基于PLC的自動售貨機控制系統設計

摘要：文章設計的是基于松下FP1-C56系列PLC的自動售貨機控制系統，介紹了PLC的定義、工作原理、硬件組成和編程語言，并完成了PLC外部接線圖，對基于松下FP1-C56系列PLC的自動售貨機系統整體設計過程進行論述。文中采用的是松下PLC梯形圖專用編譯軟件FPWIN-GR來進行程序的編寫。

關鍵詞：可編程控制器；自動售貨機；梯形圖

中圖分類號：TP272 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）16-0014-03

自動售貨機最早出現在20世紀60年代的歐美，當時在美國的地鐵系統中，人們可以用1美分在自動售貨機上買到一塊口香糖，這便是最早的自動售貨機。這種全新的零售方式很受歡迎，迅速地在美、日等發達國家得到普及并發展。自動售貨機1999年開始進入中國市場，在機場、地鐵、商場、公園等客流較大的場所，已不難發現自動售貨機的身影。

1 自動售貨機的結構組成

1.1 商品展示窗

商品展示窗由透明有機板窗、商品架、商品價格標簽、選購按鈕和照明燈組成，設在門前內部的可開啟門，開啟后可以更換商品的種類和商品的價格。

1.2 商品驅動機構

自動售貨機內可以擺放各種各樣的商品，包括飲料、食品、日常用品等，我們通過電機帶動一種螺旋形裝置，將商品“螺旋移動”到取貨口。

1.3 錢幣識別部分

錢幣識別信號作為PLC的輸入信號，其作用極其重要。錢幣識別系統由錢幣識別裝置、錢幣分類貯存裝置和錢幣自動找零裝置3部分組成。

1.4 PLC控制系統

PLC控制系統是自動售貨機的核心控制部分，控制自動售貨機在自動售貨過程中識別錢幣，將錢幣分類儲存、自動顯示投入金額、自動取出購買的商品以及退幣找零等功能。同時，該系統另外增設了預設價格、商品自動計數和自動檢查故障報警等功能，相當于自動售貨機的“大腦”。其控制系統的硬件組成框架示意圖見圖1。

2 錢幣識別以及各個執行機構的設計

2.1 錢幣識別原理

當投入錢幣，然后經過傳感器采集數據，由識別器判別錢幣的幣值和真假，錢幣和普通印制紙張有明顯的區別，當用紫外線進行照射時，普通紙幣表面發出熒光，而錢幣表面則沒有發出熒光；錢幣識別過程中根據熒光的強弱區別錢幣和普通紙幣，由于5角、1元、5元、10元、20元面值錢幣的顏色不盡相同，可以選用特別的光敏元件對顏色和幾何圖形進行鑒別，把各種不同面值的錢幣和有價證券區別并自動計數，用幾組紅外線對管，在錢幣送入過程中，檢測錢幣的長度和完整性。而對于硬幣的識別，可以通過金屬材質和體積對其進行區別，當通過貨幣投幣窗口投入硬幣，由電容和電感組成的特定高頻信號線路所產生的磁場產生的微弱信號差異，再由檢測頻率的變化和設定值進行比較，確定硬幣的類型后，經選頻電路將頻率信號完成電壓信號輸出，完成對金屬硬幣的識別。

2.2 錢幣識別存儲分配機構

由電機傳動機構和檢測元件組成。傳動機構由微型電機執行，檢測元件由熒光檢測元件、光敏電阻組成。當錢幣檢測元件確定了幣值和真假后，錢幣由相應的電機送入內部存儲箱；如果檢測不合理，則微電機反轉，將投入的假幣或異物送出。

2.3 制冷裝置設計

制冷裝置由全封閉壓縮機、冷凝器等組成。溫度的檢測由電熱偶傳感器中的銅-康鋼電偶器檢溫，使得自動售貨機內的商品保持良好的質量。當采集溫度數據之后，運用PLC控制系統內部的PID運算進行溫度控制。

3 程序設計

控制系統程序分塊編程并對各個程序塊進行說明，可以把一次交易過程分為幾個程序塊：運行初期電子標簽價格的內部傳遞；投幣過程；價格比較過程；選擇商品過程；退幣過程。

3.1 運行初期電子標簽價格的內部傳遞程序的設計

在梯形圖程序圖2，系統初始化時，通過運行初期閉合繼電器R9013在第一次掃描時將數值傳遞給上位機。給WR1-WR9及SV0-SV4賦初值，賦值功能通過高級指令FO實現。至于為什么要加入WR13、WR15、WR17、WR19及WR20，在以后的程序中將介紹它們的作用。

3.2 投幣過程

在圖3中，當按下投入1元時，相當于讓R200接通，在計數過程中要求只在接通時檢測一次。投入1元時在顯示屏上顯示相應的金額，余額值也要增加1元，加法是由16位加法指令F20來實現的。投入其他金額的錢幣時原理同上。

3.3 價格比較過程

3.4 選擇商品過程

在梯形圖5中，一是要使商品出現在出貨框中，二是要實現內部貨幣的運算。首先檢測貨架上有無商品，按下選擇商品鍵，相當于給傳感器一個脈沖信號，如果商品燈亮，則系統顯示可以購買商品。購買后根據商品的價格確定找零的多少，通過退幣口退出。

3.5 退幣過程

在退幣過程中，最主要的是完成退幣的運算過程，根據結果輸出相應的錢幣，退幣結束時還要使用到某些寄存器重新賦零。對應的梯形圖程序如圖6所示。

完成了以上5個過程，自動售貨機的PLC控制程序基本完成，程序可以控制售貨機實現各種要求的功能。

參考文獻

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