【正文】 到各地區(qū) 市民的 喜愛 ， 對于中國這個人口大國，這一種無需店鋪和人員看管的銷售模式，無非是一個創(chuàng)造高利潤最直接的通道。 課題的 研究目的和意義 對于當前這樣一個快速發(fā)展與進步的社會，人們追求的不再是陳舊老套的銷售模式，而對新事物的產生與發(fā)展反而更具有好奇心與接受能力，在這種情況下，人們習慣了 能更加快捷的去購買到自己需要的商品，同時也在享受那樣一個購物的方式。它給人們提供了一種快捷，方便且 24小時無間斷的營業(yè)方式，適應各類人群對商品的購買需求。久而久之，這樣一個銷售方式得到人們的認同，在許多熱鬧的街道，辦公樓下，甚至住宅小區(qū)都可隨處可見。隨著中國經濟的發(fā)展、行業(yè)運作的變革和入世的到來，自動售貨機在中國的普及和應用是必然趨勢。由于我國目前的經濟與美國、日本和歐洲發(fā)達國家相比還有很大距離，我國現(xiàn)有城市人口約 4億多人，如果按平均 500 人擁有一臺自動售貨機的話，那么，中國的自動售貨機潛在市場需要量就要 80萬臺。如以每臺自動售貨機每天銷售額為 200 元計，全年通過自動售貨機的銷售額就可達到 600 億元。根據(jù)有關專家測算，在中國，自動售貨機的市場容量最保守的估計也可達 47 萬臺之巨。也能體現(xiàn)我國的經濟能力和快速發(fā)展的科學技術 [3]。 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 5 第 2 章 自動售貨機的控制方案論證及選擇 自動售貨機 簡介 初始狀態(tài)投幣狀態(tài)購買狀態(tài)是否滿足購買要求 ？是否有剩余錢幣 ？退幣選擇投幣是 ， 選擇購買否 ， 繼續(xù)投幣否是是不購買 ， 則可選擇直接退幣 圖 自動售貨機的 售貨流程 本設計采用三菱 PLC 編程軟件編寫了自動售貨機的售貨過程的控制程序 ，實現(xiàn)邏輯的運算及選擇可行性，不涉及自動售貨機硬件的選型和連接。自 動售貨機的售貨過程 如圖 所示。 自動售貨機的 控制要求 本次設計是主要應用三菱 FX2N 型 PLC 來編寫控制程序的，并根據(jù)設計內容和控制要求畫出順序功能圖和梯形圖，再根據(jù) PLC 與組態(tài)王 的相關知識設計自動售貨機的仿真界面，其中通過 PLC 將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇M態(tài)王上，在組態(tài)界面上完成模擬的購物過程。 本設 計自動售貨機所要滿足的要求如下： （ 1） 自動售貨機能出售 2 元、 元、 、 12 元的 4種商品； （ 2）顧客可投入的面值最大不超過 20元的紙幣； （ 3）投幣結束后，系統(tǒng)自動將錢幣數(shù)據(jù)與可以購買的價格進行比較，比較后大于或等于其中任 意商品價值后，可以選擇購買或退幣，當比較后小于其中最低商品價值時 ，可以選擇繼續(xù)投幣或者退幣； （ 4）當顧客購買商品后，售貨機自動結算所剩余額 （送出的貨物用相應的圖片來顯示 模擬），這時可以選擇繼續(xù)購買或者按退幣按鈕選擇退幣； （ 5）顧客一次只能購買一種商品的一個，若需要更多 商品，需要重復操作； （ 6）當顧客投入金額大于等于最低價商品，小于等于最高價商品時，其指示燈 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 7 對應亮起，可以選擇指示燈對應按鈕，購買該價值區(qū)間內的任意一件商品 。而從控制方式來說，可采用繼電器控制、單片機控制和可編程控制器控制對售貨機實現(xiàn)自動控制，而以下就是對各方案的優(yōu)缺點比較，并最終確定所選方案。 在控制系統(tǒng)過程中，繼電器只能作為一個執(zhí)行機構，是一個控制器件。 相對于 繼電器控制系統(tǒng) 而言 ，雖然對外界的抗干擾能力比較強，但是 在設計中 使用的機械觸點比較多，從而連線較為復雜，并且這些機械觸點在開關閉合或斷開時，會產生電 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 8 弧，電弧對元 件損害很大，會嚴重影響元 器件的使用壽命，從而降低了系統(tǒng)的可靠性；并且它的控制方式是并行控制，吸合和不吸合都要受到某種限制才能完成，再加上每個繼電器只有 48個觸點，在完成售貨機設計的過程中，我使用的輸入 /輸出點較多，從而也需要用到許多的觸點，如果選擇繼電器控制，則需要大量的繼電器，就會加大實際投入，反而降低了設計中性價比較高的要求。