一种新型的自动售货机用取物箱的设计

编号

无锡太湖学院

毕业设计（论文）

题目：一种新型的自动售货机用取货

箱的设计

信机系机械工程及自动化专业

学号：0923175

学生姓名：谷方林

指导教师：陈伟明（职称：副教授）

（职称：）

2013年5月25日

无锡太湖学院本科毕业设计（论文）

诚信承诺书

本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）一种新型的自动售货机用取货物的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。

班级：机械94

学号：0923175

作者姓名：

2013 年5 月25 日

无锡太湖学院

信机系机械工程及自动化专业

毕业设计论文任务书

一、题目及专题：

1、题目一种新型自动售货机用取物箱的设计

2、专题

二、课题来源及选题依据

现阶段市场上自动售货机的取物箱主要的防盗方式是使位于取物箱后方

的防盗板向上翻转来封闭取物箱上部开口。此种方式优点是实现方式简单可靠，缺点是在同等条件下取物箱实现功能所需的高度比较高，不适宜现在越来越紧凑的设计要求。鉴于此类情况现需设计一新型的自动售货机用取物箱，该取物箱可以有效降低设计高度，适合内部要求比较紧凑的售货机。该取物箱主要由箱体、取物门、防盗板、联动机构、运动辅助部件组成。主要实现的运动过程是当向内推动取物门时，通过联动机构的传动使防盗板由后向前平移，并封闭整个取物箱上部开口。整个取物箱主体尺寸控制在675mm （长）x 375mm（宽） x 335mm（高）

三、本设计（论文或其他）应达到的要求：

设备性能符合主要技术数据。

①设备结构合理，易安装、维护。

②设备运行安全可靠。

③英文资料翻译要正确表达原文的含意，语句通顺。设计说明书论文格式满足学校相应的规范要求，内容完整，结构安排合理，语句通顺。

四、接受任务学生：

机械94 班姓名谷方林

五、开始及完成日期：

自2012年11月12日至2013年5月25日

六、设计（论文）指导（或顾问）：

指导教师签名

签名

签名

教研室主任

〔学科组组长研究所所长〕签名

系主任签名

2012年11月12日

摘要

论文主要介绍了一种新型的自动售货机用取物箱的设计过程。在设计过程中还综合各方面因素对设计做了多次改进,简述了自动售货机的原理、分类以及内部结构与电子元件和国内外发展概况。就实际使用中所出现的因防盗板运动方式的不同所引起的取物箱高度过高而导致的取物箱体积增大的问题，提出了解决方法。运用PLC对自动售货机的控制系统做了设计。新型的防盗板联动机构具有结构简单、运动平稳、受力情况好、成本低、加工容易等优点。新型取物箱的结构设计运用了机械设计、机械原理、材料力学、创新思维等多方面的知识，是对所学知识的一次综合考验。此次设计的取物箱大多数零件都是钣金件，因此，为了完成这一设计，我学会了运用Solid Edge三维绘图软件，此软件最大的优点就是具有强大的钣金件建模能力。此外，我还充分利用了AutoCAD软件强大的参数化特征将设计图形显而易懂的呈现在大家面前。

关键词:自动售货机;取物箱;防盗板;钣金;Solid Edge;AutoCAD;PLC

Abstract

This paper mainly introduced a new type of vending machine in the design process of take content box. Also synthesized various aspects factor in the design process to design does improved many times, has summarized the limiting condition and the domestic development survey which the vending machines，classification , the internal structure and electronic components ,the domestic and foreign development situation. According to the practical use of guard against theft occurred because of the different ways of plate movement caused by the content box highly exorbitant and take the lead to take content box the increase in size, solutions are put forward. I did the application of PLC control system of the vending machine to do the design The new security board linkage mechanism possesses simple structure, smooth movement, force of good, Low cost, easy processing. Take the new content box structure design using a mechanical design, mechanical principle, material mechanics, innovative thinking and so on various knowledge, is the knowledge of a comprehensive test.The design of the take content box is most parts metal sheet, Therefore, in order to finish the design, I learned to use Solid Edge 3D drawing software. Besides that I fully design the graph using the AutoCAD software formidable parametrization characteristic to reveal easy to understand present in front of us.

