自動售貨機(jī)plc控制系統(tǒng)-畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會不斷的進(jìn)步，機(jī)械化程度的迅速發(fā)展，自動化控制已在人們的生活中得到了廣泛的運(yùn)用，給人們帶來了便利。 本論文利用PLC自動控制具有功能完備、靈活性、通用性好，程序輸入方法簡化，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)PLC自動控制售貨機(jī)控制系統(tǒng)，自動售貨機(jī)是一種高智能化的產(chǎn)品，操作簡便，可以充分補(bǔ)充人力資源的不足，這種自動售貨機(jī)外型結(jié)構(gòu)體積小，

2、安置區(qū)域廣，給人們的生活帶來了具大的方便。 本設(shè)計(jì)介紹了自動售貨機(jī)的結(jié)構(gòu)組成，PLC的組成和工作方式，自動售貨機(jī)的介紹包括了從顧客投幣開始到自動售貨機(jī)出貨的全過程，涉及了LED數(shù)碼顯示和指示燈顯示，錢幣真?zhèn)闻袛?，按鍵需要設(shè)計(jì)的矩陣式按鍵。設(shè)計(jì)從需要和經(jīng)濟(jì)綜合因素的考慮，選用了FX2N-64D型PLC的控制，這樣就能夠滿足輸入與輸出控制，在設(shè)計(jì)中給出了控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)，在關(guān)鍵的部分如假幣判斷和商品選擇部分著重講解了程序的運(yùn)用。整個(gè)控制

3、程序采用GX7CH軟件進(jìn)行對梯形圖的輸入,完全能夠符合設(shè)計(jì)需求。 為了更好的進(jìn)行控制系統(tǒng)的模擬，最后還進(jìn)行了力控組態(tài)模擬，力控組態(tài)模擬是一款身具多種功能的監(jiān)控軟件，可以實(shí)時(shí)的模擬動畫，本次設(shè)計(jì)最后就進(jìn)行了力控組態(tài)模擬動畫演示，使整</p><p>　　關(guān)鍵詞：自動售貨機(jī)，可編程序控制器，梯形圖，力控組態(tài)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p

4、><p>　　As society continues to progress, the rapid development of mechanization, automation and control has been in people's lives has been widely used, to bring the convenience. This thesis has featured PL

5、C automatic control, flexibility, versatility, and simplify program input method, simple operation, the design control system PLC automatic control machines, vending machines is a highly intelligent products, easy to ope

6、rate , can fully complement the lack of human resources, this vending machine ext</p><p>　　Keywords: vending machines, programmable logic controllers, ladder, power control configuration</p><p>

7、<b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p>　　第一章 緒論1</p><p>　　1.1 研究背景1</p><p>　　1.1.1 自動售貨機(jī)起起源及發(fā)展歷程1</p

8、><p>　　1.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.2 研究的目的和意義3</p><p>　　1.3 研究內(nèi)容及章節(jié)安排3</p><p>　　1.3.1 研究內(nèi)容3</p><p>　　1.3.2 章節(jié)安排3</p><p>　　第二章 總體方案設(shè)計(jì)5<

9、;/p><p>　　2.1 總體分析設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2 方案的選擇與設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2.1方案一：采用西門子S7-200系列PLC5</p><p>　　2.2.2方案二：采用三菱FX2N系列PLC5</p><p>　　2.3 方案比較確定6</p><p&g

10、t;　　第三章 自動售貨機(jī)的概況8</p><p>　　3.1本次設(shè)計(jì)自動售貨機(jī)概述8</p><p>　　3.2 自動售貨機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)10</p><p>　　3.3 PLC概述12</p><p>　　3.3.1 PLC的定義12</p><p>　　3.3.2本次設(shè)計(jì)為什么使用PLC控制器12&l

11、t;/p><p>　　3.3.3 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域13</p><p>　　3.3.4 PLC的工作原理和硬件組成14</p><p>　　3.3.4.2 PLC的循環(huán)掃描工作15</p><p>　　第四章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1 人機(jī)交互設(shè)備18</p><

12、p>　　4.1.1 顯示器選擇18</p><p>　　4.1.2輸入設(shè)備選擇19</p><p>　　4.2 錢幣識別設(shè)備19</p><p>　　4.2.1 硬幣識別19</p><p>　　4.2.2 紙幣的識別20</p><p>　　4.3 信息反饋設(shè)備20</p><p

13、>　　4.4 電磁閥的選擇21</p><p>　　4.4.1直動式電磁閥22</p><p>　　4.5 I/O地址分配22</p><p>　　4.6 硬件接線圖24</p><p>　　第五章 程序設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.1 程序設(shè)計(jì)流程圖25</p><

14、p>　　5.2 系統(tǒng)中的PLC指令簡介25</p><p>　　5.2.1比較指令 CMP25</p><p>　　5.2.2 計(jì)數(shù)指令26</p><p>　　5.2.3運(yùn)算指令27</p><p>　　5.3 部分中要程序分析27</p><p>　　5.3.1 判別假幣真?zhèn)纬绦?7</p&

15、gt;<p>　　5.3.2 計(jì)幣比較系統(tǒng)程序28</p><p>　　5.3.3 商品選擇系統(tǒng)程序31</p><p>　　5.3.4 商品供應(yīng)程序32</p><p>　　5.3.5 找零退幣程序33</p><p>　　第六章 力控組態(tài)模擬36</p><p>　　6.1 力控組態(tài)模

16、擬簡介36</p><p>　　6.2 力控組態(tài)軟件的優(yōu)點(diǎn)36</p><p>　　6.3 自動售貨機(jī)動畫模擬41</p><p>　　6.3.1 投幣過程模擬42</p><p>　　6.3.2 購買顯示模擬42</p><p>　　6.3.3 選擇商品模擬43</p><p>　

17、　6.3.4 找零模擬43</p><p>　　第七章 總結(jié)45</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)46</b></p><p><b>　　致謝 47</b></p><p>　　附錄1 程序梯形圖48</p><p>　　附錄2 指令表58</p

18、><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 研究背景</b></p><p>　　從西歐、北美、日本和韓國等地區(qū)和國家的情況來看, 自動售貨機(jī)在人們?nèi)粘Ｉ钪邪缪菰絹碓街匾慕巧?1962年, 出現(xiàn)了以自動售貨機(jī)為主體的流通領(lǐng)域的革命。到了 20世紀(jì) 80年代, 自動售貨機(jī)在美國和日

