畢業(yè)設(shè)計(jì)基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

伴隨科技的不停發(fā)展，PLC在工程中的應(yīng)用大家有目共睹，PLC在各個(gè)領(lǐng)域已占得一席之地，并將有更好的發(fā)展。我國(guó)人口數(shù)量龐大，自動(dòng)售貨機(jī)在人們的生活中飾演越來(lái)越重要的角色，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看其具有廣闊的發(fā)展空間。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)為飲料自動(dòng)售貨機(jī)，販賣(mài)的商品性質(zhì)明確，適于放置在短時(shí)間人口流動(dòng)比較大的地方，例如餐廳。首先通過(guò)與單片機(jī)和液壓等控制的對(duì)比，確定采用PLC來(lái)控制自動(dòng)售貨機(jī)，然后分析自動(dòng)售貨機(jī)的構(gòu)造和工作原理，明白自動(dòng)售貨機(jī)的販賣(mài)過(guò)程，以便為硬件的選擇做準(zhǔn)備。通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)的功能分析作出硬件框圖，根據(jù)硬件框圖選擇所需要的PLC、貨幣識(shí)別器、電動(dòng)機(jī)和接觸器。根據(jù)I/O分派表對(duì)PLC選型，并畫(huà)出外部接線(xiàn)圖。根據(jù)控制系統(tǒng)流程圖編寫(xiě)符合自動(dòng)售貨機(jī)功能的程序。假如購(gòu)物后有剩余金額，則可按退幣按鈕退幣。梯形圖的編寫(xiě)通過(guò)GXDeveloper來(lái)完畢，完畢梯形圖后可以在三菱PLC仿真軟件GXSimulator6c進(jìn)行調(diào)試和仿真。最終用MCGS作出組態(tài)效果。組態(tài)仿真圖中自動(dòng)售貨機(jī)包括按鈕、指示燈、投幣口、取物口、退幣口等部分。關(guān)鍵詞：自動(dòng)售貨機(jī)；PLC；梯形圖；MCGSABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology,theapplicationofPLCinengineeringeverybodybeobvioustopeople,PLChasoccupiedaspaceforonepersonineveryfield,andwillhaveabetterdevelopment.Becauseofthelargenumberofpopulation,thevendingmachineisplayingamoreandmoreimportantroleinpeople'slife,inthelongrunithasbroadspacefordevelopment.Thedesignoftheautomaticvendingmachineforbeveragevendingmachine,thenatureofthegoodssoldintheclear,adaptedtobeplacedinashorttimepopulationflowofrelativelylargeareas,suchasrestaurant.First,bycomparingwiththesinglechipmicrocomputerandhydrauliccontrol,andadoptPLCtocontrolthevendingmachine,thenanalyzesthestructureandworkingprincipleofautomaticvendingmachinessellingprocess,understandthevendingmachine,topreparefortheselectionofhardware.Throughvendingmachinefunctionanalysistomakethehardwareblockdiagram,accordingtothehardwareblockdiagram,selectthedesiredPLCcurrencyrecognizer,motorandcontactor.AccordingtotheI/OdistributionlistonthePLCselection,anddrawtheexternalwiringdiagram.Accordingtotheflowchartofcontrolsystempreparedwithvendingmachineprogram.Iftheshoppingaftertheremainingamount,thenpressthecoinbuttoncoin.TrapezoidalchartcompilationdonebyGXDeveloper,completeladderdiagramcanbedebuggedandsimulatedinMitsubishiPLCsimulationsoftwareGXSimulator6c.Finally,MCGSmadetheconfigurationeffect.Configurationsimulationdiagramofthevendingmachinecomprisesabutton,indicatorlight,theslot,fetchingport,acoinrefundpart.Keywords:vendingmachine;PLC;ladderdiagram;MCGS目錄1緒論 51.1自動(dòng)售貨機(jī)的研究背景及意義 51.2研究自動(dòng)售貨機(jī)的目的 51.3本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 62自動(dòng)售貨機(jī)的功能分析 72.1自動(dòng)售貨機(jī)主控單元確實(shí)定 72.1.1PLC的部分功能 72.1.2確定自動(dòng)售貨機(jī)的主控單元為PLC 82.2自動(dòng)售貨機(jī)的售貨措施 92.3自動(dòng)售貨機(jī)的空間構(gòu)造 102.4自動(dòng)售貨機(jī)的功能 102.5自動(dòng)售貨機(jī)的購(gòu)物使用流程 123自動(dòng)售貨機(jī)的硬件部分 133.1控制電路硬件構(gòu)成框圖 133.2確定自動(dòng)售貨機(jī)使用的PLC類(lèi)型 143.3貨幣識(shí)別器選型 163.3.1硬幣的識(shí)別原理 173.3.2紙幣的識(shí)別原理 173.4自動(dòng)售貨機(jī)電機(jī)及其他選擇 184自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì) 204.1自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)流程圖 204.2自動(dòng)售貨機(jī)的程序部分 214.2.1程序中用到的部分指令 214.2.2自動(dòng)售貨機(jī)的控制程序 224.3程序的調(diào)試部分 304.3.1GXDeveloper 304.3.2程序調(diào)試 304.4基于MCGS組態(tài)的自動(dòng)售貨機(jī)仿真 324.4.1建立組態(tài)畫(huà)面 324.4.2設(shè)置各元件的參數(shù) 33結(jié)論 38參照文獻(xiàn) 39道謝 40附錄系統(tǒng)硬件連接圖 411緒論1.1自動(dòng)售貨機(jī)的研究背景及意義自動(dòng)售貨機(jī)最早出目前20世紀(jì)60年代的歐美，當(dāng)時(shí)在美國(guó)的地鐵系統(tǒng)中。人們可以用1美分在自動(dòng)售貨機(jī)上購(gòu)置到一塊口香糖。這便是最早的自動(dòng)售貨機(jī)。作為一種全新的零售方式，20世紀(jì)80年代以來(lái)，自動(dòng)售貨機(jī)在美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了迅速的普及和發(fā)展。