Key words:Vending machine ;Take content box ;Security board;Sheet metal parts ;Solid Edge ;AutoCAD;PLC

目录

摘要................................................................................................................................................................. I II Abstract .............................................................................................................................................................. IV 1 绪论. (1)

1.1课题来源 (1)

1.2本课题的研究内容和意义 (1)

1.2.2设计意义 (1)

1.3自动售货机的起源、兴起和普及 (1)

1.3.1起源 (1)

1.3.2 兴起 (2)

1.3.3 自动售货机产业的普及 (2)

1.4自动售货机在国内的发展 (2)

1.5自动售货机在国外的应用 (3)

1.6自动售货机在国外的市场发展 (4)

1.7新型自动售货机的新增功能 (4)

2 自动售货机的分类 (6)

3 自动售货机的结构与功能分析 (7)

3.1结构 (7)

3.2功能分析 (8)

4 自动售货机的控制技术 (10)

4.1PLC的系统结构 (11)

4.2I/O分配表 (11)

4.3PLC外部接线图 (12)

4.4梯形图程序 (13)

5 取物箱的结构与作用 (16)

5.1结构 (16)

6 取物箱不同防盗结构的比较 (18)

6.1传统取物箱防盗结构 (18)

6.2改进后取物箱防盗机构 (18)

7 取物箱箱体结构的设计 (20)

8 取物箱材料的选择 (21)

8.1箱体材料的选择 (21)

8.2取物门与防盗板材料的选择 (21)

8.3取物门固定套材料的选择 (21)

9 取物箱中力的计算 (22)

10 联动轴扭矩计算 (24)

11 取物门旋转角度的选择 (24)

12 取物箱的三维效果 (27)

13 结论与展望 (31)

13.1结论 (31)

13.2存在的不足及对未来的展望 (31)

致谢 (32)

参考文献 (33)

一种新型的自动售货机用取物箱的设计

1绪论

1.1 课题来源

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,很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机。从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于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。可编程序控制器(PLC)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。本课题实现自动售货机的取物箱的防盗装置和联动机构的设计更为紧凑，比较大程度的减少取物箱的体积。自动售货机行业长期以来在美国、日本等国家得到迅猛发展，目前已在45个国家得到广泛普及。据业内人士估计，中国的自动售货机拥有量仅有2万台，相对于13亿的人口大国和零售业态发展的趋势而言，中国自动售货机行业的发展空间将更加广阔。可编程序控制器(PLC)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、程序简单、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。一种新型的自动售货机用取物箱的设计保证自动售货机能够长期安全稳定运行。本文就详细地介绍PLC实现的自动售货机控制系统的硬件设计和软件设计，新型的取物箱的设计过程。

1.2 本课题的研究内容和意义

1.2.1 研究内容

设计一种新型的自动售货机用取物箱，主要是将传统的向上翻转的防盗板改变为平移式防盗板，该取物箱可以有效的降低设计高度，有效节约设计空间，适用于售货机比较紧凑的内部空间，从而可有效降低取物箱的高度。

1.2.2 设计意义

降低取物箱的高度可以减少它所占的体积，从而可以为物品展示区和储物箱腾出更多的空间，这样一来，自动售货机可以为消费者提供更多的商品，提高单台售货机的销售量，为企业创造更多的经济利润！

1.3 自动售货机的起源、兴起和普及

1.3.1 起源

自动售货机的历史，可一直追溯到远古时代的埃及。亚历山大的科学家HERON在其所著的《气体装置(PNEUMATIKA)》中描述，只要将钱币投入该装置，水就会自动流出来。这就是自动售货机的起源，大约在公元前215年左右，埃及寺院中就安装了这种装置，用来销售“神圣之水(圣水)”。

无锡太湖学院学士学位论文

1.3.2兴起

日常生活中最重要的是方便，自动售货机最早出现在二十世纪五六十年代的西欧，当时在美国的地铁中，人们可以用1美分在自动售货机上买到一块口香糖。

第二次世界大战后，经济开始复兴的1957年，以日本作为代表，开发出了饮料自动售货机。只要在饮料自动售货机中投入10日元，就会在纸杯内注入一定量的果汁。由于机器的上部安装有引人注目的喷水装置，所以该自动售货机被称为“喷水型果汁自动售货机”，自此出现了爆发性的自动售货机狂潮。此种喷水型果汁自动售货机为消费者带来了新奇、前卫的购买方式，并对之后日本的自动售货机高度普及起到了很大的作用。之后登场的是可乐自动售货机。随着美国大型可乐公司正式进驻日本市场，到了1960年代中期，罐装饮料自动售货机也登场了。自动售货机的活跃表现对可乐销量的惊人增长贡献巨大。同时，优秀的自动售货机市场战略、操作技巧等都对日本的自动售货机产业的发展产生了很大的影响。1962年，作为流通领域革命的使者，拉开了自动售货机的序幕。一开始是瓶装饮料自动售货机。1967年，100日元单位以下的货币全部改为硬币，从而促进了自动售货机产业的发展。

