【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(yùn)行方式不同于工業(yè)微機(jī)，微機(jī)的很多軟件還不能直接應(yīng)用；且 PLC 的標(biāo)準(zhǔn)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(jī)那樣有基礎(chǔ)。 第 頁 共 45頁 12 第三章 自動(dòng)售貨機(jī)的簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)要求 自動(dòng)售貨機(jī)是集聲、光、機(jī)電一體化的高新智能化產(chǎn)品，在我國(guó)也開始得到應(yīng)用。在中國(guó)人們可以看到現(xiàn)代化的自動(dòng)售貨 機(jī)擺放在一些大商場(chǎng)門口、繁華街道兩旁、公園入口處以及其它熱鬧的場(chǎng)所。 自動(dòng)售貨機(jī)在中國(guó)有著廣闊的發(fā)展前景。從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)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(duì)的超市、百貨購(gòu)物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。 從廣義來講自動(dòng)售貨機(jī)就是在投入硬幣、紙幣、信用卡等 方 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。從供給的條件看，自動(dòng)售貨機(jī)可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，適應(yīng)消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式的變化， 24 小時(shí)無人售貨的系統(tǒng)可以更省力，運(yùn)營(yíng)時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購(gòu)買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。 （ 1）從投幣口送入貨幣，然后經(jīng)過傳感器采集數(shù)據(jù)、識(shí)別器判別人民幣的真?zhèn)尾⑴袆e面值。 （ 2）識(shí)別器把信息數(shù)據(jù)傳給通信模塊。 （ 3）通信模塊與售貨機(jī)的主控系統(tǒng)通信，主控系統(tǒng)顯示面值，啟動(dòng)售貨機(jī)的面板鍵，顯示出哪個(gè)貨道有貨，哪個(gè)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(dòng)技術(shù)把商品送出。此次設(shè)計(jì)的售貨機(jī)主要出售易拉罐裝飲料，是利用電磁閥帶動(dòng)翻版驅(qū)動(dòng)的。 第 頁 共 45頁 13 （ 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(jī)經(jīng)過延時(shí)予以退幣。 退幣時(shí)用一元硬幣來完成退幣。 （ 6）系統(tǒng)復(fù)零，完成售貨。 自動(dòng)售貨機(jī)功能設(shè)計(jì)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(bào)警 5S，再過 10S 無人操作時(shí)報(bào)警并自動(dòng)退回用戶所投貨幣。 在本次設(shè)計(jì)中 只設(shè)有 4 種商品，即純凈水、果汁、營(yíng)養(yǎng)快線、咖啡，價(jià)格分別為 2 元、 3 元、 5 元、 6 元。 可以顯示金額。 投入金額大于某件商品單價(jià)則對(duì)應(yīng)的 LED 指示燈會(huì)點(diǎn)亮，選擇該商品時(shí)，該商品指示燈就會(huì)閃爍，并且數(shù)碼管會(huì)顯示剩余的金額，按退幣按鈕退幣。 本次設(shè)計(jì)的題目是自動(dòng)售貨機(jī)，主要是應(yīng)用三菱 FX2N 型 PLC的梯形圖來設(shè)計(jì)控制程序，并簡(jiǎn)單介紹相關(guān)的知識(shí)，如： PLC 的編程語言、自動(dòng)售貨機(jī)的硬件組成等。根據(jù)設(shè)計(jì)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(shí)設(shè)計(jì)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(jì)的控制原理過程。 本次設(shè)計(jì)的重要部分是自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖的設(shè)計(jì)。首先就得根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容和控制要求準(zhǔn)確畫出它的順序功能圖，再根據(jù)所畫出的順序功能圖準(zhǔn)確設(shè)計(jì)出它的梯形圖，并反復(fù)調(diào)試做到程序無誤。 第 頁 共 45頁 14 圖 42硬幣識(shí)別器 第四章 PLC 控制的自動(dòng)售貨機(jī)硬件選擇 當(dāng)售貨機(jī)有錢幣投入時(shí)，會(huì)經(jīng)過硬幣識(shí)別器和紙幣識(shí)別器，在真幣的情況下將信號(hào)送到 PLC 的輸入端，此時(shí)，可以按下各選擇按鈕，選擇按鈕的信號(hào)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(shí)七段數(shù)碼管也會(huì)顯示出實(shí)時(shí)的金額提醒顧客。