机电一体化系统设计
设计内容：自动售货机控制系统的设计
姓名：
院系：物理与机电工程学院
专业：机械设计制造及其自动化班级：
学号：
一、设计题目 (3)
二、设计要求 (4)
1、设计要求 (4)
2.设计内容描述 (4)
三、设计作用与目的 (5)
四、所用设备及软件 (5)
五、系统设计方案 (5)
1、系统总体设计 (5)
六、系统硬件设计 (6)
1.系统整体设计 (6)
2.I/O分配 (7)
七、系统软件设计 (8)
1.主程序流程设计 (8)
2.各子程序设计 (9)
计币部分 (10)
比较部分 (10)
选择和饮料供应部分 (11)
余额计算部分 (11)
退币部分 (12)
报警部分 (11)
八、实验调试结果 (11)
九、设计心得 (12)
十、参考文献 (13)
自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器。自动售货机是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易。是一种全新的商业零售形式，又被称为24小时营业的微型超市。能分为三种：饮料自动售货机、食品自动售货机、综合自动售货机。随收入水平的提高，人们追求灵活、方便、快捷以及自助式服务是自动售货机得以如此迅猛发展的主要原因。在发达国家自动售货机已经成为零售业一个不可分割的部分，特别是对青年一代，这种伴随其成长的前卫零售方式更可谓是一种新的消费时尚。自动售货机具有技术含量高、销售方式新、市场潜力大、商品货真价实等优点，决定了它广阔的发展前景。
一、设计题目
自动售货机控制系统的设计
二、设计要求
1、设计要求
（1）、根据控制要求，所需输入信号、输出信号的点数，选择适当型号的PLC；（2）、I/O地址分配，设计PLC外部接线图；
（3）、根据系统的工作过程，画出工作流程图或时序图；
（4）、根据工作流程图或时序图，设计满足控制要求的梯形图；
（5）、根据梯形图编写程序，并在实验室模拟调试。
2、设计内容描述
PLC控制的自动售货机系统主要有三个可以感受到投币量的传感器，六个按钮开关(分别为启动按钮、停止按钮、退币按钮、汽水选择按钮、花茶选择按钮和咖啡选择按钮）三个指示灯,(分别为汽水指示灯，花茶指示灯和咖啡指示灯），和两个七段数码管。传感器用来接收投币信号，传送投币量的多少；按钮开关分别对系统功能进行控制，当投入的钱币够某一种饮料时，按下这种饮料的选择按钮时才会有饮料送出，有剩余钱币时，还可以通过按下退币按钮来找回剩余钱币；三个指示灯分别用来只是哪种饮料可以选择，只有投币量大于或等于这种饮料的价格时，这种饮料的指示灯才会亮；同时，还有两个七段数码管，用于显示当前剩余的总钱币。具体对自动售货机的控制要求如下:
(1) 此自动售货机可投入1元、2元和5元硬币。
(2) 当投入的硬币总值等于或超过2元时，汽水按纽指示灯亮；当投入的硬币总值等于或超过3元时，汽水、花茶按纽指示灯都亮；当投入的硬币总值等于或超过5元时，汽水、花茶、咖啡按纽指示灯都亮。
(3) 当汽水按纽指示灯亮时，按下汽水按纽，则汽水排出10秒后自动停止。
(4) 当花茶按纽指示灯亮时，动作同上。
(5) 当咖啡按纽指示灯亮时，动作同上。
(6) 若投入的硬币总值超过所需的钱数时，找钱指示灯亮。
三、设计作用与目的
随着社会不断的进步，人们的物质文化与精神文化都在明显的提高，这样表现在出入各个场所采用信用卡支付现金，一人一部手机，节假日看电影，坐地铁，听音乐会，逛步行街。这个现象都表明在物质生活提高的同时，精神生活也提高了，随处可见的出租车，还有随处可见的售货机，这在繁华的都市也已成为不可缺少的一个为市民提供方便的一部机器，只需要投几个硬币就可以选择自己想要的物品。自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。自动售货机解放了人力，方便了生活，创造了效益，方便广大的市民。所以设计自动售货机是非常必要的。
四、所用设备及软件
1.三菱FX2N可编程控制器
2.PC机一台
3.自动售货机模拟控制台
五、系统设计方案
1、系统总体设计
自动售货机是可完成无人自动售货的商业自动化设备，它不受任何场地限制，方便快捷，在我国也越来越普及。传统的自动售货机采用单片机作为控制核心，但这样在输入输出接口上消耗很大。PLC不但可实现类似控制功能，还具有可靠性高、编程简单、功能强、能耗低、调试方便等优点。本文设计的是售汽水、咖啡和花茶这三种饮料的自动饮料机，它的售货过程是：首先由顾客按下商品选择开关时，然后顾客投入的硬币(投入硬币的面值和剩余值由PLC驱动数码管显示)经过光传感器感应，再由光传感器驱动硬币识别传感器识别硬币。如果是无效币则使继电器打开阀门，将硬币退出；如果是真币则系统将硬币自动传送到相应的硬币贮币腔，并经硬币识别传感器将信号送给PLC。最后经顾客选择，同时
PLC控制，使PLC的输出口上有相应的信号输出。若贮币腔内无硬币（红外检测器感应）、饮料的量位小于设定值（红外传感器感应）、售货机遭损，系统就报警。大体运行如图5-1：
图5-1自动售货机控制系统硬件组成示意图
六、系统硬件设计
1.系统整体设计
本系统是一个小型集中控制系统，PLC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。根据控制要求，I/O点数在48个左右，选择性能价格比较高的三菱FX2n-48MR，其中其输入点为24点，输出点为24点，该PLC为继电器输出型。
了解各个控制对象的驱动要求，分析对象的控制要求，完成PLC硬件结构配置。本设计中，退币按钮、各种饮料按钮和饮料出口（驱动电磁阀）等均为开关量。根据上述要求，因条件所限输出均用指示灯代替，由此绘制出PLC控制电路接线图，如图6-1所示：