19、本被廣泛使用, 后逐漸散布世界各地,主要是發(fā)達(dá)國家。其產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高; 24 h服務(wù), 售貨便利; 無需專人盯守, 省人工, 省成本; 售貨范圍廣泛; 此外還是一種新穎獨(dú)特的廣告媒體。目前, 隨著移動商務(wù)的發(fā)展, 自動售貨機(jī)作為一種方便、直觀的移動商務(wù)工具, 開始在全球各地迅速普及和發(fā)展。</p><p>　　1.1.1 自動售貨機(jī)起起源及發(fā)展歷程</p><p>　　自動售貨機(jī)(V

20、ending Machine)是一種全新的商業(yè)零售形式，其起源可以追溯到古埃及時(shí)代，亞歷山大的科學(xué)家Hero在其所著的《氣體裝置》中描述只要將錢幣投入該裝置，水就會自動流出來。這就是自動售貨機(jī)的起源，大約在公元前215年左右，埃及寺院中就安裝了這種裝置，用來銷售“神圣之水（圣水）”。</p><p>　　自動售貨機(jī)最早出現(xiàn)是在20世紀(jì)五六十年代的西歐，20世紀(jì)70年代自日本和歐美發(fā)展起來。自動售貨機(jī)是勞動密集型的

21、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(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；而相對的超市、百貨購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(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。</p><p>　　自動售貨機(jī)的發(fā)展是圍繞著其核心技術(shù)“貨幣識別技術(shù)”的演進(jìn)而展開的，其發(fā)展歷程如圖1-1所示</p><

22、p>　　圖1-1 自動售貨機(jī)的發(fā)展歷程</p><p>　　原始自動售貨機(jī)：依靠物理手段進(jìn)行硬幣識別，以硬幣驅(qū)動的最簡單的自動售貨裝置</p><p>　　近代自動售貨機(jī)：能夠識別紙幣自動售貨裝置</p><p>　　現(xiàn)在自動售貨機(jī)：綜合應(yīng)用了控制論、系統(tǒng)論和信息論等現(xiàn)代科學(xué)理論的最新成果，是精密的機(jī)械制造技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技

23、術(shù)于一體的的高科技產(chǎn)品。它在保留的硬幣盒紙幣的識別功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對各種形式電子貨幣的識別，并且逐步過渡到利用信用卡和無限移動工具進(jìn)行結(jié)算，是自助手段更佳簡潔。</p><p>　　全自動商店：在美國等發(fā)達(dá)國家，自動商店（Smarts Tore)正在興起。其實(shí)自動商店就是一個(gè)規(guī)模超大的自動售貨機(jī)。在這個(gè)收獲機(jī)內(nèi)，顧客可以在完全自助的情況下實(shí)現(xiàn)商品信息的查詢、挑選、獲取和貨幣支付。</p><

24、;p>　　1.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 </p><p>　　1993年我國開始從日本和韓國引進(jìn)自動售貨機(jī)，1995年第一臺國產(chǎn)自動售貨機(jī)在北京誕生[l]，由于我國的國情和消費(fèi)觀念與日本和歐美的不同,嚴(yán)重阻礙了我國自動售貨機(jī)的行業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)的自動售貨機(jī)生產(chǎn)廠家有湖南金碼科技發(fā)展有限公司，天津南開戈德，澳柯瑪集團(tuán)及艾絲明自動售貨機(jī)設(shè)備(上海)有限公司等。目前國內(nèi)從自動售貨機(jī)的制造、銷售到運(yùn)營管理都還

25、不成熟,還未能形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，這些問題主要體現(xiàn)在產(chǎn)品制造研發(fā)上,特別是一些控制管理系統(tǒng)的落后,致使運(yùn)營商對自動售貨機(jī)管理的效率低下,從而影響了我國自動售貨機(jī)的行業(yè)發(fā)展。進(jìn)入 21 世紀(jì)，自動售貨機(jī)進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展，隨著中國經(jīng)濟(jì)的平穩(wěn)、和諧、快速增長,勞動者工資增加,人民生活水平提高,消費(fèi)觀念的改變，從2008年以后,城市改造和建設(shè)步伐加快,中國自動售貨機(jī)行業(yè)終于迎來了難得的發(fā)展機(jī)遇，回顧中國自動售貨機(jī)行業(yè)的

26、發(fā)展過程,我們看到目前有本土企業(yè)經(jīng)過近十年的努力,已經(jīng)全面掌握了自動售貨機(jī)的核心技術(shù),主要包括VMC軟硬件設(shè)計(jì)，MDB協(xié)議應(yīng)用、自動出貨、機(jī)器故障自診斷及容錯(cuò)設(shè)計(jì)、制冷電腦溫控、紙幣/硬幣識別及非現(xiàn)金(IC卡和手機(jī)購物)</p><p>　　1.2 研究的目的和意義</p><p>　　在中國, 自動售貨機(jī)將成為一個(gè)潛在的巨大產(chǎn)業(yè), 繼百貨商店、超市之后掀起第三次零售業(yè)革命,其前景非常廣闊

27、[ 2 ]。作為現(xiàn)代精密技術(shù)的結(jié)合體,自動售貨機(jī)有其自身特點(diǎn):分散性(分布在城市各處)，工作過程比較復(fù)雜(如貨幣識別、結(jié)算、找零、退幣等操作)，故而極易發(fā)生各種故障而停售，所以一個(gè)穩(wěn)定可靠的控制系統(tǒng)顯得尤為重要。就控制系統(tǒng)而言，PLC控制系統(tǒng)是一個(gè)相當(dāng)好的選擇，PLC 是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建

28、立柔性的可編程控制系統(tǒng)。由于 PLC 具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)，使得 PLC 在工業(yè)控制上備受歡迎和推廣。在自動售貨機(jī)的控制上選用PLC非常合理，PLC的安全可靠和低成本對于自動售貨機(jī)來說恰到好處，即滿足了商家的利益最大化的同時(shí)也保證了商業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，PLC控制的自動售貨機(jī)將是這一時(shí)段的主流。</p><p>　　1.3 研究內(nèi)容及章節(jié)安排</p>&

29、lt;p>　　1.3.1 研究內(nèi)容 </p><p>　　自動售貨機(jī)是一種可完成無人自動售貨，集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動化設(shè)備。傳統(tǒng)的自動售貨機(jī)采用單片機(jī)作為控制核心，在輸入輸出端口做了大量的工作，但抗干擾能力比較差[3]。本文提出一種基于PLC 控制的自動售貨機(jī)。主要研究內(nèi)容是PLC控制，選用西門子S7-200型PLC的梯形圖來設(shè)計(jì)控制程序，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，然后根據(jù)PLC