當(dāng)購(gòu)買完畢按下退幣按鈕退幣。若有顧客忘記退幣，售貨機(jī)會(huì)自動(dòng)報(bào)警提醒顧客退幣。硬件電路組成框圖見下圖 41。 圖 41 硬件電路組成框圖 主要硬件選擇 硬幣識(shí)別器 硬幣識(shí)別原理 硬幣識(shí)別器見圖 42。 主要識(shí)別指標(biāo)：材質(zhì)、厚度、直徑。 材質(zhì)是用電磁的方式測(cè)的，使用空心線圈或磁芯線圈，線圈組數(shù)少的只有一 第 頁 共 45頁 15 組，多的常見的是六組。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。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(duì)某種硬幣的變化特征進(jìn)行記錄后，就成為使用中識(shí)別該種硬幣的依據(jù)。 厚度是沒有東西專門測(cè)的，實(shí)際上這個(gè)指標(biāo)是和材質(zhì)一起測(cè)。因?yàn)榧词瓜嗤馁|(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(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?，識(shí)別精度也不低（可 達(dá) ）。新一點(diǎn)的都用偏心或異形線圈來測(cè)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(hào) 適用硬幣：直徑φ 18mmφ 32mm；厚度 。 工作電壓： DC+12V 。功耗：靜能 ；動(dòng)能 工作溫度： 20℃～ +50℃ 紙幣識(shí)別器 紙幣識(shí)別原理 把正常的鈔票在各傳感器接收到的信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)取樣、識(shí)別，并寄存起來，作為檢測(cè)的依據(jù)。當(dāng)識(shí)別紙幣時(shí)，把在各通道接口接收到的信號(hào)參數(shù)與原寄存起來的信號(hào)參數(shù)進(jìn)行比較、判斷，若有明顯差異時(shí)就立即送出報(bào)警信號(hào)并截停電機(jī)，同時(shí)送出對(duì)應(yīng)的信號(hào)提示。 型號(hào) 電壓： DC +12V +5% 電流：待機(jī) 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(shí)別時(shí)間： 秒 圖 43紙幣識(shí)別器 第 頁 共 45頁 16 飲料出罐執(zhí)行機(jī)構(gòu) 本出罐機(jī)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(jī)、曲柄、傳感器、連桿和擺臂組成。如圖 44 所示。 圖 44 出罐機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖 出罐機(jī)構(gòu)動(dòng)作主要是通過電動(dòng)機(jī) 7 帶動(dòng)與之緊配合的 曲柄 8 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使與曲柄短軸連接的連桿 11 做來回往返運(yùn)動(dòng)，連桿 11 的來回運(yùn)動(dòng)通過搖臂凸軸 12 傳遞到搖臂 15 做前后擺動(dòng)，電動(dòng)機(jī) 7 轉(zhuǎn)動(dòng)一周，擺臂15 前后各擺動(dòng)一次，既出罐一次，同時(shí)傳感器 9 動(dòng)作一次，出罐機(jī)構(gòu)就完成一個(gè)動(dòng)作。 出罐機(jī)構(gòu)的整個(gè)工作過程是：初始時(shí)搖臂 15 上的阻貨工作面 16 處于擋住來罐位置如圖 45a） 所示 。 當(dāng)接受到出罐信號(hào)時(shí)電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)行，隨電機(jī)運(yùn)行至前半周時(shí)，使搖臂向承貨側(cè)擺動(dòng)，將前面的第一個(gè)罐體盛入搖臂 15 上的承貨工作面 17 內(nèi) ， 如圖 45b）。 所示電機(jī)繼續(xù)下半周運(yùn)行時(shí)搖臂 15 上的承貨工作面 17 盛著 罐體向出貨側(cè)擺動(dòng)，此時(shí)擺臂 15 的阻貨工作面 16 擋住后面一個(gè)罐體 ， 如圖 45c） 所示，最后，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行至一周期時(shí)，搖臂擺動(dòng)到載貨工作面 17 將罐體可滾出工作面位置時(shí)，如圖 45d） 此時(shí)傳感器 9 開始動(dòng)作，電機(jī)停止，出貨完成。 第 頁 共 45頁 17 圖 45 出罐過程示意圖 售完檢測(cè)系統(tǒng) 在自動(dòng)售貨機(jī)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(shí)，傳感器發(fā)出有貨的信號(hào)，售貨機(jī)正常工作當(dāng)商品出售完畢時(shí) ,傳感器向售貨機(jī)發(fā)出無貨信號(hào)，相對(duì)應(yīng)的商品指示燈 再 不亮，此種商品自動(dòng)停售，即使投幣累計(jì)金額達(dá)到該商品預(yù)設(shè)價(jià)格數(shù)值，可售按鈕 仍然無啟動(dòng)信號(hào)，金額累計(jì)存貯器也不清零。 