其產(chǎn)品特點(diǎn)是科技含量高，集光、機(jī)、電、防偽識(shí)別、數(shù)字密碼、智能軟件等技術(shù)于一體；24小時(shí)服務(wù)，售貨便利，無(wú)需專(zhuān)人盯守，省人工，省成本；售貨范圍廣，人們通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)不僅可以買(mǎi)到食品、香煙、飲料、報(bào)紙、票、卡，甚至鮮花和小寵物等物品；此外它還是一種新奇獨(dú)特的廣告媒體。目前，自動(dòng)售貨機(jī)已經(jīng)在許多種國(guó)家和地區(qū)使用。根據(jù)美國(guó)《自動(dòng)世代》記錄，日本每23人擁有一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)、美國(guó)每40人一臺(tái)、歐洲每60人一臺(tái)。在鄰國(guó)日本，全國(guó)市場(chǎng)70%的罐裝飲料是通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)售出的，每個(gè)人一年投入自動(dòng)售貨機(jī)用于購(gòu)物的貨幣高達(dá)400多美元；根據(jù)日本麒麟啤酒企業(yè)調(diào)查，一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)每年可售出上萬(wàn)罐涼爽飲料，比一般不太繁忙的小商品銷(xiāo)量還要大，美國(guó)可口可樂(lè)企業(yè)則擁有分布于世界各地的幾十萬(wàn)飲料售貨機(jī)；在西班牙，全國(guó)通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)售出的商品銷(xiāo)售額占全國(guó)零售業(yè)的六成以上，并以每年10%的速度遞增。全世界約有1800萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)處在運(yùn)行中，包括自動(dòng)售貨機(jī)制造與運(yùn)行在內(nèi)的整個(gè)行業(yè)年銷(xiāo)售額超過(guò)2500億美元，自動(dòng)售貨業(yè)已成為零售業(yè)增長(zhǎng)最快的行業(yè)之一。近幾年，自動(dòng)售貨機(jī)在我國(guó)的大中都市發(fā)展勢(shì)頭非常迅猛，車(chē)站、碼頭、酒店賓館、大學(xué)校園、繁華的街道等地方隨地可見(jiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的身影。據(jù)記錄，廣州市區(qū)就擺放了多種品牌的自動(dòng)售貨機(jī)，而這還局限性以滿(mǎn)足地鐵和公交車(chē)站的需要。自動(dòng)售貨機(jī)不僅給人們的生活帶來(lái)了極大的以便，并且也成為現(xiàn)代化都市的一道亮麗的風(fēng)景線(xiàn)。伴隨我國(guó)零售業(yè)態(tài)的不停發(fā)展和上海世博會(huì)舉行的過(guò)程中，我國(guó)無(wú)店鋪銷(xiāo)售業(yè)態(tài)的發(fā)展獲得了良好的環(huán)境和契機(jī)。尤其是跨國(guó)企業(yè)的加入，深入刺激和帶動(dòng)我國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1.2研究自動(dòng)售貨機(jī)的目的從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷(xiāo)售環(huán)境的變化，規(guī)定出現(xiàn)新的流通渠道；而相對(duì)的超市、百貨購(gòu)物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不停上升；再加上場(chǎng)地的局限性以及購(gòu)物的便利性等這些原因的制約。自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)在美國(guó)、日本等國(guó)家得到迅猛發(fā)展，目前已在多種國(guó)家得到廣泛普及。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，但中國(guó)的自動(dòng)售貨機(jī)擁有量還不太多，相對(duì)于13億的人口大國(guó)和零售業(yè)態(tài)發(fā)展的趨勢(shì)而言，中國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)的發(fā)展空間將愈加廣闊。1.3本設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容本課題采用三菱FX2N系列PLC對(duì)飲料自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)與單片機(jī)、繼電器、液壓在各個(gè)方面的比較，確定自動(dòng)售貨機(jī)的主控單元是PLC。通過(guò)對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的售貨措施分析確定采用雙彈簧出貨機(jī)構(gòu)，直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)系統(tǒng)需要確定飲料自動(dòng)售貨機(jī)的硬件，通過(guò)硬件框圖選擇硬件部分。根據(jù)自動(dòng)售貨機(jī)的功能選擇貨幣識(shí)別器和電動(dòng)機(jī)以及接觸器的選擇。通過(guò)I/O列表確定PLC類(lèi)型，做出硬件連接圖。根據(jù)控制功能圖進(jìn)行梯形圖設(shè)計(jì)，軟件選哪種要結(jié)合硬件的性質(zhì)選擇合適的數(shù)據(jù)寄存器以及根據(jù)功能使用合適的算法。并在軟件中調(diào)試運(yùn)行，用組態(tài)軟件作出仿真。2自動(dòng)售貨機(jī)的功能分析2.1自動(dòng)售貨機(jī)主控單元確實(shí)定實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)到的售貨功能最重要的是依托主控單元?？梢宰鳛橹骺貑卧脑兄T多，但最適合的要通過(guò)比較才能確定。2.1.1PLC的部分功能PLC是一種以微處理器為關(guān)鍵的工業(yè)通用自動(dòng)控制裝置，其實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。因此，它的構(gòu)成與一般的微型計(jì)算機(jī)基本相似，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成了一種完整的PLC系統(tǒng)，它們相輔相成，缺一不可。PLC的硬件系統(tǒng)重要有主機(jī)、輸入/輸出擴(kuò)展單元、外部設(shè)備構(gòu)成，各部分之間通過(guò)總線(xiàn)連接。其中主機(jī)由中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出電路、外部設(shè)備接口、電源幾大部分構(gòu)成。中央處理單元是PLC的關(guān)鍵部件，它的功能是：（1）接受、存儲(chǔ)顧客通過(guò)編程器等輸入設(shè)備輸入程序和數(shù)據(jù)。（2）以?huà)呙璺绞浇邮軄?lái)自輸入單元的輸入變量、狀態(tài)數(shù)據(jù)，并存入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（3）運(yùn)用錯(cuò)誤校驗(yàn)技術(shù)監(jiān)控存儲(chǔ)和通信狀態(tài)、診斷內(nèi)部電路的工作狀態(tài)、電源狀態(tài)和顧客編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。