PLC在自动售料机中的应用

第36卷第2期 上海师范大学学报(自然科学版)V o l.36,N o.2 2007年4月 J o u r n a l o f S h a n g h a i N o r m a l U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e s)2007,A p r.P L C在自动售货机控制系统中的应用董淑冷,茅红伟(上海师范大学机械与电子工程学院,上海200234)摘　要:首先介绍了自动售货机的结构组成,简述了利用可编程序控制器(P L C)控制的自动售货机控制系统的控制原理,最后给出了该控制系统的软硬件设计,并编写了系统程序总框图和一个具体的梯形图,经实践验证该控制系统是可行的.关键词:可编程序控制器;自动售货机;硬件设计;软件设计;梯形图中图分类号:T P391.8;F716 文献标识码:A 文章编号:1000-5137(2007)02-0047-050　引　言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.自动售货机不受任何场地限制,方便快捷,可以每天24h售货,因此深受上班族的欢迎,很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机,出售的商品五花八门,从饮料、零食、香烟、糖果,到牙刷、方便面、自动照相机.近年来,我国的自动售货机行业突飞猛进:在汽车总站、商厦、医院、小区、学校等地区纷纷涌现出自动售货机的踪迹.这种方便快捷的购物方式越来越受到人们的青睐,同时也是现代化城市配套设施的需求[1].传统的自动售货机控制系统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.可编程序控制器(P L C)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.本文就详细地介绍一种用P L C实现的自动售货机控制系统的硬件设计和软件设计.1　自动售货机的结构组成[2]1.1　箱体外观正面上部为商品展示窗和价格标签;中部设投币入口、退币钮和金额显示窗;在价格标签附近设有选择商品的按键,正面下部为退币口和顾客取货口.面向顾客的机具正面,是完成商品价格介绍、接受投币、显示金额、推出商品和退币整个售出过程的表体部分.1.2　商品样品展示窗商品样品展示窗由透明有机板窗、样品展示架、商品价格标签、选购按钮和照明灯组成,设在前门体内部的可开启样品门,用来更换商品样品和价格标签.展示窗相当于商店橱窗或者柜台,以清晰明亮的商品展示和明码标价来招揽顾客.收稿日期:2006-10-10作者简介:董淑冷(1975-),女,上海师范大学机械与电子工程学院讲师,从事机电一体化、信号处理等教学及研究工作;茅红伟(1964-),男,上海师范大学机械与电子工程学院副教授,从事自动控制、智能检测等教学及研究工作.1.3　商品驱动机构商品的包装多种多样,主要有箱、盒、罐、袋等,它们的提取机构也各种各样.商品在送出时可以采用“螺旋移动”等动作移到取货口.1.4　商品贮存部分由于商品的驱动机构是双螺旋体出货机构,由此决定了该自动售货机的商品贮存方式,商品主要是摆放在双螺旋体中,通过双螺旋体的旋转把商品推到出货口.1.5　钱币识别系统钱币识别系统由钱币识别器、识别后的钱币自动分类贮存机构和退币机构3部分组成.1.6　P L C 控制系统P L C 控制系统是自动售货机在自动销售过程中,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.同时,该系统还具备预设价格、售出累计、驱动检测和故障自检等功能,是“售货机器人”的“大脑”.2　自动售货机控制系统的控制原理在本控制系统中,自动售货机只售5种商品;自动售货机可识别1元、5角、1角硬币;自动售货机可退币1元、5角、1角硬币.其控制原理是:首先由顾客按下商品选择开关,然后顾客投入钱币,经钱币识别传感器后将信号送给P L C ,由用户编写的P L C 程序运行可以识别出钱币的真伪以及币值,并显示投入钱币的数值,并同时与商品的价格比较.当投入的钱币满足某商品的购买价格后,则可以购买该商品的指示灯亮,P L C 通过计算还可以显示出消费数值和余额数值,商品驱动机构收到控制信号后即出货电磁阀动作,送出商品,若有余额,则退币电动机动作,可以退出余额数值的相应币值,同时完成内部清零过程.这样就完成一次商品提货过程.其控制系统的硬件组成示意图见图1.图1　自动售货机控制系统硬件组成示意图3　系统的硬件设计3.1　机型选择本系统是一个小型集中控制系统,P L C 选型主要取决于控制系统输入、输出开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能.根据此控制系统的要求,I /O 点数在40个左右,并且考虑到为以后的I /O 扩展,我们选择了性能价格比较高的松下电工点数之和为56的F P 1系列机型,其中其输入点为32点,输出点为24点.3.2　I /O 点配置在选择好P L C 的机型后,就可以进行该控制系统的硬件接口设计,考虑到编程简单、检查方便和接线容易等因素,我们编制了控制系统的输入输出(I /O )地址分配表,如表1所示.48 上海师范大学学报(自然科学版) 2007年4　P L C 软件设计4.1　软件结构根据控制系统的工作原理及硬件设计,该系统的软件采用模块化的设计方法,其主要由初始化、投表1　输入信号、输出信号地址分配表输入信号说明P L C 中地址分配输出信号说明P L C 中地址分配选择01商品X 101商品灯亮Y 1选择02商品X 202商品灯亮Y 2选择03商品X 303商品灯亮Y 3选择04商品X 404商品灯亮Y 4选择05商品X 505商品灯亮Y 5投入1角W X 1送出01商品Y 8投入5角W X 2送出02商品Y 9投入1元W X 3送出03商品Y A 退币按钮X 8送出04商品Y B 送出05商品Y C币过程、价格比较过程、商品选择、显示、退币和报警等模块组成,其中一些主要模块的功能如下:(1)初始化模块图2　价格比较模块梯形图49　第2期 董淑冷,茅红伟:P L C 在自动售货机控制系统中的应用①硬件初始化.