【文章內容簡介】 的貨物品種不多，因此要求上沒有現(xiàn)實中的自動售貨機功能強大。本自動售貨機的自動控制系統(tǒng)主要包括：計幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇系統(tǒng)、飲料供應系統(tǒng)和退幣系統(tǒng)。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 (1) 計幣 系統(tǒng)：當有顧客買飲料時，投入的錢幣經(jīng)過識別機構，記錄5 角、 1 元或 5 元錢的個數(shù)，通過個數(shù)與幣值相乘或者相加，并將總錢幣數(shù)據(jù)存放在 D9（數(shù)據(jù)寄存器）中。 (2) 比較系統(tǒng)：投入錢幣完畢后，系統(tǒng)會把 D9 內的錢幣數(shù)據(jù)和可以購買飲料的價格進行比較，當投入的錢幣總值超過 1 元小于 2 元時，西瓜汁、橙汁、葡萄汁的指示燈亮；當投入的錢幣總值超過 2 元小于 3 元時，西瓜汁、橙汁、葡萄汁、綠茶、紅茶、奶茶的指示燈亮；當投入的錢幣總值超過 3 元時， 9 種飲料的指示燈都亮，并且多選鍵 “2”也亮；當投入的錢幣總值超過 5 元時，所有的指示燈都亮， 此時可以選擇飲料或選擇退幣。 (3) 選擇系統(tǒng)：比較電路完成后選擇電路指示燈亮，當按下西瓜汁或綠茶選擇按鈕時，相應的指示燈轉為 1 秒為周期的閃爍。當相應的飲料供應完畢后，閃爍同時停止。此時可以按繼續(xù)購買按鈕，繼續(xù)購買飲料，實現(xiàn)循環(huán)購買。 (4) 飲料供應系統(tǒng)：當按下選擇按鈕時，相應的電機 Y3—Y7 啟動。在飲料輸出的同時，減去相應的購買錢幣數(shù)，當飲料輸出達到 10 秒時，電機停機。 (5) 退幣系統(tǒng)：當顧客購完飲料后，多余的錢幣只要按下退幣按鈕，系統(tǒng)就會把數(shù)據(jù)寄存器 D9 中的錢幣退回。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 第 3 章 自動售貨機硬 件 結 構設計 硬件選擇 電機的選擇 自動售貨機吐出飲料的過程實際為電機動作推飲料下來。由于電機都是電感性負載，在停轉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動信號隔離開來，然后用 L293D 步進驅動電機，電機驅動需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動電機。 電機有三根線：電源、地線和反饋信號 (電機轉一圈送出一個低電平 )。在機械制作中使電機轉一圈剛好推出一瓶飲料，電機轉一圈同時產(chǎn)生一反饋信號，此信號使電機停止轉動，另外一種情況是紅外 檢測到有貨物落下則電機停止轉動。 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。 目前投入試用的 “ 貨幣識別機 ” 設置有感應線圈，通過對貨幣的材料、大小尺寸等各個要素進行感應并探明真?zhèn)?。不同的材質具有不同的磁場變化，可以通過電子技術進行分析、探查和識別，更高級的檢測還可以運用頻譜分析。 貨幣識別器種類繁多 ,但貯幣退幣機構基本上分為兩類：一類是平面式貯幣，電磁閥退幣；另一類是圓筒式貯幣，步進電機退幣。 根據(jù)設計中對自動售貨機的要求，選擇平面式貯幣，電磁閥退幣。當貨幣投入后經(jīng)過識別識出電信號后，偽幣和異物被排出，真幣按面值由幾組分布電磁閥分配到不同貯幣腔體內備用；當收到退幣找零電信號后，通洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 過退幣電磁閥或退幣電機拉桿，將貯幣腔內下部貨幣依電信號程序推出，完成自動售貨機的退幣找零功能。 送出機構 目前，應用于自動售貨機上的商品送出機構種類較多，下面是一些較典型的送出機構。 （ 1） 旋轉式送出機構 此送出 機構把飲料放在螺旋導軌上，并在貨道底部開設出口槽，由電機帶動螺旋導軌轉動，當飲料轉到開口槽時便出槽下貨。這種送出機構應用最為廣泛，它要求電機的轉矩較大，造價成本較高。 （ 2） 轉盤式送出機構 上面是一個很大的喇叭狀罐體存儲容器，下面是一個周邊有若干個圓槽的轉盤，通過轉盤的轉動使罐體落入轉盤周邊的槽內而被售出。這種送出機構也需要較大的轉矩來帶動和占用較大的空間，而且會發(fā)生卡死現(xiàn)象。 （ 3） 滾筒送出機構 該送出機構由一個階梯梁和滾筒構成，滾筒內可以裝若干瓶飲料，通過步進電機來帶動滾筒的轉動，利用梁的各階梯段與滾筒 之間不同的開口距離控制商品掉落的順。這種機構要求電機有較高的轉動精度。 （ 4） 彈簧推動式送出機構 這種機構是由螺旋式彈簧和連在彈簧一端的電機構成的，電機轉動一圈就帶動彈簧轉動一圈，同時推出一瓶飲料。 根據(jù)設計中對自動售貨機的要求，選擇雙螺旋式送出機構。 