(4)執(zhí)行顧客程序，完畢多種數(shù)據(jù)處理、傳播和存儲(chǔ)，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理成果，刷新有關(guān)標(biāo)志的狀態(tài)位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的內(nèi)部控制信號(hào)，以完畢顧客指令規(guī)定的多種操作。（5）響應(yīng)多種外圍設(shè)備的規(guī)定。存儲(chǔ)器是PLC的另一重要部分，存儲(chǔ)器重要用來(lái)寄存系統(tǒng)程序、顧客程序和數(shù)據(jù)。根據(jù)存儲(chǔ)器在在系統(tǒng)中的作用，可將其分為系統(tǒng)存儲(chǔ)器和顧客存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來(lái)寄存制造商為顧客提供的監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其他有關(guān)管理程序。系統(tǒng)程序直接影響著PLC的整機(jī)性能。系統(tǒng)程序需要永久保留在PLC中，不能因關(guān)機(jī)、停電或其他部分出現(xiàn)故障而變化其內(nèi)容。因此，系統(tǒng)程序需固化在只讀存儲(chǔ)器ROM中，作為PLC的一部分提供應(yīng)顧客，顧客無(wú)法變化系統(tǒng)程序的內(nèi)容。顧客數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是專(zhuān)門(mén)提供應(yīng)顧客寄存程序和數(shù)據(jù)的，顧客存儲(chǔ)器提成顧客程序存儲(chǔ)器和顧客數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。顧客程序存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)顧客編寫(xiě)的程序，顧客數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)控制過(guò)程中不停變化的信息，如輸入/輸出信號(hào)、多種工作狀態(tài)、計(jì)數(shù)值、定期值、運(yùn)算的中間成果等。輸入模塊用來(lái)接受和采集輸入信號(hào)，輸入信號(hào)有兩類(lèi)：一類(lèi)是按鈕開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)、靠近開(kāi)關(guān)、壓力繼電器等提供的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；另一類(lèi)是從電位器、熱電、測(cè)速電機(jī)、多種變送器變送來(lái)的持續(xù)變化的模擬量輸入信號(hào)。輸入模塊還需要將這些不一樣的電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。輸出模塊的作用是接受中央處理器處理過(guò)的數(shù)字信號(hào)，并把它轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行部件能接受的信號(hào)，用來(lái)控制接觸器、電磁閥、調(diào)整閥、調(diào)速裝置等，控制的另一類(lèi)負(fù)載是指示燈數(shù)字顯示屏和報(bào)警裝置等。2.1.2確定自動(dòng)售貨機(jī)的主控單元為PLC單片機(jī)可以作為自動(dòng)售貨機(jī)的關(guān)鍵構(gòu)造，價(jià)格也不太高，但假如電壓不穩(wěn)的話(huà)，單片機(jī)就有也許被損壞，因此雖然價(jià)格是選擇方案的一種原因，而可靠性是選擇時(shí)需要考慮的又一種原因。從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期長(zhǎng)短考慮，不管是老設(shè)備改造，還是設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，毫無(wú)疑問(wèn)，生產(chǎn)、設(shè)計(jì)周期越短越好，甚至但愿可以邊設(shè)計(jì)、邊安裝、邊調(diào)試和生產(chǎn)，尤其是產(chǎn)品更新?lián)Q代，生產(chǎn)工藝改造，不需改動(dòng)既有生產(chǎn)設(shè)備及其外部接線(xiàn)，就能立即組織生產(chǎn)，這不僅節(jié)省了勞動(dòng)力，并且新產(chǎn)品能盡快投入市場(chǎng)。這無(wú)疑給企業(yè)增長(zhǎng)了活力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。假如把這些規(guī)定得以實(shí)現(xiàn)，繼電器或半導(dǎo)體都不能滿(mǎn)足，而PLC則完全可以實(shí)現(xiàn)。這是由于若用PLC不必改動(dòng)外部設(shè)備接線(xiàn)，只要在軟件上做文章就可以了。也就是說(shuō)只要變化梯形圖，按照新工藝規(guī)定重新輸入新程序或修改原程序即可。這既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)捷，可以到達(dá)事半功倍的目的。眾所周知，目前我國(guó)75%的生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備，都是采用繼電器控制，除了可靠性差外，設(shè)計(jì)程序也很繁雜。從方案確實(shí)立到技術(shù)、設(shè)計(jì)以及施工、圖面等方面，工作量很大，這勢(shì)必導(dǎo)致設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。而采用PLC控制可以大大縮短設(shè)計(jì)周期，甚至有些文獻(xiàn)資料也不必繪制成圖。設(shè)計(jì)人員完全可以運(yùn)用編程器上屏幕顯示來(lái)輸入，或修改程序使得梯形圖能精確無(wú)誤地反應(yīng)生產(chǎn)規(guī)定。編程人員也可根據(jù)新產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)提出的新工藝規(guī)定，重新編寫(xiě)程序并把它存儲(chǔ)在EEPROM模塊中去，需要加工哪個(gè)產(chǎn)品的程序，操作人員可以隨時(shí)調(diào)用，這既以便、簡(jiǎn)樸又可保密。開(kāi)發(fā)這種軟件對(duì)優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，提高產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，非常具有實(shí)際意義。僅此一點(diǎn)也深受生產(chǎn)及設(shè)計(jì)者的歡迎。在目前科技成果迅猛發(fā)展的今天，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)就是運(yùn)用最小的投資獲取最大的利潤(rùn)，為了使人們?cè)谏钯?gòu)物中得到以便，就出現(xiàn)了自動(dòng)售貨機(jī)。對(duì)于一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，假如采用電力機(jī)械來(lái)進(jìn)行控制，會(huì)導(dǎo)致售貨機(jī)有用價(jià)值空間少，揮霍不必要的動(dòng)力資源；假如采用液壓系統(tǒng)控制，由于液壓系統(tǒng)控制規(guī)定技術(shù)高，多種閥體和設(shè)備的組裝較高，反應(yīng)速度相對(duì)較慢，用于控制售貨機(jī)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值消費(fèi)高，從利潤(rùn)價(jià)值觀來(lái)考慮不合合用于控制售貨機(jī)。