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摘要本论文设计的是基于三菱FX2N系列PLC构成的自动售货机监控系统，本文阐述了自动售货机的来源与发展，以及它在国内外发展的现状，对自动售货机的方案进行了论证，介绍了PLC的基本组成、特点以及工作原理，对基于三菱FX2N 系列PLC构成的自动售货机系统整体设计过程进行较为细致的论述。
文中详尽地介绍了自动售货机的各硬件组成，并完成了PLC外部接线图。
在PLC梯形图的编写时，文中采用的是三菱FX2N的梯形图编译软件FXGPWIN来进行编写。
介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程，然后以一次交易过程为例，把交易过程分为几个程序块，然后分别对程序块进行编程。
具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。
程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。
利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。
关键词: PLC；梯形图；I/O点的分配目录摘要 0第1章绪论 (3)1.1 自动售货机的理论背景与实际意义 (3)1.2 自动售货机的主要内容 (4)1.3 自动售货机的设计思路 (4)第2章 PLC概述 (5)2.1 PLC的定义 (5)2.2 PLC的简介 (5)2.3 PLC的工作原理 (5)2.4 PLC的工作方式 (6)2.5 PLC的硬件组成 (7)2.6 PLC的编程语言 (8)2.7 PLC的特点 (8)第3章自动售货机的设计 (9)3.1 系统的硬件设计 (9)3.1-1 PLC的选型 (9)3.1-2 I/O分配表 (9)3.1-3 PLC的外部接线图 (10)3.2 系统的软件设计 (11)3.2-1 主程序流程图 (11)3.2-2 投币、显示子程序流程图 (12)3.2-3 比较币值子程序流程图 (13)3.2-4 饮料选择子程序流程图 (13)3.2-5 退币子程序流程图 (14)3.3 程序梯形图 (15)3.3-1 主程序梯形图 (15)3.3-2 判键、显示子程序P1及比较币值子程序P2 (16)3.3-3 饮料选择子程序P3 (17)3.3-4 退币子程序P4 (18)第4章仿真与调试 (19)4.1 GX Developer的特点 (19)4.2 程序的仿真过程与步骤 (20)第五章总结 (23)参考文献 (23)第1章绪论1.1自动售货机的理论背景与实际意义自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。
基于PLC的自动售货机控制系统的设计一、引言自动售货机作为一种便捷的购物方式，已经深入到人们的日常生活中。
随着科技的发展，自动售货机的功能越来越强大，可以实现多种支付方式、商品种类的丰富以及智能化的控制等。
本文将重点研究基于PLC(可编程逻辑控制器)的自动售货机控制系统的设计，以满足市场需求和提高自动售货机的性能。
二、PLC控制系统的基本原理1.1 PLC的定义与分类PLC(Programmable Logic Controller)即可编程逻辑控制器，是一种专门用于工业自动化控制的数字计算机。
它可以根据预先编写的程序，对各种输入信号进行采集、处理和输出，实现对生产过程的自动控制。
根据PLC的工作原理和应用领域，可以将其分为以下几类：(1)离散型PLC:其内部采用晶体管作为基本元件，具有体积小、结构简单、接线少等特点，适用于单机运行和较小规模的控制系统。
(2)连续型PLC:其内部采用电容式或电感式触点作为基本元件，具有较高的可靠性和抗干扰能力，适用于大规模的工业自动化系统。
(3)混合型PLC:结合了离散型和连续型PLC的优点，既具有离散型PLC的结构简单、接线少的特点，又具有连续型PLC的高可靠性和抗干扰能力。
1.2 PLC控制系统的主要组成部分PLC控制系统主要由以下几个部分组成：输入设备、中央处理器(CPU)、存储器、输出设备和通讯接口。
其中，输入设备负责采集外部环境的各种信息，如温度、湿度、压力等；中央处理器负责对采集到的信息进行处理和运算；存储器负责存储程序和数据；输出设备负责将处理后的结果输出到外部设备，如电机、阀门等；通讯接口负责与其他设备进行数据交换和通信。
三、基于PLC的自动售货机控制系统设计2.1 系统需求分析为了满足市场需求，自动售货机控制系统需要具备以下功能：(1)多种支付方式：支持现金、银行卡、移动支付等多种支付方式，方便用户购买商品。
(2)商品种类丰富：提供各类饮料、零食、日用品等商品，满足不同用户的需求。