PLC 的選型 （ 1）飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)輸入輸出端的確定 根據(jù)飲料自動(dòng)售貨機(jī)的控制要求及功能，可知其輸入輸出信號(hào)如下： 假幣傳感器：假幣傳感器檢測(cè)投入的是否為假幣，可直接連接在 PLC主機(jī)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(cè)輸入的一元硬幣的數(shù)量，可直接連接在 PLC 主機(jī)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(cè)輸入的一元硬幣的數(shù)量，可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。 五元傳感器：五元傳感器用來檢測(cè)輸入的五元硬幣的 數(shù)量，可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。 十元傳感器：十元傳感器用來檢測(cè)輸入的十元硬幣的數(shù)量，可直接連接在 PLC 主機(jī)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(gòu)買純凈水，自動(dòng)售貨機(jī)將選擇送出純凈水，可直接連接在 PLC 主機(jī)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(gòu)買果汁，自動(dòng)售貨機(jī)將選擇送出果汁，可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。 第 頁 共 45頁 18 營(yíng)養(yǎng)快線按鈕：按下營(yíng)養(yǎng)快線按鈕，表示顧客選擇購(gòu)買營(yíng)養(yǎng)快線，自動(dòng)售貨機(jī)將選擇送出營(yíng)養(yǎng)快線，可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。 咖啡 按鈕：按下咖啡按鈕，表示顧客選擇購(gòu)買咖啡，自動(dòng)售貨機(jī)將選擇送出咖啡，可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。 退幣按鈕：按下退幣按鈕，售貨機(jī)將執(zhí)行退幣動(dòng)作，可直接連接在PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。 純凈水已送出傳感器 :用來檢測(cè)純凈水已送出 ,可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。 果汁已送出傳感器 :用來檢測(cè)果汁已送出 , 可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。 營(yíng)養(yǎng)快線已送出傳感器 :用來檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)快線已送出 ,可直接連接在PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸入端口。 咖啡已送出傳感器 :用來檢測(cè)咖啡已送出，可直接連接在 PLC 主機(jī) 的數(shù)字量輸入端口。 假幣指示燈：假幣指示燈指示輸入的錢幣為假幣。 假幣退出繼電器：假幣退出繼電器控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)將假幣退出。 純凈水指示燈：純凈水指示燈指示顧客投入的幣值可購(gòu)買純凈水。 果汁指示燈：果汁指示燈指示顧客投入的幣值可購(gòu)買果汁。 營(yíng)養(yǎng)快線指示燈：營(yíng)養(yǎng)快線指示燈指示顧客投入的幣值可購(gòu)買營(yíng)養(yǎng)快線。 咖啡指示燈：咖啡指示燈指示顧客投入的幣值可購(gòu)買咖啡。 純凈水出貨繼電器：純凈水出貨繼電器線圈執(zhí)行純凈水的出貨。當(dāng)按下純凈水按鈕， PLC 主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，純凈水出貨線圈控制商品執(zhí)行機(jī)構(gòu)送出純凈水。純凈水出貨繼電器 可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸出端口。 果汁出貨繼電器：果汁出貨線圈執(zhí)行果汁的出貨。當(dāng)按下果汁按鈕，PLC 主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，果汁出貨線圈控制商品執(zhí)行機(jī)構(gòu)送出果汁。果汁出貨繼電器可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸出端口。 營(yíng)養(yǎng)快線出貨繼電器：營(yíng)養(yǎng)快線出貨線圈執(zhí)行營(yíng)養(yǎng)快線的出貨。當(dāng)按下營(yíng)養(yǎng)快線按鈕， PLC 主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，營(yíng)養(yǎng)快線出貨線圈控制商 第 頁 共 45頁 19 品執(zhí)行機(jī)構(gòu)送出營(yíng)養(yǎng)快線。營(yíng)養(yǎng)快線出貨繼電器可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸出端口。 咖啡出貨繼電器： 咖啡出貨線圈執(zhí)行咖啡的出貨。當(dāng)按下咖啡按鈕，PLC 主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)， 咖啡出貨線圈控制商品執(zhí)行機(jī)構(gòu)送出咖啡。營(yíng)養(yǎng)快線出貨繼電器可直接連接在 PLC 主機(jī)的數(shù)字量輸出端口。 退幣指示燈：退幣指示燈提示顧客購(gòu)買結(jié)束或錢幣