基于PLC的自动售货机控制系统设计(3)

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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。

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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。而硬币有规则，不易损坏，而且能循环使用。因此本次设计中只退1元和5角的硬币。

图2-2 自动售货机的使用流程

退币选购不选购比较投币开始 8

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3 自动售货机的硬件部分

自动售货机的硬件部分包括主电路部分和控制电路部分的硬件。控制部分中PLC的选型和货币识别器的选型的最重要的。根据I/O分配表选择出PLC，并列出外部接线图。根据之前对自动售货机的功能介绍，选择货币识别器。最后选择自动售货机上的主电路部分的硬件。

3.1 控制电路硬件组成框图

自动售货机的控制部分硬件包括PLC、货币识别器、各种按钮、各种指示灯和接触器。

图3-1 自动售货机控制部分硬件组成框图

投币硬币识别器纸币识别器各选择按钮PLC退币按钮各指示灯各接触器 9

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3.2 确定自动售货机使用的PLC类型

表3-1 PLC的I/O分配表

输入

设备 开始按钮 0．5元 1元 5元 10元 20元 可乐按钮 雪碧按钮 纯牛奶按钮 东方树叶按钮 芬达按钮 加多宝按钮 健力宝按钮 雀巢咖啡按钮 退币按钮 —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——

SB0 SB1 SB2 SB3 SB4 SB5 SB6 SB7 SB10 SB11 SB12 SB13 SB14 SB15 SB16 —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——

输入 X000 X001 X002 X003 X004 X005 X006 X007 X010 X011 X012 X013 X014 X015 X016 —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ——

输出

设备 0.5元灯 1元灯 5元灯 10元灯 20元灯 可乐灯 雪碧灯 纯牛奶灯 东方树叶灯 芬达灯 加多宝灯 健力宝灯 雀巢咖啡灯 可乐出口 雪碧出口 纯牛奶出口 东方树叶出口 芬达出口 加多宝出口 健力宝出口 雀巢咖啡出口 1元退币 0.5元退币口 退币口灯 货币不足灯 取物口灯

HL1 HL2 HL3 HL4 HL5 HL6 HL7 HL10 HL11 HL12 HL13 HL14 HL15 YV1 YV2 YV3 YV4 YV5 YV6 YV7 YV8 YV13 YV14 HL16 HL17 HL18

输出 Y001 Y002 Y003 Y004 Y005 Y006 Y007 Y010 Y011 Y012 Y013 Y014 Y015 Y016 Y017 Y020 Y021 Y022 Y023 Y024 Y025 Y026 Y027 Y030 YO31 Y032

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PLC控制在逻辑上方便、控制速度高、更灵活且便于维护。PLC是建立在单片机上的产品。单片机是一种集成电路，不具可比性。单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例。从工程角度上说：对于单项或重复极少的项目，采用PLC是更明智、快捷的途径。功率高，可靠性好！通过对各种控制的优缺点分析，各适用于不同控制要求的场合。对于自动售货机的设计来说。要求控制速度快、灵活、可靠性高、易于维护和改动、属于单项重复数少的项目。用PLC来控制是最好的选择。它少了几点继电器控制的笨重和单片机控制的复杂性。但分析各种厂家生产的PLC。西门子PLC多用于大型、超大型的场合。所以我选用了三菱型PLC来进行自动售货机的控制。又根据对自动售货机的I/O分配表确定该自动售货机有15个输入点和26个输出点，15个输入包括开始按钮、货币识别按钮和饮料选择按钮以及退币按钮。输出点包括5个货币识别指示灯、8个饮料指示灯、8个饮料输出、2个退币以及3个特殊的指示灯。因此选用FX2N-64MR型的PLC。关于PLC的具体分配如上表3-1所示。

因为PLC的输入端内部本身有24V的电源，所以输入部分不用外接电源，而在输出端需要外接电源。各种指示灯和接触器可以用同一个电源，因此，不用将各个输出分开个供电。选择的电源是根据电动机的额定电压选的，详见3.4节。

虽然PLC输出端有多个COM口，但由于各个点所接电压相同，所以，图中未显示所有的COM口。

因为在次设计中使用的是现有的货币识别器，货币识别器识别币种后，将各种不同的币放在不同的部位。X01、X02、X03、X04、X05分别为代表0.5元、1元硬币和5元、10元、20元纸币的投入。货币识别器每识别一次，开关接通一次， 相当于投入一个币。

该PLC自动售货机I/O接线图中， PLC元件X006，X007，X010，X011、X012、X013、X014、X015是选择控制按钮，选择可乐，雪碧，纯牛奶、东方树叶、芬达、加多宝、健力宝、雀巢咖啡。线圈Y006，Y007，Y010，Y011、Y012、Y013、Y014、Y015，是作为指示灯的输出线圈。当投币，选择可乐、雪碧、纯牛奶、东方树叶、芬达、加多宝、健力宝、雀巢咖啡时的指示引导购物作用。按钮和指示灯，直接明了，方便简单，易于操作。

确定了PLC的类型，又完成了对各个点的分配，那么PLC的外部接线图如下3-2所示。

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