摘要自动售货机最早出现在二十世纪五、六十年代的西欧，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买到一块口香糖。
目前自动售货机在一些国家已达到普及的程度。
自动售货机有自动售饮料机、自动售香烟机和自动服务机等等。
本文对自动售货机进行了研究，报告了自动售货机的发展、现状、应用领域以及未来的发展趋势。
利用PLC控制自动售货机，选择合适的方案，并进行合理的硬件选型、设计及I/O配置，将程序输入PC机进行调试，最终确定设计方案。
文中详尽地介绍了自动售货机的各硬件组成，并完成了PLC外部接线图。
在PLC梯形图的编写时，文中采用的是三菱PLC梯形图专用编译软件来进行编写。
介绍了自动售货机的基本原理以及工作流程，具体说明了可编程序控制器在自动售货机中的作用。
程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。
利用PLC 控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。
关键词：自动售货机，PLC，FX2NAbstractVending machine appears the earliest in the 1950s and 1960s, when the Western Europe in the subway system in the United States, people can use 1 cents in vending machine to buy a piece of chewing gum. At present the vending machine in some countries has reached popularity of degree. Vending machines, automatic machines, automatic sale sell cigarette machine and automatic service machine, etc.This paper studied the vending machine, report the development of the situation, application field and the future trend of development of the vending machine ,Using PLC control vending machine, choose the right plan and make reasonable hardware selection, design and the I/O configuration, debugging input PC, determines the design scheme.This paper introduced in detail the vending machines, hardware composition, and completed PLC external hookup. Write in PLC ladder diagram, the paper USES is when mitsubishi PLC ladder-diagram special compiled software to write. Introduces the basic principle of vending machine and the working process, specifying the programmable controller in the vending machine in the role. Program involves a vending machine work most of the process. Use of PLC controlled vending machines, improve the stability of the system, ensure the vending machine can have a long-term and stable operation.Keywords: vending machine,PLC,FX2N目录摘要......................................................................................................................... - 0 -Abstract ..................................................................................................................... - 1 -绪论........................................................................................................................... - 4 -第1章自动售货机简介......................................................................................... - 5 -1.1自动售货机的起源和发展......................................................................... - 5 -1.2 自动售货机的发展现状和发展前景........................................................ - 6 -第2章可编程控制器PLC简介 ........................................................................... - 8 -2.1 PLC概述 .................................................................................................... - 8 -2.1.1可编程控制器的产生和发展.......................................................... - 8 -2.1.2 PLC的发展前景和主要品牌 ......................................................... - 9 -2.2 PLC的工作原理 ...................................................................................... - 10 -2.2.1 PLC的硬件组成 ........................................................................... - 10 -2.2.2 PLC的工作原理 ........................................................................... - 11 -2.2.3 PLC应用的特点及编程语言 ....................................................... - 12 -第3章硬币验钞机构及原理............................................................................... - 14 -3.1硬币验钞机构........................................................................................... - 14 -3.2硬币的识别原理....................................................................................... - 14 -第4章自动售货机的PLC程序设计 ................................................................. - 17 -4.1 硬件设计分析.......................................................................................... - 17 -4.1.1控制要求分析................................................................................ - 17 -4.1.2 I/O点统计 ..................................................................................... - 17 -4.1.3 PLC选择 ....................................................................................... - 18 -4.1.4 CD4511七段数码管译码器......................................................... - 18 -4.2 软件设计分析.......................................................................................... - 19 -4.2.1 I/O分配表 ..................................................................................... - 19 -4.2.2程序流程图的编制........................................................................ - 20 -4.2.3 系统软件设计梯形图................................................................... - 21 -4.2.3 自动售货机控制系统外部接线图............................................... - 22 -第5章仿真与分析............................................................................................... - 26 -5.1 仿真设计.................................................................................................. - 26 -5.2 仿真结果及分析...................................................................................... - 28 -结论......................................................................................................................... - 30 -致谢......................................................................................................................... - 32 -绪论自动售货机是可完成无人自动售货，集光、机、电一体化的商业自动化设备。
毕业设计课题：自动售货机控制系统毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
毕业设计（论文）基于PLC的饮料自动售货机控制系统设计专业（系）电气工程系班级铁道自动化101班学生姓名彭未红指导老师陈庆完成日期2013.6月2013届毕业设计任务书一、课题名称：基于PLC的饮料自动售货机控制系统设计二、指导教师：陈庆三、设计内容与要求1、课题概述：本课题采用三菱FX2N系列PLC对饮料饮料自动售货机控制系统进行设计，首先对饮料饮料自动售货机结构进行简单介绍，然后根据系统的设计要求对饮料自动售货机控制系统、检测系统进行分析，给出饮料自动售货机控制系统的总体设计思路，并通过I/O列表、I/O接线图、梯形图、指令表等对其控制系统进行了程序设计，控制程序经上机调试运行，其结果基本符合要求。
2、设计内容与要求：1）简单介绍饮料自动售货机结构；2）分析饮料自动售货机的控制系统、检测系统，确定其控制系统的总体设计思路；3）采用FX2N系列PLC作为饮料自动售货机控制PLC，正确选取PLC型号，设计出其控制程序。
4）控制程序上机调试。
5）所设计的饮料自动售货机控制程序，应符合饮料自动售货机运行规则。
如饮料自动售货机收到识币信号后，自动进行累计、外部金额显示、顾客按键后自动推出商品和发出退币找零等信号的电控系统。
6）设计说明书要有硬件原理连接图，I/O分配图，程序梯形图、指令表及相应的说明。
要求文字流畅，图形清晰，便于阅读。
有条件的设计方案要求在实验室验证其正确性。
