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1、毕业设计说明书题 目:基于PLC和组态的自动售货机系统 学院(直属系): 机械工程与自动化学院 年级专业: 09级机械电子工程 姓 名: 学 号: 332009010607139 指 导 教 师: 完 成 时 间: 2013年5月30日 摘 要本设计主要应用了大学期间所学习的CAD、PLC、力控组态等知识，完成对自动售货机系统的控制和监控模拟。文章首先对各功能组件的结构进行设计，包括进币结构的设计、出货机构的设计和退币机构的设计等，接着利用西门子PLCS7200来实现对整个系统的控制，包括CPU的选型及模块配置、主电路的设计和控制电路的设计等，最后运用力控组态软件实现了自动售货机交易的真实画面
2、和环境的监控模拟。基于PLC的自动售货系统稳定性好，能实现长期的稳定运行。【关键词】自动售货机；组态；PLC；编程；模拟AbstractCAD, PLC and the power control configuration of such knowledge are mainly used in this design. The vending machine system for control and monitoring is completed. This paper introduces the design of each function module structure de
3、sign. It includes shipping structure design, the coin structure design and refund mechanism design. PLC of S7200 is used to realize to control the entire system. It is includes the selection and design of module configuration, the main circuit of CPU and control circuit design. The use of Sunwayland
4、 software is used to realize the monitoring of vending machine business reality and environment simulation. Based on PLC ,the stability of vending system achieve a stable long-term operation. Key words: the vending machine; configuration; PLC; programming; simulate目 录1前言31.1自动售货机的设计背景31.2 国内外自动售货机的研
5、究现状31.3 自动售货机设计的主要工作42系统的总体方案62.1工艺过程62.2 系统的总体方案73系统结构的设计93.1 纸币进币机构的设计93.2 出货机构的设计113.3 硬币的入口机构和退硬币机构的设计124硬件电路的设计144.1 PLC的选型及其模块配置144.2 主电路的设计184.3 控制电路的设计195 PLC程序的设计及仿真225.1 PLC程序的设计225.1.1主程序的设计225.1.2 进币程序的设计235.1.3 钱币进入钱包程序的设计245.1.4 币值比较对应可选商品程序的设计255.1.5 选择商品程序的设计265.1.6 退币程序的设计275.2 PLC程
6、序仿真286 监控组态设计326.1组态程序的设计326.1.1建立工程326.1.2创建点326.1.3定义I/O 设备346.1.4 创建窗口366.2 自动售货机状态模拟实现376.2.1 关于脚本的介绍376.2.2 商品出货动画界面的设计426.2.3 投纸币动画界面的设计446.2.4 投纸币动画界面的设计486.2.5 商品选择按钮动画界面的设计506.2.6自动售货机整体界面的设计51结 论54总结与体会55致 谢56参考文献57附录一 电气原理图58附录二 PLC 程序58附录三 PLC组态联机程序58附录四 部分组态联机图581前言1.1自动售货机的设计背景自动售货机是一种
7、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。它又被称为24小时营业的微型超市。1在日本，70的罐装饮料是通过自动售货机售出的。全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。【2】从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是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；而相对的超市、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。近几年，自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。但由于售货机分布零散
8、、范围广阔的特点，自动售货机在为消费者带来方便的同时，也为经营者在监控、管理、维护等方面带来很大的不便。目前售货机运行的各种情况都需要由人工判断，包括缺货、缺零钱、币箱已满、售货机机械故障等，经营者普遍采用人工定时巡回视察的管理办法，既费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告，给经营者增加了管理成本和难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便。1.2 国内外自动售货机的研究现状公元1世纪,希腊人希罗制造的自动出售圣水的装置是世界上最早的自动售货机。1925年美国研制出售香烟的自动售货机，此后又出现了出售邮票、车票的各种现代自动售货机。现代自动售货机的种类、结构和功能依出售的物品而异，主要有
