【文章內(nèi)容簡介】 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(jī)。 電機(jī)有三根線：反饋信號 (電機(jī)轉(zhuǎn)一圈送出一個低電平 )、地線和電源。在機(jī)械制作中推出一瓶飲料剛好只要電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，同時，由于一個反饋信號會在電機(jī)轉(zhuǎn)動一圈后產(chǎn)生，而這個信號就會控制電機(jī)停止，除了這種情況當(dāng)紅外檢測到有貨物落下的時候，電機(jī)也會停止轉(zhuǎn)動。 貨幣處理裝置 貨幣處理裝置包括：檢測有無貨幣退還操作的退還操作檢測裝置；檢測貨幣投入狀態(tài)的投入狀態(tài)檢測裝置；連接裝置向投入外部裝置輸出的狀態(tài)輸出裝置；在投入狀態(tài)及投入貨幣退還操作的有無達(dá)到規(guī)定的基準(zhǔn)狀態(tài)時，將說得到的基準(zhǔn)狀態(tài)信號利用所外部。 “貨幣識別 機(jī)”當(dāng)中的感應(yīng)線圈，通過對大小尺寸、貨幣的材料等方面進(jìn)行識別真?zhèn)巍２煌牟馁|(zhì)具有不同的磁場變化，可以通過電子技術(shù)進(jìn)行分析、探查和識別，更高級的檢測還可以運(yùn)用頻譜分析。 貨幣識別器品種繁多 ,但退幣貯幣機(jī)構(gòu)主要分為兩類：一類是步進(jìn)電機(jī)退幣，圓筒式貯幣；另一類是電磁閥退幣，平面式貯幣。 送出機(jī)構(gòu) 現(xiàn)在，自動售貨機(jī)上的送出機(jī)構(gòu)多種多樣，簡單介紹一些典型的送出機(jī)構(gòu)。 （ 1）彈簧推動式送出機(jī)構(gòu) 這種機(jī)構(gòu)是由連在彈簧一端的電機(jī)構(gòu)成和螺旋式彈簧的，同時，彈簧轉(zhuǎn)動一圈電機(jī)轉(zhuǎn)動也只要轉(zhuǎn)動一圈就可以，同時推出一瓶飲 料。 （ 2）旋轉(zhuǎn)式送出機(jī)構(gòu) 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 這種送出機(jī)構(gòu)先把飲料放在螺旋導(dǎo)軌上，并在貨道底部開設(shè)出口槽，由電機(jī)帶動螺旋導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動，當(dāng)飲料轉(zhuǎn)到開口槽時便出槽下貨。雖然它要求電機(jī)的轉(zhuǎn)矩較大，造價成本較高，但是這種送出機(jī)構(gòu)應(yīng)用卻最為廣泛。 （ 3）滾筒送出機(jī)構(gòu) 該送出機(jī)構(gòu)由一個滾筒和階梯梁構(gòu)成，可以先裝若干瓶飲料在滾筒內(nèi)中，滾筒通過步進(jìn)電機(jī)來轉(zhuǎn)動，商品掉落的順序則是由梁的各階梯段與滾筒之間不同的開口距離來控制。 按鈕裝置 按鈕裝置 在 自動售貨機(jī) 中 ， 具體的表現(xiàn) 在于 用 有基板 和 操作按鈕，基板設(shè)置在操作按鈕側(cè)的相反側(cè) ， 操作按鈕設(shè) 置在面板上，具有 檢測機(jī)構(gòu)和 顯示部分，操作按鈕 與 顯示部分顯示對應(yīng)的信息，顯示部分設(shè)在基板上的與操作按鈕不相向的位置 ， 檢測機(jī)構(gòu)用于檢測操作按鈕的操作。 顯示裝置 現(xiàn)在，在顯示器當(dāng)中普遍使用的是液晶顯示器 (LCD)，具有易于攜帶、輻射低、重量輕、體積小、省電等優(yōu)點 ,廣泛應(yīng)用于各種電子產(chǎn)品。陰極射線管顯示器（ CRT）與 LCD的原理大不相同， LCD是基于液晶電光效應(yīng)，其中包括矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影，電視液晶屏段顯示方式的字符段顯示器件，矩陣顯示方式的圖像、字符、圖形顯示器件等。液晶顯示器的工作原理是 利用液晶的物理特性，在不通電時，排列則變得混亂，阻止光線通過；通電時導(dǎo)通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過。 