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2.1.2 确定自动售货机的主控单元为PLC

单片机可以作为自动售货机的核心结构，价格也不太高，但如果电压不稳的话，单片机就有可能被损坏，所以虽然价格是选择方案的一个因素，而可靠性是选择时需要考虑的又一个因素。从设计、生产周期长短考虑，不论是老设备改造，还是设计新的生产机械设备，毫无疑问，生产、设计周期越短越好，甚至希望能够边设计、边安装、边调试和生产，特别是产品更新换代，生产工艺改造，不需改动现有生产设备及其外部接线，就能马上组织生产，这不仅节约了劳动力，而且新产品能尽快投入市场。这无疑给企业增加了活力，提高了经济效益。如果把这些要求得以实现，继电器或半导体都不能满足，而PLC则完全可以实现。这是因为若用PLC不必改动外部设备接线，只要在软件上做文章就可以了。也就是说只要改变梯形图，按照新工艺要求重新输入新程序或修改原程序即可。这既经济又简捷，可以达到事半功倍的目的。

众所周知，目前我国75%的生产机械设备，都是采用继电器控制，除了可靠性差外，设计程序也很繁杂。从方案的确立到技术、设计以及施工、图面等方面，工作量很大，这势必造成设计周期长。而采用PLC控制可以大大缩短设计周期，甚至有些文件资料也不必绘制成图。设计人员完全可以利用编程器上屏幕显示来输入，或修改程序使得梯形图能准确无误地反映生产要求。编程人员也可根据新产品对生产提出的新工艺要求，重新编写程序并把它存储在EEPROM模块中去，需要加工哪个产品的程序，操作人员可以随时调用，这既方便、简单又可保密。开发这种软件对优化生产过程，提高产品数量和质量，提高劳动生产率，非常具有实际意义。仅此一点也深受生产及设计者的欢迎。

在现在科技成果迅猛发展的今天，市场经济的竞争就是利用最小的

投资获取最大的利润，为了使人们在生活购物中得到方便，就出现了自动售货机。对于一台自动售货机，如果采用电力机械来进行控制，会造成售货机有用价值空间少，浪费不必要的动力资源；如果采用液压系统控制，由于液压系统控制要求技术高，各种阀体和设备的组装较高，反应速度相对较慢，用于控制售货机的经济价值消费高，从利润价值观来考虑不适宜用于控制售货机。采用单片机作为控制核心，这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作，而且系统的抗干扰性也比较差。但是PLC（即可编程序控制器）是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置，它不但可实现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点，已在工业控制领域得到广泛地应用。因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务的独立设施，要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。可以看出，采用PLC对自动售货机控制系统进行控制可以提高系统的稳定性和可靠性。

因此选择PLC为自动售货机的主控单元。

2.2 自动售货机的售货方法

目前自动售货机常用的售货方法有三种。一种是弹簧出货型售货机，主要通过货道弹簧的旋转来出货，是最为常见的商品输出方式。出货准确率高，实时性强。只要商品尺寸与出货弹簧匹配，就可以采用这种出货方式。另一种使机械手推货型售货机，主要依靠货道商品后面的机械手推货装置进行售卖。每个售货动作均由精确的传感器来控制，整个收获过程精确、高效、自动化。该出货方式适合售卖尺寸和重量比较大，形状较为规则，可以用于正立放置的商品。第三种是升降台出货型售货机，是一种辅助出货系统，可以与弹簧出货方式或者机械手推货方式组合使用，减少商品掉货时的损伤，用于易碎商品的售卖。

本次设计的自动售货机采用的是双螺旋体出货机构，即双弹簧出货机构。这种结构可以一目了然哪个货道有货无货，既方便顾客选货，又方便工作人员即使发现货物剩余情况,在软件部分也不用设置无货报警。这种结构主要由驱动电机、螺旋体挂轮，螺旋体、货道等组成。左右两个螺旋体通过一对齿轮啮合，一个螺旋体顺时针旋转则另一个螺旋体逆时针旋转。当螺旋体每个螺距间隔放满货物后，螺旋体旋转一圈，即可退出一个货物。由于采用双螺旋体向上旋转，对货物的作用力除了有向前推力外还有向上和向货到两侧的分力，能够保证出货的可靠性。即使将来自动售货机售卖液体软包装的货物，也不容易出现“卡货”的现象。