按鈕裝置 自動售貨機的按鈕裝置，其特征在于備有操作按鈕和基板，操作按鈕設置在面板上，基板設置在操作按鈕側的相反側，具有顯示部分和檢測機構，顯示部分顯示與操作按鈕對應的信息，檢測機構用于檢測操作按鈕的操作，顯示部分設在基板上的與操作按鈕不相向的 位置。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 顯示裝置 液晶顯示器 (LCD)是現(xiàn)在非常普遍的顯示器 ,廣泛應用于各種電子產(chǎn)品，具有體積小、重量輕、省電、輻射低、易于攜帶等優(yōu)點。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的顯示器件，包括段顯示方式的字符段顯示器件，矩陣顯示方式的字符、圖形、圖像顯示器件，矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通電時導通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時，排列則變得混亂，阻止光線通過。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 第 4 章 自動售貨機 控制系統(tǒng) 設計 基于 PLC 的自動售貨機控制系統(tǒng) 自動售貨機硬件系統(tǒng)的組成部分及工作流程 （ 1） 組成部分 銷 售 模 塊人 機 模 塊通 訊 模 塊溫 控 模 板貨 幣 識 別 模 塊自動售貨機硬件系統(tǒng)主 控 制 板 圖 41 自動售貨機硬件系統(tǒng)組成部分 其中，溫控模塊包括溫度采集和加熱制冷控制；銷售模塊完成一個整體的銷售動作，一般都是電機驅動特定的機構實現(xiàn)；人機模塊包括鍵盤和顯示，有的機器還加上了顯示屏，可以投放廣告；目前僅部分高端機器有通訊模塊的功能，一般都是采用 GPRS 模塊，可 以完成銷售統(tǒng)計、原料補給、廣告管理以及一些會員服務。 （ 2） 工作流程 首先開機后要自檢各個部件的狀態(tài)是否正常，若不正常要顯示錯誤信息，方便運營人員及時修復；若自檢通過，檢查商品信息，若缺少貨物，停止銷售該類商品；然后等待，等待消費者投錢和選擇商品，若有人選擇商品，等錢幣投入后就開始執(zhí)行銷售模塊，將產(chǎn)品送出，并找零錢。這是最基本的功能描述，在實際的設計中，有很多的因素需要考慮，一定要保洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 14 證機器工作的可靠性和穩(wěn)定性。 自動售貨過程的控制子系統(tǒng)簡述 控制子系統(tǒng)由以下四個部分組成 : （ 1） 售貨價格系統(tǒng) 自 動售貨機售出的同類商品可分若干品種，其售前設定價格須預先貯存在控制系統(tǒng)內。售貨機的價格設置系統(tǒng)由按鍵和存儲器組成，通過按鍵選擇被設價商品的種類及價格，并將價格寫入存儲器，該存儲器本身具有掉電保護功能，屬于軟件設置方式。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，也可用硬件來設置價格，采用撥碼開關對應方式，結構簡單、操作方便。 （ 2） 累計、可售指示和退幣系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的核心 CPU 對識幣、退幣、無貨檢測及購貨信號進行巡回檢查，當有識幣信號后，將金額數(shù)值送入金額累計存儲器中進行累計，并通過串行擴展口進行顯示，同時將金額累計存儲器中的數(shù)值與預設價格存儲器中的數(shù)值進行比較，如金額累計數(shù)值等于或大于預設價格數(shù)值，則通過串行接口使可售指示燈亮，提示購貨。此時可按下購貨按鈕，由 CPU 檢測到購貨信號后，如金額累計存儲器中數(shù)值與預設價格相等，則通過并行擴展接口驅動電磁閥或微電機驅動出商品，并將金額累計存儲器清零，完成一次售貨過程；如累計金額大于預設價格時，驅動商品后，相減差額由信號驅動退幣，實現(xiàn)售貨和退幣找零功能。 （ 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，當貯存道內有商品時，壓下行程 開關，售貨機正常工作 ； 當商品出售完畢時，行程開關被釋放，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設價格數(shù)值，可售按鈕仍然無啟動信號，金額累計存儲器也不清零。 （ 4） 累計及自測功能系統(tǒng) 自動售貨機 CPU 在每次售出商品后，向售出累計存儲器中累計售出數(shù)洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 據(jù)，通過售貨機內部的按鍵可在金額顯示窗中讀到累計結果。