【文章內(nèi)容簡介】 各種數(shù)據(jù)采集和控制功能，能夠和工業(yè)對象的傳感器、執(zhí)行機構(gòu)直接接口，能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境可靠運行的計算機系統(tǒng)。工業(yè)控制機是由通用微機推廣應(yīng)用發(fā)展而來，硬件結(jié)構(gòu)方面總線標準化程度高，品種兼容性強，軟件資源豐富，特別是有實時操作系統(tǒng)的支持，故對要求快速，實時性強，模型復(fù)雜的工業(yè)對象的控制占有優(yōu)勢。但是，使用工業(yè)控制機的人員的技術(shù)水平要求較高，一般具有一定的計算機專業(yè)知識。工業(yè)控制機在整機結(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)場應(yīng)用環(huán)境而設(shè)計的，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)場使用有很高的可靠性； PLC 是由電氣控制廠家研制出來的，采用梯形圖語言編程，使熟悉電器控制的人員易學(xué)易懂，易于推廣。但是，由于 PLC 的運行方式不同于工業(yè)微機，微機的很多軟件還不能直接應(yīng)用；且 PLC 的標準化程度較低，各廠家的產(chǎn)品不通用，因此在開發(fā)上不如工業(yè)控制機那樣有基礎(chǔ)。 第三章 自動售貨機的簡介及設(shè)計要求 7 第三章 自動售貨機的簡介及設(shè)計要求 自動售貨機簡介 自動售貨機是集聲、光、機電一體化的高新智能化產(chǎn)品，在我國也開始得到應(yīng)用。在中國人們可以看到現(xiàn)代化的自動售貨機擺放在一些大 商場門口、繁華街道兩旁、公園入口處以及其它熱鬧的場所。 自動售貨機在中國有著廣闊的發(fā)展前景。從自動售貨機的發(fā)展趨勢來看，它的出現(xiàn)是由于勞動密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。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；再加上場地的局限性以及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便應(yīng)運而生了。 從廣義來講自動售貨機就是在投入硬幣、紙幣、信用卡等后便可以銷售商品的機械，從狹義來講就是自動 銷售商品的機械。從供給的條件看，自動售貨機可以充分補充人力資源的不足，適應(yīng)消費環(huán)境和消費模式的變化， 24 小時無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運營時需要的資本少、面積小，有吸引人們購買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費用上升的問題等各項優(yōu)點。 自動售貨機工作原理 （ 1）從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)、識別器判別人民幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。 （ 2）識別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。 （ 3）通信模塊與售貨機的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動售貨機的面板鍵，顯示出哪個貨道有貨，哪個貨道已售完，并等待顧客按 鍵選擇商品。 （ 4）顧客選擇商品后，根據(jù)售出的商品包裝類型的不同，采用不同的驅(qū)動技術(shù)把商品送出。此次設(shè)計的售貨機主要出售易拉罐裝飲料，是利用電磁閥帶動翻版驅(qū)動的。 （ 5）顯示余額，如果金額足夠多，顧客可以選擇找?guī)呕蚶^續(xù)買商品；如果款額不足，售貨機經(jīng)過延時予以退幣。 退幣時用一元硬幣來完成退幣。 （ 6）系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。 自動售貨機功能設(shè)計要求 接受三種面值的貨幣， 1 元、 5 元、 10 元。投幣后 60S 無操作則報警 5S，再過 10S 無人操作時報警 并自動退回用戶所投貨幣。 在本次設(shè)計中只設(shè)有 4 種商品 ，即純凈水、果汁、營養(yǎng)快線、咖啡，價格分別為 2 元、 3 元、 5 元、 6 元。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 8 可以顯示金額。 投入金額大于某件商品單價則對應(yīng)的 LED 指示燈會點亮，選擇該商品時，該商品指示燈就會閃爍，并且數(shù)碼管會顯示剩余的金額，按退幣按鈕退幣。 自動售貨機設(shè)計思路 本次設(shè)計的題目是自動售貨機，主要是應(yīng)用三菱 FX2N 型 PLC 的梯形圖來設(shè)計控制程序，并簡單介紹相關(guān)的知識，如： PLC 的編程語言、自動售貨機的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù) PLC 的相關(guān)知識設(shè)計出它的外部接線圖，結(jié)合梯形圖和外部 接線圖分析說明該設(shè)計的控制原理過程。 本次設(shè)計的重要部分是自動售貨機梯形圖的設(shè)計。首先就得根據(jù)設(shè)計內(nèi)容和控制要求準確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準確設(shè)計出它的梯形圖，并反復(fù)調(diào)試做到程序無誤。 第四章 PLC 控制的自動售貨機硬件選擇 9 圖 42 硬幣識別器 第四章 PLC控制的自動售貨機硬件選擇 硬件電路組成框圖 當(dāng)售貨機有錢幣投入時，會經(jīng)過硬幣識別器和紙幣識別器，在真幣的情況下將信號送到 PLC 的輸入端，此時，可以按下各選擇按鈕，選擇按鈕的信號送到PLC 后相應(yīng)的輸出端子得電 ，使輸出繼電器得電輸出飲料。同時七段數(shù)碼管也會顯示出實時的金額提醒顧客。當(dāng)購買完畢按下退幣按鈕退幣。若有顧客忘記退幣，售貨機會自動報警提醒顧客退幣。 圖 41 硬件電路組成框圖 主要硬件選擇 硬幣識別器 硬幣識別原理 主要識別指標：材質(zhì)、厚度、直徑。 材質(zhì)是用電磁的方式測的，使用空心線圈或磁芯線圈，線圈組數(shù)少的只有一組，多的常見的是六組。工作狀態(tài)下，線圈及其外圍電路會以一個特殊的頻率振蕩（多個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（不同產(chǎn)品方式 不同），會引起振蕩頻率的淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 10 變化。材質(zhì)不同所引起的頻率變化幅度和方向（增加、減少）也不同，對某種硬幣的變化特征進行記錄后，就成為使用中識別該種硬幣的依據(jù)。 厚度是沒有東西專門測的，實際上這個指標是和材質(zhì)一起測。因為即使相同材質(zhì)的硬幣，如果厚薄不同，導(dǎo)致的頻率變化差異也較大。 直徑 —— 老式的識別裝置用光電管隊列來識別直徑，排列組合得當(dāng)?shù)脑?，識別精度也不低（可答 ）。新一點的都用偏心或異形線圈來測量，依據(jù)是直徑小的硬幣與線圈的重合部分也少，由此也帶來頻率變化的不同 。 產(chǎn)品型號 適用硬幣：直徑φ 18mmφ 32mm；厚度 。 工作電壓： DC+12V 。功耗：靜能 ；動能 工作溫度： 20℃～ +50℃ 紙幣識別器 紙幣識別原理 把正常的鈔票在各傳感器接收到的信號進行統(tǒng)計取樣、識別，并寄存起來，作為檢測的依據(jù)。