采用單片機(jī)作為控制關(guān)鍵，這樣不僅會(huì)在輸入輸出接口上做大量的工作，并且系統(tǒng)的抗干擾性也比較差。不過(guò)PLC（即可編程序控制器）是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制裝置，它不僅可實(shí)現(xiàn)類(lèi)似控制功能，還具有可靠性高、編程簡(jiǎn)樸、維護(hù)以便等長(zhǎng)處，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。由于自動(dòng)售貨機(jī)作為社會(huì)上完畢商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施，規(guī)定它的構(gòu)造必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。可以看出，采用PLC對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。因此選擇PLC為自動(dòng)售貨機(jī)的主控單元。2.2自動(dòng)售貨機(jī)的售貨措施目前自動(dòng)售貨機(jī)常用的售貨措施有三種。一種是彈簧出貨型售貨機(jī)，重要通過(guò)貨道彈簧的旋轉(zhuǎn)來(lái)出貨，是最為常見(jiàn)的商品輸出方式。出貨精確率高，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。只要商品尺寸與出貨彈簧匹配，就可以采用這種出貨方式。另一種使機(jī)械手推貨型售貨機(jī)，重要依托貨道商品背面的機(jī)械手推貨裝置進(jìn)行售賣(mài)。每個(gè)售貨動(dòng)作均由精確的傳感器來(lái)控制，整個(gè)收獲過(guò)程精確、高效、自動(dòng)化。該出貨方式適合售賣(mài)尺寸和重量比較大，形狀較為規(guī)則，可以用于正立放置的商品。第三種是升降臺(tái)出貨型售貨機(jī)，是一種輔助出貨系統(tǒng)，可以與彈簧出貨方式或者機(jī)械手推貨方式組合使用，減少商品掉貨時(shí)的損傷，用于易碎商品的售賣(mài)。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)采用的是雙螺旋體出貨機(jī)構(gòu)，即雙彈簧出貨機(jī)構(gòu)。這種構(gòu)造可以一目了然哪個(gè)貨道有貨無(wú)貨，既以便顧客選貨，又以便工作人員雖然發(fā)現(xiàn)貨品剩余狀況,在軟件部分也不用設(shè)置無(wú)貨報(bào)警。這種構(gòu)造重要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、螺旋體掛輪，螺旋體、貨道等構(gòu)成。左右兩個(gè)螺旋體通過(guò)一對(duì)齒輪嚙合，一種螺旋體順時(shí)針旋轉(zhuǎn)則另一種螺旋體逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)螺旋體每個(gè)螺距間隔放滿(mǎn)貨品后，螺旋體旋轉(zhuǎn)一圈，即可退出一種貨品。由于采用雙螺旋體向上旋轉(zhuǎn)，對(duì)貨品的作用力除了有向前推力外尚有向上和向貨到兩側(cè)的分力，可以保證出貨的可靠性。雖然未來(lái)自動(dòng)售貨機(jī)售賣(mài)液體軟包裝的貨品，也不輕易出現(xiàn)“卡貨”的現(xiàn)象。2.3自動(dòng)售貨機(jī)的空間構(gòu)造自動(dòng)售貨機(jī)中儲(chǔ)存有一定量的飲料，每種飲料都要通過(guò)貨道而出去，由于該設(shè)計(jì)中售8種飲料，因此該售貨機(jī)可設(shè)置成8個(gè)貨道，并且為單貨道，即每種飲料占用一種貨道，這樣比較以便，假如后來(lái)需要擴(kuò)展賣(mài)更多種商品的話(huà)，根據(jù)商品的擺放設(shè)置多種雙推進(jìn)彈簧。當(dāng)需要夠買(mǎi)某種飲料時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)帶動(dòng)彈簧轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，將飲料轉(zhuǎn)出，掉落到出貨通道中，滑落到取物口。飲料在售貨機(jī)種的寄存形式為每個(gè)彈簧間隔固定一種單位飲料，并且每種飲料都要與彈簧螺距尺寸匹配，這樣可將飲料卡緊不致自動(dòng)掉落。在自動(dòng)售貨機(jī)上可以?xún)?chǔ)備多種飲料，但總體數(shù)量是有限的，因此自動(dòng)售貨機(jī)也需要及時(shí)的補(bǔ)貨。圖2-1為自動(dòng)售貨機(jī)的空間構(gòu)造示意圖。圖2-1自動(dòng)售貨機(jī)的空間構(gòu)造示意圖2.4自動(dòng)售貨機(jī)的功能自動(dòng)售貨機(jī)可以對(duì)所投入的幣值進(jìn)行合計(jì)，貨幣識(shí)別器提供該自動(dòng)售貨機(jī)最基本的功能即從投幣口送入貨幣，然后通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)、識(shí)別判斷人民幣的面值；然后，識(shí)別器把信息傳給PLC；PLC根據(jù)所投入的硬幣數(shù)值判斷與否可以購(gòu)置某種飲料，做出對(duì)應(yīng)的反應(yīng)。當(dāng)按下選擇飲料的按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，飲料開(kāi)始供應(yīng)，提取飲料到取物口，顧客取出飲料，完畢本次交易。它具有投幣系統(tǒng)、比較系統(tǒng)、選擇和飲料供應(yīng)系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)等來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的售貨功能。售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷與否可以購(gòu)置某種商品，并做出對(duì)應(yīng)的反應(yīng)。售貨機(jī)中有8種商品，可樂(lè)2元，雪碧2元，純牛奶4.5元，東方樹(shù)葉3.5元，芬達(dá)2元，加多寶3.5元，健力寶2元，雀巢咖啡4.5元?，F(xiàn)投入錢(qián)幣，當(dāng)投入的貨幣超過(guò)可樂(lè)的價(jià)格時(shí)，可樂(lè)、雪碧、芬達(dá)、健力寶指示燈亮，提醒可以購(gòu)置，當(dāng)投入的貨幣超過(guò)3.5元但不不小于4.5元時(shí)，只有純牛奶和雀巢咖啡的燈不亮，當(dāng)投入的貨幣超過(guò)4.5元時(shí)，所有商品的燈都亮，提醒可以購(gòu)置。當(dāng)按下可樂(lè)按鈕時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去可樂(lè)的價(jià)格同步啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的電機(jī)，提取可樂(lè)到出貨口。買(mǎi)其他商品時(shí)也同樣。操作完畢后不再購(gòu)置而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退回對(duì)應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完畢本次交易。由此看來(lái)，自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行一次交易要波及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算，這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識(shí)別系統(tǒng)和貨幣的傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的售貨、退幣功能?？