此外，在按下自測功能鍵后，出現(xiàn)自測功能信號，由外部按鍵操作，可檢測各商品貯存道的驅動商品功能。 基于 PLC 的自動售貨機控制 當某一個控制任務決定由 PLC 來完成后，選擇 PLC 就成為最重要的事情。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。 對第一個問題，首先要對控制任務進行詳細的分析，把所有的 I/O 點找出來，包括開關量 I/O 和模擬量 I/O 以及輸出是用繼電器還是晶體管或是可控硅型?？刂葡到y(tǒng)輸出點的類型非常關鍵，如果它們之中既有交流220V 的接觸器、電磁閥，又有 24V 的指示燈，則最后選用的 PLC 的輸出點數(shù)有可能大于實際點數(shù)。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。一般情況下繼電器輸出的 PLC 使用最多，但對于要求高速輸出的情況，就要使用無觸點的晶體管輸出的 PLC了。 對第二個問題，則有以下幾個方面要考慮： （ 1） 功能方面 所有 PLC 一般都具有常規(guī)的功能，但對某些特殊要求，就要知道所選用的 PLC 是否有能力控制任務。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；或對 PLC 的計算速度、用戶程序容量等有特殊要求；或對 PLC 的位置控制有特殊要求等。這就要求用戶對市場上流行的 PLC 品種有一個詳細的了解，以便做出正確的選擇。 （ 2） 價格方面 不同廠家的 PLC 產(chǎn)品價格相差很大，有些功能類似、質量相當、 I/O 點數(shù)相當?shù)?PLC 的價格能相差 40%以上。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)。 PLC 主機選定后，如果控制系統(tǒng)需要，則相應的配套模塊也就選定了。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 16 PLC 控制系統(tǒng)設計編程要求及基本原則 PLC 控制系統(tǒng)設計編程要求 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。因此，在設計 PLC 控制系統(tǒng)時，應遵循以下基本原則。 （ 1） 最大限度地滿足被控對象的控制要求 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計 PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設計過程中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計之前就要深入現(xiàn)場進行調查研究，充分收集控制現(xiàn)場的資料，同時收集相關國內、國外相關的資料。同時還要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術人員、現(xiàn)場操作人員等緊密配合，擬定控制方案，共 同解決設計中的重點問題和疑難問題。 （ 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，是設計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設計者在系統(tǒng)設計、元器件選擇、軟件編程等方面要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應該保證 PLC 控制程序不僅能在正常條件下運行，而且要在非正常情況下，也能正常工作。 （ 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、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿 足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。 （ 4）適應發(fā)展的需要 由于技術的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇 PLC、輸入/輸出模塊、 I/O 點數(shù)和內存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 17 PLC 控制系統(tǒng)設計的基本原則 （ 1）所編的程序要合乎所 使用的 PLC 的有關的規(guī)定 主要是對指令要準確地理解，正確地使用。各種 PLC 指令多有類似之處，但還有些差異。對于有 PLC 使用經(jīng)驗的人，當選用另一種不太熟悉的型號進行編程設計時，一定要對新型號 PLC 的指令重新理解一遍，否則容易出錯。 （