基于PLC的自动售货机的毕业设计

基于PLC的自动售货机的毕业设计

目录

前言 (1)

第1章自动售货机的介绍 (2)

1.1自动售货机概述 (2)

1.2自动售货机前景分析 (3)

1.2自动售货机功能分析 (4)

第2章总体设计方案 (5)

2.1 系统整体设计方案 (5)

2.2自动售货机的组态设计方案 (5)

2.3系统硬件结构框图 (6)

2.4总体方案设计 (7)

第3章自动售货机硬件结构设计 (9)

3.1 硬件选择 (9)

3.1.1 电机的选择 (9)

3.1.2货币处理装置 (9)

3.1.3 送出机构 (9)

3.1.4 按钮装置 (10)

3.1.5 显示装置 (10)

第4章自动售货机控制系统设计 (10)

4.1 基于PLC的自动售货机控制系统 (10)

4.1.1自动售货机硬件系统的组成部分及工作流程 (10)

4.1.2自动售货过程的控制子系统简述 (11)

4.1.3 基于PLC的自动售货机控制 (12)

4.2 PLC控制系统设计编程要求及基本原则 (13)

4.2.1 PLC控制系统设计编程要求 (13)

4.2.2 PLC控制系统设计的基本原则 (14)

4.3 自动售货机PLC控制方案设计 (14)

4.4 PLC选型 (15)

4.4.1 PLC的介绍 (15)

4.4.2PLC概述 (16)

4.4.3 I/O点估算 (18)

4.4.4 PLC选型 (18)

4.5程序设计 (18)

4.5.1 I/O地址设计 (18)

4.5.2 流程设计 (20)

4.5.3 投币程序设计 (20)

4.5.4购买程序设计 (21)

第五章上位机部分软件设计 (28)

5.1 WinCC软件简介 (28)

5.2人机界面（HMI）设计 (29)

5.2.1新建工程 (29)

5.2.2自动售货机的界面设计 (30)

5.3 与PLC建立通信 (30)

5.4 变量的连接 (33)

5.4.1 对按钮进行变量连接 (33)

第六章系统调试与运行监控 (37)

6.1系统调试 (37)

结论 (38)

参考文献 (39)

谢辞 (40)

前言

根据自动售货机目前的发展情况来说，它出现的主要原因是因为产业结构由劳动密集型向技术密集型发生转变。由于消费环境、销售模式的转变以及大量消费和大量生产，使得新的流通渠道很有必要的出现；相对来说，由于购物中心，超市，百货公司等购买渠道的出现，伴随着往往是人工费的增加；而且，在场地上也会受到很大的限制，在一些环境里，比如说医院，学校之类购物的便利性很难得到体现，而无需人工售卖的自动售货机将会是一种应运而生的必要产物。

从狭义的角度来说就是一种可以实现无人贩卖的一种自动化贩卖，从广义角度来说进行信用卡、投币等操作后可以贩卖商品的一种机器。按照供给条件来讲，自动售货机可以24小时不间断的无人售货的系统非常方便，适应消费模式和消费环境的变化，使得人力的不足得到充分补充，经营时所需要的面积小、资本少，人工费用增长的问题可以得到很好地解决，能够吸引人们好奇心从而促使他们购买的自身性能等各种优点。

目前，自动售货机正在进一步实现合理化、信息化。例如，在通过电话线路将售货机的库存信息传输到营业点的计算机，以确保货物的补充，保证自动售货机，及时补充和发送商品，同时在某些时候还可远程控制售货机无偿贩卖，同时，为了防止全球气候变暖，在研究自动售货机时，在节能方面，将会投入更多，节能的自动售货机将成为业界的主流。与此同时，在夏季用电高峰的时候、此节能型自动售货机可以在关闭冷却器的同时商品却还能保持足够的温度。跟传统的自动售货机相比较，这种节能型的自动售货机将会节省差不多10%的电力资源。进入21世纪后，自动售货机的发展方向将会是节约资源和能源，以及提供更多功能。

由于经济缓慢复苏，社会更为关注的是对在工作场合提供饮料、零食的福利事业。自动售货机是提高职工工作效率最有效的手段，也是最廉价、最方便的手段，而且很好的保障了惬意的工休时间。尤其是在一些全天无休、不间断工作的一些办公场所之中，为了解决能够不间断的喝道咖啡饮品的问题，使用方便快捷的小型饮料冲饮机变得尤为重要，而在这种情况之下导致咖啡饮品与自动售货机的快速融合。更为直观的体现在于1999年的全美咖啡服务协会和全美自动售货机协会的合并。