对系统中各硬件资源设定明确的初始化状态,包括对可编程器件初始化,各I /O 口初始状态设定等.②软件初始化.包括堆栈初始化、状态变量初始化、各软件标志初始化、各变量存储单元初始化、系统参数初始化等.(2)投币模块在投币过程中,每投下一枚硬币,经钱币识别传感器把信号传递给P L C ,该模块将完成辨别硬币的真伪和判定具体的币值,可以进行钱币的叠加,并显示出相应的币值,余额也增加同样的币值.(3)价格比较模块投币完成后,系统会将在余额中钱币数据和可以购买的饮料价格进行区间比较:若大于或等于商品1的价格,则可以购买商品1,指示灯Y 1亮;若大于或等于商品2的价格,则指示灯Y 2亮,以此类推.(4)商品选择系统此模块可以实现用户对商品的选择购买.(5)退币模块图3　系统程序总框图系统可在顾客购买完商品后退回余币.在退币过程中,最主要的是要完成退币的运算过程,运算结果放在数据寄存器,根据结果起动退币电动机工作,输出相应的钱币,退币结束时还要给程序中使用到的某些寄存器重新赋零.(6)报警模块当货仓没有货物或投入硬币是伪币时,系统就报警.(7)显示模块可以实现币值显示、余额显示等.根据松下电工公司提供的N P S T -G RV 3.0软件,可以编写上述模块的程序,下面就是以价格比较模块为例,编写出梯形图如图2所示.在图2中的程序里面,余额显示对应的P L C 地址为W R 3,01商品价格、02商品价格、03商品价格、04商品价格和05商品价格相对应的P L C 的地址分别为W R 4、W R 5、W R 6、W R 7和W R 8.R 9010是松下F P 1型P L C 中的一个特殊内部继电器,在程序执行过程中,该继电器是始终保持闭合的这样就能够实现数据的实时比较.F 60是松下F P 1型50 上海师范大学学报(自然科学版) 2007年P L C 中的16位数据比较指令,用它来比较余额和商品的价格,R 900A 是大于标志,R 900B 是等于标志,当余额大于或等于某种商品价格时,相对应的商品指示灯就亮表示可以购买该商品[3].4.2　程序总框图根据系统控制要求,编写了控制系统的程序总框图,如图3所示.5　结　语目前,可编程序控制器、机器人、C A D /C A M 已经成为工业生产自动化的三大支柱.在以P L C 为核心的自动售货机控制系统中,当需要增加可选择的商品数量时,该控制系统的硬件只需要增加相应的输入信号,其硬件的原有接线不需要改变,软件则可以根据不同的控制要求进行修改,具有较强的适应性,因此在自动售货机行业中得到广泛的应用.参考文献:[1]　裴进灵.一种新型自动售货机的研制[J ].科技情报开发与经济,2002,(12):141-142.[2]　朱军.自动售货机的结构[J ].信息与电脑,1995,(10):12-13.[3]　周美兰,P L C 电气控制与组态设计[M ].北京:科学出版社,2003:4-206.T h e a p p l i c a t i o n o f P L Ci n v e n d i n g m a c h i n e c o n t r o l s y s t e mD O N GS h u -l e n g ,M A OH o n g -w e i(C o l l e g e o f M e c h a n i c a l a n d E l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g ,S h a n g h a i N o r m a l U n i v e r s i t y ,S h a n g h a i 201418,C h i n a )A b s t r a c t :T h e b a s i c e l e m e n t s o f a v e n d i n g m a c h i n e a r e i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r .T h e c o n t r o l f u n d a m e n t a l o f t h e v e n d i n g m a c h i n e c o n t r o l s y s t e m b a s e do n P L Ca r e a l s o d e s c r i b e d .T h e h a r d w a r e a n d s o f t w a r e d e s i g n o f t h e c o n t r o l s y s t e mi s g i v e n .T h e b l o c k d i a -g r a mo f t h e s y s t e ms o f t w a r e i s d e s i g n e d a n d t h e s p e c i f i c l a d d e r d i a g r a mi s a l s o p r o g r a m m e d .T h i s c o n t r o l s y s t e mh a s b e e n p r o v e n f e a s i b l e i n p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n s .K e yw o r d s :p r o g r a m m a b l e l o g i c c o n t r o l l e r ;v e n d i n g m a c h i n e ;h a r d w a r ed e s i g n s o f t w a r e d e s i g n ;l a d d e r d i a g r a m(责任编辑:任芳萍)51　第2期 董淑冷,茅红伟:P L C 在自动售货机控制系统中的应用。