第 4 章 自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 基于 PLC 的自動售貨機(jī)控制系統(tǒng) 自動售貨機(jī)硬件系統(tǒng)的組成部分及工作流程 （ 1） 組成部分 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 銷 售 模 塊人 機(jī) 模 塊通 訊 模 塊溫 控 模 板貨 幣 識 別 模 塊自動售貨機(jī)硬件系統(tǒng)主 控 制 板 圖 41 自動售貨機(jī)硬件系統(tǒng)組成部分 如圖 41，人機(jī)模塊包含了顯示和鍵盤，在有些機(jī)器上會裝有顯示屏，可以在上面放置廣告，也是一種增加收入的手段；銷售模塊一般都是電機(jī)驅(qū)動特定的機(jī)構(gòu)用來實現(xiàn)并 且完成一個整體的銷售動作；溫控模塊包含了加熱制冷控制和溫度采集；就目前來說，只有一些高端的機(jī)器擁有通訊模塊， GPRS是采用最多的一種模塊，可以完成廣告管理、銷售統(tǒng)計、原料補(bǔ)給以及提供部分會員服務(wù)。 （ 2） 工作流程 首先 ，在打開機(jī)器后 要 自動檢查 各個部件是否 能夠 正常 工作 ， 如果 不正常 ，為了 運(yùn)營人員 能夠盡快 修復(fù) ，需要及時的 顯示 出 錯誤信息； 如果檢查 通過 后 ， 那么就要 檢查商品 的庫存 信息， 假如貨物 短缺 ， 則應(yīng) 停止該類商品 的銷售 ； 接下來就是 等待，等待 人們 投錢 購買 商品， 一旦 有人選擇 了商品， 如果金額足夠 就 立刻 開始執(zhí)行銷售模塊， 送出 產(chǎn)品， 如果選擇退幣則馬上找 零錢。 以上是最基本的一些功能說明， 在實際的設(shè)計 過程 中，需要考慮的因素 有很多 ， 要確保 機(jī)器工作的穩(wěn)定性 和可靠性。 控制子系統(tǒng)由以下四個部分組成 : （ 1）累計、可售指示和退幣系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的核心 CPU 會巡回檢查購貨信號、無貨檢測、退幣信號、識幣信號。一旦發(fā)現(xiàn)有識幣信號，那么就會金額累計存儲器就會累計金額數(shù)值，并且通過串行擴(kuò)展口顯示出來，同時會比較預(yù)設(shè)價格存儲器中的數(shù)值與金額累計存儲器中的數(shù)值，如果預(yù)設(shè)價格數(shù)值等于或小于金額累計數(shù)值，那么通過串行接口 點亮可售商品指示燈，提示可以購買。與此同時，如果按下購買按鈕，購貨信號被 CPU檢測到之后，如果預(yù)設(shè)價格與金額累計存儲器中數(shù)值相等，就會通過并行擴(kuò)展接口驅(qū)動電磁閥或微電機(jī)驅(qū)動出商品，并且金額累計存儲器中的數(shù)值將會清零，完成了一次購買過程；如預(yù)設(shè)價常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 格小于累計金額時，驅(qū)動出商品之后，會進(jìn)行數(shù)額相減由信號驅(qū)動退幣，實現(xiàn)了售貨和退幣功能。 （ 2）售貨價格系統(tǒng) 在自動售貨機(jī)中出售商品有很多種，在它們出售之前就會設(shè)定好價格，然后要預(yù)先存儲到控制系統(tǒng)中。用按鍵和存儲器來設(shè)置售貨機(jī)中商品的價格，被設(shè)價商品的種類及價格是通過按 鍵來選擇，并且將價格的數(shù)值存入存儲器，而且該存儲器自身擁有斷電保護(hù)功能。另外，在某些簡易型的自動售貨機(jī)當(dāng)中，因為出售的商品比較單一，價格產(chǎn)生的變化小，而且使用貨幣種類少，所以設(shè)置價格也可以使用硬件來實現(xiàn)，操作方便、結(jié)構(gòu)簡單。 （ 3）檢測系統(tǒng) 在自動售貨機(jī)中接觸行程開關(guān)裝在商品貯存道的下方，如果貯存道中還裝有商品的情況下，行程開關(guān)就會被壓下，售貨機(jī)的工作就會正常運(yùn)行；但是當(dāng)貯存道中沒有商品時，就會釋放行程開關(guān)，然后發(fā)出無貨信號給 CPU，經(jīng)過檢測后，就會通過串行擴(kuò)展接口發(fā)出信號給相應(yīng)的售完指示燈，機(jī)身外部 的“ 售完”指示燈就會點亮，并且無法購買該商品 ，即使該商品的預(yù)設(shè)價格數(shù)值等于或小于投幣累計金額，購買按鈕不會有啟動信號，也不會清零金額累計存儲器的數(shù)值。 （ 4）累計及自測功能系統(tǒng) 每次出售商品后，自動售貨機(jī)的 CPU 會累計售出數(shù)據(jù)到售出累計存儲器中去，如果想要知道累計結(jié)果，則可以通過售貨機(jī)內(nèi)部的按鍵然后在金額顯示窗中讀到。另外，自測的功能鍵被按下之后，就會出現(xiàn)自測功能信號，然后由外部按鍵進(jìn)行操作，可以檢測各個商品貯存道的驅(qū)動商品功能。 基于 PLC的自動售貨機(jī)控制 決定 由 PLC 來完成某一個控制任務(wù) 之 后 ，最重要的事情 就是 選擇 PLC 了 。一方面要選擇什么公司的 PLC， ,另一方面是選擇容量 有多大 的 PLC。 對 于 第 一 個問題，則有以下幾個方面要考慮： （ 1） 功能方面 常規(guī)的 一些功能一般 所有 PLC 都有， 不過 對 于一些 特殊 的 要求，就要 看看準(zhǔn)備使 用的 PLC能否完成這些控制要求 。如對 PLC的用戶程序容量 、 計算速度等有特殊要求；或?qū)LC的位置控制有特殊要求；或?qū)?PLC與智能儀表 、 PLC與 PLC以及和 上位機(jī)之間 的 通信要求 要 靈活方便等。 為了 做出正確的選擇 ， 就要求 使用者 詳細(xì)的了解市場上流行的 PLC品種。 （ 2） 價格方面 公司與公司之間 的 PLC產(chǎn)品價格 有很大的差別 ，有些質(zhì)量相當(dāng)、 I/O點數(shù)相當(dāng)、功能類似的 PLC能相差 40%以上的價格。 如果將要大量使用 PLC 的時候，具體的價格也是需要關(guān)注和考慮的因素 。 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 對 于 第 二 個問題，首先要詳細(xì)的分析控制任務(wù)，找出所有的 I/O 點來， 其中 包括模擬量 I/O和開關(guān)量 I/O以及 是否使用 繼電器還是可控硅型或是晶體管 來作為輸出 。 其中的 關(guān)鍵 是 控制系統(tǒng)輸出點的類型， 在 它們 當(dāng) 中既有 使用 交流 220V的電磁閥 和 接觸器， 而 指示燈 又是 24V， 那么 最后選用的 PLC的實際點數(shù) 有可能小于 輸出點數(shù)。一般 情況下，由于 一個公共端 是 由 輸出點幾個一組共用，所以 這一組 的 輸出只能有一種電源的等級和種類，一旦 使用 交流 220V 的負(fù)載，則只能使用其他的輸出 端輸出 直流 24V的負(fù)載了， 這種情況就會造成輸出點 浪費， 從而導(dǎo)致 成本 增加 ， 所以 選擇相同等級和種類的負(fù)載 是很有必要的 ， 例如改用 交流 220V的指示燈等。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計編程要求及基本原則 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計編程要求 所有的 PLC 都是為了實現(xiàn)被控制對象的工藝要求，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，在設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)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 設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)的首要前提是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，這也是設(shè)計過程中最重要的一條原則。深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究是設(shè)計人員在設(shè)計之前所必須要做的事情，收集國內(nèi)和國外的相關(guān)資料，同時充分收集控制現(xiàn)場的資料，與此同時，還要注意現(xiàn)場操作人員、工程技術(shù)人員、工程管理人員等緊密配合，制定控制方案，同時解決設(shè)計中的疑難問題和重點問題。 （ 2）保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則是保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定、可靠、安全的運(yùn)行。