30、的相關(guān)知識設(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，最后進(jìn)行力控組態(tài)模擬。</p><p>　　1.3.2 章節(jié)安排</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　介紹了自動售貨機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展歷程,分析了當(dāng)前國內(nèi)外自動售貨機(jī)行業(yè)技術(shù)的研究狀況,指出了本課題的研究目的和現(xiàn)實(shí)意義</p>

31、<p><b>　　總體方案設(shè)計(jì) </b></p><p>　　比較兩種PLC，并選擇。</p><p>　　第三章 自動售貨機(jī)的概況</p><p>　　介紹本次設(shè)計(jì)自動售貨機(jī)功能及其實(shí)現(xiàn)方式和PLC的介紹。</p><p>　　第四章 PLC的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　人機(jī)

32、交互設(shè)備、錢幣識別器的、指示燈、電磁閥的選擇。</p><p><b>　　程序梯形圖設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　組態(tài)模擬</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p><b>　　總體方案設(shè)計(jì)</b></p>

33、<p>　　2.1 總體分析設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是以基于PLC控制的自動售貨機(jī)設(shè)計(jì)，PLC的選擇非常重要，結(jié)合實(shí)際情況，自動售貨機(jī)的PLC應(yīng)該具備可靠性高，適應(yīng)性好，抗干擾能力強(qiáng)，電壓適用范圍廣，編程方便，性價(jià)比高等特點(diǎn)。</p><p>　　2.2 方案的選擇與設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1方案一：采用西門子S7-200系列PLC

34、</p><p>　　西門子S7-200是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。 其優(yōu)點(diǎn)是</p><p>　　1.極高的可靠性 </p><p>　　2.極豐富的指令集 </p><p>　　3.易于掌握

35、 </p><p>　　4.便捷的操作 </p><p>　　5.豐富的內(nèi)置集成功能 </p><p>　　6.實(shí)時(shí)特性 </p><p>　　7.強(qiáng)勁的通訊能力 </p><p><b>　　8.豐富的擴(kuò)展模塊</b></p><p>　　S7-

36、200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。</p><p>　　2.2.2方案二：采用三菱FX2N系列PLC</p><p>　　三菱FX2N系列PLC是小形化，高速度，高性能等方面都是相當(dāng)FX系列中最

37、高檔次的超小程序裝置，除輸入出16～25 點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC[4]。其最大的優(yōu)點(diǎn)是：</p><p>　　系統(tǒng)配置即固定又靈活；</p><p>　　編程簡單，備有可自由選擇，豐富的品種；</p><p><b>　　令人放心的高性能；</b>&l

38、t;/p><p><b>　　高速運(yùn)算；</b></p><p>　　使用于多種特殊用途；</p><p>　　外部機(jī)器通訊簡單化；</p><p><b>　　共同的外部設(shè)備</b></p><p>　　FX系列PLC擁有無以匹及的速度，高級的功能邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)；F

39、X2N擁有從16路到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案；除輸入出16-25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個(gè)基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。FX2N系列在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合?？蛇x用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展?？筛鶕?jù)電源及輸出形式，自由選擇。程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸

40、入注釋）可使用存儲盒，最大可擴(kuò)充至16K步。豐富的軟元件應(yīng)用指令中有多個(gè)可使用的簡單指令、高速處理指令、輸入過濾常數(shù)可變，中斷輸入處理，直接輸出等。便利指令數(shù)字開關(guān)的數(shù)據(jù)讀取，16位數(shù)據(jù)的讀取，矩陣輸入的讀取，7段顯示器輸出等。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)排列、三角函數(shù)運(yùn)算、平方根、浮點(diǎn)小數(shù)運(yùn)算等。特殊用途、脈沖輸出（20KHZ/DC5V，KHZ/DC12V-24V），脈寬調(diào)制，PID控制指令等。外部設(shè)備相互通信，串行數(shù)據(jù)傳送，ASCII

41、code印刷，HEX ASCII變換，校驗(yàn)碼等</p><p>　　2.3 方案比較確定</p><p>　　相對于西門子PCL，西門子的功能比三菱的強(qiáng)大，但三菱PCL更適合用于小機(jī)型，更穩(wěn)定更易于上手。大型的設(shè)備趨向于西門子，價(jià)格昂貴，三菱的較便宜，小型化[5]。其主要特點(diǎn)如下：</p><p><b>　　體積小</b></p>

42、<p>　　FX1S、FX1N和FX2N系列的PLC的高度為90mm,深度為75mm（ FX1S和FX1N）和87mm(FX2N和FX2NC系列），體積小的微型PLC適合在機(jī)電一體化產(chǎn)品中使用。其內(nèi)置的24V DC電源可做輸入回路的電源和傳感器的電源。</p><p><b>　　先進(jìn)美觀的外部結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　三菱的FX系列PLC吸收了

43、整體式和模塊式PLC的優(yōu)點(diǎn)，它的基本單元、擴(kuò)展單元和合擴(kuò)展模塊的高度和深度相同，寬度不同。他們之間用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個(gè)整齊的長方形。</p><p>　　提供多個(gè)子系列供用戶選用</p><p>　　FX1S、FX1N和FX2N的外觀、高度、深度差不多，但是性能和價(jià)格有很大差別。FX1S系列是一種集成型小型單元式PLC，最多30個(gè)I/0點(diǎn)，且具有完整得性能和通訊功能等擴(kuò)展性。

44、如果考慮安裝空間和成本是一種理想的選擇。</p><p>　　FX1N系列是三菱電機(jī)退出的功能強(qiáng)大的普及型PLC。具有擴(kuò)展輸入輸出，模擬量控制和通訊、鏈接功能等擴(kuò)展性。是一款廣泛應(yīng)用于一般的順序控制三菱PLC。FX2N系列：是三菱PLC是FX家族中最先進(jìn)的系列。具有高速處理及可擴(kuò)展大量滿足單個(gè)需要的特殊功能模塊等特點(diǎn)，為工廠自動化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。FX2N是從16路到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選

45、擇方案。</p><p><b>　　靈活多變的系統(tǒng)配置</b></p><p>　　FX系列PLC系統(tǒng)配置靈活，用戶除了可選不同的子系列外，還可以選用多種基本單元，擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同I/0點(diǎn)和不同功能的控制系統(tǒng)，買各種配置都可以得到很高的性能價(jià)格比。FX系列的配置就像模塊式PLC那樣靈活，因?yàn)樗幕締卧捎谜w式結(jié)構(gòu)，又具有比模塊式PLC更高的性能價(jià)格比

