基于plc和触摸屏自动售货机设计

基于plc和触摸屏自动售货机设计内容摘要：

功能的实现离不开它的硬件和软件系统，根据购买过程，可以分为 投币、比较、选择和饮料供应、退币 这五个部分。 简单地说， 售货机的基本功能就是 首先辨别币值同时进行累加，然后根据累加 值判断 是 否 可以购买某种 物 品 ，最后给出相关购物提示。 本次设计的 售货机 可以出售八 种 饮料 ， 价格 2 元 类饮料有可乐、芬达、健力宝、雪碧这四种 ， 价格为 3 元的有东方树叶和加多宝，价格为 元有 纯牛奶 和咖啡这两种。 当消费者 投入 一定的 钱币， 如果 投入的 钱数 超过 对应商品的价格时，对应的指示灯就会亮，提示可以购物。 比如投入 2 元时， 4 个指示灯就会亮；当投入钱 数超过 元，所有指示灯都会亮。 如果消费者 按下 芬达 按钮时，售货机 内部相应的关于减法运算的程序 8 就会执行 ， 将投入的钱数 减去可乐的价格 ， 相应的电机 就会启动驱动弹簧旋转出货 ， 芬达就会掉入 出货口。 同理，购买别的物品也是一样的。 购买物品完成后，若余额足够，可以选择继续购物；当余额不足或者不想再买时，可以选择退币。 这次交易就完成了。 通过上面分析可以得出 ，售货机 在完成一 次 看似简单的 交易 ，它的内部会执行比较、加法 、减法等指令，完成相应的运算。 整个售货过程是在货币识别的基础上完成的。 根据 操作 的性质将 售货机 的售货 分为 如下 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 将 售货机 的 工作过程分为 五 个状态 ： (1)启动状态 ：启动前元件处于复位，电机静止，等待消费者投币才运行。 (2)投币状 态：在投币口处投入合适的人民币（大于 20 元不能识别） （ 3 可购买显示状态 ：对应的指示灯亮。 (4)购买状态 :按下选择按钮。 (5)退币状态 ：按下退币按钮， 售货机计算退币钱数并退币。 自动售货机的购物使用流程 消费者需要购买某个物品时，当投入一定的币值后，售货机就会给出相应的购物提示。 当投入的钱数只能买其中一个物品时，在选择购买后，若有余额会自动退出；如果投入的钱数足够时，在购买一个物品后可以继续选择购买，也可以直接退币；当投入的钱数不足以买任何一个物品时，在规定时间内没有进行投币，投入的钱数会自动退出。 投币时既可以投硬币，也可以投纸币，但是只能退 硬币。 该设计的退币值有五角和一元两种。 9 图 22 自动售货机的使用流程 投币选购 不选购退币比较开始 10 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。 控制电路硬件组成框图 从如下控制流程框图可以很清晰地看出：控制部分的硬件由货币识别器、 PLC、各种按钮（包括各选择按钮和退币按钮）、各指示灯和接触器等。 图 31 自动售货机控制部分硬件组成框图 确定自动售货机使用的 PLC 类型 表 31 PLC的 I/O分配表 投币 纸币识别器 硬币识别器 PLC 各选择按钮 各指示灯 退币按钮 各接触器 11 输入 输出 设备 输入 设备 输出 开始按钮 SB0 X000 元灯 HL1 Y001 0． 5 元 SB1 X001 1 元灯 HL2 Y002 1 元 SB2 X002 5 元灯 HL3 Y003 5 元 SB3 X003 10 元灯 HL4 Y004 10 元 SB4 X004 20 元灯 HL5 Y005 20 元 SB5 X005 可乐灯 HL6 Y006 可乐按钮 SB6 X006 雪碧灯 HL7 Y007 雪碧按钮 SB7 X007 纯牛奶灯 HL10 Y010 纯牛奶按钮 SB10 X010 东方树叶灯 HL11 Y011 东方树叶按钮 SB11 X011 芬达灯 HL12 Y012 芬达按钮 SB12 X012 加多宝灯 HL13 Y013 加多宝按钮 SB13 X013 健力宝灯 HL14 Y014 健力宝按钮 SB14 X014 雀巢咖啡灯 HL15 Y015 雀巢咖啡按钮 SB15 X015 可乐出口 YV1 Y016 退币按钮 SB16 X016 雪碧出口 YV2 Y017 —— —— —— 纯牛奶出口 YV3 Y020 —— —— —— 东方树叶出口 YV4 Y021 —— —— —— 芬达出口 YV5 Y022 —— —— —— 加多宝出口 YV6 Y023 —— —— —— 健力宝出口 YV7 Y024 —— —— —— 雀巢咖啡出口 YV8 Y025 —— —— —— 1 元退币 YV13 Y026 —— —— —— 元退币口 YV14 Y027 —— —— —— 退币口灯 HL16 Y030 —— —— —— 货币不足灯 HL17 YO31 —— —— —— 取物口灯 HL18 Y032 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， 12 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 FX2N64MR 型的 PLC。 关于 PLC 的具体分配如上表 31 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 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。 X0 X0 X0 X0 X05 分别为代表 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， X01 X01X01 X01 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， Y01 Y01 Y01 Y01 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 32所示。 13 图 32 外部接线图 货币识别器选型 这次设计，我们需要选择一个硬币识别器（可识别五角和一元）和一个纸币识别器（可识别五元、十元、二十元）。 货币识别器的选择是相当重要的，它是顺利完成一次购物的基础。 因为时间原因，就都选择现有的。 两种识别器都可以进币，但纸币识别器不可以退币。 硬币的识别原理 硬币识别器的总体思想是通过真假硬币通过两种传感器时电容和电感参数的改变量不同来辨别。 在硬币识别器中复合式硬币识别器价格便宜，识别可靠，所以选用此种东方树叶按钮雀巢咖啡按钮X 00X 01X 02X 03X 04X 05X 06X 07X 10X 11X 12X 13X 14X 15X 16Y 01Y 02Y 03Y 04Y 05Y 06Y 07Y 10Y 11Y 12Y 13Y 14Y 15Y 16Y 17Y 20Y 21Y 22Y 23Y 24Y 25Y 26Y 27Y 30Y 31Y 32COM 1COMSB 6SB 7SB 10SB 11SB 12SB 13SB 14SB 15SB 16开始按钮可乐按钮雪碧按钮纯牛奶按钮芬达按钮加多宝按钮健力宝按钮退币按钮DC 24 V0 . 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雪碧纯牛奶东方树叶芬达加多宝健力宝雀巢咖啡1 元电磁阀0 . 5 元电磁阀退币口灯货币不足灯取物口灯KM 1KM 2KM 3KM 4KM 5KM 6KM 7KM 8KM 9KM 10FX 2 N 64 MRSB 0SB 2SB 3SB 4SB 5SB 1 0 . 5 元1 元5 元10 元20 元硬币纸币 14 硬币识别器来完成硬币方面的识别。 复合式硬币识别器的原理：复合式硬币识别器主要是由平板电容传感器、和电感线圈传感器、检测电路、单片机控制电路组成。 电容传感器是通过检验硬币的厚度来辨别真伪的，当硬币通过投币口进入平板电容传感器时会引起传感器电容的变化，这个传感器也可以实现对硬币材质的检测。 通过与电容传感器配用的交流电桥将电容的变化转换为电压信号，再通过。