赏ㄟ^(guò)操作屬性把自動(dòng)售貨機(jī)分為四個(gè)過(guò)程：(1)投幣過(guò)程(2)價(jià)格比較過(guò)程 (3)選擇商品過(guò)程 (4)退幣過(guò)程可把自動(dòng)售貨機(jī)工作過(guò)程分為5個(gè)狀態(tài)：(1)啟動(dòng)狀態(tài)(2)投幣狀態(tài)（3）可購(gòu)置顯示狀態(tài)(4)購(gòu)置狀態(tài)(5)退幣狀態(tài)初始狀態(tài)，自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部各元件都處在復(fù)位狀態(tài)，內(nèi)部電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，等待投幣操作。投幣狀態(tài)。自動(dòng)售貨機(jī)可以識(shí)別硬幣1元和5角，識(shí)別紙幣5元、10元、20元紙幣，投入錢(qián)幣后，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)進(jìn)入貨幣比較狀態(tài)，可以購(gòu)置的飲料燈亮。購(gòu)置狀態(tài)。按下可以購(gòu)置的選擇按鈕，所選的商品燈仍然亮，其他可選商品燈滅掉。驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)，商品通過(guò)貨道掉落到取物口。退幣按鈕。自動(dòng)售貨機(jī)計(jì)算退幣錢(qián)數(shù)并退幣。到此為止，自動(dòng)售貨機(jī)的一種完整工作過(guò)程結(jié)束。2.5自動(dòng)售貨機(jī)的購(gòu)物使用流程在自動(dòng)售貨機(jī)上購(gòu)物時(shí)，首先按下開(kāi)始按鈕，就可以接著投幣了，假如，投幣后，不選擇飲料，可以直接按退幣按鈕，將會(huì)全額出幣。假如買(mǎi)飲料，則按下所需購(gòu)置飲料的按鈕，按下后等待取物，取物后若需找?guī)?，再按下退幣按鈕即可。退出的錢(qián)都為硬幣，由于紙幣輕易破損、褶皺、潮濕。若想設(shè)計(jì)成找紙幣的狀況，在體積、難度、成本會(huì)很大。而硬幣有規(guī)則，不易損壞，并且能循環(huán)使用。因此本次設(shè)計(jì)中只退1元和5角的硬幣。圖2-2為自動(dòng)售貨機(jī)的使用流程。圖2-2自動(dòng)售貨機(jī)的使用流程3自動(dòng)售貨機(jī)的硬件部分自動(dòng)售貨機(jī)的硬件部分包括主電路部分和控制電路部分的硬件。控制部分中PLC的選型和貨幣識(shí)別器的選型是最重要的。根據(jù)I/O分派表選擇出PLC，并列出外部接線(xiàn)圖。根據(jù)之前對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的功能簡(jiǎn)介，選擇貨幣識(shí)別器。最終選擇自動(dòng)售貨機(jī)上的主電路部分的硬件。3.1控制電路硬件構(gòu)成框圖自動(dòng)售貨機(jī)的控制部分硬件包括PLC、貨幣識(shí)別器、多種按鈕、多種指示燈和接觸器。圖3-1為自動(dòng)售貨機(jī)控制部分硬件構(gòu)成框圖。圖3-1自動(dòng)售貨機(jī)控制部分硬件構(gòu)成框圖3.2確定自動(dòng)售貨機(jī)使用的PLC類(lèi)型表3-1PLC的I/O分派表輸入輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸出開(kāi)始按鈕SB0X0000.5元燈HL1Y0010．5元SB1X0011元燈HL2Y0021元SB2X0025元燈HL3Y0035元SB3X00310元燈HL4Y00410元SB4X00420元燈HL5Y00520元SB5X005可樂(lè)燈HL6Y006可樂(lè)按鈕SB6X006雪碧燈HL7Y007雪碧按鈕SB7X007純牛奶燈HL10Y010純牛奶按鈕SB10X010東方樹(shù)葉燈HL11Y011東方樹(shù)葉按鈕SB11X011芬達(dá)燈HL12Y012芬達(dá)按鈕SB12X012加多寶燈HL13Y013加多寶按鈕SB13X013健力寶燈HL14Y014健力寶按鈕SB14X014雀巢咖啡燈HL15Y015雀巢咖啡按鈕SB15X015可樂(lè)出口YV1Y016退幣按鈕SB16X016雪碧出口YV2Y017——————純牛奶出口YV3Y020——————東方樹(shù)葉出口YV4Y021——————芬達(dá)出口YV5Y022——————加多寶出口YV6Y023——————健力寶出口YV7Y024——————雀巢咖啡出口YV8Y025——————1元退幣YV13Y026——————0.5元退幣口YV14Y027——————退幣口燈HL16Y030——————貨幣局限性燈HL17YO31——————取物口燈HL18Y032PLC控制在邏輯上以便、控制速度高、更靈活且便于維護(hù)。PLC是建立在單片機(jī)上的產(chǎn)品。單片機(jī)是一種集成電路，不具可比性。單片機(jī)可以構(gòu)成多種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一種特例。從工程角度上說(shuō)：對(duì)于單項(xiàng)或反復(fù)很少的項(xiàng)目，采用PLC是更明智、快捷的途徑。功率高，可靠性好！通過(guò)對(duì)多種控制的優(yōu)缺陷分析，各合用于不一樣控制規(guī)定的場(chǎng)所。對(duì)于自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)。規(guī)定控制速度快、靈活、可靠性高、易于維護(hù)和改動(dòng)、屬于單項(xiàng)反復(fù)數(shù)少的項(xiàng)目。用PLC來(lái)控制是最佳的選擇。它少了幾點(diǎn)繼電器控制的反復(fù)性和單片機(jī)控制的復(fù)雜性。但分析多種廠家生產(chǎn)的PLC。西門(mén)子PLC多用于大型、超大型的場(chǎng)所。因此我選用了三菱型PLC來(lái)進(jìn)行自動(dòng)售貨機(jī)的控制。又根據(jù)對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的I/O分派表確定該自動(dòng)售貨機(jī)有15個(gè)輸入點(diǎn)和26個(gè)輸出點(diǎn)，15個(gè)輸入包括開(kāi)始按鈕、貨幣識(shí)別按鈕和飲料選擇按鈕以及退幣按鈕。輸出點(diǎn)包括5個(gè)貨幣識(shí)別指示燈、8個(gè)飲料指示燈、8個(gè)飲料輸出、2個(gè)退幣以及3個(gè)特殊的指示燈。因此選用FX2N-64MR型的PLC。有關(guān)PLC的詳細(xì)分派如上表3-1所示。由于PLC的輸入端內(nèi)部自身有24V的電源，因此輸入部分不用外接電源，而在輸出端需要外接電源。多種指示燈和接觸器可以用同一種電源，因此，不用將各個(gè)輸出分開(kāi)個(gè)供電。選擇的電源是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓選的，詳見(jiàn)3.4節(jié)。雖然PLC輸出端有多種COM口，但由于各個(gè)點(diǎn)所接電壓相似，因此，圖中未顯示所有的COM口。由于在此設(shè)計(jì)中使用的是既有的貨幣識(shí)別器，貨幣識(shí)別器識(shí)別幣種后，將多種不一樣的幣放在不一樣的部位。X01、X02、X03、X04、X05分別為代表0.5元、1元硬幣和5元、10元、20元紙幣的投入。貨幣識(shí)別器每識(shí)別一次，開(kāi)關(guān)接通一次，相稱(chēng)于投入一種幣。該P(yáng)LC自動(dòng)售貨機(jī)I/O接線(xiàn)圖中，PLC元件X006，X007，X010，X011、X012、X013、X014、X015是選擇控制按鈕，選擇可樂(lè)，雪碧，純牛奶、東方樹(shù)葉、芬達(dá)、加多寶、健力寶、雀巢咖啡。