基于plc自动售货机的工作原理基于PLC自动售货机的工作原理自动售货机是一种通过自动化技术来实现商品销售的设备。

而基于PLC（可编程逻辑控制器）的自动售货机则是利用PLC控制系统来实现售货机的自动化操作和管理。

本文将详细介绍基于PLC自动售货机的工作原理。

一、PLC简介PLC即可编程逻辑控制器，是一种专门用于工业控制领域的控制设备。

它具有可编程性、可扩展性和可靠性强的特点，被广泛应用于各种自动化设备中。

PLC控制器由中央处理器、输入/输出模块、存储器和通信模块等组成，能够完成各种逻辑控制、数据处理和通信任务。

二、基于PLC的自动售货机工作原理基于PLC的自动售货机主要包括硬件部分和软件部分。

1. 硬件部分（1）货道结构：自动售货机内部设置了多个货道，每个货道可以存放一种商品。

每个货道都配备有感应器，用于检测货道内是否有商品。

（2）PLC控制器：自动售货机的控制系统采用PLC控制器作为核心控制设备。

PLC控制器通过输入/输出模块与货道的感应器和显示屏等硬件设备相连，实现对自动售货机的控制和管理。

（3）显示屏和按键：自动售货机配备有显示屏和按键，方便用户选择商品和进行支付。

（4）货币识别器和找零器：自动售货机还配备有货币识别器和找零器，用于接收用户支付的硬币或纸币，并进行识别和找零操作。

2. 软件部分（1）商品信息管理：自动售货机的PLC控制器通过软件程序管理商品信息，包括商品种类、价格和库存等。

当商品被售空或价格发生变化时，PLC控制器会自动更新商品信息。

（2）用户交互界面：自动售货机的显示屏和按键组成了用户交互界面。

用户可以通过按键选择商品，并在显示屏上看到商品信息和价格等相关信息。

（3）支付管理：用户选择完商品后，可以通过投币或刷卡等方式进行支付。

货币识别器会将用户支付的硬币或纸币进行识别，并显示在显示屏上。

PLC控制器会对支付金额进行判断，如果金额足够，则会进行出货操作。

（4）货道控制：当用户支付成功后，PLC控制器会通过输出模块控制货道的马达，将对应的商品推出售货口供用户取走。

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。

基于PLC的自动售货机控制系统的设计自动售货机是一种自动化的货物销售设备，广泛应用于餐厅、便利店等各类商铺。

它能够通过电子支付方式自动售卖商品，并具备库存管理、销售数据统计、远程监控等功能。

为了实现自动售货机的正常运行，需要设计一个基于PLC（可编程逻辑控制器）的控制系统。

首先，我们需要对自动售货机的功能进行分析，确定所需的控制模块。

自动售货机的主要功能包括：1.商品选择与交付：用户通过触摸屏或按键选择商品，机器自动将所选商品交付给用户。

3.库存管理：自动售货机需要准确管理商品的库存，当商品数量不足时，需要提醒操作员补充。

4.销售数据统计：自动售货机需要对商品销售情况进行统计，包括销售数量、销售额等数据。

5.远程监控：自动售货机可以通过网络与远程服务器建立连接，实现远程监控和管理。

基于以上功能，我们可以将PLC的控制系统设计如下：1.输入模块：包括触摸屏、按键等，用于接收用户选择商品、支付方式等输入信息。

2.输出模块：包括商品出货口、屏幕显示等，用于将商品交付给用户，并显示交互信息。

3.电子支付模块：用于连接支付系统，处理用户支付请求，进行实时的支付验证和交易记录。

4.库存管理模块：通过传感器检测商品数量，当商品数量不足时，发出报警信号并提醒操作员补充商品。

5.销售数据统计模块：通过PLC中的计数器功能，统计每个商品的销售数量和销售额，并将数据保存到存储器中。

6.通信模块：用于与远程服务器建立连接，传输销售数据、库存信息等，并接收远程的监控指令。

在设计控制系统时，我们需要考虑到以下几个方面：1.系统的稳定性和可靠性：PLC是一种可靠的工控设备，可以提供稳定的控制功能。

同时，我们需要设置适当的备份机制，确保系统在故障时可以正常运行。

2.用户交互的友好性：通过触摸屏、显示屏等人机界面，提供友好的交互方式，使用户能够方便、快速地选择商品，并了解交易结果。

3.安全性：自动售货机控制系统需要具备一定的安全保障措施，防止恶意攻击和非法操作。