基于PLC控制的自动售货机设计22664.docx
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基于PLC控制的自动售货机设计22664
结
业
设
计
物理院电气班
范春丽
0902424048
基于PLC控制的自动售货机设计
第一部分自动售货机的简介及设计要求
一、自动售货机工作原理
（1）从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别器判别人民币的真伪并判别面值。
（2）识别器把信息数据传给通信模块。
（3）通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的面板键，显示出哪个货道有货，哪个货道已售完，并等待顾客按键选择商品。
（4）顾客选择商品后，根据售出的商品包装类型的不同，采用不同的驱动技术把商品送出。
此次设计的售货机主要出售易拉罐装饮料，是利用电磁阀带动翻版驱动的。
（5）显示余额，若金额足够多，顾客可以选择找币或继续买商品；若款额不足，售货机经过延时予以退币。
退币分两种情况：
一种是由纸币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。
（6）系统复零，完成售货。
二、自动售货机功能设计要求
1、接受三种面值的货币，0.5元、0.1元、5元。
一次最多接受金额在100元以内，否则报警，并自动退回用户所投货币。
2、在本次设计中只设有3种商品，即奶茶、可乐、雪碧，价格分别为4.5元、3.5元、3元。
3、可以显示金额。
4、投入金额大于某件商品单价则对应的LED指示灯会点亮，选择该商品时，灯就会闪烁3次，并且数码管会显示，按退币按钮退币。
第二部分PLC控制的自动售货机硬件选择
一、硬件电路组成框图
当售货机有钱币投入时，会经过硬币识别器和纸币识别器，在真币的情况下将信号送到PLC的输入端，此时，可以按下各选择按钮，选择按钮的信号送到PLC后相应的输出端子得电，使输出继电器得电输出饮料。
同时七段数码管也会显示出实时的金额提醒顾客。
当购买完毕按下退币按钮退币。
若有顾客忘记退币，售货机会自动报警提醒顾客退币。
二、主要硬件选择
（一）硬币识别器
硬币识别主要指标：
材质、厚度
材质是用电磁的方式测的，使用空心线圈或磁芯线圈，线圈组数少的只有一组，多的常见的是六组。
工作状态下，线圈及其外围电路会以一个特殊的频率振荡（多个线圈的话频率各不相同），当硬币以垂直或平行于线圈平面的方式穿过时（不同产品方式不同），会引起振荡频率的变化。
材质不同所引起的频率变化幅度和方向（增加、减少）也不同，对某种硬币的变化特征进行记录后，就成为使用中识别该种硬币的依据。
厚度是没有东西专门测的，实际上这个指标是和材质一起测。
因为即使相同材质的硬币，如果厚薄不同，导致的频率变化差异也较大。
（二）纸币识别器，纸币识别原理：
把正常的钞票在各传感器接收到的信号进行统计取样、识别，并寄存起来，作为检测的依据。
当识别纸币时，把在各通道接口接收到的信号参数与原寄存起来的信号参数进行比较、判断，若有明显差异时就立即送出报警信号并截停电机，同时送出对应的信号提示。
2、PLC的原理
①输入刷新阶段
在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。
完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。
②程序执行阶段
在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。
③输出刷新阶段
当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。
第三部分PLC控制的自动售货机的软件设计
PLC的I/O分配表
输入
输出
设备
输入
设备
输出
开始按钮
SB0
X0
可乐指示灯
LED
Y10
0.5元
SB1
X1
雪碧指示灯
LED
Y11
1元
SB2
X2
奶茶指示灯
LED
Y12
5元
SB3
X3
找钱指示灯
LED
Y16
可乐按钮
SB4
X4
可乐输出