當(dāng)識別紙幣時，把在各通道接口接收到的信號參數(shù)與原寄存起來的信號參數(shù)進行比較、判斷，若有明顯差異時就立即送出報警信號并截停電機，同時送出對應(yīng)的信號提示。 型號 電壓： DC +12V +5% 電流：待機 工作 2A 工作溫度： 0176。 C ～ 55176。 C 保存溫度： 20176。 C ～ 60176。 C 濕度： 30% ～ 85% RH ( no condensation ) 重量： 插入方向：任意方向 識別時間： 秒 飲料出罐執(zhí)行機構(gòu) 本出罐機構(gòu)主要由前側(cè)板、后側(cè)板、扭力彈簧、三根固定軸、旋轉(zhuǎn)卡片、電機、曲柄、傳感器、連桿和擺臂組成。如圖所示。 圖 43 紙幣識別器 第四章 PLC 控制的自動售貨機硬件選擇 11 圖 44 出罐機構(gòu) 結(jié)構(gòu)圖 出罐機構(gòu)動作主要是通過電動機 7 帶動與之緊配合的曲柄 8 轉(zhuǎn)動，從而使與曲柄短軸連接的連桿 11 做來回往返 運動，連桿 11 的來回運動通過搖臂凸軸 12傳遞到搖臂 15 做前后擺動，電動機 7 轉(zhuǎn)動一周，擺臂 15 前后各擺動一次，既出罐一次，同時傳感器 9 動作一次，出罐機構(gòu)就完成一個動作。 出罐機構(gòu)的整個工作過程是：初始時搖臂 15 上的阻貨工作面 16 處于擋住來罐位置如圖 所示，當(dāng)接受到出罐信號時電動機開始運行，隨電機運行至前半周時，使搖臂向承貨側(cè)擺動，將前面的第一個罐體盛入搖臂 15 上的承貨工作面17 內(nèi)如圖 所示電機繼續(xù)下半周運行時搖臂 15 上的承貨工作面 17 盛著罐體向出貨側(cè)擺動，此時擺臂 15 的阻貨工作面 16 擋住后面一個罐 體如圖 所示，最后，當(dāng)電機運行至一周期時，搖臂擺動到載貨工作面 17 將罐體可滾出工作面位置時，如圖 此時傳感器 9 開始動作，電機停止，出貨完成。 圖 45 出罐過程示意圖 售完檢測系統(tǒng) 在自動售貨機商品貯存通道內(nèi)下方安裝有 傳感器 ，當(dāng)貯存道內(nèi)有商品時， 傳感器發(fā)出有貨的信號 ，售貨機正常工作當(dāng)商品出售完畢時 ,傳感器 向售貨機發(fā)出 無貨信號，相對應(yīng)的商品指示燈在不亮，此種商品自動停售，即使投幣累計金額達到該商品預(yù)設(shè)價格數(shù)值，可售按鈕仍然無啟動信號，金額累計存貯器也不清零。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 12 PLC 的選 型 （ 1）飲料自動售貨機 控制系統(tǒng) 輸入輸出端的確定 根據(jù)飲料自動售貨機的控制要求及功能，可知其輸入輸出信號如下： 假幣傳感器：假幣傳感器檢測投入的是否為假幣，可直接連接在 PLC 主機的數(shù)字量輸入端口。 一元硬幣傳感器：一元硬幣傳感器用來檢測輸入的一元硬幣的數(shù)量，可直接連接在 PLC 主機的數(shù)字量輸入端口。 一元紙幣傳感器：一元紙幣傳感器用來檢測輸入的一元硬幣的數(shù)量，可直接連接在 PLC 主機的數(shù)字量輸入端口。 五元傳感器：五元傳感器用來檢測輸入的五元硬幣的數(shù)量，可直接連接在PLC 主機的數(shù)字量輸入端口。 十元傳感器：十元 傳感器用來檢測輸入的十元硬幣的數(shù)量，可直接連接在PLC 主機的數(shù)字量輸入端口。 純凈水按鈕：按下純凈水按鈕，表示顧客選擇購買純凈水，自動售貨機將選擇送出純凈水，可直接連接在 PLC 主機的數(shù)字量輸入端口。 果汁按鈕：按下果汁按鈕，表示顧客選擇購買果汁，自動售貨機將選擇送出果汁，可直接連接在 PLC 主機的數(shù)字量輸入端口。 營養(yǎng)快線按鈕：按下營養(yǎng)快線按鈕，表示顧客選擇購買營養(yǎng)快線，自動售貨機將選擇送出營養(yǎng)快線，可直接連接在 PLC 主機的數(shù)字量輸入端口。 咖啡按鈕：按下