第1章自动售货机的介绍

1.1自动售货机概述

自动售货机是一种商业自动化设备，用来完成自动购买。自动售货机没有任何空间的限制，可以方便快捷的销售一整天，深受大家的喜爱。自动售货机在很多城市的各个角落都有放置，销售的商品也多种多样，从点心、饮料、牙膏牙刷，到药品、香烟等等。多年以来，自动售货机行业在中国快速发展，汽车站，商业建筑，广场，工厂，街道，学校，医院都有出现售货机的痕迹。这也变得越来越受人欢迎与喜爱的一种快捷购买方式，这也是一个现代城市发展设施的要求。常见的自动售货机如图1-1所示。

图1-1 自动售货机

自动贩卖机首次出现在上世纪中期年代的欧洲和美国，那个时候在美国，人们可以使用在自动售货机上买到1美分一块的口香糖。从上世纪中期在到现在，由于迅速发展和应用的计算机，第四次工业革命在以信息技术革命作为中心使零售行业发生了翻天覆地的变化，其中之一就是发达国家的商品流通领域中自动售货机的出现以及迅速发展。随着人们生活方式的改变，在快节奏的，效率高的变化，表现在时间上的价值尤为重要，消费者更加注重购买时候的方便，直接。随着越来越多的自动售货机，货物的包装已经成为一种定量和标准化，销售商品的多样化，体现出自动售货机更多亮点。于此同时，自动售货机在即时性消费需求方面是其它零售方式无可替代的。2002年4月5日在美国出版的《幸福》杂志讲到美国在2001年自动售货行业利润增长率在发

展最快的行业之中居第四位，具体增长率为21.4%；从1996年到2001年这几年当中，自动售货行业的平均年利润增长率为78.4%，是增长最快的行业。由于拥有如此巨大的优势所以使得自动售货机广泛应用于全世界。

1.2自动售货机前景分析

自动售货机是一种能够自动自动付货的机器，根据所投入的钱币，可以购买相应的商品。在商业自动化的设备中自动售货机是其中一种常用设备，它能方便交易、节省人力，不受地点、时间的限制。它被称作是24小时不间断营业的微型超市，是一种全新的商业零售形式。可以分成三种：综合自动售货机、食品自动售货机、饮料自动售货机。

未来的发展趋势是自动化，不论是服务业、零售业还是制造业。我们相信越来越多的设备将会取代现在的人工。在这种情况之下，自动售货机行业的前途是无限光明的。

智研数据研究中心发布的《2013-2018年中国自动售货机市场调研与发展前景预测报告》共十二章。首先介绍了中国的自动售货机产业运行环境、全世界自动售货机产业运行状况等，接着再介绍了自动售货机产业在中国的市场竞争格局，然后分析了自动售货机产业在中国的运行状况。随后，报告还对重点企业的经营状况进行了分析，最后分析了自动售货机产业在中国的投资预测与发展前景。

如今，自动售货机产业在中国已经开始迈向了蓬勃的发展阶段。此外，很多小店铺由于各个大城市的改造而被迫消失，同时随着各种各样的支付方式的出现，例如，手机移动支付、IC卡等技术使得自动售货机为人们提供服务成为了一种很好的方式，由于这种自动售货平台模式的创新，导致了国内自动售货行业的迅猛发展。

在当今社会中自动售货机是一种购买工具，从2004年开始，自动售货机产业在中国发生了巨大的变化，发展的越来越快，由于世博会和奥运会的成功举办，导致自动售货机在中国拥有了巨大的商机，自动售货机进入了发展期是在2008年以后，以自动售货为主的第三次零售业革命也即将在中国的零售行业掀起一股飓风。

《2009年中国自动售货机产品专项调研及未来五年投资分析预测报告》是总结了历年来自动售货机在中国市场的变化规律，同时，深入的调查和研究了自动售货机产品中的企业群体，采取定量以及定性的科学研究方法编撰而成的。对自动售货机产品在我国目前的行业投资环境、产品进出口、

生产经营、品牌竞争、产品市场、可持续发展以及市场环境等问题进行十分详细地分析和预测，并且在此基础上，为企业经营管理、制定发展战略和进行投资决策提供了可靠、权威的决策依据。报告数据主要采用商务部采集数据、国家统计数据、海关总署问卷调查数据等数据库。

1.2自动售货机功能分析

在编写程序之前, 首先是对自动售货机拥有的各种功能进行全面了解以及确定对其操作后所产生的状态。

自动售货机的基本功能是对金钱的总额进行计算，并确定是否有足够金钱的购买售货机当中的商品，并且能够发生某种变化使得人们知道该商品可以购买。例如：售货机中有6种商品，其中一号商品价格为1元，二号商品为2元，以此类推。如果把一个一元的硬币投进去，然后一号商品的可以购买的指示灯将会点亮，显示可以购买，但是二号商品的指示灯却不会点亮，继续投入一个一元硬币，那么二号商品指示灯将会点亮，另外的商品同样也是如此。当按下一元商品的购买按钮，自动售货机会将总金额减去一元，同时将一号商品提取到出货口。在这个时候，自动售货机将会继续等待外部命令，如想要继续购买商品，只要按下可够奶商品的按钮，商品将继续提取出来，如果你不想购买商品了，可以按下退币的按钮，自动售货机将会退出剩余金额，同时总金额将会清零，到此，完成了这次的所有交易。自动售货机的工作流程图如图1.2所示。