線(xiàn)圈Y006，Y007，Y010，Y011、Y012、Y013、Y014、Y015，是作為指示燈的輸出線(xiàn)圈。當(dāng)投幣，選擇可樂(lè)、雪碧、純牛奶、東方樹(shù)葉、芬達(dá)、加多寶、健力寶、雀巢咖啡時(shí)的指示引導(dǎo)購(gòu)物作用。按鈕和指示燈，直接明了，以便簡(jiǎn)樸，易于操作。確定了PLC的類(lèi)型，又完畢了對(duì)各個(gè)點(diǎn)的分派，那么PLC的外部接線(xiàn)圖如下3-2所示。系統(tǒng)硬件連接圖見(jiàn)附錄。圖3-2外部接線(xiàn)圖3.3貨幣識(shí)別器選型貨幣識(shí)別器有硬幣識(shí)別器和紙幣識(shí)別器。貨幣識(shí)別器是自動(dòng)售貨機(jī)中的重要部分，幾乎所有的操作都是在識(shí)別器工作正常的前提下才能發(fā)生的。貨幣識(shí)別器本來(lái)可以自己設(shè)計(jì)，但由于時(shí)間緊張，本次設(shè)計(jì)都采用現(xiàn)成的。硬幣識(shí)別器分為三部分，一是投幣段，一是進(jìn)幣段，再是退幣段。紙幣識(shí)別器沒(méi)有退幣段。3.3.1硬幣的識(shí)別原理硬幣識(shí)別器的總體思想是通過(guò)真假硬幣通過(guò)兩種傳感器時(shí)電容和電感參數(shù)的變化量不一樣來(lái)辨別。在硬幣識(shí)別器中復(fù)合式硬幣識(shí)別器價(jià)格廉價(jià)，識(shí)別可靠，因此選用此種硬幣識(shí)別器來(lái)完畢硬幣方面的識(shí)別。復(fù)合式硬幣識(shí)別器的原理：復(fù)合式硬幣識(shí)別器重要是由平板電容傳感器、電感線(xiàn)圈傳感器、檢測(cè)電路和單片機(jī)控制電路構(gòu)成。電容傳感器是通過(guò)檢查硬幣的厚度來(lái)辨別真?zhèn)蔚模?dāng)硬幣通過(guò)投幣口進(jìn)入平板電容傳感器時(shí)會(huì)引起傳感器電容的變化，這個(gè)傳感器也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬幣材質(zhì)的檢測(cè)。通過(guò)與電容傳感器配用的交流電橋?qū)㈦娙莸淖兓D(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再通過(guò)放大電路將信號(hào)放大進(jìn)入單相橋式整流濾波電路將交流變?yōu)橹绷鞑V去干擾信號(hào)，在通過(guò)電壓比較器后輸入AD轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳入控制電路。而電感線(xiàn)圈傳感器是通過(guò)不一樣的金屬材質(zhì)通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)電感變化量不一樣來(lái)檢測(cè)的。當(dāng)硬幣通過(guò)電感線(xiàn)圈時(shí)也會(huì)使電感量變化，通過(guò)電感式傳感器配用的交流電橋電路使電感的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，由于硬幣通過(guò)傳感器的時(shí)間比較短，因此所獲得的信號(hào)比較微弱，因此需要在信號(hào)輸出口連接一種放大電路使信號(hào)放大。在復(fù)合硬幣識(shí)別器中需要用到單片機(jī)，而傳入單片機(jī)的信號(hào)必須是直流信號(hào)，因此在放大電路的末端我們需要連接一種單相橋式整流濾波電路是將交流變?yōu)橹绷髟賯魅雴纹瑱C(jī)控制系統(tǒng)。在整個(gè)過(guò)程中也需要連接有濾波電路輸入單片機(jī)。當(dāng)硬幣識(shí)別器識(shí)別硬幣后，硬幣按面值被電磁閥分派到不一樣的貯幣腔內(nèi)備用，當(dāng)收到退幣找零信號(hào)后，通過(guò)退幣電磁閥拉桿，將貯幣腔內(nèi)下部的硬幣依電信號(hào)程序退幣，完畢自動(dòng)售貨機(jī)的退幣找零功能。找零功能的完畢與貯幣腔的機(jī)械設(shè)計(jì)有關(guān)。當(dāng)硬幣識(shí)別器識(shí)別硬幣后將會(huì)把不一樣的硬幣分別派發(fā)在不一樣的腔內(nèi)。貨幣識(shí)別器通過(guò)通信傳達(dá)信息給PLC。本次使用的既有硬幣識(shí)別器的容量為500枚，可識(shí)別5角與1元硬幣。硬幣識(shí)別器選型如表3-2所示。表3-2硬幣識(shí)別器選型硬幣識(shí)別器工作電壓工作電流工作溫度BD-8GDC+12V2A-20°C～60°C3.3.2紙幣的識(shí)別原理紙幣識(shí)別器是由主控部分、傳感器、驅(qū)燈組件、A/D轉(zhuǎn)換器、外部存儲(chǔ)、電機(jī)、模式選擇、電源版等構(gòu)成的一種單片機(jī)控制系統(tǒng)。通過(guò)多種接口把紫外、磁性、紅外穿透引入主控器。把正常現(xiàn)金在個(gè)傳感器中的信號(hào)進(jìn)行記錄取樣、識(shí)別，并寄存下來(lái)，作為檢測(cè)的根據(jù)。當(dāng)識(shí)別紙幣時(shí)，把在各通道接口接受到的信號(hào)參數(shù)與本來(lái)寄存的信號(hào)進(jìn)行比較、判斷。若有較大差異，則使電機(jī)反轉(zhuǎn)。紙幣相對(duì)于硬幣來(lái)說(shuō)，識(shí)別會(huì)麻煩某些，紙幣中常常會(huì)出現(xiàn)某些假幣，因此可以識(shí)別貨幣的真假是識(shí)別器的一項(xiàng)重要功能。人民幣的制作一般采用的是專(zhuān)門(mén)的紙張，假鈔一般是采用通過(guò)漂白處理的一般紙張。通過(guò)漂白處理的紙張?jiān)谧贤饩€(xiàn)的照射下一般會(huì)有熒光反應(yīng)，而人民幣則沒(méi)有。因此，紫外線(xiàn)可以檢測(cè)紙幣真?zhèn)?。運(yùn)用紅外激光照射人民幣上的熒光字，會(huì)使熒光字產(chǎn)生一定波長(zhǎng)的激光，透過(guò)對(duì)此激光的檢測(cè)可辨出紙幣的真?zhèn)?。紙幣識(shí)別器由雙向微型電機(jī)和捻紙皮帶構(gòu)成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，檢測(cè)則由熒光檢測(cè)、光敏電阻和紅外線(xiàn)對(duì)管等構(gòu)成。當(dāng)由紙幣投入時(shí)，入口處紅外線(xiàn)被遮擋，接受管發(fā)出信號(hào)電機(jī)正轉(zhuǎn)，捻紙皮帶將紙幣送入，在此過(guò)程中，多種檢測(cè)元件對(duì)紙幣進(jìn)行全面檢測(cè)，假如被鑒定與原有儲(chǔ)存參數(shù)不符，則電機(jī)反轉(zhuǎn)，將紙鈔退出，假如符合內(nèi)部參數(shù)信息，則進(jìn)入紙鈔進(jìn)入內(nèi)部貯鈔箱。也通過(guò)通信傳達(dá)給PLC以實(shí)現(xiàn)控制。本次使用的既有紙幣識(shí)別器的容量為300張，可識(shí)別5元、10元和20元。紙幣識(shí)別器如表3-3所示。表3-3紙幣識(shí)別器選型紙幣識(shí)別器工作電壓工作電流工作溫度TCN-7-3BDC+12V2A0°C～55°C3.4自動(dòng)售貨機(jī)電機(jī)及其他選擇（1）自動(dòng)售貨機(jī)上有多種電動(dòng)機(jī)，在飲料的輸出部分，是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)彈簧旋轉(zhuǎn)一圈將飲料轉(zhuǎn)出，每種飲料輸出都要有一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此，需要選擇合適的電動(dòng)機(jī)。不過(guò)在自動(dòng)售貨機(jī)上使用的電動(dòng)機(jī)一般功率不大，像小罐的飲料自動(dòng)售貨機(jī)一般使用額定電壓為12~24V，額定功率為3W。不過(guò)要使用直流減速電機(jī)，這樣可以增大扭矩，使飲料的彈出得到保證。