【文章內(nèi)容簡介】 運(yùn)行模式一般都是先硬幣投入，之后通過傳感器檢測來區(qū)分幣種，投入錢幣后比較價(jià)格，大于商品價(jià)格時(shí)對應(yīng)商品顯示燈亮起并且可以按下所需商品按鈕，電動機(jī)會工作將所選商品從出貨口排出。由此可以畫出自動售貨機(jī)總框圖，如圖 ： 圖 控制系統(tǒng) 總框圖 投入一元或者五角硬幣后，通過傳感器識別區(qū)分出幣種，通過主控單元來接收人民幣識別系統(tǒng)信息，判斷是否可以購買商品，通過顧客按鍵選擇商品并確認(rèn)后通過電動機(jī)運(yùn)作來送出商品。當(dāng)主控單元識別貨幣后與貯存在寄存器里的商品價(jià)格比較，當(dāng)投入錢幣大于商品價(jià)格時(shí)，對應(yīng)的商品指示燈亮。 自動售貨機(jī)的組成及工作原理 自動售貨機(jī) 售貨時(shí)，貨幣傳感器對投入 的錢幣 進(jìn)行識別，如果有假鈔則會退回；顧客選擇商品后電機(jī)就會工作將 所選擇的 商品 送出 ，并且在 LED 顯示屏顯示余額。 自動售貨機(jī)由箱體、樣品展示窗、商品貯存 機(jī)構(gòu) 、商品驅(qū)動機(jī)構(gòu)、 錢幣識別 系統(tǒng)、微5 電腦控制系統(tǒng)、整機(jī)電源和照明系統(tǒng)、制冷制熱系統(tǒng)八個(gè)部分組成。 如圖 圖 自動售貨機(jī)整體框架 箱體是自動售貨機(jī)的一個(gè)整體框架。 樣品展示窗用來展示和明碼標(biāo)價(jià)各商品的一個(gè)透明櫥窗。 機(jī)構(gòu) 商品貯存 機(jī)構(gòu) 用于 存儲所需要銷 售的商品， 在貯存機(jī)構(gòu)內(nèi)部 設(shè)有保溫裝置 來 商品冷藏保鮮貯備。 商品驅(qū)動機(jī)構(gòu)用于 送出 商品，使 存儲在自動售貨機(jī)里 的商品落到取貨口中，便于顧客取走所 選購的 商品。 系統(tǒng) 錢幣識別 系統(tǒng)由 貨幣 識別 器、錢幣自動分類貯存機(jī)構(gòu)和退幣機(jī)構(gòu)三 個(gè) 部分組成。 錢幣識別器是一個(gè) 可獨(dú)立被采用的機(jī)構(gòu)， 它 可以識別錢幣 真假，并且可以將 分類貯存 好的的不同種貨幣從出幣口送出 ，實(shí)現(xiàn) 了 退幣找零的功能， 這一技術(shù) 是自動售貨機(jī)的關(guān)鍵技術(shù) 控制系統(tǒng) PLC 控制系統(tǒng)是 一種電控系統(tǒng)，它控制著 自動售貨機(jī)在 銷售過程中 識幣，自動累計(jì)、6 外部金額顯示、自動 送出商品和發(fā)出退幣找零等的各種功能。 整機(jī)電源擁有穩(wěn)壓 、變壓分配、防干擾 和防漏電等保護(hù)功能，照明系統(tǒng)負(fù)責(zé) 樣品展示窗的照明。 制冷和制熱系統(tǒng) 可以實(shí)現(xiàn)商品的冷熱調(diào)節(jié) ，在 自動售貨機(jī)的 保溫貯存室內(nèi)， 還可以 實(shí)現(xiàn)商品恒溫 保存 。 當(dāng)顧客通過自動售貨機(jī)賣商品時(shí)，首先通過 投幣口將錢幣投幣，系統(tǒng)檢測投入錢幣的數(shù)目并保存到寄存器中，然后 選擇 所需要商品的 按鍵。 投入的錢幣通過 價(jià)格 比較器與 系統(tǒng)內(nèi)部已存儲好的商品價(jià)格進(jìn)行 比較，如果 投入錢幣小于存儲好的商品價(jià)格 ， 那么 顧客需要再投入 一些錢幣，系統(tǒng)會把這次投入的錢幣與之前投入的的進(jìn)行累加，繼續(xù) 比較，直到 投入的錢幣大于給定的商品價(jià)格 ， 這時(shí)候顧客就能選購商品了。