四、设计参考书1、《PLC控制系统设计与维护》刘小春华满香主编高等教育出版社2、《流行PLC实用程序及设计(三菱FX2系列)》贺哲荣主编西安电子科技大学出版3、《三菱FX系列PLC设计与开发--原理、应用与实训》张还主编机械工业出版社五、设计说明书要求1、封面2、目录3、内容摘要(200~400字左右，中英文)4、引言5、正文（设计方案原理、特点、分析、比较、论证，PLC程序的设计及调试，调试结果的说明及特点，实验结果的说明及特点）6、结束语7、附录(参考文献、图纸、材料清单等)六、毕业设计进程安排第1周：资料准备与借阅，了解并熟悉课题思路。
- 15 -高 新 技 术１ 自动售货机控制系统硬件设计１．１ ＰＬＣ选型对比各类型的PLC，该设计选用三菱FX2N-48MR 系列PLC，综合其系统功能，其能够很好的满足设计要求，模块化的结构可以根据实际需要灵活组装。
PLC 最多有4 096个输入和输出点，内部存储程序容量可以达到252K 步，扩展后可以达到32M，主命令处理速度可以达到34 ns，甚至Q 系列PLC 可以在一块板上组装多个CPU 模块。
CPU 模块之间的通信可以立即或定期进行。
其分别通过命令控制和自动更新来实现，系统处理速度得到了进一步提高[1]。
１．２ 输入输出Ｉ／Ｏ点定义I/O （输入/输出）单元是PLC 系统的重要组成部分。
输入/输出单元是PLC 与工业领域之间的接口。
现场信号通过I/O 单元连接PLC。
PLC 控制器通过端口I 从系统中接收传感器信号，并通过端口O 将各种命令发送到驱动器。
表1显示了I/O 模块的具体分布情况。
表1 输入输出I/O 口分配名称地址说明输入信号假币传感器SQ0X0识别假币1元传感器SQ1X1检测1元硬币数量5元传感器SQ2X2检测5元的数量10元传感器SQ3X3检测10元的数量矿泉水按钮SB0X4选择矿泉水可乐按钮SB1X5选择可乐茶π按钮SB2X6选择茶π咖啡按钮SB3X7选择咖啡找钱按钮SB4X10找钱输出信号假币指示灯L0Y0识别结果为假币矿泉水指示灯L1Y1投入钱币可购买矿泉水可乐指示灯L2Y2投入钱币可购买可乐茶π指示灯L3Y3投入钱币可购买茶π咖啡指示灯L4Y4投入钱币可购买咖啡找钱指示灯L5Y5钱币不足假币退出继电器KM0Y6控制执行机构退出假币矿泉水出货继电器KM1Y7控制执行机构执行送出矿泉水的动作可乐出货继电器KM2Y10控制执行机构执行送出可乐的动作茶π出货继电器KM3Y11控制执行机构执行送出茶π的动作咖啡出货继电器KM4Y12控制执行机构执行送出咖啡的动作找1元继电器KM5Y13控制找钱机构执行退1元动作找5元继电器KM6Y14控制找钱机构执行退5元动作１．３ 系统各模块电路设计１．３．１ 主电路接线图设计自动售货机自动控制系统选择三菱FX2N-48MR 系列PLC，其通过TC 变压器的次级绕组供电。
2013 年4 月摘要本文分析了自动饮料售货机的工作原理，选定了三菱FX2N-48MR PLC为核心控制器，完成了系统的硬件和软件设计。
硬件部分主要有系统设备、PLC的选型、电磁阀、红外线光电开关、地址分配表、接线图；软件部分主要完成了总流程图、分流程图、梯形图。
在硬件和软件设计完成的基础上，进行了仿真调试，调试的结果基本符合设计的要求。
关键词自动饮料售货机；三菱PLC；电磁阀；梯形图目录引言 (1)1 功能需求分析与总体方案设计 (2)1.1基本功能分析 (2)1.2总体方案介绍 (3)2 硬件部分设计 (5)2.1设备选型 (5)2.1.1 PLC的选型 (5)2.1.2电磁阀 (5)2.1.3红外线光电开关 (6)2.2具体硬件设计 (7)2.2.1 地址分配表 (7)2.2.2 接线图 (8)3 软件部分设计 (10)3.1总体概括和总体流程图 (10)3.1.1 开始过程 (10)3.1.2 投币过程 (11)3.1.3 购买过程 (12)3.1.4 退币过程 (13)3.2控制系统梯形图 (14)3.3控制系统的调试 (18)总结 (19)参考文献 (20)引言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，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。
而自动售货机的核心部分就是应用PLC技术，所以PLC已经成为现代控制技术的重要支柱之一，因此PLC 控制系统已成为大多数行业及人们的必要选择。
自动售货机的整体设计涉及很多方面，包括机械、控制、安全等各个方面，其重点及难点就是控制部分的设计。
目前市场上流行的控制系统的核心大多以单片机、PLC为基础。
两者各有特点，以单片机为核心的自动售货机成本较低、但设计较复杂、稳定性也难以满足要求；而使用PLC技术，设计方法简单，稳定性高，已经成为大多数自动售货机系统的核心控制设备。
基于PLC的自动售货机控制系统设计作者：***来源：《中国新技术新产品》2020年第14期摘; ;要：该文以基于PLC的自动售货机控制系统设计为主要研究课题，在硬件选型上采用三菱FX2N-48MR系列PLC作为系统的核心控制模块，在系统的硬件设计上，从选择PLC的型号、输入输出的I/O点、货币识别的原理以及各个电路等方面进行设计。