雖然目前一般使用的電動(dòng)機(jī)大部分為交流電機(jī)，但在自動(dòng)售貨機(jī)上，售貨的時(shí)間很短，因此需要在很短的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)，也需要在很短的時(shí)間內(nèi)制動(dòng)，交流電機(jī)不能滿(mǎn)足這些規(guī)定，因此使用之路電動(dòng)機(jī)比很好。電動(dòng)機(jī)選型如表3-4所示。表3-4電動(dòng)機(jī)選型減速電機(jī)額定電壓額定功率轉(zhuǎn)速減速比XINX-37JSDC+12V3W16R.P.M1：10（2）接觸器的選擇由于使用的是直流電機(jī)，因此選用24V直流接觸器。直流接觸器的電磁機(jī)構(gòu)無(wú)渦流和磁滯損耗，鐵心由整塊軟鋼構(gòu)成，端面上無(wú)需裝短路環(huán)，采用磁吹式滅弧裝置，線(xiàn)圈匝數(shù)多。直流接觸器的操作頻率較高。圖3-3為重要接線(xiàn)圖。圖3-3重要接線(xiàn)圖4自動(dòng)售貨機(jī)的軟件設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中最重要的部分是軟件部分。首先做出能完畢自動(dòng)售貨機(jī)規(guī)定的梯形圖，然后對(duì)梯形圖調(diào)試，最終，MCGS組態(tài)軟件仿真。4.1自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)圖4-1自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)流程圖圖4-1的流程圖表達(dá)的是程序可以實(shí)現(xiàn)的功能，按下開(kāi)始按鈕后，就可以開(kāi)始進(jìn)行投幣操作了，投幣時(shí)間結(jié)束后，系統(tǒng)根據(jù)投幣的多少，與多種飲料的價(jià)格進(jìn)行比較。顯示可購(gòu)置，按下退幣按鈕可退幣。4.2自動(dòng)售貨機(jī)的程序部分4.2.1程序中用到的部分指令比較指令在PLC控制系統(tǒng)中是一條十分重要的功能指令，它將[S1]、[S2]中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，比較成果送到目的操作數(shù)[D]中，如下圖4-2所示，當(dāng)X000為OFF時(shí)，不執(zhí)行CMP指令，M10，M11，M12保持不變；當(dāng)X000為ON時(shí)，執(zhí)行CMP指令，[S1]、[S2]中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，即C10計(jì)數(shù)器值與K10（數(shù)值K10）比較。假如C10目前值不不小于10，則M10=1；假如C10目前值不小于10，則M12=1；假如C10目前值等于10，則M11=1。圖4-2CMP指令使用闡明加法運(yùn)算：加法運(yùn)算指令是把指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相加，成果送到指定的目的元件中。加法運(yùn)算如下圖4-3所示。當(dāng)X000為1時(shí)，（D0）+（D5）=（D6），運(yùn)算是代數(shù)運(yùn)算圖4-3加法運(yùn)算使用闡明圖減法運(yùn)算：減法運(yùn)算指令是把指定的源元件中的二進(jìn)制數(shù)相加，成果送到指定的目的元件中，如圖4-4所示。當(dāng)X000為1時(shí)，（D10）-（D12）=（D14），運(yùn)算為代數(shù)運(yùn)算。圖4-4減法運(yùn)算使用闡明圖4.2.2自動(dòng)售貨機(jī)的控制程序程序部分可分為5個(gè)部分。分別為：?jiǎn)?dòng)部分、投幣比較部分、可購(gòu)置顯示部分和飲料選擇部分、貨幣相減部分和退幣部分。啟動(dòng)部分：設(shè)置啟動(dòng)按鈕，當(dāng)按下時(shí)，X000置1，松開(kāi)時(shí)斷開(kāi)，程序如圖4-5。圖4-5啟動(dòng)部分程序圖4-6投幣部分程序圖4-7比較部分程序投幣比較部分：投幣的時(shí)候由貨幣識(shí)別器識(shí)別幣種，投入的一種幣相稱(chēng)于按一次按鈕，T10表達(dá)在10s投幣，可累加幣值，因此使用的數(shù)據(jù)寄存器為停電保持型D200，程序如圖4-6和4-7所示?？少?gòu)置顯示部分和飲料選擇部分：即當(dāng)投入的總金額購(gòu)置某種飲料時(shí)，飲料所對(duì)應(yīng)的指示燈亮。T2、T11、T12、T13、T14、T15、T16、T17都為定期器，定期時(shí)間為2s，它們中的任何一種都可以是T1線(xiàn)圈得電，因此，當(dāng)選擇某種飲料后，該種飲料對(duì)指示燈比其他飲料的指示燈多亮4s。由于選擇飲料時(shí)都是按鈕操作，因此選擇部分的輔助繼電器要自鎖。程序如圖4-8、圖4-10、圖4-11、圖4-12。圖4-8（a）飲料的顯示與輸出圖4-8(b)飲料的顯示與輸出圖4-8(c)飲料的顯示與輸出圖4-8(d)飲料的顯示與輸出圖4-9(a)飲料的選擇與貨幣相減圖4-9(b)飲料的選擇與貨幣相減圖4-9(c)飲料的選擇與貨幣相減圖4-9(d)飲料的選擇與貨幣相減圖4-10定期器定期部分貨幣相減部分：即在選擇每種飲料時(shí)，在數(shù)據(jù)寄存器中減去其對(duì)應(yīng)的金額，然后將成果再存到數(shù)據(jù)寄存器D200中。如上圖4-9所示。圖4-11取物口燈亮部分圖4-12飲料輸出時(shí)間控制部分退幣部分：當(dāng)購(gòu)物完畢后，假如需要找錢(qián)，則按下退幣按鈕。由于紙幣輕易磨損，因此退幣只推1元和5角的硬幣。退幣后數(shù)據(jù)寄存器自動(dòng)復(fù)位。如圖4-13。圖4-13(a)退幣復(fù)位部分圖4-13(b)退幣復(fù)位部分4.3程序的調(diào)試部分4.3.1GXDeveloperGXDeveloper是三菱PLC的編程軟件。Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、ST、及FB、Label語(yǔ)言從程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線(xiàn)上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫(xiě)PLC程序功能。在調(diào)試時(shí)不用和可編程控制器連接，不用制作按條使用的次序程序，由于運(yùn)用了梯形圖邏輯測(cè)試功能，可以愈加簡(jiǎn)樸的進(jìn)行調(diào)試作業(yè)。在協(xié)助中有CPU錯(cuò)誤，特殊繼電器/特殊寄存器的闡明，因此對(duì)于在線(xiàn)中發(fā)生錯(cuò)誤，或者是程序制作中想懂得特殊繼電器/特殊寄存器的內(nèi)容的狀況下提供非常大的便利。數(shù)據(jù)制作中發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)顯示是什么原因或是顯示消息，因此數(shù)據(jù)制作的時(shí)間可以大幅度縮短。本次使用到的調(diào)試軟件是GX-Simulator6-c，它是GXDeveloper的一部分。4.3.2程序調(diào)試以投入5個(gè)1元，買(mǎi)雀巢咖啡為例進(jìn)行程序調(diào)試。按下梯形圖邏輯測(cè)試啟動(dòng)/結(jié)束按鈕，等待程序?qū)懭隤LC中，然后梯形圖中就會(huì)顯示有藍(lán)色部分，一般常閉觸點(diǎn)都為藍(lán)色，表達(dá)接通，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為顯示為0，如圖4-14。圖4-14進(jìn)入調(diào)試數(shù)據(jù)寄存器的初始狀態(tài)在菜單欄的“在線(xiàn)”欄中選擇調(diào)試-軟元件測(cè)試。