图1-2 自动售货机工作流程图

第2章总体设计方案

2.1 系统整体设计方案

此次课题的主要任务为对自动售货机系统的进行仿真设计，具体要求如下：

1）具有基于WinCC的操作方便且美观的自动售货机系统人机界面；

2）实现WinCC与PLC之间的通信；

3）顾客能够向售货机投不同的货币；

4）顾客能够购买不同的商品并且商品的价格不全是一样的；

5) 购买商品后，系统自动计算剩余金额；

6）购买时间是有限的

7）能够显示总金额的数值和售出商品总价格的数值；

8）能够进行退币处理；

根据设计任务要求，确定如图2-1所示的总体框图。

图2-1系统总体框图

自动售货机的控制系统由四部分组成，采用PLC作为控制器，上位机组态王界面可作为远程监控，按钮模块作为操作面板，使用信号灯、数码管作为输出显示。最终经过调试后能达到上位机控制下位机的目的。

2.2自动售货机的组态设计方案

根据任务书要求，绘出自动售货机结构示意图如图2-2所示，其中，1——1元矿泉水；2——2.元罐装汽水；3——2.5元汽水；4——3元果汁；5——4元罐装咖啡；6——5元咖啡。

图2-2结构示意图

2.3系统硬件结构框图

根据课题的具体要求，合理的制定方案：第一步，应该做的是确定下位机与上位机的具体分工任务，下位机的主要工作是完成PLC程序的编写，而上位机的主要工作是制作完成完成仿真界面；第二步，查找与收集下位机和上位机所需要的资料。比如可以观看现实当中售货机的外观，然后再进行仿真界面的设计，在必要的时候，设计自动售货机的外形可以借助一些宣传图片来来完成；在进行PLC程序的编写之前，首先要做的是分配好PLC的I/O点，同时，确定上、下位机的接口；最后，再对上位机和下位机进行设计工作；第三步，实现上位机和下位机之间的通信，然后通过上位机来控制下位机，进过调试之后完成整个设计工作。此外，上、下位机之间紧密相连的的，它们无论在仿真中控制的对象，还是在通信中使用的变量都应该是一致的。总的来说，上位机上的仿真界面是利用下位机的PLC来控制从而实现自动售货机的仿真，在仿真过程当中，自动售货机根据PLC的指令来实现相应的动作；在另外一个方面，仿真界面中的仿真自动售货机的运行，都是由组态界面所提供的命令语言来完成的。这是整个仿真系统内部各大部件之间的内在关系。本设计主要是对自动售货机中的下位机，也就是主要是对PLC在其中的程序进行设计。由此绘出系统组成框图如2-3所示。

图2-3系统结构框图

PLC控制系统：首先进行投币，所投货币是否能够购买消费者所指定的商品，确认后按要求售出商品。

数值计算机构：主要是计算系统中金额的变化以及统计消费总金额。

补料机构：整个货柜由两层货架组成，一旦消费者选择购买某件商品，并且该商品排出以后，商品数量就会减少，可以通过补料机构增加商品的数量。

显示机构：显示商品的数量、投入的金额、剩余的金额以及消费总金额。

2.4总体方案设计

在整个设计当中，由于货物种类比较少，并且，由于仿真条件有限，因此该设计出的自动售货机的功能没有现实中的那么强大。其中，主要的自动控制系统有：饮料供应系统、比较系统、计币系统、选择系统和退币系统。

(1) 计币系统：当消费者想要购买商品之前，由于使用整数寄存器，所以会将所投5角、1元、5元或10元在数值上乘10，然后加在总金额寄存器当中。

(2) 比较系统：投币完成之后，系统会将总金额寄存器中的数值和所有饮料的价格相比较，当所投如的总金额超过某种商品之后，那么该商品的可购买指示灯亮；

(3) 选择系统：在进行比较之后，如果选择指示灯亮的某件商品，该商品的指示灯就会有闪烁现象产生。当该商品出货结束之后，那闪烁也随之停止。在这个时候，购买条件满足的情况可以继续购买饮料，实现循环购买。在不满足购买情况下，按购买按钮则会出现报警。

(4) 饮料供应系统：可以按下数量按钮，就可增加饮料的数量，同时，购买了某种饮料之后，会有两秒钟的出货时间。

(5) 退币系统：不管消费者有没有购买商品，只要选择退币就可以退还剩余的金钱。