自动售货机控制系统

组数
1
2
PLC与数据输入类型
相同
不同
相同
不同
PLC与选通脉冲类型
相同
不同
相同
不同
相同
不同
相同
不同
n
0
1
2
3
4
5
6
7
表3-1参数n的确定
在本设计中，因需显示一组4位数据，PLC与数据输入类型相同，PLC与选通脉冲类型相同，所以n=0。
3.
在本设计中，采用BS-02压电式传感器作为检测售货机遭破坏的一种传感器，它利用压电元件对振动敏感的特性来感知售货机受破坏时产生的振动波，传感器把振动波转换成电压输出，输出电压经放大、滤波、比较等处理后提供给PLC，然后由PLC输出控制报警系统。BS-02压电式玻璃破碎传感器的外形及内部电路如图3-5所示。
当发射管与接收管之间有硬币时时，硬币遮挡红外线，接收管集电极和发射极之间的电阻变大，IC1的3脚电压大于2脚电压，其7脚输出为低电平使VD7导通发光，KA继电器工作，使PLC得到相应的信号【9】。
图3-1红外线探测开关电路图
3.
对贮存腔没有硬币的报警，在本设计中采用红外检测器给PLC的输入端一个信号,然后由PLC的输出端驱动报警系统。在贮存腔底部安装了红外遥控发射装置。当没有投币时，系统正常运行，给出了运行指示；当没有投币时而按了汽水、咖啡按钮或者退币按钮，这时光线没有被硬币遮挡，有信号输出，产生无币报警。
（4）由于实验室PLC型号三菱FX2n-48MR对某些指令可能无法识别，所以需将所有用脉冲执行型的功能指令都使用PLS指令进行转化，即通过PLS指令驱动辅助继电器M，实现程序功能。
（5）PLC选用继电器输出型。
（6）要求实现顾客的循环购买，故需实现控制程序的跳转。
（7）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。
为了提高报警的可靠性，电路中设置有比较器，只有在传感器信号高于设定的阈值时，它才会输出报警信号，驱动PLC，再由PLC驱动报警执行机构工作。报警器电路框图如图3-6所示。
图3-6报警器电路框图
3.
主要识别指标：材质、厚度、直径。
材质是用电磁的方式测的，使用空心线圈或磁芯线圈，线圈组数少的只有一组，多的常见的是六组。工作状态下，线圈及其外围电路会以一个特殊的频率振荡（多个线圈的话频率各不相同），当硬币以垂直或平行于线圈平面的方式穿过时（不同产品方式不同），会引起振荡频率的变化。材质不同所引起的频率变化幅度和方向（增加、减少）也不同，对某种硬币的变化特征进行记录后，就成为使用中识别该种硬币的依据。
（4）当投入的硬币总值超过所购饮料的标价时，所有可购买饮料的指示灯均亮，作可购买提示。（如：当投入的硬币总值超过2元，汽水指示灯亮；当投入的硬币总值超过3元时，汽水、咖啡指示灯均亮）。
（5）当汽水指示灯亮时，按选择汽水按钮，则排出汽水，7s后自动停止。在这段时间内，汽水指示灯闪烁。
（6）当咖啡指示灯亮时，按选择咖啡按钮，则排出咖啡，7s后自动停止。在这段时间内，咖啡指示灯闪烁。
本设计是运用红外线传感器的原理对投币进行检测的。
图3-1所示是由红外线传感器构成的红外线探测开关电路图。它是以单运放为主构成，PLC与之联系。探测头采用一体化红外线传感器发射接收组件。
当发射管与接收管之间无硬币时，接收管集电极与发射极间的电阻值变小，因此会使IC1反相信号输入端3脚电压下降，IC1的同相输入端2脚上的基准电压是由R3和R4*分压后得到的，由此使其7脚输出变为高电平，KA继电器不工作，所以PLC得不到相应的信号。
图3-3带锁存的7段显示接线图
对于晶体管输出电路有漏输出（即集电极输出）和源输出（即发射极输出）两种（见图3-4），前者为负逻辑，梯形图中的输出继电器为ON时输出低电平；后者为正逻辑，梯形图中的输出继电器为ON时输出高电平。
图3-4正负逻辑图
7段显示器的数据输入（由Y0～Y3和Y10～Y13提供）和选通信号（由Y4～Y7提供）也有正逻辑和负逻辑之分。若数据输入以高电平为“1”，则为正逻辑；反之为负逻辑。选通信号若在高电平时锁存数据，则为正逻辑；反之为负逻辑。参数n的值由显示器的组数、PLC与7段显示器是否相同来确定（见表3-1）。
本论文采用的PLC是FX2n-48MR型号，编程软件是SWOPC-FXGP/WIN-C，设计的是一款简单实用的自动售货机。该自动售货机最基本的功能是对投入的硬币进行感应，并根据所投入的硬币数值判断是否能够购买某种饮料，并做出相应的反映。因此，售货机应能够辨识机内包含的饮料，能够对所投入的币值进行累计，并提供所要购买的饮料。当按下选择饮料的按钮时，相应的电磁阀起动，饮料开始供应，提取饮料到出货口，顾客取出饮料，完成此次交易。它具有投币感应系统、比较系统、选择和饮料供应系统、退币系统、报警系统等来实现完整的售货功能。
论文以三菱PLC设计自动售货机控制系统，简要介绍PLC各硬件选型，软件的设计，PLC梯形图的编写和系统的调试方法。
关键词：自动售货机；PLC；调试
第