由于本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)上都是按鈕設(shè)置，因此當(dāng)按鈕按下去為1，松開(kāi)即為0，因此要在軟元件測(cè)試中的位軟元件中寫(xiě)入X000后強(qiáng)制ON（表達(dá)開(kāi)始按鈕接通）然后再?gòu)?qiáng)制OFF（表達(dá)松開(kāi)按鈕）。在10s內(nèi)迅速按X001按鈕5次（標(biāo)志投入5元），再按下X015按鈕（表達(dá)買(mǎi)雀巢咖啡）。如圖4-15、圖4-16、圖4-17。圖4-15X001接通5次后狀態(tài)圖4-16按下雀巢咖啡按鈕后狀態(tài)圖4-17選擇雀巢咖啡部分操作完之后尚有剩余的錢(qián)，按下退幣按鈕X016，然后再?gòu)?qiáng)制off，由于退幣按鈕也是按下為1接通，松開(kāi)為0斷開(kāi)。如圖4-18、圖4-19。圖4-18退幣前的狀態(tài)圖4-19退幣后狀態(tài)4.4基于MCGS組態(tài)的自動(dòng)售貨機(jī)仿真MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng))是北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限企業(yè)研發(fā)的一套基于Windows平臺(tái)的，用于迅速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，重要完畢現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制。MCGS組態(tài)軟件包括三個(gè)版本，分別是網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版。本次使用的是通用版。包括MCGS組態(tài)環(huán)境和MCGS運(yùn)行環(huán)境。MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、顧客窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行方略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完畢不一樣的工作，具有不一樣的特性。這種軟件一般應(yīng)用于工程上，像瀝青庫(kù)自動(dòng)控制系統(tǒng)、天然氣CIMS系統(tǒng)。雖然軟件中有圖庫(kù)，庫(kù)里面都是工程商用的設(shè)備，例如電機(jī)，閥、儲(chǔ)備罐。因此自動(dòng)售貨機(jī)所用的圖片都要自己做好加載進(jìn)去的。使用組態(tài)軟件做自動(dòng)售貨機(jī)，最終想要得到的效果是，按下一種按鈕時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈亮。4.4.1建立組態(tài)畫(huà)面由于在軟件中沒(méi)有自動(dòng)售貨機(jī)所用的圖片，因此要先建立圖片。打開(kāi)MCGS組態(tài)環(huán)境后新建工程。在新建的工程中點(diǎn)擊顧客窗口，然后點(diǎn)擊新建窗口0，選中窗口0，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇屬性，在窗口名稱(chēng)處更更名字為自動(dòng)售貨機(jī)。設(shè)計(jì)好自動(dòng)售貨機(jī)的格局，點(diǎn)擊動(dòng)畫(huà)組態(tài)按鈕，開(kāi)始創(chuàng)立畫(huà)面。創(chuàng)立自動(dòng)售貨機(jī)畫(huà)面的重要難題在于圖庫(kù)中沒(méi)有所需要的圖。需要自己創(chuàng)立。在百度上搜索有關(guān)飲料的圖片，放到ACDSee軟件中，調(diào)整大小后保留為256色位圖*bmp格式，將所有需要的圖片制作好放到一種文獻(xiàn)夾中?；氐絼?dòng)畫(huà)組態(tài)界面，點(diǎn)擊工具箱中的位圖選項(xiàng)，在自動(dòng)售貨機(jī)窗口中畫(huà)大小合適的位圖，選中畫(huà)好得位圖，點(diǎn)擊右鍵選擇裝載位圖，寄存制作圖片的文獻(xiàn)夾，將圖片加載進(jìn)去。以此措施將8種可選飲料的圖片做好。接下來(lái)為多種飲料配置按鈕，選用工具箱種的原則按鈕，畫(huà)好按鈕后雙擊該按鈕，更改按鈕標(biāo)題即可。工程中所用的燈可以在工具箱中的插入元件中選擇。根據(jù)設(shè)想，調(diào)整各個(gè)部分的位置，最終做出效果圖如下圖4-20。4-20自動(dòng)售貨機(jī)的組態(tài)下效果圖4.4.2設(shè)置各元件的參數(shù)制作好效果圖之后，對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。回到之前的工作臺(tái)頁(yè)面，點(diǎn)擊實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，點(diǎn)擊新增對(duì)象，將所有的元件命名并注釋。由于后其選擇通道時(shí)不能用中文作為首字符，所認(rèn)為每個(gè)元件命一種名，如燈就按HLx命名，其他輸出以YVx命名，由于輸入都是按鈕性質(zhì)，以SBx命名。如圖4-21所示。圖4-21工作臺(tái)設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)如下圖4-22所示。圖4-22（a）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置圖4-22（b）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)置對(duì)按鈕和燈進(jìn)行設(shè)置。以可樂(lè)為例，在動(dòng)畫(huà)組態(tài)中電機(jī)可樂(lè)指示燈，其設(shè)置如下圖4-23所示。圖4-23可樂(lè)指示燈參數(shù)在動(dòng)畫(huà)組態(tài)中點(diǎn)擊可樂(lè)按鈕，在基本操作欄設(shè)置按鈕屬性為按1松0，點(diǎn)擊其背面的“？”，選擇SB6。其他按鈕以此為參照設(shè)置。如圖4-24所示。圖4-24可樂(lè)按鈕設(shè)置在工作臺(tái)頁(yè)面點(diǎn)擊設(shè)備窗口，進(jìn)入后點(diǎn)擊設(shè)備工具箱，點(diǎn)擊設(shè)備管理，要先選擇通用串口父設(shè)備，然后再選對(duì)應(yīng)擇PLC設(shè)備。如圖4-25所示。圖4-25設(shè)備窗口的選擇點(diǎn)擊進(jìn)入三菱系列串口，對(duì)設(shè)備屬性進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)PLC的I/O分派表對(duì)通道連接進(jìn)行設(shè)計(jì)。通道的設(shè)置中要注意輸入和輸出通道不能混淆。點(diǎn)擊進(jìn)入設(shè)備0后在點(diǎn)擊設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性后的帶有三個(gè)點(diǎn)的按鈕即可增長(zhǎng)通道的數(shù)量。如圖4-26、圖4-27所示。圖4-26通道量設(shè)置圖4-27通道設(shè)計(jì)至此，參數(shù)設(shè)置完畢，打開(kāi)MCGS運(yùn)行環(huán)境，點(diǎn)擊下對(duì)應(yīng)按鈕，觀測(cè)變化狀況。也許應(yīng)為其中有些參數(shù)的設(shè)置有誤，沒(méi)有顯示對(duì)應(yīng)的動(dòng)作。結(jié)論這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我的重要任務(wù)是用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的功能。一種平常看似簡(jiǎn)樸使用