【正文】 編程等方面要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)安全可靠。同時(shí)還要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員等緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總體設(shè)計(jì)方案 16 題。 （ 1）最大限度地滿足被控對(duì)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(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的一條原則。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程要求及基本原則 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程要求 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。在使用 PLC較多的情況下，這樣的差價(jià)當(dāng)然是必須考慮的因數(shù)。這就要求用戶對(duì)市場(chǎng)上流行的 PLC品種有一個(gè)詳細(xì)的了解，以便做出正確的選擇。 對(duì)第二個(gè)問(wèn)題，則有以下幾個(gè)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(duì)某些特殊要求，就要知道所選用的 PLC是否有能力控制任務(wù)。因?yàn)?PLC的輸出點(diǎn)一般是幾個(gè)一組共用一個(gè)公共端，這一組輸出只能有一種電源的種類和等級(jí)，所以一旦它們是交流 220V的負(fù)載使用，則直流 24V的負(fù)載只能使用其他的輸出端了，這樣有可能造成輸出點(diǎn)浪費(fèi)，增加成本，所以要盡可能選擇相同等級(jí)和種類的負(fù)載，比如使用交流 220V的指示燈等。 對(duì)第一個(gè)問(wèn)題，首先要對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)的分析，把所有的 I/O點(diǎn)找出來(lái)，包括開(kāi)關(guān)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。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總體設(shè)計(jì)方案 15 PLC的選擇 當(dāng)某一個(gè)控制任務(wù)決定由 PLC來(lái)完成后，選擇 PLC就成為最重要的事情。 （ 4）累計(jì)及自測(cè)功能系統(tǒng) 自動(dòng)售貨機(jī) CPU在每次售出商品后，向售出累計(jì)存儲(chǔ)器中累計(jì)售出數(shù)據(jù)，通過(guò)售貨機(jī)內(nèi)部的按鍵可在金額顯示窗中讀到累計(jì)結(jié)果。此時(shí)可按下購(gòu)貨按鈕，由 CPU檢測(cè)到購(gòu)貨信號(hào)后，如金額累計(jì)存儲(chǔ)器中數(shù)值與預(yù)設(shè)價(jià)格相等，則通過(guò)并行擴(kuò)展接口驅(qū)動(dòng)電磁閥或微電機(jī)驅(qū)動(dòng)出商品，并將金額累計(jì)存儲(chǔ)器清零，完成一次售貨過(guò)程；如累計(jì)金額大于預(yù)設(shè)價(jià)格時(shí)，驅(qū)動(dòng)商品后，相減差額由信號(hào)驅(qū)動(dòng)退幣，實(shí)現(xiàn)售貨和退幣找零功能。此外，在簡(jiǎn)易型售貨機(jī)中，由于出售商品種類少，價(jià)格變化小，使用幣種單一，也可用硬件來(lái)設(shè)置價(jià)格，采用撥碼開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。 控制子系統(tǒng)由以下四個(gè)部分組成 : （ 1）售貨價(jià)格系統(tǒng) 自動(dòng)售貨機(jī)售出的同類商品可分若干品種，其售前設(shè)定價(jià)格須預(yù)先貯存在控制系統(tǒng)內(nèi)。 （ 2）工作流程 首先開(kāi)機(jī) 后要自檢各個(gè)部件的狀態(tài)是否正常，若不正常要顯示錯(cuò)誤信息，方便運(yùn)營(yíng)人員及時(shí)修復(fù)；若自檢通過(guò)，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(fèi)者投錢(qián)和選擇商品，若有人選擇商品，等錢(qián)幣投入自 動(dòng) 售 貨 機(jī) 硬 件 系 統(tǒng) 溫控模塊 銷售模塊 人機(jī)模塊 通訊模塊 貨幣識(shí)別模塊 主控模塊 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總體設(shè)計(jì)方案 14 后就開(kāi)始執(zhí)行銷售模塊，將產(chǎn)品送出，并找零錢(qián)。 ： 主要包括紙幣識(shí)別器、硬幣識(shí)別器、硬幣找零系統(tǒng)等，它主要實(shí)現(xiàn)識(shí)別真假紙幣 (一般為拾元、伍元 )和硬幣 (壹元、伍角 )、拒收假幣和殘幣、正確找零的功能。 ：包括鍵盤(pán)和顯示，有的機(jī)器還加上了顯示屏，可以投放廣告。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總體設(shè)計(jì)方案 13 第 3章 總體設(shè)計(jì)方案 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng) （ 1） 組成部分 圖 31 自動(dòng)售貨機(jī)硬件系統(tǒng)組成部分 1. 溫控模塊：溫度采集和加熱制冷控制。為了解決上述問(wèn)題帶來(lái)的顯示上的不足，最新的桌面 LCD采用了一種特殊的帶有數(shù)字連接器圖 形卡直接向 LCD顯示器傳送數(shù)字信號(hào)。這主要是因?yàn)槟壳白烂嫦到y(tǒng)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12 中的絕大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)顯卡仍然是在將視頻信息由最初的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)之后再傳送給顯示器顯示。如果用戶需要將 800X600的分辨率提升到 1024X768的話，只能借助于特定 軟件 的幫助實(shí)現(xiàn)模擬分辨率。 TFT LCD技術(shù)能夠 顯示更加清晰，明亮的圖象。 通常，在彩色 LCD面板中，每一個(gè)像素都是由三個(gè)液晶單元格構(gòu)成，其中每一個(gè)單元格前面都分別有紅色，綠色，或藍(lán)色的過(guò)濾器。液晶層中的水晶液滴都被包含在細(xì)小的單元格結(jié)構(gòu)中，一個(gè)或多個(gè)單元格構(gòu)成屏幕上的一個(gè)像素。位于最后面的一層是由熒光物質(zhì)組成的可 以發(fā)射光線的背光層。如果對(duì)分子的排列加以適當(dāng)?shù)目刂?，液晶分子將?huì)允許光線穿越。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通電時(shí)導(dǎo)通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過(guò)；不通電時(shí)，排列則變得混亂，阻止光線通過(guò)。 顯示裝置 液晶顯示器 (LC D)是現(xiàn)在非常普遍的顯示器 ,廣泛應(yīng)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(diǎn)。在槽輪擺動(dòng)的后半周 ,槽的開(kāi)口向上轉(zhuǎn)到向下 ,并帶動(dòng)一個(gè)罐體向出貨側(cè)擺動(dòng) ,同時(shí)槽輪的阻貨面擋住后面的罐體 ,電機(jī)停止工作 ,這樣就 完成一個(gè)罐體的售出。 本文所設(shè)計(jì)的罐體送出機(jī)構(gòu)主要由槽輪、推拉桿、推拉銷、直線步進(jìn)電機(jī)和前后兩邊側(cè)板構(gòu)成 ,其中槽輪上槽弧的半徑為罐體的半徑 ,貨道寬度為罐體的直徑 .如下送出機(jī)構(gòu)示意圖 8 所示 . 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 圖 8 送出機(jī)構(gòu)示意圖 送出機(jī)構(gòu)主要通過(guò)直線步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)推拉桿和推拉銷 ,促使槽輪繞著轉(zhuǎn)動(dòng)中心作往返轉(zhuǎn)動(dòng) .直線步進(jìn)電機(jī)運(yùn)作一次 ,使槽輪上下各擺動(dòng)一次 .同時(shí) ,在前后兩邊的側(cè)板上有導(dǎo)向槽 ,推拉銷在 導(dǎo)向槽內(nèi)來(lái)回運(yùn)動(dòng) ,導(dǎo)向槽的作用是限定推拉桿的運(yùn)動(dòng)方向和槽輪擺動(dòng)角度。這種機(jī)構(gòu)要求電機(jī)有較高的轉(zhuǎn)動(dòng)精度。這種送出機(jī)構(gòu)也需要較大的轉(zhuǎn)矩來(lái)帶動(dòng)和占用較大的空間，而且會(huì)發(fā)生卡死現(xiàn)象。這種送出機(jī)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛，它要求電機(jī)的轉(zhuǎn)矩較大，造價(jià)成本較高。 貨幣處理裝置流程如圖 22 檢測(cè) 22貨幣處理裝置流程圖 送出機(jī)構(gòu) 目前，應(yīng)用于自動(dòng)售貨機(jī)上的商品送出機(jī)構(gòu)種類較多，下面是一些較典型的送出 投入狀態(tài)檢測(cè)裝置 退還操作檢測(cè)裝置 規(guī)定的基準(zhǔn)狀態(tài) 外部裝置 外部輸出裝置 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 機(jī)構(gòu)。 根據(jù)設(shè)計(jì)中對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的要求，選擇平面式貯幣，電磁閥退幣。