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，可以每天24h售货，因此深受上班族的欢迎，很多城市的公共场所里面都放置有自动售货机，出售的商品五花八门，从饮料、零食、香烟、糖果，到牙刷、方便面、自动照相机。近年来，我国的自动售货机行业突飞猛进：在汽车总站、商厦、医院、小区、学校等地区纷纷涌现出自动售货机的踪迹。这种方便快捷的购物方式越来越受到人们的青睐，同时也是现代化城市配套设施的需求。传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心，这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作，而且系统的抗干扰性也比较差。但是PLC（即可编程序控制器）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，它不但可实现类似控制功能，还具有可靠性高、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。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。可以看出，采用PLC对自动售货机控制系统进行控制可以提高系统的稳定性和可靠性，这在现代化商业社会的今天尤为重要。
图2-1自动售货机控制系统硬件组成示意图
图2-2是自动售货机简单示意图。在该机中有两种已经配制好的饮料储液桶（未画出来），一种为汽水，另一种为咖啡。汽水出口和咖啡出口分别代表由两个电磁阀控制放入杯中的饮料品种的饮料出口。
退币按钮汽水按钮咖啡按钮
退币口投币口
退币指示灯汽水指示灯咖啡指示灯投币不足指示灯
3.
金属硬币识别器种类繁多，但贮币退币机构基本上分为两类：一类是平面式贮币，电磁阀退币；另一类是圆筒式贮币，步进电机退币。
在本设计中，采用的是圆筒式贮币，步进电机退币。当硬币投入后经过识别识出电信号后，伪币和异物被排出，真币按面值由几组分布电磁阀分配到不同贮币腔内备用。当收到退币找零电信号后，通过退币电机拉杆，将贮币腔内下部硬币依电信号程序退出，完成自动售货机的退币找零功能。
3
在本设计中，当饮料的量位小于设定值时，由红外传感器感应，光敏二极管接收到LED发射出的光，给PLC一个报警信号，然后PLC驱动报警器【10】。
红外传感器应用电路发光和受光方式如图3-2。
图（
图3-2红外传感器应用电路图
3
在本设计中，显示部分，以带锁存的7段显示指令SEGL来实现，对于指令SEGL，用12个扫描周期显示一组4位数据，占用8个输出点。源操作数可以选所有的数据类型，目标操作数为Y，只有16位运算，n=0～7，该指令用12个扫描周期显示一组或两组4位数据，占用8个或12个输出点，该指令可以是使用两次。SEGL指令用12个扫描周期显示一组或两组4位数据，PLC的扫描周期应大于10ms，若小于10ms，应使用恒定扫描方式。该指令的执行条件一旦接通，指令反复执行，若执行条件变为OFF，停止执行。图3-3中使用一组输出（n=0～3），D1中的数据依次送到Y0～Y3。选通信号由Y4～Y7提供【1】。
汽水出口 咖啡出口
图2-2自动售货机简单示意图
第3章
3.
在本设计中，当硬币投入开始由红外线传感器感应，然后由红外线传感器驱动硬币识别传感器，硬币经识别后进入贮存腔时，由硬币识别传感器送给PLC一个信号，进行硬币的叠加运算；
当退币时，退出的硬币经红外线传感器感应，给PLC一个信号，进行退币的相加运算。
4.2
（1）通过分析，取最有把握的思路，故采取一般梯形图进行程序设计。
（2）注意一点，程序运行开始阶段要有上电复位，让机子清零。
（3）本自动售货机可使用1角、5角、1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。
厚度是没有东西专门测的，实际上这个指标是和材质一起测。因为即使相同材质的硬币，如果厚薄不同，导致的频率变化差异也较大。
直径——老式的识别装置用光电管队列来识别直径，排列组合得当的话，识别精度也不低。新一点的都用偏心或异形线圈来测量，依据是直径小的硬币与线圈的重合部分也少，由此也带来频率变化的不同。
我国目前发行的1元、5角和1角硬币的金属原材料是为造币而专门使用的特殊合金，因此在它通过投币入口进入由电感和电容组成的特定高频振荡线路所产生的磁场时。金属材质和体积的差异对电感量的影响大小也出现微弱差异，电感量的变化引起振荡频率的变化；再通过检测频率的变化，与设定值进行比较，确定某种硬币种类后，经窄带选频电路将频率信号变成电压信号输出，完成对金属硬币的识别。
毕业设计（论文）
题 目:PLC自动售货机控制设计
专 业:电气自动化
班 级:07高职电气自动化<1>班
学 号:070705109
姓 名:叶暖暖
指导老师:方小明徐州机源自工程高等职业学校电气工程系二〇一〇年三月