在系统的软件设计上，对系统的各个控制程序进行分析，以确保设计的自动售货机控制系统达到设计要求，并有着一定的实际应用价值。
关键词：PLC;自动售货机;控制系统中图分类号：TP273; ; ; ; ; ; 文獻标志码：A1 自动售货机控制系统硬件设计1.1 PLC选型对比各类型的PLC，该设计选用三菱FX2N-48MR系列PLC，综合其系统功能，其能够很好的满足设计要求，模块化的结构可以根据实际需要灵活组装。
PLC最多有4 096个输入和输出点，内部存储程序容量可以达到252K步，扩展后可以达到32M，主命令处理速度可以达到34 ns，甚至Q系列PLC可以在一块板上组装多个CPU模块。
CPU模块之间的通信可以立即或定期进行。
其分别通过命令控制和自动更新来实现，系统处理速度得到了进一步提高[1]。
1.2 输入输出I/O点定义I/O（输入/输出）单元是PLC系统的重要组成部分。
输入/输出单元是PLC与工业领域之间的接口。
现场信号通过I/O单元连接PLC。
PLC控制器通过端口I从系统中接收传感器信号，并通过端口O将各种命令发送到驱动器。
表1显示了I/O模块的具体分布情况。
1.3 系统各模块电路设计1.3.1 主电路接线图设计自动售货机自动控制系统选择三菱FX2N-48MR系列PLC，其通过TC变压器的次级绕组供电。
在输入回路部分，7个输入端子X000～X006利用SB1～SB7环绕公共COM端子[2]。
在三菱FX2N-48MR系列PLC的输出电路中，Y000～Y003拆分COM1，Y004～Y007拆分COM2，Y010～Y013拆分COM3，Y014～Y017拆分COM4，Y020～Y027拆分COM5。
基于PLC的自动售货机控制系统的设计随着科技的不断发展，自动售货机得以广泛应用于日常生活中。
自动售货机控制系统的设计对于自动售货机的稳定运行和高效营业至关重要。
PLC技术能够提供一个高效的解决方案，本文将详细介绍基于PLC的自动售货机控制系统的设计。
一、需求分析在开始设计控制系统前，我们需要先对自动售货机进行需求分析，以确定控制系统的具体需求。
1. 货品选择功能：控制系统需要根据用户选择的货品类型来带动货道机构，将相应的货品送到出货口。
2. 货品库存监控：控制系统需要对货品的库存进行监控，当库存低于预设值时，需要进行补货操作。
3. 支付功能：用户需要使用制定好的货币进行支付，支付成功后，才能取出购买的货物。
4. 数据统计：控制系统需要统计每种货品的销售情况，方便经营者对售货机的经营情况进行分析。
二、PLC控制系统设计1. 系统硬件设计PLC控制系统需要包括以下硬件组成：1）PLC主控板：作为控制系统核心控制板，需要连接所有的硬件组件。
2）选择模块：根据用户选择的货品类型来进行控制。
3）货道机构：负责将货品送到出货口。
4）支付模块：用于支付功能实现，收集用户支付信息。
5）货币识别器：检测用户支付的货币是否正确。
6）显示器：显示用户选择、支付及出货的相关信息。
7）传感器：监控货道库存及支付状态。
2. 系统软件设计PLC控制系统需要使用LAD或ST程序语言进行编程，下面是系统软件的设计流程：1）货品选择功能：当用户选择货品时，选择模块将收集用户选择的货品信息传输给PLC主控板。
然后PLC主控板会控制货道机构运作，将所选货品送到出货口。
货道机构的控制需要采用步进电机进行，PLC主控板发送指令控制步进电机的运转。
2）货品库存监控：PLC主控板连接传感器，检测货道中货品的质量情况与库存数量。
当货品库存低于预设值时，PLC主控板会向经营者发送提醒信息，及时补充货品。
3）支付功能：用户将所购买的货品放入出货口，然后投币或翻转信用卡进行支付。
本文分析了自动饮料售货机的工作原理，选定了三菱FX2N-48MR PLC为核心控制器，完成了系统的硬件和软件设计。
硬件部分主要有系统设备、PLC的选型、电磁阀、红外线光电开关、地址分配表、接线图；软件部分主要完成了总流程图、分流程图、梯形图。
在硬件和软件设计完成的基础上，进行了仿真调试，调试的结果基本符合设计的要求。
关键词自动饮料售货机；三菱PLC；电磁阀；梯形图引言 (1)1 功能需求分析与总体方案设计 (2)1.1基本功能分析 (2)1.2总体方案介绍 (3)2 硬件部分设计 (5)2.1设备选型 (5)2.1.1 PLC的选型 (5)2.1.2电磁阀 (5)2.1.3红外线光电开关 (6)2.2具体硬件设计 (6)2.2.1 地址分配表 (7)2.2.2 接线图 (7)3 软件部分设计 (9)3.1总体概括和总体流程图 (9)3.1.1 开始过程 (9)3.1.2 投币过程 (9)3.1.3 购买过程 (10)3.1.4 退币过程 (11)3.2控制系统梯形图 (13)3.3控制系统的调试 (17)总结 (18)参考文献 (19)引言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，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了。