46、。</p><p><b>　　功能強(qiáng)，使用方便</b></p><p>　　FX系列的體積雖小，卻具有很強(qiáng)的功能。其內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器，有輸入輸出刷新、中斷、輸入濾波時(shí)間調(diào)整、恒定掃描時(shí)間等功能，有高速計(jì)數(shù)器的專用比較指令。其基本單元和擴(kuò)展單元一般采用插接式的接線端子排，更換單元方便快捷。</p><p>　　經(jīng)過反復(fù)的比較，最終設(shè)計(jì)選用三菱公司

47、的FX2N-64MR-D型PLC。本次設(shè)計(jì)共有14個(gè)輸入點(diǎn)，24個(gè)輸出點(diǎn)，三菱的PLC具有16~256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合，考慮到后續(xù)售貨機(jī)可能會增加商品等發(fā)展，所以選用了FX2N-64MR-D型PLC，擁有32/32個(gè)輸入輸出接口，能夠滿足本次設(shè)計(jì)要求。下圖2-3為三菱FX1N型PLC：</p><p>　　圖2-3 三菱FX2N型PLC</p><p>　　第三章 自動售貨機(jī)的概況

48、</p><p>　　3.1本次設(shè)計(jì)自動售貨機(jī)概述</p><p>　　在實(shí)際生活中，我們見到的售貨機(jī)可以銷售一些簡單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機(jī)的基本功能就是對投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并做出相應(yīng)的反應(yīng)，自動售貨機(jī)是可完成無人自動售貨,集光、 機(jī)、電一體化的商業(yè)自動化設(shè)備。自動售貨機(jī)不受任何場地限制,方便快捷,很多城市的公共場所

49、里面都放置有自動售貨機(jī)。從自動售貨機(jī)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。下圖2-1為本次設(shè)計(jì)的自動售貨機(jī)概圖</p><p>　　圖2-1 自動售貨機(jī)概圖</p><p>　　自動售貨機(jī)應(yīng)能夠辨識機(jī)內(nèi)包含的商品，能夠?qū)λ度氲膸胖颠M(jìn)行累計(jì)，并提供該自動售貨機(jī)最基本的功能即對投入的錢幣進(jìn)行感應(yīng)，并根據(jù)所投入的錢幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，做出相應(yīng)

50、的反映。當(dāng)按下選擇商品的按鈕時(shí)，相應(yīng)的電磁閥起動，商品開始供應(yīng)，提取商品到出貨口，顧客取出商品，完成此次交易。它具有投幣感應(yīng)系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇和商品供應(yīng)系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)等來實(shí)現(xiàn)完整的售貨功能。自動售貨機(jī)的各種動作功能和控制要求，給出了完整的自動售貨機(jī)操作規(guī)程，售貨機(jī)的基本功能就是對投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并做出相應(yīng)的反應(yīng)[6]。</p><p>　　售貨機(jī)中有9種商品

51、，價(jià)格依次從1元到8元和10元，礦泉水1元、奶糖2元、綠茶3元，奶茶4元，果汁5元，咖啡6元，泡雞腳7元，方便飯8元，香煙10元，先投入錢幣，當(dāng)投入的前幣超過1元的價(jià)格時(shí)，1元指示燈亮，提示可以購買，當(dāng)投入的貨幣超過3元的價(jià)格時(shí)，3元指示燈亮，當(dāng)投入的貨幣超過10元的價(jià)格時(shí)，10元指示燈亮，提示可以購買。當(dāng)按下1元按鈕時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去1元的價(jià)格同時(shí)啟動相應(yīng)的電機(jī)，提取1元商品到出貨口。買其他商品操作同理。操

52、作完成后不再購買而按下退幣按鈕，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。</p><p>　　由此看來，自動售貨機(jī)進(jìn)行一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算以及在退幣時(shí)的除法運(yùn)算，這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識別系統(tǒng)和貨幣的傳動來實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能。</p><p>　　可通過操作屬性把把自動售貨機(jī)分為四個(gè)過程：</p><p>　　(

53、1) 投幣過程 </p><p>　　(2) 價(jià)格比較過程 </p><p>　　(3) 選擇商品過程 </p><p><b>　　(4) 退幣過程</b></p><p>　　可把自動售貨機(jī)工作過程分為4個(gè)狀態(tài)： </p>

54、<p><b>　　(1) 初始狀態(tài)</b></p><p><b>　　(2) 投幣狀態(tài)</b></p><p><b>　　(3) 購買狀態(tài)</b></p><p><b>　　(4) 退幣狀態(tài)</b></p><p>　　初始狀態(tài)，自動

55、售貨機(jī)內(nèi)部各元件都處于復(fù)位狀態(tài)，內(nèi)部電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，等待投幣操作。</p><p>　　投幣狀態(tài)。按下投幣按鈕，顯示投幣框，按下所投幣顯示屏顯示投入、消費(fèi)、余額數(shù)值，當(dāng)所投幣超過商品價(jià)格時(shí)，相應(yīng)價(jià)格選擇按鈕發(fā)生變化，提示可以購買。</p><p>　　購買狀態(tài)。按下可以購買的選擇按鈕，所選的商品出現(xiàn)在出貨框中，同時(shí)顯示屏上的金額數(shù)字根據(jù)消費(fèi)情況相應(yīng)變化。取走商品后出貨框消失。</p&g

56、t;<p>　　退幣按鈕。按下退幣按鈕，顯示退幣框，同時(shí)顯示出應(yīng)退幣值及數(shù)量。按下確認(rèn)鈕，則恢復(fù)初始狀態(tài)。</p><p>　　到此為止，自動售貨機(jī)的一個(gè)完整工作過程結(jié)束。如圖3.1</p><p>　　圖2.1.1 自動售貨機(jī)工作流程</p><p>　　圖3.1自動售貨機(jī)的一個(gè)完整工作過程</p><p>　　3.2 自動

57、售貨機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)</p><p>　　自動售貨機(jī)是一種可完成無人自動售貨，集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動化設(shè)備。傳統(tǒng)的自動售貨機(jī)采用單片機(jī)作為控制核心，在輸入輸出端口做了大量的工作，但抗干擾能力比較差。本文提出一種基于PLC 控制的自動售貨機(jī)。 </p><p>　　自動售貨機(jī)自動控制系統(tǒng)主要包括檢測和計(jì)幣系統(tǒng)、比較和選擇系統(tǒng)、飲料供應(yīng)系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng) 5 個(gè)基本模塊。 </p