不能滿足售貨機設計中所要滿足性 能要求。 單片機控制自動售貨機的基本實現(xiàn)連接，如圖 所示。 從整體設計可行而言，單片機控制雖然控制速度達到了要求，但是其可靠性，抗干擾能力相對較差，而且設計所需費用較高，修改和維護起來都比較復雜。 相對可編程控制器控制，有 硬件的可靠性高 、 接線簡單 、 通用性 好 、 可連接為控制網(wǎng)絡系統(tǒng) 、 編程簡單 、 使用方便 、 易于安裝 和 便于維護 等諸多優(yōu)勢，基本滿足了售貨機設計過程中所需要達到的要求 [45]。 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 10 本章小結 本章主要對自動售貨機的工藝進行了簡單的介紹，了解其能實現(xiàn)的各個功能，并對 自動售貨機的設計做出了方案的論證，最終通過對比論證，選擇了可編程控制作為自動售貨機的程序設計；簡單的闡述了所設計的自動售貨機所要實現(xiàn)的基本控制要求。 投幣紙幣識別P L C商品選擇按鈕退幣選擇按鈕復位按鈕商品選擇指示燈投幣顯示器各輸出繼電器 各電動閥 圖 硬件電路組成框圖 當售貨機有錢投入時，會經過紙幣識別器，通過識別，確定是真幣和面值大小的情況下，會將該信號傳輸給 PLC， PLC 就會做出相應的控制， 確定輸入信號是觸動 PLC控制程序內的哪個投幣按鈕閉合，表示投入了相應的錢幣并在顯示屏上顯示出所投金額。 PLC 的選型 現(xiàn)在世界上 PLC的生產廠家有 200多家 ， 提供 400 多個品種的 PLC供用戶 選擇 ，目前我國市場上主要的 PLC 產品有 ： 西門子公司的 S7400/300/200 系列 ， 施奈德 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 12 公司的 momentum 等 ， 還有就是日本的歐姆龍 、 三菱 、 松下等公司的產品 。 相反 ， 目前我國市場上主流的小型的三菱 PLC 就比較合適 ， 三菱公司生產的小型 PLC 的代表為 FX2N 系列的 PLC， 它具有豐富的內部資源 ： 程序存儲器具有 16K 步的最大存儲容量 ， 128 種應用指令 ， 還具有 184 點 8 進制編號的輸入點數(shù) ， 184 點 8 進制編號的輸出點數(shù) ， 普通型 ， 掉電保持性和賦予特殊用途型三種內部繼電器 ， 以及狀態(tài)寄存器 、 定時器 、 計數(shù)器 、 數(shù)據(jù)寄存器 、 常數(shù)與指針等功能與資源 。因此 ， 本次設計采用的 PLC 為三菱公司生產的 FX2N 系列 可編程控制器 。 表 系統(tǒng)輸入點數(shù) 輸入點名稱 輸入點數(shù) 總點數(shù) 啟動 1 輸入總點數(shù)： 13 停止 1 投幣選擇 5 選擇商品 4 復位 1 退幣 1 表 系統(tǒng)輸出點數(shù) 輸出點名稱 輸出點數(shù) 總點數(shù) 商品可選擇 4 輸出總點數(shù)： 10 售出商品 4 錢幣不足提示 1 退幣提 示 1 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 13 從輸入 /輸出點數(shù)上看，我們選擇 FX2N32MR 系列的 PLC 所帶的輸入 /輸出點數(shù)各有 16 個，滿足有 5%— 10%的輸入 /輸出點裕量。所以采用三菱 FX2N 的 PLC作為自動售貨機的控制系統(tǒng)，能滿足我國電源 220VAC 的要求。對于自動售貨機而言，控制器所需要完成的控制不是很復雜，而三菱的控制器也有 128種應用指令，完全滿足自動售貨機設計中所需要的指令要求。而三菱 PLC 采用的是循環(huán)掃描的工作方式，從實時性看，它的處理速度比較快，而且隨著科技的不斷發(fā)展， PLC的處理和運行速度越來越快。 綜上幾點說明，選擇三菱 FX2N 的 PLC，作為自動售貨機的主控器設備，完全可以實現(xiàn)自動售貨機的控制功能，也提高了自動售貨機性價比。而工業(yè)現(xiàn)場一般具有強烈的震動，灰塵特別多，另有很高的電磁力干擾等特點，而一般工廠均是連續(xù)作業(yè)，一年中一般沒有休息時間。 （ 2）機箱內有專用底板，底板上有 IPC和 ISA 插槽。 （ 4）要求具有長時間工作能力。 而且 研華 生產的 原裝機 IPC610H 除了有以上的幾種特性之外，還是 4U上架式機箱，支持 LED 指示 和 聲音警報通知 ，能在售貨過程中出 現(xiàn)問題時，及時發(fā)出警報，告知工作人員，及時處理。 圖 IPC610H原裝機 本章小結 本章 首先是對自動售貨機所需要的硬件及各組成部分做了簡單的介紹；其次 是對設計過程中所使用到的輸入 /輸 出點數(shù)、性價比、存儲量等方面對 PLC 的選型做了 對比說明， 實現(xiàn)相同功能的同時， 選擇三菱 FX2N 的 PLC，既能提高售貨機的性價比，也同時能支持自動售貨機的各項服務，況且三菱 PLC 系列中的 FX2N 具有豐富的內部資源 ，且能擴展無窮多個點，方便工程人員維護。 PLC 采用的是循環(huán)掃描工作方式。 ① 輸入刷新階段 在輸入刷新階段， CPU 掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。 ② 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 PLC I/O 地址的分配 設計一個 PLC 程序，首先就是要對輸入 /輸出單元進行地址分配，而所謂的輸入 /輸出單元通常也稱之為 I/O 單元，是 PLC 與工業(yè)生產之間的連接部件 。本設計的 PLC I/O 分配表如表 所示。只有當顧客投入的錢幣大于或等于最下商品的價格時，對應的指示燈才會亮起，才能購買對應的商品。 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 17 整體程序設計 整個自動售貨機程序分為幾個小的模塊，有啟動停止的設計、有投幣累加的設計、有比較幣值的設計、有選擇及飲料供應的設計、有退幣及復位的設計；本設計基本上實現(xiàn)了售貨機在售貨過程中的自動控制要求 [68]。 啟動投幣 5 角 投幣 1 元 投幣 10 元 投幣 20 元投幣 5 元選擇投幣總投幣數(shù)投幣累加選擇礦泉水錢幣 ＜ 2 元購買退幣3 . 5 元 ＞ 錢幣 ≥ 2 元6 . 5 元 ＞ 錢幣 ≥ 3 . 5 元選擇汽水12 元 ＞ 錢幣 ≥ 6 . 5 元 錢幣 ≥ 12 元選擇果汁 選擇咖啡不購買結束不購買不購買不購買不購買購買購買購買購買圖 程序設計流程圖 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 18 本設計的程序如圖 。由于本次設計，不涉及對硬件的設計， 所以顧客所投錢幣用按鈕來簡易實現(xiàn)，不包含對假幣的識別。 圖 錢幣累 加控制梯形圖 由圖 所示 我是把投進的不同貨幣，進行不同的記錄，并把總數(shù)目都寄存到寄存器 D2 中。 X002～ X006 為設置為 開關按鈕 輸入， 而加法指令我用 ADDP 保證了 X002～ X006 每給一個高電平累加一次，保證了 輸入有效 性 。 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 21 比較幣值部分 投幣完成后，系統(tǒng) 會自動將 D2內的幣值和四種飲料的價格進行比較，當所投幣不足最低商品的價格時，錢幣不足的提示燈一直會亮著，直到所投錢幣大于等于最低商品的價格，它才會熄滅；當 2 元 ≤投幣 元 時，礦泉水選擇燈亮起，此時可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇礦泉水，還可以直接選擇退幣；當 元 ≤投幣 元 時，汽水和礦泉選擇燈都亮起，此時可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇汽水、礦泉水，還可以直接選擇退幣；當 元 ≤投幣 12元 時，果汁、汽水和礦泉水選擇燈都亮起，此時可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇果汁 、汽水、礦泉，還可以直接選擇退幣；當 投幣≥ 12 元時，咖啡、果汁、汽水和礦泉水選擇都燈亮起，此時可以選擇繼續(xù)投幣或者選擇咖啡、果汁、汽水、礦泉，也可以直接選擇退幣 [910]；其比較幣值部分的梯形圖如圖 所示。 當余額小心最低商品的價格時，