而自动售货机的核心部分就是应用PLC技术，所以PLC已经成为现代控制技术的重要支柱之一，因此PLC 控制系统已成为大多数行业及人们的必要选择。
自动售货机的整体设计涉及很多方面，包括机械、控制、安全等各个方面，其重点及难点就是控制部分的设计。
目前市场上流行的控制系统的核心大多以单片机、PLC为基础。
两者各有特点，以单片机为核心的自动售货机成本较低、但设计较复杂、稳定性也难以满足要求；而使用PLC技术，设计方法简单，稳定性高，已经成为大多数自动售货机系统的核心控制设备。
本文的目的就是针对自动售货机中的一个典型分类——自动饮料售货机，分析了其基本控制流程，完成了硬件和软件的设计，实现了自动饮料售货机的投币过程、购买过程和退币过程。
1 功能需求分析与总体方案设计1.1 基本功能分析在制定具体的设计方案之前，首先要做的工作是确定自动售货机本身所具备的功能以及在进行某种操作后所具有的状态。
在实际生活中，我们见到的售货机可以销售一些简单的日用品，如饮料、零食和常用药品等，本文设计的是自动饮料售货机控制系统。
1）控制要求①自动饮料售货机出售5种商品，所售饮料价格：水——2元、可乐——3.50元、橙汁——4元、牛奶——5元、咖啡——5.50元。
②自动饮料售货机可识别10元或5元纸币，1元或5角硬币。
③自动饮料售货机可退出1元、5角硬币。
④实验中售货机忽略了各种故障以及缺货因素。
2）一次交易过程分析为了方便分析，我们以一次交易过程为例。
①初始状态。
清零，此时不能购买任何商品。
②投币状态。
投入钱币进行消费，当所投币值超过商品价格时，相应价格饮料指示灯亮，提示可以购买。
③购买过程。
按下可以购买的按钮，对应电磁阀打开，饮料自动放出5S，伴随相应的指示灯闪烁。
④退币按钮。
按下退币按钮，找余执行机构运行，就可退出多余的钱。
以上是自动售货机的一个完整工作过程，如图1-1是自动售货机工作流程，其工作过程分为4个状态，分别是初始状态、投币状态、购买状态、退币状态。
上述所有设备的控制与协调工作，需要稳定的控制器支持，本文选用三菱FX2N-48MR PLC作为核心控制器。
1.2 总体方案介绍基于以上功能需求，规划系统图1-2，该设计方案出售5种饮料，这5种饮料分别有对应的按钮选择和指示灯。
指示灯亮起后，按下某个饮料按钮，即可打开相应的电磁阀，放出相应饮料。
投币区中有五角硬币口、一元硬币口、五元和十元的纸币口。
按下退币按钮，找钱执行机构运行，可退出一元硬币和五角硬币。
余额不足指示灯亮光的情况：1）开始过程中，若内部钱箱不够，余额不足指示灯亮，自动饮料售货机不能售卖饮料；2）顾客购买饮料的过程中，钱币不足买任何一种饮料，余额不足指示灯亮。
图1-2 自动饮料售货机的系统图2 硬件部分设计硬件部分主要包括两大内容，分别是设备的选型和具体硬件设计。
2.1 设备选型该饮料自动售货机控制系统主要是以三菱FX2N-48MR PLC作为控制中心，外加硬币读取器机构（红外线光电开关）、找钱执行机构、电磁阀、指示灯和按钮几部分组成。
2.1.1 PLC的选型PLC设备有较多的厂家和品牌可供选择，但大部分都是国外的产品，如西门子、三菱、A-B公司等。
目前市场上占有率较多的品牌是西门子和三菱，西门子的产品系列功能较全，适合工业场合，价格较贵；三菱产品更适合用于小型系统，更稳定更易上手，因此本文选用三菱FX-2N系列PLC。
FX2N系列PLC是小型机，I/O点数最大可扩展到256点。
本文根据实际的控制需求，选择的具体型号为FX2N-48MR PLC，继电器输出及输入24点，输出24点，其有系统配置既固定又灵活、高速运算、编程简单等特点。
2.1.2 电磁阀电磁阀是用电磁控制的工业设备，用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，是一个开关控制设备，一般用于小型管道的控制。
电磁阀选型应该依次遵循安全性，可靠性，适用性，经济性四大原则。
本系统中要求选用的电磁阀具备以下几个特点：1）常闭型，两通，直径DN10；2）无毒、防腐、不锈；3）耐温度-10至120摄氏度4）AC220供电；5）防护等级IP65及以上。
基于以上指标，选用永创品牌的DF1-10型号的电磁阀，此阀采用活塞式结构，宜用于低压管路系统，全铜材质，适用于各种气液介质，耐温度-10至150摄氏度。