58、><p>　?。?）檢測和計(jì)幣系統(tǒng)。檢測和計(jì)幣系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)校驗(yàn)錢幣是否正確。投入的錢幣送入感應(yīng)器，感應(yīng)器記憶投幣的個(gè)數(shù)傳送到檢測系統(tǒng)（即電子天平）和計(jì)幣系統(tǒng)。電子天平測量的重量少于誤差值時(shí)，計(jì)幣系統(tǒng)允許進(jìn)行累加錢幣，累加的錢幣數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)寄存器中。如果檢測結(jié)果不正確時(shí)，認(rèn)為是假幣，退出系統(tǒng)。 </p><p>　　（2）比較和選擇系統(tǒng)。比較和選擇系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)錢幣數(shù)據(jù)與購買飲料的價(jià)格進(jìn)

59、行區(qū)間比較選擇。當(dāng)投入的錢幣小于 1 元時(shí)，錯(cuò)誤警示燈亮，顯示投入的錢幣不足。當(dāng)投入的錢幣在 1~3 元之間時(shí)，1元物品選擇指示燈</p><p>　　長亮。當(dāng)大于 3 元時(shí)，1元~3元的指示燈同時(shí)長亮。比較電路完成后選擇電路指示燈長亮，當(dāng)按下商品選擇時(shí)，相應(yīng)的選擇指示燈由長亮轉(zhuǎn)為以 1 s 為周期閃爍。當(dāng)商品供應(yīng)完畢時(shí)，閃爍同時(shí)停止。 </p><p>　?。?）商品供應(yīng)系統(tǒng)。商品供應(yīng)系

60、統(tǒng)主要負(fù)責(zé)商品的輸出。當(dāng)按下選擇按鈕時(shí)，相應(yīng)的電磁閥和電機(jī)同時(shí)啟動。在商品輸出的同時(shí)，減去相應(yīng)的購買錢幣數(shù)。當(dāng)商品輸出達(dá)到 8s 時(shí)，電磁閥首先關(guān)斷，小電機(jī)繼續(xù)工作 0.5 s 后停機(jī)，保證電磁閥可以完好的關(guān)斷。 </p><p>　　（4）退幣系統(tǒng)。退幣系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)多余錢幣的退回。當(dāng)顧客按下退幣按鈕時(shí)，系統(tǒng)把數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)的</p><p>　　錢幣數(shù)除以 10 取整數(shù)部分，得到需退回 1

61、 元錢的數(shù)量，在選擇退幣的同時(shí)啟動退幣電機(jī)。感應(yīng)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)感應(yīng)器記錄的個(gè)數(shù)等于數(shù)據(jù)寄存器退回的幣數(shù)時(shí)，退幣電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 </p><p>　　報(bào)警系統(tǒng)。報(bào)警系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)的維護(hù)。如果是非故障報(bào)警，通知送液車或者送幣車即可。如果是故障報(bào)警，則通知維修人員檢修，免造成顧客的損失。下圖3-2為自動售貨機(jī)功能實(shí)現(xiàn)硬件組成圖。</p><p>　　圖3-2 自動售貨機(jī)功能實(shí)現(xiàn)硬件組成圖&l

62、t;/p><p><b>　　3.3 PLC概述</b></p><p>　　3.3.1 PLC的定義 </p><p>　　PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)

63、過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.3.2本次設(shè)計(jì)為什么使用PLC控制器</p><p>　　可編程序控制器（programmable controller）,簡稱PC，為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)（personal computer）的PC相區(qū)別，又稱可編程邏輯控制器（programmable logic con

64、troller），簡稱PLC。它是在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于它具有控制功能強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、體積小、重量輕以及使用方便等優(yōu)點(diǎn)，目前在我國已廣泛地應(yīng)用于自動化控制的各個(gè)領(lǐng)域。它應(yīng)用的深度和廣度成為了衡量一個(gè)國家工業(yè)自動化程度高低的標(biāo)志。</p><p>　　1985年國際電工委員會（IEC）的可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第三稿對可編程序控制器作出了定義：“PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操

65、作的電子系統(tǒng)，專門為工業(yè)電氣控制而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)算和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌湎嚓P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！笨删幊炭刂破鲝恼Q生至今，在短短的30來年里，得到了異常迅猛的發(fā)展，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。</p><p>

66、　　在設(shè)計(jì)之初，考慮了單片機(jī)和PLC兩種方案來設(shè)計(jì)自動售貨機(jī)的控制系統(tǒng)部分,但考慮到自動售貨機(jī)的輸入電壓不穩(wěn)定,作為CPU的MCS－51型單片機(jī)超壓發(fā)熱容易造成爆裂,而PLC不但可實(shí)現(xiàn)類似控制功能,還具有可靠性高、適應(yīng)面廣、抗干擾能力強(qiáng)、編程方便、電壓使用范圍寬及編程方便等特點(diǎn),所以根據(jù)自動售貨機(jī)的使用要求,本次設(shè)計(jì)就采用了PLC。</p><p>　　3.3.3 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域</p>&

67、lt;p>　　3.3.3.1 PLC的特點(diǎn)</p><p>　　1.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)是PLC最重要的特點(diǎn)之一。PLC的平均無故障時(shí)間可達(dá)到幾十萬個(gè)小時(shí)，之所以有這么高的可靠性，是由于它采用了一系列的硬件和軟件的抗干擾措施。硬件方面，其主要模塊均采用大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路，大量開關(guān)動作由無觸點(diǎn)的電子存儲器完成，具有屏蔽、濾波、隔離、電源調(diào)整與保護(hù)功能，出現(xiàn)故障時(shí)還可以在短

68、時(shí)間內(nèi)修復(fù)。軟件方面，PLC采用掃描工作方式，減少了由于外界環(huán)境干擾引起的故障，具有故障檢測、自診斷程序、信息保護(hù)與恢復(fù)功能。</p><p>　　2.編程簡單、使用方便 目前，大多數(shù)PLC采用的編程語言是梯形圖語言，它是一種面向生存、面向用戶的編程語言。梯形圖語言與電氣控制電路圖相似，形象、直觀，不需要掌握計(jì)算機(jī)知識，很容易讓廣大工程技術(shù)人員掌握，當(dāng)生產(chǎn)流程需要改變時(shí)，可以在現(xiàn)場就改變程序，使用方便、靈活。

69、同時(shí)，PLC的操作和使用也很簡單，這也是PLC廣泛使用的主要原因之一。</p><p>　　3.配套齊全、功能完善、通用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?，F(xiàn)代PLC不僅具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)算及順序控制等功能，而且還具有A/D和D/A 轉(zhuǎn)換、數(shù)值運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等許多功能。正因?yàn)楣δ芡晟芇LC大量應(yīng)用于各種工業(yè)控制中。</p><p>　　4.設(shè)計(jì)安裝簡單、維護(hù)方便