這就要求設(shè)計者要 全面考慮軟件編程、系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇等方面，確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證 PLC 控制程序要在非正常情況下，能正常運(yùn)行，當(dāng)然，在正常情況下，也能正常運(yùn)行。 （ 3）力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 使用新的控制工程雖然能有效增加產(chǎn)品的數(shù)量和提高產(chǎn)品的質(zhì)量，從而帶來的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益也會很大，但是投入一個新的工程，設(shè)備的維護(hù)和技術(shù)的培訓(xùn)也會使得運(yùn)行資金的增長。所以在滿足了控制要求的大前提之下，一方面要不停地降低工程的成本，另一方面也要不停地擴(kuò)大工程的效益。這就要求設(shè)計者不宜盲目追求高指標(biāo)和自動化，不僅要 使控制系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、簡單，而且要使控制系統(tǒng)的維護(hù)和使用方便，同時成本也要盡量降低。 （ 4）適應(yīng)發(fā)展的需要 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 現(xiàn)在，因為技術(shù)的日新月異，將來也會不斷地提高控制系統(tǒng)的要求，所以設(shè)計過程中要考慮到以后控制系統(tǒng)的完善和發(fā)展需要。這就要求在選擇 PLC、 I/O 點數(shù)和內(nèi)存容量、輸入 /輸出模塊時，要適當(dāng)留有裕量，從而滿足今后工藝的改進(jìn)和生產(chǎn)的發(fā)展。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 （ 1）所編的程序要合乎所使用的 PLC的有關(guān)的規(guī)定 主要是對指令能夠正確地使用和充分的理解。很多 PLC 指令都有相似的地方，但還是有細(xì)微的差別 。如果想要使用其他不太熟練的型號進(jìn)行程序設(shè)計的時候，再次之前一定要對該型號的 PLC指令充分理解一遍，不然很容易發(fā)生錯誤。 （ 2）要使所編的程序盡可能簡潔 程序簡短可以簡化調(diào)試、節(jié)省內(nèi)存，同時也可以提高對輸入的響應(yīng)速度，節(jié)約執(zhí)行指令的時間。如果想要編寫出簡短的指令，就應(yīng)該注意編程細(xì)節(jié)和方法，用巧指令，用好指令，同時也要能夠優(yōu)化結(jié)構(gòu)。想要實現(xiàn)某種功能，在最后能夠達(dá)到的目的相同的時候，用功能單一的指令比用功能強(qiáng)的指令，程序步數(shù)可能會多不少。 （ 3）要使所編的程序盡可能清晰 這樣有利于程序的調(diào)試、補(bǔ)充和修改，同時別 人讀懂和了解程序也會更加方便。如果想要程序清晰，就要講究標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；?，注重程序的層次。尤其是在編寫復(fù)雜的程序時，更要注重程序的層次，并盡量使程序單元化，同時，根據(jù)以往編寫的經(jīng)驗，可以整理出一部分擁有經(jīng)典的程序。這樣，別人也易了解，同時設(shè)計起來也簡單。 （ 4）要使所編的程序合乎 PLC的性能指標(biāo)及工作要求 所編寫程序一定要在所選定的 PLC 中能夠放得下，即程序當(dāng)中的指令條數(shù)一定要少于所選用的 PLC內(nèi)存的容量，程序中的輸出、輸入點數(shù)一定不能超出所選用 PLC 的 I/O點數(shù)范圍， PLC 的掃描時間也是有限制，所選用 PLC的程序運(yùn)行監(jiān)測時間一定要大于 PLC的掃描時間。 （ 5）所編程序能夠循環(huán)運(yùn)行 PLC能夠不間斷、循環(huán)反復(fù)地運(yùn)行同一個程序。它從初始化之后的狀態(tài)開始運(yùn)行，待完整的執(zhí)行了程序一次，即控制對象完成了工作循環(huán)，則又從初始化狀態(tài)重新開始運(yùn)行。只有這樣才能保證控制對象能夠得到相同的控