(强烈推荐)基于PLC的自动售货机控制系统设计_毕业论文设计(2)

1 绪论

1.1 自动售货机的研究背景及意义

自动售货机最早出现在20世纪60年代的欧美，当时在美国的地铁系

统中。人们可以用1美分在自动售货机上购买到一块口香糖。这便是最早的自动售货机。

作为一种全新的零售方式，20世纪80年代以来，自动售货机在美、日等发达国家得到了迅速的普及和发展。其产品特点是科技含量高，集光、机、电、防伪识别、数字密码、智能软件等技术于一体；24小时服务，售货便利，无需专人盯守，省人工，省成本；售货范围广，人们通过自动售货机不仅可以买到食品、香烟、饮料、报纸、票、卡，甚至鲜花和小宠物等物品；此外它还是一种新颖独特的广告媒体。目前，自动售货机已经在许多个国家和地区使用。根据美国《自动世代》统计，日本每23人拥有一台自动售货机、美国每40人一台、欧洲每60人一台。在邻国日本，全国市场70%的罐装饮料是通过自动售货机售出的，每个人一年投入自动售货机用于购物的货币高达400多美元；根据日本麒麟啤酒公司调查，一台自动售货机每年可售出上万罐清凉饮料，比一般不太繁忙的小商品销量还要大，美国可口可乐公司则拥有分布于世界各地的几十万饮料售货机；在西班牙，全国通过自动售货机售出的商品销售额占全国零售业的六成以上，并以每年10%的速度递增。全世界约有1800万台自动售货机处于运营中，包括自动售货机制造与运营在内的整个行业年销售额超过2500亿美元，自动售货业已成为零售业增长最快的行业之一。

近几年，自动售货机在我国的大中城市发展势头非常迅猛，车站、码头、酒店宾馆、大学校园、繁华的街道等地方随处可见自动售货机的身影。据统计，广州市区就摆放了各种品牌的自动售货机，而这还不足以满足地铁和公交车站的需要。自动售货机不但给人们的生活带来了极大的方便，而且也成为现代化城市的一道亮丽的风景线。随着我国零售业态的不断发展和2010年上海世博会举行的过程中，我国无店铺销售业态的发展获得了良好的环境和契机。尤其是跨国企业的加入，进一步刺激和带动我国自动

售货机产业的发展。

1.2 研究自动售货机的目的

从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约。自动售货机行业长期以来在美国、日本等国家得到迅猛发展，目前已在多个国家得到广泛普及。据业内人士估计，但中国的自动售货机拥有量还不太多，相对于13亿的人口大国和零售业态发展的趋势而言，中国自动售货机行业的发展空间将更加广阔。

1.3 本设计研究的内容

本课题采用三菱FX2N系列PLC对饮料自动售货机控制系统进行设计。

（1） 通过与单片机、继电器、液压在各个方面的比较，确定自动售

货机的主控单元是PLC。

（2） 通过对自动售货机的售货方法分析确定采用双弹簧出货机构，

直流电动机驱动。

（3） 根据系统需要确定饮料自动售货机的硬件，通过硬件框图选择

硬件部分。根据自动售货机的功能选择货币识别器和电动机以及接触器的选择。通过IO列表确定PLC类型，做出硬件连接图。

（4） 根据控制功能图进行性梯形图设计，软件这几中要结合硬件的

性质选择合适的数据寄存器以及根据功能使用合适的算法。并在软件中调试运行，用组态软件作出仿真。

2 自动售货机的功能分析

2.1 自动售货机主控单元的确定

实现自动售货机到的售货功能最主要的是依靠主控单元。可以作为主控单元的元件有很多，但最适合的要通过比较才能确定。

2.1.1 PLC的部分功能

PLC是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。因此，它的组成与一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统和软件系统组成了一个完整的PLC系统，它们相辅相成，缺一不可。

PLC的硬件系统主要有主机、输入输出扩展单元、外部设备组成，各部分之间通过总线连接。其中主机由中央处理单元（CPU）、存储器、输入输出电路、外部设备接口、电源几大部分组成。

中央处理单元是PLC的核心部件，它的功能是：

（1）接受、存储用户通过变编程器等输入设备输入的程序和数据。 （2）以扫描方式接收来自输入单元的输入变量、状态数据，并存入相应的数据存储区

（3）利用错误校验技术监控存储和通信状态、诊断内部电路的工作状态、电源状态和用户编程中的语法错误。

(4)执行用户程序，完成各种数据处理、传输和存储，并根据数据处

理结果，刷新有关标志的状态位的状态和输出状态寄存器的内容，产生相应内的内部控制信号，以完成用户指令规定的各种操作。

（5）响应各种外围设备的要求。

存储器是PLC的另一主要部分，存储器主要用来存放系统程序、用户程序和数据。根据存储器在在系统中的作用，可将其分为系统存储器和用户存储器。

系统程序存储器用来存放制造商为用户提供的监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其他关，管理程序。系统程序直接影响着PLC的整机性能。系统程序需要永久保存在PLC中，不能因关机、停电或其它部分出现故障而改变其内容。因此，系统程序需固化在只读存储器ROM中，作为PLC 的一部分提供给用户，用户无法改变系统程序的内容。

用户数据存储器是专门提供给用户存放程序和数据的，用户存储器游客分成用户程序存储器和用户数据存储器。用户程序存储器用来存储用户编写的程序，用户数据存储器用来存储控制过程成中不断改变的信息，如输入输出信号、各种工作状态、计数值、定时值、运算的中间结果等。

输入模块用来接受和采集输入信号，输入信号有两类：一类是按钮开关、行程开关、数字拨码开关、接近开关、压力继电器等提供的开关量输入信号；另一类是从电位器、热电、测速电机、各种变送器变送来的连续变化的模拟量输入信号。输入模块还需要将这些不同的电平信号转换成CPU能识别的数字信号。

输出模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号，并把它转换成现场执行部件能接收的信号，用来控制接触器、电磁阀、调节阀、调速装置等，控制的另一类负载是指示灯数字显示器和报警装置等。

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