70、 由于PLC用軟件代替了傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的硬件，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)起來也變得容易的多。</p><p>　　5.體積小、重量輕、能耗小 由于PLC采用集成電路，其結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、能耗低，因而是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。</p><p>　　3.3.3.2 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域</p><p>　　隨著PL

71、C性價(jià)比的提高，其應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣，從應(yīng)用的類型看，大致可分為以下幾個(gè)方面：</p><p>　　開關(guān)量邏輯控制：利用PLC最基本的邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能實(shí)現(xiàn)邏輯控制，可以取代傳統(tǒng)的繼電器——接觸器控制系統(tǒng)，常用于單機(jī)控制，多機(jī)群控制及自動生產(chǎn)線控制等。如：機(jī)床、注塑機(jī)、印刷機(jī)、電梯及裝配生產(chǎn)線的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域、</p><p>　　運(yùn)動控

72、制：大多數(shù)PLC都有拖動步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，這一功能廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備。如各種機(jī)床、裝配機(jī)械以及機(jī)器人等進(jìn)行運(yùn)動控制。</p><p>　　過程控制:大、中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能，有得小型PLC也具有模擬量I/O模塊，所以PLC可實(shí)現(xiàn)模擬量控制。其中具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制這一功能在鍋爐、水處理、釀酒以及速度控制等方面得到廣泛應(yīng)用

73、。</p><p>　　數(shù)據(jù)處理:現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、排序和查表等功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的采樣、分析和處理，同時(shí)可通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其他智能裝置。如計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備，進(jìn)行處理。</p><p>　　5.通信聯(lián)網(wǎng):PLC的通信包括PLC與PLC、PLC與上位計(jì)算機(jī)、PLC與其他智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換

74、單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并構(gòu)成“集中管理、分散控制”的多級分布式控制系統(tǒng)，從而滿足工廠自動化系統(tǒng)發(fā)展的需要。</p><p>　　3.3.4 PLC的工作原理和硬件組成</p><p>　　3.3.4.1 PLC的工作原理 </p><p>　　PLC工作原理與計(jì)算機(jī)工作原理基本是一致的可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任

75、務(wù)。PLC通電后，首先對硬件和軟件作一些初始化操作，初始化反復(fù)不停地分階段處理各種不同的任務(wù)圖3-3。但是PLC也有它自己的特點(diǎn)，PLC在確定了工作任務(wù)，裝入專用程序后成為一種專用機(jī)，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。</p><p>　　圖3-3 各個(gè)處理階段</p><p>　　3.3.4.2 PLC的循環(huán)掃描工作</p>

76、<p>　　對每個(gè)程序，CPU從第一條指令開始執(zhí)行，按指令步序號做周期性的程序循環(huán)掃描，如果無跳轉(zhuǎn)指令，則從則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條指令，如此周而復(fù)始不斷循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。PLC的掃描全過程如圖3-4所示。</p><p>　?。?） 輸入刷新階段</p><p>　　在輸入刷新階段，CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并

77、寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成后關(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。</p><p>　　（2） 程序執(zhí)行階段</p><p>　　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(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。</p><p>　?。?） 輸出刷新階段</p><p>　　當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)

78、寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成PLC的實(shí)際輸出。</p><p>　　圖3-4 PLC掃描過程</p><p>　　3.3.4.3 PLC的硬件組成</p><p>　　PLC的硬件主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入單元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口、電源等幾部分組成。其中，CPU是PLC的核

79、心；輸入單元/輸出單元是CPU與現(xiàn)場輸入/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，其硬件構(gòu)成圖如圖3-5.</p><p>　　圖3-5 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　3.3.4.4 PLC的編程語言</p><p>　　PLC為用戶提供了完善的編程語言來滿足編制用戶程序要求。它提供的編程語言通常有以下5種：梯形圖（LAD

80、）、語句表（STL）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）和結(jié)構(gòu)文本（ST）。</p><p>　　3.3.4.5 PLC的特點(diǎn)</p><p>　?。?）抗干擾能力強(qiáng)，可靠性好</p><p>　　I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)與信號調(diào)理電路；在結(jié)構(gòu)上對耐熱、防潮、防塵、抗震等都有周到的考慮。</p><p>　　控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，

81、通用性強(qiáng)</p><p>　　PLC及外圍模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）編程方便，易于使用</p><p>　　PLC程序的編制，采用梯形圖或面向工業(yè)控制的簡單指令形式。</p><p><b>　?。?）功能完善</b></p><p&g

82、t;　　在PLC內(nèi)部具有許多控制功能，諸如時(shí)序、計(jì)算機(jī)、主控繼電器以及移位寄存器、中間寄存器等。</p><p>　?。?）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試、的周期短</p><p>　　PLC采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)，故僅需按性能、容量等選用組裝，因而縮短了設(shè)計(jì)周期，使設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)行。</p><p>　?。?）體積小，維護(hù)操作方便</p><p>　　

83、PLC體積小，質(zhì)量輕，便于安裝。</p><p>　　（7）易于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化</p><p>　　PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。</p><p>　　（8）可實(shí)現(xiàn)三電一體化</p><p>　　PLC將電控（邏輯控制）、電儀（過程控制）和電結(jié)（運(yùn)動控制）這三電集于一體。 </p><p>　　第四章 硬件

84、系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　4.1 人機(jī)交互設(shè)備</p><p>　　人機(jī)交互設(shè)備，顧名思義就是指的人與機(jī)器之間的溝通設(shè)備，常見的人機(jī)交互設(shè)備有顯示器、鍵盤、打印機(jī)、影音設(shè)備等。正式有了這些人機(jī)交互設(shè)備才使得先進(jìn)的設(shè)備能夠更好的為人們服務(wù)。</p><p>　　4.1.1 顯示器選擇</p><p>　　自動售貨機(jī)的顯示設(shè)備是一個(gè)直

85、觀提示消費(fèi)者是否能夠買商品、余額多少和提供幫助的部件。因此顯示器的選擇就尤為重要，一個(gè)適合用在自動售貨機(jī)上的顯示器首先是要功能齊全，然后是成本低。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的顯示器采用LED顯示屏，LED就是light emitting diode ，發(fā)光二極管的英文縮寫“簡稱LED”。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。

86、 LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形視頻顯示屏采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制圖文、圖像并茂、以實(shí)時(shí)、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息。還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、VCD節(jié)目以及現(xiàn)場實(shí)況。LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷立體感強(qiáng)，靜如油畫動如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。