阀门外形如图2-1。
图2-1 永创DF1-10电磁阀外形图2.1.3 红外线光电开关在设计中使用的红外光电开关是为了检测输出的硬币的数目。
要求能够：1）准确的检测硬币大小的物体；2）反应速度快；3）DC24V输出；基于以上指标，本系统中选取了欧姆龙品牌的微型光电开关EE-SX672，此光电开关结构为凹槽型，适合硬币检测，NPN常开24V输出，适合PLC检测，应答频率1KHz，速度足够快。
其外形如图2-2。
图2-2 欧姆龙EE-SX672光电开关外形图2.2 具体硬件设计自动饮料售货机控制系统的硬件部分主要有地址分配表、接线图，其中最重要的是地址分配表，只有先把I/O分配表列出来，才能继续完成后面的步骤。
2.2.1 地址分配表自动饮料售货机控制系统的输入通道有12个，分别是X0-X4、X6和X7、X10-X14，输入通道均是开关，用SB代号；输出通道有13个，Y0-Y5是指示灯，用HL代号；Y10-Y14接DN10电磁阀，用KV代号；Y6和Y7接线圈。
如表2-1为自动饮料售货机控制系统的地址分配表。
表2-1 自动饮料售货机控制系统地址分配表2.2.2 接线图基于以上地址分配表，规划接线图2-3，输入部分均由开关操作，图中有6个按钮，4个位置开关，3个接近开关；输出部分有6个指示灯，5个电磁阀，2个线圈。
水指示灯可乐指示灯橙汁示灯牛奶示灯咖啡示灯水电磁阀可乐电磁阀橙汁电磁阀牛奶电磁阀咖啡电磁阀额不足指示灯1元退币阀5角退币阀退币5角1元5元10元水按钮可乐按钮橙汁按钮牛奶按钮咖啡按钮1元退币检测开5角退币检测开图2-3自动饮料售货机控制系统接线图3 软件部分设计软件设计包括3个部分，分别是总体概括和总体流程图、系统梯形图和系统调试。
3.1 总体概括和总体流程图自动饮料售货机控制系统可以分布为4个过程，分别是初始过程、投币过程、购买过程、退币过程，如图3-1总流程图。
图3-1总流程图3.1.1 开始过程开始状态包括两方面内容：1)初始化本次投入币值：本次投入币值存放在寄存器D0中，开始状态要先将D0清零。
2)判断1元和5角钱箱内的余额数目：如果1元钱箱内的余额小于10，或者5角箱内的余额小于20，余额不足指示灯亮，此时不能售卖饮料，PLC程序中控制不能进入下个过程。
3.1.2 投币过程在投币过程中，自动饮料售货机需要有钱币的识别功能和币值的累加功能，具体流程图3-2。
图3-2投币过程流程图每投下一枚硬币或一张纸币，内部系统将增加相应的币值，此时运用加法指令，加法是由16位加法指令add 来实现的，当投入五角时，D0由0变成5，投入一元、五元、十元，原理同上。
具体梯形图如下：3.1.3 购买过程购买过程包括价格的比较和饮料的选择。
价格的比较是贯穿实验过程的始终，只要余额大于某种饮料，相应的饮料指示灯亮，提示可以购买，选择过程是在指示灯亮的前提下方可选择，具体流程图如图3-3。
五角 五元 十元投币一元 纸币识别硬币识别本次币值累加 总币值增加相应饮料指示灯亮选择饮料计算余额对应电磁阀打开饮料出来指示灯闪烁5S对应电磁阀关闭图3-3购买过程流程图只有当饮料的指示灯亮才能选择某种饮料，按下选择按钮，对应电磁阀打开，饮料放出5S，并且对应指示灯闪烁。
具体梯形图如下（买水为例）3.1.4 退币过程退币过程包括3个阶段，如图3-4流程图。
1）余额=0的时候，没有硬币退出，直接结束。
2）余额=0.5的时候，退出一个5角硬币。
3）余额>0.5的时候。
系统会运用除法运算，得出的整数放到1元程序中，余数给5角，红外线光电开关运行，退出剩余的硬币。
图3-4退币过程流程图因为选择饮料和退币是互相制约的，所以顾客一旦选择了饮料，就要用余额减去饮料相应的价格，得出最新的余额，因此按钮必须是点动的，保证SUB指令不会一直减下去。
在得出最新余额后运用除法运算，D0除于10，得到的商中整数给一元硬币，余数放在5角硬币，内部的红外线光电开关运行，计算退出的硬币数。
3.2 控制系统梯形图该程序采用功能指令编程，运用了传送指令、比较指令、加法指令、减法指令和除法指令。
3.3 控制系统的调试控制系统的调试首先是检查设备的好坏，然后检查程序设计中的逻辑和语法，最后是线路的连接，上电安全性，一旦发现问题及时修改，直到完全满足要求。
系统调试步骤如下：1）检查设备；2）写入程序；3）检查程序；4）接线；5）检查线路；6）上电操作。
运行过程中，先从少到多，即从一杯饮料的价钱下手，然后再选择多杯饮料，直到可能的情况都满足。
实验过程中遇到的困难：⑴程序部分。
在购买饮料的时候要伴随着指示灯闪烁，所以在编程这部分花了挺长时间。
⑵连线部分。
上电仿真的时候，发现按下橙汁按钮，灯亮了一下，没有保持，按照程序找橙汁那部分的线路，发现橙汁没有自锁，断电，然后把线连上再继续，问题解决，所以接线的时候一定要认真和细心。