自动售货机在日本被亲切地称为“微型小店”。“微型小店”出售的商品，从咖啡、香烟、各种酒类已经发展到部分日常生活用品，就连报纸、大米、邮票、明信片、电池、录像带等也可以自动出售。现在，自动售货机除路旁以外，已进入学校、工厂、医院、游戏厅、麻将馆、影剧院等公共场所。作为世界上最大的自动售货市场，日本已有560万台，通过自动售货机出售的商品多达6000余种，年营业额7兆1122亿日。每年，仅饮料的销售额相当于1593亿元人民币，按人口计算，每23人就拥有1台自动售货机，平均每人在自动售货机上的消费达56000日元。

1.3.3 自动售货机产业的普及

随着经济的发展、人们对富裕生活的不断追求，自动售货机开始迅速普及。由于经济的高度成长，建立了消费物品的大量生产体制，同时需要与之相适应的大规模物流方式，满足这一需求的就是自动售货机和超级市场。在作为主力商品的饮料领域中，随着罐装咖啡的出现，诞生出了世界首例可销售冷、热饮料的冷热罐装饮料自动售货机，这向普及迈出了一大步。由于冷热罐装饮料自动售货机的推广，流通行业可提高设备设置的空间利用率，并能在全年内取得均衡的销售额。在原料加工后用纸杯等进行销售的杯式自动售货机领域中，从速溶咖啡机、普通咖啡机、甚至是能够在机器内部磨好咖啡豆后加牛奶的普通咖啡机，快速应对着消费者嗜好的变化。

1.4 自动售货机在国内的发展

随着我国经济的快速发展，人们的生活方式发生了巨大的变化，人们的生活节奏也越来越快！于是一种既节约时间又方便快捷的消费理念出现在了我们的面前，那就是自动售货。在这一思想的指导下，自动售货机应运而生，它的出现极大的方便了我们的生活。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

一种新型的自动售货机用取物箱的设计

机。

在许多公共场所都能看到它的身影，比如，机场、车站、码头、地铁口、商业街、校园、办公写字楼、居民生活小区、游乐场以及一些大型的公司内部。

适销的商品更是五花八门、种类繁多，只要是各种标准化的商品，都可通过自动售货机予以销售。我们相信，随着我国经济的持续发展，人民消费水平的不断提高，对自动售货机的需求必将越来越多、越来越广泛。

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。并且，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10－15%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。

除此之外，自动售货机内部空间的布局也发生了很多变化，为了追求储物空间的最大化，必须控制其余部件所占的体积，取物箱的结构设计就是其中之一。传统取物箱结构的最大缺点就是高度过高，占用了自动售货机内部过多的空间，这主要是由防盗方式所引起的，现阶段市场上自动售货机的取物箱主要的防盗方式是使位于取物箱后部的防盗板向上翻转来封闭取物箱上部开口。此种方式的优点是实现方式简单可靠，缺点是在同等条件下取物箱实现功能所需的设计高度比较高（必须留出取物门与防盗板翻转所需的高度空间）不适宜现在越来越紧凑的设计要求。鉴于此类情况现需设计一新型的自动售货机用取物箱，此次我的毕业设计就是重新设计取物箱的防盗机构，该取物箱主要由取物箱箱体、取物门、防盗板、联动机构、运动辅助部件（滑动轨道等）组成。主要实现的运动过程是当向内推动取物门时，通过联动机构的传动使防盗板由后向前平移，并封闭整个取物箱上部开口，在整个运动过程中要使防盗板的平移速度尽可能的快于取物门的开启速度。