當(dāng)顧客按下某個(gè)商品的選擇按鈕時(shí)，商品就會從出貨口送出，這時(shí)候把投入錢幣減去選購商品價(jià)格，算出剩余錢數(shù) ，并發(fā)出找錢信號，把 剩余錢從出幣口送出 。自動售貨 還把每次賣出商品的價(jià)格通過 累計(jì)器進(jìn)行累加， 通過 在寄存器上儲存累加后 在屏幕上顯示總價(jià)錢，方便顧客查詢。 本章小結(jié) 本章節(jié)中重點(diǎn)介紹了自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)。首先在第一節(jié)我們介紹了本次設(shè)計(jì)中所需要實(shí)現(xiàn)的控制要求，對我們的設(shè)計(jì)有了明確的指導(dǎo)方向。第二節(jié)中我們介紹了控制系統(tǒng)的框圖，從中我們可以了解自動售貨機(jī)的是如何利用 PLC實(shí)現(xiàn)控制 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的。最后介紹的是自動售貨機(jī)的組成及其工作原理，讓我們對自動售貨機(jī)有了更進(jìn)一步的了解 7 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 自動售貨機(jī)的硬件設(shè)計(jì)需要涉及到 5 種不同的部分，分別是傳感器，按鈕， PLC，電機(jī)，顯示屏，缺一不可。本章將針對這 5種不同的部分來進(jìn)行詳細(xì)的介紹和選擇合適本次設(shè)計(jì)的硬件型號。 根據(jù)自動售貨機(jī)實(shí)際工作要求 需要按鍵來實(shí)現(xiàn)選擇商品，通過傳感器識別貨幣面值和真?zhèn)?，通過電機(jī)來推出商品并且需要顯示屏來顯示相關(guān)信息，由此 可以將自動售貨機(jī)的硬件系統(tǒng)畫成如下框圖，如圖 ： PLC傳 感 器指 示 燈電 機(jī)按 鈕 圖 傳感器選型 在自動售貨機(jī)中傳感器是必不可少的一部分，它的好壞可以影響到自動售貨機(jī)性能的優(yōu)良，因此對于選擇合適的傳感器是非常重要的。本次設(shè)計(jì)我選用的是石珍 ZDF15511傳感器 ，它的具體參數(shù)如下表 ； 表 傳感器參數(shù)表 品牌 型號 類型 額定電壓 工作溫度 石珍 ZDF15511 直通式 AC220V 常溫 本設(shè)計(jì)的自動售貨機(jī)的 錢幣 識別是通過選用 電磁傳感器來實(shí)現(xiàn)。 國家 發(fā)布的一元和五角硬幣都是 經(jīng)過 特殊 制造工藝知道的 的金屬合金， 當(dāng)這些硬幣 通過投幣入 口經(jīng)過傳感器時(shí)，就會進(jìn)入 一個(gè) 由電感和電容組成的特定高頻振蕩線路所產(chǎn)生的磁場 ， 不同硬幣的材質(zhì)和 大小會 對電感量的 大小產(chǎn)生一些 影響 ，電感量 大小 的變化 能夠引起振蕩頻率的改變， 然后通過 窄帶選頻電路將頻率信號 轉(zhuǎn)換成 電壓信號 并且 輸出 來完成對不同種類 硬幣的識別。 同時(shí)每張 5元、 10 元真鈔 一些地方 是用磁性油墨 特殊 印刷的，因此 可以用 磁頭對 這兩類 紙幣的8 進(jìn)行 磁性 檢測， 通過這一種方法 就可以 達(dá)到 記錄錢幣的投入和辨別錢幣的真?zhèn)?