動特定的機構(gòu)實現(xiàn)。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)。 （ 2）保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長 期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。特別是在編制復雜的程序時，更要注意程序的層次，可積累自己的與吸收別人的經(jīng)驗，整理出一些標準的具有典型功能的程序，并盡可能使程序單元化，像計算機中的常用的一些子程序一樣，移來移去都能用，這樣，設(shè)計起來簡單，別人也易了解。 顯示機構(gòu)：顯示購買的瓶數(shù)、投入的錢數(shù)以及剩余的錢數(shù)。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。計時、計數(shù)、移位以及算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等指令需占存儲器的空間。 PLC控制的自動售貨機的程序流程圖如圖 44所示。 圖 46 減法運算使用說明圖 投幣程序 X00 X00 X003 為投幣識別，每識別一次，即 X00 X002 或 X003 接通一次，往寄存器 D10 中累加按鍵代表的相應(yīng)金額，但是在報警和退幣的時候不可投幣，此時繼電器 M206 和 M208 會分別斷開，此時投幣無效，只有在退幣過程結(jié)束 4s 后，再投幣才有效，若在 4s 內(nèi)投幣則直接退幣。 圖 51 GX7CH 操作圖 寫入梯形 圖程序，選擇 FX2N 系列，然后運行。 圖 44 CMP 指令使用說明 運算指令有加法運算和減法運算，運用運算指令是用來計算錢幣的總值和剩余的錢幣。根據(jù)以上分析，可選用32 點（ 16I/16O）的 PLC，現(xiàn)選用三菱公司的 FX2N32MR 型 PLC，這種類型的 PLC能夠滿足功能的設(shè)計需 要，又在經(jīng)濟上得到了節(jié)省，完全符合設(shè)計需求。 （ 10）通信聯(lián)網(wǎng)功能 通信聯(lián)網(wǎng)功能是指通過 PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、 PLC與上位機的鏈接等，實現(xiàn)遠程I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成較大規(guī)模系統(tǒng)的復雜控制。 （ 2） PLC的定義 在 PLC的發(fā)展過程中，美國電氣制造商協(xié)會（ NEMA）經(jīng)過 4年的調(diào)查，于1980 年把 這 種新 型 的 控制 器 正式 命 名為 可 編程 序 控制 器 （ Programmable Controller），英文縮寫為 PC，并作如下定義： “可編程序控制器是一種數(shù)字式電子裝置。 由此繪出系統(tǒng)組成框圖如 32所示。要使所編的程序簡短，就要注意編程方法，用好指令，用巧指令，還要能優(yōu)化結(jié)構(gòu)。因 此，在設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則。 （ 3）檢測系統(tǒng) 在自動售貨機商品貯存道下方安有接觸行程開關(guān)，當貯存道內(nèi)有商品時，壓下行程開關(guān)，售貨機正常工作；當商品出售完畢時，行程開關(guān)被釋放，向 CPU發(fā)出無貨信號，經(jīng)檢測通過串行 擴展接口向相應(yīng)的售完指示燈發(fā)出信號，使機身外部 “ 售完 ” 指示燈亮，此種商品自動停售，即使投幣累計金額達到該道商品預(yù)設(shè)價格數(shù)值，可售按鈕仍然無啟動信號，金額累計存儲器也不清零。雖然桌面系統(tǒng)的 LCD被設(shè)計成可以接收模擬信號，但是LCD本身仍然只能處理數(shù)字信息，因此當從顯卡接收到模擬信號之后， LCD需要將模擬信號再還原為數(shù)字信號后進行處理。液晶顯示器（ LCD）的原理與陰極射線管顯示器（ CRT）大不相同， LCD是基于液晶電 光效應(yīng)的顯示器件，包括段顯示方式的字符段顯示