87、</p><p>　　LED顯示屏技術(shù)特點(diǎn) </p><p>　　效果卓越:采用動態(tài)掃描技術(shù)，畫面穩(wěn)定、無雜點(diǎn)、圖像效果清晰、動畫效果生動多樣、視頻效果流暢。</p><p>　　內(nèi)容豐富:可顯示文字、圖表、圖像、動畫、視頻信息。 </p><p>　　3. 方式靈活:可由用戶任意編排顯示模式。 </p>&

88、lt;p>　　4. 質(zhì)量保證:采用進(jìn)口發(fā)光材料、高品質(zhì)IC芯片、無噪聲大功率電源 。 </p><p>　　5. 信息量大:顯示的信息不受限制。 </p><p>　　6. 維修方便:模塊化設(shè)計(jì)安裝維護(hù)方便。</p><p>　　同時(shí)LED顯示頻亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電路匹配、驅(qū) ，驅(qū)動簡單、壽命長、耐沖擊、性能穩(wěn)

89、定。</p><p>　　4.1.2輸入設(shè)備選擇</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用3*4矩陣式鍵盤，矩陣式鍵盤又稱行列鍵盤，矩陣式鍵盤是相對于獨(dú)立式鍵盤而言的，也叫行列式鍵盤，是當(dāng)鍵數(shù)較多時(shí)為節(jié)省I/O點(diǎn)而采取的一種結(jié)構(gòu)，它是用N條I/O線作為行線，N條I/O線作為列線組成的鍵盤。在行線和列線的每個(gè)交叉點(diǎn)上設(shè)置一個(gè)按鍵。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為N*N個(gè)。這種行列式鍵盤結(jié)構(gòu)能有效地提高PLC

90、系統(tǒng)中I/O口的利用率，提高效率進(jìn)行按鍵操作管理的有效方法，同時(shí)它可以提高系統(tǒng)準(zhǔn)確性，有利于資源的節(jié)約、降低對操作者本身素質(zhì)的要求。通過去LED顯示器的連接它能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、高效地顯示按鍵信息，以提高工作效率和資源利用率。下圖為本次設(shè)計(jì)鍵盤示意圖4-1。</p><p>　　圖4-1 售貨機(jī)按鍵</p><p>　　4.2 錢幣識別設(shè)備</p><p>　　4.2

91、.1 硬幣識別</p><p><b>　　1.識別原理</b></p><p>　　主要識別指標(biāo)： 材質(zhì) 厚度 直徑</p><p>　　材質(zhì)采用電磁方式檢測，使用空心線圈或者磁芯線圈，繞圈組數(shù)為的1到6組，多數(shù)情況下采用6組，工作狀態(tài)下線圈及外圍電路會以一個(gè)特殊的頻率振蕩，每個(gè)線圈的頻率不同，當(dāng)硬幣以垂直或者平行與線圈平面的方式穿過線圈

92、時(shí)（不同產(chǎn)品方式不同），會引起振蕩頻率的變化。材質(zhì)的不同所引起的頻率變化幅度和方向（減少、增加）也不同。對某種硬幣的變化特征進(jìn)行記錄后，就成為了辨別硬幣的有效手段。當(dāng)出現(xiàn)假幣時(shí)則反饋系統(tǒng)，將假幣退出。</p><p><b>　　產(chǎn)品型號</b></p><p>　　適用硬幣：直徑為18-32毫米，厚度1.2-3.2毫米，適用于人民幣。</p><

93、p>　　工作電壓：DC+12V 功耗：靜能0.5mW 動能 0.5W</p><p>　　工作溫度：-20~+50攝氏度</p><p>　　4.2.2 紙幣的識別</p><p><b>　　紙幣識別原理</b></p><p>　　把正常的鈔票在各傳感器接收到的信號進(jìn)行統(tǒng)計(jì)取樣、識別，并且寄存起來作為檢測的依

94、據(jù)。當(dāng)時(shí)別紙幣時(shí)，把在各通道接口接受到的信號參數(shù)與原來寄存起來的信號參數(shù)進(jìn)行比較、判斷。從而識別紙幣。當(dāng)出現(xiàn)假幣時(shí)則反饋系統(tǒng)，將假幣退出。</p><p><b>　　型號</b></p><p>　　電壓: DC_12V+-5%</p><p>　　電流:待機(jī)0.12A 工作0.2A</p><p>　　工作溫度：

95、0-50攝氏度</p><p>　　保存溫度：-20~60攝氏度</p><p>　　濕度：30%~85%RH</p><p><b>　　重量：0.8g</b></p><p><b>　　插入方向：任意方向</b></p><p><b>　　識別時(shí)間：2.5秒

96、</b></p><p>　　4.3 信息反饋設(shè)備</p><p>　　本次設(shè)計(jì)一共有指示燈19個(gè)，都采用發(fā)光二極管為燈源，發(fā)光二極管（英語：Light-Emitting Diode，簡稱LED） 是一種能發(fā)光的半導(dǎo)體電子元件。這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，時(shí)至今日能發(fā)出的光已遍及可見光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)?shù)?/p>

97、光度。而用途也由初時(shí)作為指示燈、顯示板等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已被廣泛視機(jī)采光裝飾和照明。其優(yōu)點(diǎn)如下：</p><p>　　1. 高節(jié)能：節(jié)能能源無污染即為環(huán)保。直流驅(qū)動，超低功耗（單管0.03-0.06瓦）電光功率轉(zhuǎn)換接近100%，相同照明效果比傳統(tǒng)光源節(jié)能80%以上。</p><p>　　2. 壽命長：LED光源有人稱它為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環(huán)氧樹脂封裝，燈

98、體內(nèi)也沒有松動的部分，不存在燈絲發(fā)光易燒、熱沉積、光衰等缺點(diǎn)，使用壽命可達(dá)6萬到10萬小時(shí)，比傳統(tǒng)光源壽命長10倍以上。 </p><p>　　3.多變幻：LED光源可利用紅、綠、藍(lán)三基色原理，在計(jì)算機(jī)技術(shù)控制下使三種顏色具有256級灰度并任意混合，即可產(chǎn)生256×256×256=16777216種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實(shí)現(xiàn)豐富多彩的動態(tài)變化效果及各種圖像。利環(huán)保：環(huán)保效益更佳，光

99、譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收，沒有污染不含汞元素，冷光源，可以安全觸摸，屬于典型的綠色照明光源。</p><p>　　4. 高新尖：與傳統(tǒng)光源單調(diào)的發(fā)光效果相比，LED光源是低壓微電子產(chǎn)品，成功融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、圖像處理技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)等，所以亦是數(shù)字信息化產(chǎn)品，是半導(dǎo)體光電器件“高新尖”技術(shù)，具有在線編程，無限升級，靈活多變的特點(diǎn)。圖4-2為發(fā)光二極