不同的材質(zhì)具有不同的磁場(chǎng)變化，可以通過(guò)電子技術(shù)進(jìn)行分析、探查和識(shí)別，更高級(jí)的檢測(cè)還可以運(yùn)用頻譜分析。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 自動(dòng)售貨機(jī)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 貨幣處理裝置 貨幣處理裝置包括：檢測(cè)貨幣投入狀態(tài)的投入狀態(tài)檢測(cè)裝置；檢測(cè)有無(wú)貨幣退還操作的退還操作檢測(cè)裝置；在投入狀態(tài)及投入貨幣退還操作的有無(wú)達(dá)到規(guī)定的基準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，將說(shuō)得到的基準(zhǔn)狀態(tài)信號(hào)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。 電機(jī)有三根線：電源、地線和反饋信號(hào) (電機(jī)轉(zhuǎn)一圈 送出一個(gè)低電平 )。綜合考慮選擇電機(jī)為L(zhǎng)293D步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。我們通常應(yīng)用的電機(jī)大部分是選用 4極 1500r/min 的電機(jī)，因?yàn)檫@種額定轉(zhuǎn)速的電機(jī)適應(yīng)范圍廣，而且其功率因數(shù)和工作效率也較高。若能選擇轉(zhuǎn)速愈高的電動(dòng)機(jī)，則經(jīng)濟(jì)性愈好，但若由此而引起電動(dòng)機(jī)與被拖動(dòng)機(jī)械間的轉(zhuǎn)速相差過(guò)大時(shí)，所需裝設(shè)減速裝置的傳動(dòng)級(jí)數(shù)就越多，這就會(huì)加大設(shè)備成本及傳動(dòng)的能量損耗。電動(dòng)機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)通常有 3000、 1500、 1000、 750及 600等多種，異步電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速由于存在轉(zhuǎn)差率，一般要比上述轉(zhuǎn)速低 2％～ 5%。當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量超過(guò)約 200KW 時(shí)，建議使用者選擇 3KV、 6KV 或 10KV 的高壓電機(jī)。 我國(guó)規(guī)定的低電壓標(biāo)準(zhǔn)為 220/380V，高壓配電電壓大多數(shù)為 10KV。至于潛水泵用電機(jī)，則應(yīng)采用完全密封式，以保證在水中工作時(shí)不被潮氣侵入，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在有火災(zāi)或爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境中時(shí)，應(yīng)注意必須選用防爆式。電動(dòng)機(jī)的防護(hù)型式有開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式、潛水式等數(shù)種。在一般情況下應(yīng)盡量選用臥式電動(dòng)機(jī)，只有在需要垂直運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合（如立式深井水泵以及鉆床等），為了簡(jiǎn)化傳動(dòng)裝置時(shí)才考慮采用立式電動(dòng)機(jī)（因?yàn)樗膬r(jià)格較貴）。該電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)型式按其安裝位置的不同可分為臥式和立式兩種。 ② 繞線型電動(dòng)機(jī)的價(jià)格較籠型電動(dòng)機(jī)高，但是它的機(jī)械特性可通過(guò)轉(zhuǎn)子外加電阻的辦法加以調(diào)節(jié)，因而能限制起動(dòng)電流并提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，故它可適用于電源容量 較小，電動(dòng)機(jī)功率較大或有調(diào)速要求的場(chǎng)合，如某些起重設(shè)備、卷?yè)P(yáng)提升設(shè)備、鍛壓機(jī)及重型機(jī)床的橫梁移動(dòng)等。因?yàn)樗哂泻?jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、工作可靠、價(jià)格低廉和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，但是它的缺點(diǎn)是調(diào)速困難、功率因數(shù)低、起動(dòng)電流較大和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。綜合以上方面考慮，最后在 電機(jī) 產(chǎn)品目錄中選擇與要求相符的電動(dòng)機(jī)，如果產(chǎn)品目錄中所列電動(dòng)機(jī)不能滿足生產(chǎn)機(jī)械的某些特殊要求，則可向電機(jī)生產(chǎn)廠家單獨(dú)定制。