1.5 自动售货机在国外的应用

自动售货机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。

自动售货机在国外早已很普及，大街上、公寓里到处都是。在美国、日本和整个欧洲，自动售货机的应用领域已经扩展至小食品、冷热饮料、快餐、游戏软件、香烟、报纸、邮票、电话磁卡以及个人卫生用品等各个方面。其中，日本的自动售货机应用方面具有代表性。自动售货机已成为日本城市喧嚣街头的一个标志。这种机器已不仅限于销售香烟等各类商品，还提供许多新的服务功能，例如把零钱捐给某非政府组织，或者通过观看小屏幕播放的广告信息而获得打折等。通过一种新的自动售货机，消费者哪怕只购买一杯热咖啡也可获得折扣，因为在机器加热咖啡的过程中，液晶显示屏上会播放一段广告，消费者只需耐心看完广告就可获得打折。还有一些新机型可以接受向非政府组织的捐款。目前，日

无锡太湖学院学士学位论文

本街头已有1万多台可接受捐款的自动售货机，但需求量依然很大。还有一种机型，当身体健康处于危险状态的使用者按动按键时，机器就会发出警报声。此外，日本最主要的一家饮料分销商还与政府签订协议，推出了“灾害应急型”自动售货机。当地震等自然灾害发生时，中心电脑处理系统会向自动售货机发出指令，市民可从机器中免费提取饮料和食品。

1.6 自动售货机在国外的市场发展

目前，自动售货机作为一种不同于传统的零售方式进入四十五个国家市场。在这四十五个国家中，美国和日本发展最快。在国外主要是以饮料厂家引导，带动自动售货机的发展。作为世界上最大的自动售货市场，日本通过自动售货机出售的商品多达6000余种。在欧洲每台自动售货机日销售额达到50到100美元不等，以巴黎地铁车站为例，在各个站点总计摆放了1500台，每月销售额达600万法郎。美国自动售货机的零售营业额高达293亿美元，日本每个消费者每年在自动售货机上的消费金额达5.5万日元。全世界每年通过自动售货机销售商品的总额已达2000亿美元。

1.7 新型自动售货机的新增功能

1.7.1多种货币识别功能：

电控系统可以配合纸币、硬币识别器增加代金券功能，可以识别纸质和硬币。

1.7.2 USB功能：

应用USB技术，使用一个优盘，就能轻松下载售货机的运营信息，然后使用PC机对下载的数据进行处理，便于运营商掌握不同地区、不同机器、不同商品的售卖情况。

1.7.3 无线网络运营管理功能：

将自动售货机当前运营的数据，包括系统状态、系统故障、料道故障、缺货情况、销售数据通过安装在自动售货机上的GPRS模块无线传输到售货机网络服务器，运营人员可以在任何一台联网的电脑上掌握售货机的这些信息，实现自动售货机的大规模运营和网络化管理。

1.7.4 带有摄像头：

一些装有监视摄像头的自动售货机已开始试用，它们除了可监控针对售货机的犯罪外，还对周边起到了警戒作用。此外，有关部门计划给自动售货机装上电子公告牌，使其能在自然灾害等紧急情况发生时，为公众提供信息服务。

1.7.5语音功能：

自动语音叫卖功能,真正做到了代替营业员的叫卖,从而引起更多的消费者的关注。

1.7.6 故障诊断:

能自动快速诊断机器本身、纸币接收器、硬币接收器等模块的故障，并将故障信息提示操作者，便于有效的日常维护。

伴随收入水平的提高，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。现代都

一种新型的自动售货机用取物箱的设计

市生活的节奏日趋加快，追求方便、快捷的服务成为人们的一种时尚，以麦当劳、肯德基为代表的的西式快餐在我国的迅速发展就是很好的例子。随着对外开放的不断扩大，传统的零售业发展成百货商店、连锁超市、电视直销、厂家直销等多种方式并存的局面，极大地方便了人们的生活。

无锡太湖学院学士学位论文

2 自动售货机的分类

随着科学技术的飞速发展和市场的不断繁荣各种投币式自动售货及服务机具已经风靡世界发达国家。这些采用现代电子技术和机电技术的自动服务设施，以其实用方便的特性受消费者的喜爱。

2.1 投币式自动售货机

所谓投币式自动售货机，是通过顾客自行投币、按键和取货即可完成自动售货并可自动退币找零的一种商品销售设备。它本身备有待售出商品的贮存腔体并可制冷制热，有商品样品的展示部位和售价标识、电脑识币和计价退币控制系统、顾客选择按钮及商品推出机构等，完成商品出售的一连串动作，是集现代科技光、机、电一体化的产品。有人说，以其采用电脑程序控制的机构功能和自动完成商品出售的系列动作来看,可谓是一种代替小型商店、代替售货员功能的“现代化商用型智能机器人”。