100、管 </p><p>　　圖4-2 發(fā)光二極管</p><p>　　4.4 電磁閥的選擇</p><p>　　國內(nèi)外的電磁閥從原理上分為三大類：直動式、分步直動式、先導(dǎo)式。而從閥瓣結(jié)構(gòu)和材料

101、上不同于原理上的區(qū)別又分為六個(gè)分支小類：直動膜片結(jié)構(gòu)、分布默片結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)式默片結(jié)構(gòu)。直動活塞結(jié)構(gòu)、分部活塞結(jié)構(gòu)、先導(dǎo)活塞結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)主要采用直動式電磁閥。</p><p>　　4.4.1直動式電磁閥</p><p>　　原理： 通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開。斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧力把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。</p><p>　　特

102、點(diǎn)： 在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但一般通徑不超過25毫米。下圖4-3為直動式電磁閥</p><p>　　圖 4-3 直動式電磁閥 </p><p>　　4.5 I/O地址分配</p><p>　　本次設(shè)計(jì)主要I/O分配如下圖</p><p>　　4.6 硬件接線圖</p><p>　　第五章 程序設(shè)計(jì)&

103、lt;/p><p>　　5.1 程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　下圖5-1為程序設(shè)計(jì)的整個(gè)步驟流程，本次所設(shè)計(jì)的程序都依照此流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。</p><p>　　圖5-1 程序設(shè)計(jì)流程圖</p><p>　　5.2 系統(tǒng)中的PLC指令簡介</p><p>　　5.2.1比較指令 CMP </p><p

104、>　　比較指令在PLC控制系統(tǒng)中是一條非常重要的功能指令，它將S1、S2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，比較結(jié)果送到目的操作數(shù)D中，如下圖5-2所示，當(dāng)X0為OFF時(shí)，不執(zhí)行CMP指令，M0、M1、M2保持不變;當(dāng)X0為0N時(shí)，執(zhí)行CMP指令，S1、S2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，即C20計(jì)數(shù)器值與K100（數(shù)值K100)比較。如果C20當(dāng)前值小于100，則M0=1；如果C20當(dāng)前值大于100，則M2=1;如果C20當(dāng)前值小于100，則M1=1。<

105、/p><p>　　圖5-2 CMP指令使用說明</p><p>　　5.2.2 計(jì)數(shù)指令</p><p>　　計(jì)數(shù)器使用兩條指令完成計(jì)數(shù)任務(wù)，其指令編程格式如圖5-3所示</p><p>　　圖5-3計(jì)數(shù)器使用說明</p><p><b>　　5.2.3運(yùn)算指令</b></p><

106、;p><b>　　加法運(yùn)算</b></p><p>　　加法運(yùn)算指令是把指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)與案件中如圖5-4，當(dāng)X0為1時(shí)，（D10)+(D12)=(D14),運(yùn)算是代數(shù)運(yùn)算。</p><p>　　圖5-4 加法運(yùn)算使用說明</p><p><b>　　減法運(yùn)算 </b></p&

107、gt;<p>　　減法運(yùn)算指令是把指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相加，結(jié)果送到指定的目標(biāo)元件中，如圖5-5，當(dāng)X0為1時(shí)，（D10)+(D12)=(D14),為代數(shù)運(yùn)算。</p><p>　　圖5-5 減法運(yùn)算使用說明</p><p>　　5.3 部分中要程序分析</p><p>　　以下為本次設(shè)計(jì)的重要組形成部分，完整程序見附錄1。</p>

108、<p>　　5.3.1 判別假幣真?zhèn)纬绦?lt;/p><p>　　當(dāng)投入錢幣為假幣時(shí)，假幣傳感器感應(yīng)到一觸發(fā)脈沖，假幣指示燈Y0接通長亮，直接驅(qū)動假幣繼電器線圈Y12，將假幣退出，5秒后恢復(fù)正常。其程序梯形圖及指令表如圖5-6和表5-7所示。</p><p><b>　　程序梯形圖：</b></p><p>　　圖5-6 假幣判定

109、程序梯形圖</p><p>　　程序指令表： </p><p>　　表5-7 程序指令表</p><p>　　5.3.2 計(jì)幣比較系統(tǒng)程序</p><p>　　存儲錢幣寄存器D0清零。當(dāng)投入1元錢幣時(shí)，數(shù)據(jù)寄存器做加1計(jì)算，當(dāng)投入5元時(shí)，數(shù)據(jù)寄存器做加5計(jì)算，當(dāng)投入10元時(shí)，數(shù)據(jù)寄存器做加10計(jì)算。將顧客投入的錢幣與購買所

110、需錢幣進(jìn)行比較，若小于1元，則警示燈Y0長亮，表示錢幣不足，無法購買。若投入錢幣大于1元，則1元商品指示燈長亮，表示可以購買。若投入錢幣大于2元，則1元和2元商品指示燈長亮，表示可以購買，同理其他3元、4元、5元等價(jià)位的商品也按照這個(gè)原理判定指示燈亮。以下為程序梯形圖5-8和程序指令表5-9。</p><p><b>　　程序梯形圖：</b></p><p>　　圖5

111、-8 價(jià)格比較程序梯形圖</p><p><b>　　程序指令表：</b></p><p>　　表5-9價(jià)格比較程序指令表</p><p>　　注：本次設(shè)計(jì)在這里是只是簡要介紹其控制程序，所以不一一描述所有商品程序，以下所有程序均如此，完整程序請見附錄1；梯形圖中的M指令為中間繼電器。</p><p>　　5.3.3

112、商品選擇系統(tǒng)程序</p><p>　　當(dāng)選擇商品礦泉水按下X4時(shí)，中間繼電器M100得電，礦泉水指示燈Y1閃爍，當(dāng)選擇瓜子時(shí)按下X5，中間繼電器M101得電，瓜子指示燈Y2閃爍，當(dāng)選擇綠茶時(shí)按下X6，中間繼電器M102得電，綠茶指示燈閃爍.以下為程序梯形圖5-10和程序指令表5-11。</p><p>　　圖 5-10 商品選擇程序梯形圖</p><p><

113、b>　　下為程序指令表：</b></p><p>　　表5-11 商品選擇程序指令</p><p>　　5.3.4 商品供應(yīng)程序</p><p>　　當(dāng)選擇商品1元礦泉水時(shí)，按下X4，M100得電，驅(qū)動繼電器Y13接通，輸出礦泉水，當(dāng)選擇2元瓜子時(shí)，按下X5，M101得電，驅(qū)動繼電器Y14接通，輸出瓜子，當(dāng)選擇商品3元綠茶時(shí)，按下X6，M102得