LED
Y14
雪碧按钮
SB5
X5
雪碧输出
LED
Y13
奶茶按钮
SB6
X6
奶茶输出
LED
Y15
退币按钮
SB9
X7
退币出口
LED
Y17
硬币识别
SB10
X10
七段数码管
8421
Y0～Y7
纸币识别
SB11
X11
PLC接线图
第三部分程序编写
一、控制程序设计思路
设计一台完整的销售雪碧和可乐的自动售货机，具有硬币识别、币值累加、自动售货、自动找钱功能，此售货机可接受的硬币为0.5元，1元和5元的纸币。
雪碧的售价为3元，可乐的售价为3.5元，奶茶的售价为4.5元。
自动售货机是台机电一体化的自动化装置，在接受到货币已输入的前提下，靠触摸控制按钮输入信号使控制哭启动相关位置的机械装置完成规定动作，将货物输出。
用自动控制系统替代现有的人工销售方式，当投入的硬币总值超过3元时，雪碧指示灯亮，当投入的硬币总值超过3.5元时，雪碧和可乐的指示灯都亮。
当投入的硬币总值超过4.5元时，雪碧、可乐和奶茶的指示灯都亮。
当雪碧指示灯亮时，按雪碧按钮，则雪碧从售货口自动售出，雪碧指示灯闪烁。
当可乐指示灯亮时，按可乐按钮，则可乐从售货口自动售出，可乐指示灯闪烁。
当奶茶指示灯亮时，按奶茶按钮，则奶拆从售货口自动售出，奶茶指示灯闪烁。
当按下雪碧按钮、可乐按钮或奶茶按钮后，如果投入的硬币总值超过所需的钱数时，找钱指示灯亮，自动售货机自动退出多余的钱。
动作停止后按退币钮，可以退回余额，退回余额如果大于5元，则先退5元，再比较余额如果大于1元，再退1元，如果小于1元则直接退0.5元的。
二、部分程序注释
1、投币部分
X0、X1、X2为投币识别，每识别一次，即X0、X1或X2接通一次，往寄存器D10中累加按键代表的相应金额，但是在报警和退币的时候不可投币，此时M206和M208会分别断开，此时投币无效，只有在退币过程结束4s后，再投币方才有效，若在4s内投币则直接退币。
M204在系统上电按下启动键X6后接通后，M205接通时方可开始下一次操作。
2、价格比较部分
寄存在D10中的货币金额和商品的单价相比较，如第一句中如果（D10）>45，则M6=1；（D10）=45，则M7=1；（D10）<45，则M8=1。
最后一句用于判断用户投币金额是否大于99，只有当（D10）<100时，即M9=1时方可调用下列程序，否则系统自动调用退币程序。
当投币金额不大于99时，并且大于相应商品的单价时，对应的指示灯会点亮，当某种商品被选择后，对应的指示灯会以1s为周期闪烁。
在退币时LED灯不在点亮，即M300的常闭触点断开。
3、选择商品和送出部分
选择商品部分由三段程序构成，分别用来处理汽水，花茶和咖啡的选择，下面以选择汽水为例进行详细说明。
汽水的单价为3元，当汽水指示灯点亮，即Y10接通时，每按键一次汽水选择按钮X10，系统将把用户的可消费余额减去3元，如按键前数码管显示5.0元，按键后则显示2元，并由M40控制汽水输出。
这里须注意的是按键X10时，不可同时按X11，X12，否则，按键无效。
同样在商品送出时按选择商品键也是无效的，这里由M30的常闭来实现。
商品的送出由代表该商品的指示灯闪烁4次来表示。
当选择该商品后在实现上述处理的同时，将M30置“1”，它的常闭触点可以屏蔽用户再次选择该商品，它的一对常开触点用于产生四个周期为4s的方波，每个方波的占空比为50%。
其波形如下所示。
当C0在四次计数完毕后，释放M30，并将C0复位清零。
4、退币找零部分
退币键为X7，当接通X7后，退币指示灯Y14亮，以表示系统退币正在进行中。
亮的时间由T14设置，这里设置T14=40，就是亮4s。
M207的常开在用户投币金额大于99元系统自动调用退币时接通。
退币时，系统根据用户所剩余额进行比较，当余额大于或者等于5元时，先退币面值为5元的货币，然后再根据大于或者等于1元的余额退1元的货币，最后再退回0.5元的用户余额退回给用户。
在按退币键X7后，为保证系统的可靠性，用户在4s内后才可在投币，即T26的常闭触点接通M208，而前面已经说明M208的常闭触点可以实现阻止用户投币的作用。
三、梯形图
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