自动售货机常用来出售易拉罐冷热饮料、啤酒、香烟、小食品和小商品等,也有象雪糕、玩具、牙具、香皂、杂志、报纸等的自动售出机具。总之，凡是价格不太高、投币数适合、有定型包装的商品均可采用投币自动售出方式来完成。

2.2 投币式自动售票机

投币式自动售票机是顾客投币后，能自动完成售出各种票、券、证、卡功能的设备。如自动售出地铁车票、电汽车票、各种磁卡、邮票、影剧娱乐入场券、餐券等。投币式自动服务机是顾客投币后，能自动完成各种社会服务功能的设备。如投币自动计时电话机、计量加油机、定时洗衣机、游戏机、自动照像装置等服务机具。

2.3 钞币自动兑换机

钞币自动兑换机是为投币自动售货机、售票机、服务机具提供换币服务的一种附属设备，可自动完成纸钞对硬币的兑换功能。由于自动售货机等设备必须用投入的硬币来实现售货和退币找零功能，因此顾客使用纸钞购物时，必须先自行兑换成硬币再投入到自动售货机中钞币兑换机的作用正在于此。此外，自动兑换机还可完成大面额纸钞对小面额纸钞的自动兑换等。

2.4 商品化标准电子识币器

商品化标准电子识币器是作为一种独立机构，完成不同种类的纸钞硬币真伪识别、计数输出并有退币找零功能的标准化产品。由于纸钞硬币面值的不同，因此识币器的电气识别方式各异。而各种售货机、售票机、服务机具的功能不同，也需要简繁各异的多类型、多功能的识别退币系统和相对独立、灵活配套的商品化标准识币器。例如有纸钞型识币器，单币种识币器，双币种共用、三或四币种共用识币器、单功能单币种（不退币）简易型识币器等，使识币这种关键机构更经济、更实用。在自动售货机应用生产较普及的国家，识币技术为专利技术，识币器的生产制造也由指定的大型专业厂家配套供应其他自动售货机生产厂使用。

一种新型的自动售货机用取物箱的设计

3 自动售货机的结构与功能分析

3.1 结构

自动售货机作为社会上完成商品交易和公益服务的独立设施, 要求它的结构必须严谨齐备。而为实现各种不同需要, 在外型尺寸和外观造型上必须适应现代商品社会的整体和谐。就自动售货机整体外型而言, 可分成大型柜式、中型箱式、小型壁挂式和微型座式机四种。

3.1.1 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。自动售货机箱体, 必须坚固防盗、高雅美观、防雨通风等。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。

3.1.2 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, 设在前门体里部的可开启样品门, 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。

3.1.3 商品贮存部分

设有保温内箱和保温门,内部有可垂直排放各种同类产品的格架, 根据机种设计尺寸的不同, 贮存商品种类和数量也不同。商品垂直方式贮存, 便于利用商品自重将其方便推出设有保温装置则可实现商品冷藏保鲜贮备。

3.1.4 商品驱动机构

根据售出商品包装类型的不同, 采用机电结构的驱动技术可分成三种第一种为圆柱型商品如易拉罐、酒瓶等的电磁阀带动翻板的驱动方式第二种为六方体型商品如香烟、纸盒包装品等的微电机带动连杆平推的驱动方式第三种为对薄形片状商品如磁卡、票券等的微电机带动捻拉机构的驱动方式。上述三种驱动方式都以平稳的推出动作, 使贮存排放的商品落到取货口中, 便于顾客方便地取走所购商品。

3.1.5 电子识币系统

由电子识币器、识币后的钞币自动分类贮存机构和退币机构三部分组成。它作为一个可独立被采用的机构, 可以识别钞币真伪, 并将分类贮存的不同种货币推出, 实现退币找零的功能, 是自动售货机的关键技术。