的功能 。 電磁傳感器如圖 33： 圖 33傳感器 自動售貨機(jī)上有幾個(gè)不同功能的 電動機(jī)，在飲料的輸出部分 電動機(jī)的作用是帶動彈簧旋轉(zhuǎn)一圈將儲存在自動售貨機(jī)中的 飲料轉(zhuǎn)出，每 一 種飲料 的送出 必須要 有一個(gè) 與之對應(yīng)的電動機(jī) 來 給它 驅(qū)動，因此， 選擇合適的電動機(jī)變得尤為重要 。 在 自動售貨機(jī)上使用的電動機(jī) 的 功率 一般都不大，類似 飲料 的 自動售貨機(jī)一般 都是 使用額定電壓為 12到 24V，額定功率為 3W的電動機(jī) 。 因?yàn)樗凵唐肥秋嬃?，所?要使用直流減速電機(jī)， 該電機(jī) 增大 了 扭矩，就 使 得貯存在自動售貨機(jī)里德飲料的能夠得到緩慢的送出 。 現(xiàn)在在各類機(jī)械上使用的電機(jī)一般都是交流電機(jī)，但是因?yàn)樽詣邮圬洐C(jī)的售貨的時(shí)間比較短，電機(jī)需要在較短的時(shí)間內(nèi)啟動與 制動，交流電機(jī)不能滿足這些要求，因此 在本次設(shè)計(jì)中 使用直流電動機(jī)較為合適。 電動機(jī)選型如表 所示： 表 電動機(jī)選型 減速電機(jī) 額定電壓 額定功率 轉(zhuǎn)速 減速比 XINX37JS DC+12V 3W 1： 10 顯示屏選型 自動售貨機(jī)中的投入錢幣等信息為了供使用者清楚的了解到，因此需要選擇一塊合適的顯示屏來顯示相關(guān)信息。 通過對比幾種不同種類的顯示屏 與數(shù)碼管 ，最終選用 LED數(shù)碼管 來顯示相關(guān)的信息。 LED 數(shù)碼管 與其它 屏幕 顯示器相比 ,它 主要 有以下 幾個(gè) 特點(diǎn)： LED數(shù)碼管的亮度比較高， 因此能夠二十四小時(shí)供人使用； LED 數(shù)碼管的使用壽命比較長 ； 數(shù)碼管 可以方便的與 計(jì)算機(jī)接口 ，可以單機(jī)控制也可以多臺聯(lián)機(jī)控制； 數(shù)碼管控制方便其編排方式任意，適合各種工程需求。 LED 數(shù)碼管 如圖 ： 9 圖 LED 數(shù)碼管 PLC的 選型 PLC 的硬件主要有中央處理器 (CPU)、輸入單元、輸出單元、 存儲器、 通信接口、擴(kuò)展接口、電源 這七個(gè) 部分組成。其中， CPU 是 PLC 的核心；輸入單元與輸出單元 實(shí)現(xiàn)了 CPU與所需連接的輸入和輸出設(shè)備之間的連接 ；通信接口 是用來連接編程器與 上位機(jī)等 的外部設(shè)備，它的 硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 ： 圖 PLC 硬件結(jié)構(gòu)圖 PLC 的定義 PLC 是一種數(shù)字式的電子 設(shè)備 ，它使用了可 用來 編程的存儲器 來 存儲 相應(yīng) 指令，能 夠完成 多種計(jì)算功能，例如 邏輯、順序、計(jì)數(shù) 、計(jì)時(shí) 和算術(shù)運(yùn)算等功能， PLC能夠 通過數(shù)字或 模擬式 的輸入與輸出 模塊實(shí)現(xiàn) 控制各種工程機(jī)械和各類 生產(chǎn)過程。 