其中， CPU 是 PLC 的核心；輸入單元 /輸出單元是 CPU 與現(xiàn)場(chǎng)輸入 /輸出設(shè)備之間的接口電路；通信接口用于連接編程器、上位計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備，其硬件結(jié)構(gòu)圖如 圖 21 硬件結(jié)構(gòu)圖 21 電機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī) 選擇的參考因素主要包括：電動(dòng)機(jī)型式、電壓與轉(zhuǎn)速；電動(dòng)機(jī)型式種類；電動(dòng)機(jī)防護(hù)型式的選擇；電動(dòng)機(jī)電壓和轉(zhuǎn)速。 從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，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，在加上場(chǎng)地的局限性和購(gòu)物的便利性等這些因素的制約，無(wú)人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器也就有了其相當(dāng)可觀的前景 。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí) ，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約 10－ 15％的電力。 初 始 狀 態(tài)投 幣 狀 態(tài)購(gòu) 買(mǎi) 狀 態(tài)退 幣 狀 態(tài)按 下退 幣按 鈕投 入 硬 幣按 下 選 擇 按 鈕是 否 有 剩 余NY 圖 11自動(dòng)售貨機(jī)工作流程 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 3 現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時(shí)不再購(gòu)買(mǎi)而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易?，F(xiàn)投入 1個(gè) 1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過(guò) 01商品的價(jià)格時(shí)， 01商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購(gòu)買(mǎi)，其他商品同此。 售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購(gòu)買(mǎi)某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。本次設(shè)計(jì)河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論 2 就在于結(jié)合 PLC 的種種優(yōu)點(diǎn)聯(lián)系實(shí)際情況來(lái)彌補(bǔ)原有系統(tǒng)的不足，利用 PLC 控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行。自動(dòng)售貨機(jī) 已 在國(guó)內(nèi)普及，并成為城市現(xiàn)代文明程度的一種象征性標(biāo)志 。通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行自助購(gòu)物正逐漸成為市民的一種新的消費(fèi)時(shí)尚，快捷方便的購(gòu)物方式滿足了人們?cè)诋?dāng)今科技高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)追求高品質(zhì)生活的需要。 自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)目的和意義 面對(duì)當(dāng)前快速商品社會(huì)，人們的時(shí)間觀念越來(lái)越重，如何才能更快的購(gòu)買(mǎi)到顧客自己所需的商品，這都是顧客和商家共同面臨的問(wèn)題。 利用三菱 FX2N PLC 控制的自動(dòng)售貨機(jī)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。 傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)多采用單片機(jī)控制方案，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)復(fù)雜，抗干擾能力相對(duì)較差，很難保證系統(tǒng)的 可靠性和穩(wěn)定性，維護(hù)維修困難。 自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)在美國(guó)、日本等國(guó)家得到迅猛發(fā)展，目前已在 45個(gè)國(guó)家得到廣泛普及。 關(guān)鍵詞： 自動(dòng)售貨機(jī)，可編程序控制器，梯形圖