3.1.6 微电脑控制系统

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”。

3.1.7 整机电源和照明系统

具备稳压、变压分配、防干扰防漏电等保护功能和样品展示窗的照明。

3.1.8 制冶、制热系统

无锡太湖学院学士学位论文

根据商品保存的需要制冷或制热, 在保温贮存室内, 实现商品恒温贮存。

自动售货机如图3.1所示：

图3.1自动售货机

3.2 功能分析

这部分阐述了自动售货机的各种动作功能和控制要求，给出了完整的自动售货机操作规程，并介绍了自动售货机运行系统种所包括的人工操作步骤。

在进行上、下位机程序编写之前，首先要做的工作是确定自动售货机本身所具备的功能及在进行某种操作后所具有的状态。

在实际生活中，我们见到的售货机可以销售一些简单的日用品，如饮料、常用药品和小的生活保健用品等。售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并作出相应的反应。举一个简单的例子来说明，例如：售货机中有8中商品，其中01号商品（代表第一种商品）价格为2.60元，02商品为3.50元，其余类推。现投入1个1元硬币，当投入的货币超过01商品的价格时，01商品的选择按钮处应有变化，提示可以购买，其他商品同比。当按下选择01商品的价格时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去01商品的价格同时启动相应的电机，提取01号商品

一种新型的自动售货机用取物箱的设计

到出货口。此时售货机继续进行等待外部命令，如继续交易，则同上，如果此时不再购买而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。由此看来，售货机一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时的除法运算，这是它的内部功能。还要有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货退币功能。

自动售货机的工作流程图如图2：

图3.2 动售货机工作流程图

无锡太湖学院学士学位论文

4 自动售货机的控制技术

本自动售货机可使用1元、2元、5元硬币，计币时用ADD 指令进行累加从而得到一个投币总额；比较币值时使用CMP 指令来判断是否符合汽水排出、可乐排出或咖啡排出的条件；余额计算时用SUB 指令从投币总额中扣除顾客所消费的币值总额；退币计算时用到触点型比较指令。

PLC 选用继电器输出型,实现控制程序的跳转。

退币结束时，使用ZRST 指令进行购买完成的复位，以准备下一个顾客购买饮料，防止出现错误。

自动售货机工作流程图如图4.1所示。

图4.1 自动售货机工作流程图

开始

投币

投币计数

金额计算

N N

Y

Y

Y

N N 余额为0

余额为0

余额为0

可买吗

选择汽水

选择可乐

计算余额 计算余额 选择咖啡

计算余额

退币程序

退币程序

退币程序

输出可乐

输出

汽水

输出咖啡

余额=0？

余额=0？

余额=0？

一种新型的自动售货机用取物箱的设计

4.1 PLC的系统结构

目前PLC种类繁多，功能和指令系统也都各不相同，但都是以微处理器为核心用做工业控制的专用计算机，所以其结构和工作原理都大致相同，硬件结构与微机相似。主要包括中央处理单元CPU、存储器RAM和ROM、输入输出接口电路、电源、I/O扩展接口、外部设备接口等`。其内部也是采用总线结构来进行数据和指令的传输。

如图4.2所示，PLC控制系统由输入量—PLC—输出量组成，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入量，它们经PLC外部输入端子，作为PLC的输出量对外围设备进行各种控制。由此可见，PLC的基本结构有控制部分输入和输出组成。

图4.2 PLC硬件结构图

4.2 I/O分配表

此控制系统可采用自动工作方式，输入信号为汽水、可乐、咖啡选择，1元、2元、5元硬币投入识别口记数手动复位按钮；输出信号为汽水、可乐、咖啡出货电机控制、出币选择灯及相应指示灯，共18个输入点，16个输出点，均为开关量。I/O地址定义如表4-1所示。

表4-1 分配表

输入点地址功能输出点地址功能

X0 启动Y0 汽水选择灯

X1 暂停Y1 汽水出货电机控制

X2 1元输入Y2 可乐选择灯

X3 2元输入Y3 可乐出货电机控制

无锡太湖学院学士学位论文

X4 5元输入Y4 咖啡选择灯

X5 汽水选择Y5 咖啡出货电机控制X6 可乐选择Y6 1元传动电机控制X7 咖啡选择Y7 2元传动电机控制X10 1元退币感应器Y10 出币选择灯

X11 2元退币感应器Y11 制冷控制

X12 出币选择Y12 照明控制

X13 温度传感器Y13 1元缺币报警

X14 光度传感器Y14 2元缺币报警

X15 1元硬币传感器Y15 缺货报警

X16 1元硬币传感器Y16

X17 缺货传感器Y17

4.3 PLC外部接线图

图4.3 PLC外部接线图