PLC 的全稱是可編程邏輯控制器，它是 一種 通過 數(shù)字 邏輯 運(yùn)算 來 實(shí)施各類 操作的電子系統(tǒng)， 專門 為在工業(yè)環(huán)境下的 使用電子操作系統(tǒng)的 各類機(jī)械 應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。 它使用一種可編程的存儲器用來在 內(nèi)部存儲 相關(guān) 程序 、 執(zhí)行邏輯運(yùn)算 與 順序 的 控制 、 定時(shí) 、 計(jì)數(shù)與 運(yùn)算 操作等 可供 用戶 使用的指令，并通過數(shù)字 量的 輸入輸出 與模擬 量的 輸入輸出來 控制各種類型的 工業(yè)機(jī)械與 生產(chǎn)過程。編程器 存儲器 系統(tǒng) 用戶 數(shù) 程序 程序 據(jù) 外部 設(shè)備 接口 輸入 接口 中央處理單元 （ CPU） I/O 擴(kuò)展 接口 輸出 接口 10 DCS 是一種可以將 管理和顯示功能集中的一種自動化高技術(shù)產(chǎn)品 ， 它是一種集散型控制系統(tǒng)，并且是一種 在模擬量回路控制較多的工業(yè)機(jī)械中廣泛使用， 同時(shí)能夠控制中 出現(xiàn)的 危險(xiǎn) 可能 分散 ,。 DCS 由控制器 、 I/O 板 、 操作站 、 通訊網(wǎng)絡(luò) 、 圖形及 編程 軟件 5個(gè)部分組成 。 圖 西門子 PLCs7300 外部圖 如圖 37 西門子 PLCs7300外部圖，也是我們本次設(shè)計(jì)中 PLC 所要選用的型號。我們之所以選用 PLC來實(shí)現(xiàn)對 自動售貨機(jī) 的控制的，主要是因?yàn)?PLC控制有許多如下的 特點(diǎn) ： (1)使用方便，編程簡易 (2)指令 循環(huán)周期 比較 短、處理速度快 (3)指令集 的 功能 十分 強(qiáng)大，可用于復(fù)雜功能 場合 (4)產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊，可用于空間有限的場合 (5)模塊化結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)更加靈活 (6)有不同性能檔次的 CPU 模塊可供選擇 (7)功能模塊和 I/O 模塊可選擇 同時(shí) PLC 的功能也非常全面，它擁有 條件控制 、 定時(shí) /計(jì) 數(shù)控制 、 數(shù)據(jù)處理 、 步進(jìn)控制 、 A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換 、 運(yùn)動控制 、 過程控制 、 擴(kuò)展 、 遠(yuǎn)程 I/O、 通信聯(lián)網(wǎng) 、 監(jiān)控功能 這 11個(gè)功能，可以說是功能強(qiáng)大。 PLC 控制系統(tǒng)中的 I/O 點(diǎn)數(shù)計(jì)算與分配 根據(jù)自動售貨機(jī)的控制特點(diǎn)，輸入信號應(yīng)包括如下部分： （ 1）投幣檢測 根據(jù)設(shè)計(jì)要求需要一元 、 五角 、五元和十元四 種錢幣數(shù)值，因此需要 四 個(gè)投幣按鈕，也就是需要 四 個(gè)輸入信號 。 （ 2） 選擇按鈕 本設(shè)計(jì)共有 3 種飲料，分別是汽水、花茶、咖啡，因此需要 3個(gè)按鈕來對應(yīng)選擇商品，還有一個(gè)選擇一元五角按鈕 同 ， 因此總共需要 4 個(gè)輸入信號 。 11 （ 3） 退幣按鈕 所有自動售貨機(jī)都需要一個(gè)退幣按