9、食品、饮料、香烟、邮票、车票、日用品等自动售货机。一般的自动售货机由钱币装置、指示装置、贮藏售货装置等组成。钱币装置是售货机的核心，其主要功能是确认投入钱币的真伪，分选钱币的种类，计算金额。如果投入的金额达到购买物品的数值即发出售货信号，并找出余钱。指示装置用以指示顾客所选商品的品种。储藏售货装置保存商品，接收出售指示信号，把顾客选择的商品送至付货口。一般售货机的钱币装置由投币口、选别装置、确认钱币真伪的检查装置、计算金额的计算装置和找钱装置组成。70年代以来，出现了采用微型计算机控制的各种新型自动售货机和利用信用卡代替钱币并与计算机连接的更大规模的无人售货系统，如无人自选商场、车站的自动售票
10、和检票系统、银行的现金自动支付机等。现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话线路将自动售货机内的库存信息及时地传送各营业点的电脑中，从而确保了商品的发送、补充以及商品选定的顺利进行。为防止地球暖化，自动售货机的开发致力于能源的节省，节能型清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约1015的电力。进入21世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。从自动售货机的发展趋势来看，大量生产，大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求
11、出现新的流通渠道，而相对的超市，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，在加上场地的局限性和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也就有了其相当可观的前景。1.3 自动售货机设计的主要工作在日常的生活中，自动售货机无处不在，24小时服务，售货便利；无需专人盯守，省人工，省成本；售货范围广，人们通过自动售货机不仅可以买到食品、香烟、饮料、报纸、票、卡，甚至鲜花和小宠物等物品；此外它还是一种新颖独特的广告媒体。在本次设计中，本自动售货机主要以卖饮料为主，可实现大部分自动售货机的基本功能，本自动售货机的主要工作如下。1) 此自动售货机可以投入1元、5元、10元纸
12、币以及1元硬币；2) 共有8件商品供顾客选择；3) 商品的价位分别为3元、5元和8元；4) 有商品时则货物灯亮，无商品时则不亮；5) 当投入人民币的总值等于或超过物品价值时，对应的物品指示灯亮绿灯；6) 当物品对应的指示灯亮绿灯时，按下相应的按键，相应的物品排出；7) 找零时将会退1元硬币。2系统的总体方案2.1工艺过程图2.1自动售货机工艺过程图2.1为自动售货机的工艺过程图，当自动售货机开始工作时，即可进行投币，在投币完成后，自动售货机内部进行币值真假判断，假币即立刻退币，真币即进入下一部操作，比较币值，当金额不足时，则没有灯亮不能进行货物选择，当大于三元时，3元商品亮；当大于5元时，3元
13、和5元商品亮；当大于8元时，全部商品灯亮。商品灯亮后，即可进行商品的选择，选择你所需要的商品，商品选择结束后，自动售货机内部进行退币余额的计算，余额计算完成后，则进入退币程序，选择不退币，即又再次进入比较币值阶段；选择退币，则自动售货机工作结束。2.2 系统的总体方案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,3还具有可靠性高、编程简单、功能强、能耗低、调试方便等优点。本次毕业设计中自动售货机的基本功能就是对投入的钱币数进行计算，然后根据运
14、算结果做出相应的判断，看看哪种商品可以进行购买，哪种商品不能购买，本次毕业设计的要求是可识别4种钱币，分别是1元、5元、10元纸币和1元硬币，自动售货机共出售8种货物，其价格分别定为3元、5元、8元，当投币数大于等于货物价格时且售货机里有这种货物时，指示灯亮，表示可以进行购买，8种货物分别用8个小灯代替。除此之外，本次设计还涉及了显示、找零、出货等功能的实现，其中显示部分采用数码管进行显示，显示投币总数和购买后的余额；当按下找零按钮后，数码管显示进行清零。送货部分采用机械结构，在出货机构处设计一个十字的旋转挡片，当要出货时，电机转动带动挡片进行一个90的旋转，货物由于卡在一个挡片处，即挡片旋转
15、时即可带动商品出货，实现商品的送货部分。大体运行如图2.2所示。 图2.2 运行图 在本次的大体运行图中，对电机、数码显示管、按键、传感器等都要进行相关的选型。对于电机的选型，选择的是SJ-2H042MA,因为此电机的型号为轻巧型，便于在自动售货机内部使用，电压为DC12-32V，也在自动售货机适用的电压范围之类。在数码管显示的选择上，选择了CD4511，因为此数码管为8位数码显示管，具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流，可直接驱动共阴LED数码管，显示完全也相对稳定。在纸币和硬币进入的过程中都会使用到相应的纸币传感器和硬币传感器，在检验真伪的过程中，一般采用荧光检测和红外检测即可。对于自动售货机按键的选择，选择CNSC品牌PBS-29的型号，因为此型号为开启式常开按钮，按钮的寿命长达10万次，适合自动售货机的长时间使用。3系统结构的设计3.1 纸