2.3 自动售货机的空间结构

自动售货机中储存有一定量的饮料，每种饮料都要通过货道而出去，因为该设计中售8种饮料，所以该售货机可设置成8个货道，而且为单货道，即每种饮料占用一个货道，这样比较方便，如果以后需要扩展卖更多种商品的话，根据商品的摆放设置多个双推进弹簧。当需要够买某种饮料时，电动机会带动弹簧转动一圈，将饮料转出，掉如道出货通道中，滑落到取物口。饮料在售货机种的存放形式为每个弹簧间隔固定一个单位饮料，并且每种饮料都要与弹簧螺距尺寸匹配，这样可将饮料卡紧不致自动掉落。在自动售货机上可以储藏多种饮料，但总体数量是有限的，所以自动售货机也需要及时的补货。

图2-1 自动售货机的空间结构示意图

2.4 自动售货机的功能

自动售货机能够对所投入的币值进行累计，货币识别器提供该自动售货机最基本的功能即从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别判断人民币的面值；然后，识别器把信息传给PLC；PLC根据所投入的硬币数值判断是否能够购买某种饮料，做出相应的反应。当按下选择饮料的按钮时，相应的电电动机启动，饮料开始供应，提取饮料到取物口，顾客取出饮料，完成此次交易。它具有投币系统、比较系统、选择和饮料供应系统、退币系统等来实现完整的售货功能。售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并做出相应的反应。

售货机中有8种商品，可乐2元，雪碧2元，纯牛奶4.5元，东方树叶3.5元，芬达2元，加多宝3.5元，健力宝2元，雀巢咖啡4.5元。现投入钱币，当投入的货币超过可乐的价格时，可乐、雪碧、芬达、健力宝指示灯亮，提示可以购买，当投入的货币超过3.5元但小于4.5元时，只有纯牛奶和雀巢咖啡的等不亮，当投入的货币超过4.5元时，所有商品的等都亮，提示可以购买。当按下可乐按钮时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去可乐的价格同时启动相应的电机，提取可乐到出货口。买其它商品时也一样。操作完成后不再购买而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。

由此看来，自动售货机进行一次交易要涉及加法运算、减法运算，这是它的内部功能。还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能。

可通过操作属性把把自动售货机分为四个过程： (1) 投币过程

(2) 价格比较过程 (3) 选择商品过程 (4) 退币过程

可把自动售货机工作过程分为5个状态： (1) 启动状态 (2) 投币状态 （3）可购买显示状态 (4) 购买状态 (5) 退币状态

初始状态，自动售货机内部各元件都处于复位状态，内部电机停止运转，等待投币操作。

投币状态。自动售货机可以识别硬币1元和5角，识别纸币5元、10元、20元纸币，投入钱币后，自动售货机会进入货币比较状态，能够购买的饮料灯亮。

购买状态。按下可以购买的选择按钮，所选的商品灯仍然亮，其它可选商品灯灭掉。驱动电机启动，商品通过货道掉落到取物口。

退币按钮。自动售货机计算退币钱数并退币。 到此为止，自动售货机的一个完整工作过程结束。

2.5 自动售货机的购物使用流程

在自动售货机上购物时，首先按下开始按钮，就可以接着投币了，如果，投币后，不选择饮料，可以直接按退币按钮，将会全额出币。如果买饮料，则按下所需购买饮料的按钮，按下后等待取物，取物后若需找币，再按下退币按钮即可。退出的钱都为硬币，因为纸币容易破损、褶皱、潮湿。若想设计成找纸币的情况，在体积、难度、成本会很大。而硬币有规

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