一種基于PLC控制的自動售貨機系統設計

潘云忠 劉琳霞

引言：本文介紹了一種由PLC控制的自動售貨機的結構設計與控制系統設計，在控制上采用坐標控制方式，大大減少了執行機構的數量，節省了制造成本。文中給出了一種自動售貨機機械部分的結構圖同時給出了控制流程圖及部分控制程序，經實踐檢驗證明是可行的。

一、前言

1962年，出現了以自動售貨機為主體的流通領域的革命。到了20世紀80年代，自動售貨機在美國和日本被廣泛使用，后逐漸散布世界各地，主要是發達國家[1]。隨著自動售貨機的科技含量逐步提高，售貨種類越來越廣泛，無需專門人員值守及占地面積小等優點。這些都使得自動售貨機的市場前景越來越好。

自動售貨機自1999年進入我國市場以來，歷經15年的發展如今，在公園、學校、醫院、商場、地鐵、火車站、機場等客流較大的場所，自動售貨機的身影經常會出現在大眾的眼中。顧客只要投入規定的錢幣，就可以方便地買到諸如飲料、食品、藥品等小商品。作為一種前衛的零售方式，自動售貨機受到了喜歡追逐時尚的年輕人的歡迎。據不完全統計截止2013年，我國自動售貨機總量約30.2萬臺。以后，自動售貨機每年的需求量約為5萬臺。

二、設備技術現狀分析

目前，自動售貨機控制部分中記幣系統與退幣系統已有成熟的控制模塊可供選用。自動售貨機常用的送出機構有曲柄滑塊機構[2]，彈簧旋轉送出機構。對于專用的飲料售貨機，為了增加存貨量，在結構設計上采取直接底部送出裝置，飲料可以靠著自身的重量以及上部商品的擠壓快速送出。

以上提到的自動售貨機各種送出結構在每個送出口都需安裝一個驅動裝置（電機）和一個獨立的送出機構，對于整個設備來說，隨著售賣商品的增加，送出口的個數隨之而增加。因此，驅動裝置（電機）和獨立地送出機構也就相應增加。由此，使得設備可靠性，維護的便利性等方面性能降低。

三、系統結構設計方案

針對之前提到的如果售賣商品種類過多，驅動裝置與獨立送出機構也會增多的問題，本文提出一種新的自動售貨機系統設計方案。新的設計方案思路是，將售貨機中的每款商品進行坐標定位，即將自動售貨機中每層水平位置看作是“行”坐標，而送出口所在豎直位置看作是“列”坐標。相同的“行”由同一個驅動裝置傳動，相同的“列”由同一個驅動裝置傳動，在送出商品時，只需要控制相應的“行”、“列”位置的驅動裝置就可以實現商品的送出。自動售貨機總裝圖如圖1所示。以30出口的自動收獲機為例，總的驅動裝置與傳統的相比減少56.7%。自動售貨機的成本將得到較大的壓縮，可靠性會進一步提高。

圖1 自動售貨機總裝圖

四、系統控制設計方案

4.1自動售貨機主要功能及工作過程如下[3]：

1）錢幣由投幣口投入，經由記幣系統對錢幣信息進行采集，辨別錢幣真偽，如錢幣識別不出則自動退幣，售貨結束；

2）將記幣系統信息經由通信傳遞給PLC，在顯示單元顯示幣值，顯示出可以購買的商品類型，等待顧客選擇購買商品按鍵；

3）自動售貨機將顧客所選商品自動送出，等待顧客將商品取走；

4）自動售貨機顯示購物后的余額，如余額充足，系統則可以延時一段時間，等待顧客繼續購物；如余額不足，系統則可以延時一段時間退幣；無論余額是否充足，當顧客撥動退幣開關，系統則可以立即退幣；

5）自動售貨機售貨結束。

4.2自動售貨機工作流程

根據對自動售貨機工作過程分析，我們得出自動售貨機工作流程如圖2所示。

圖2 自動售貨機工作流程圖

4.3自動售貨機PLC程序設計

1）錢幣識別系統

錢幣識別系統采用專用的模塊，當有人購買售貨機內商品時，每次投幣都要經過錢幣識別系統的識別。如系統不能識別，錢幣系統將自動將錢幣退回；如系統識別成功，則將相應信息傳送給PLC，PLC將接收到的錢幣數量數據累加記錄到數據存儲區VD0中，自動售貨機可收取的錢幣為1元、5元、10元、20元。

2）商品價格比對系統

在自動售貨機中，商品的售賣與錢幣的投入多少緊密相關。能否購買相應的商品，是要根據投入錢幣的數量有關，只要投幣數量累計大于等于某商品的售價時，PLC就會輸出一個信號，提示可購買商品選項，這個比較過程是根據VD0內的數據與售貨機內商品價格進行比對來實現的。如投入錢幣為10元，經過價格比對后，小于10元商品的購買提示燈會亮，顧客可以根據提示進行購買相應的商品，如果投入錢幣金額不足以購買任何商品，則可購買商品的指示燈不亮，表示金額不足不能購買任何商品，此時顧客可以繼續投入錢幣或者退幣。

3）選擇商品系統

當商品價格對比系統確認投幣金額可以購買商品時，即可購買商品的購買指示燈亮起，顧客可以按下相應的商品“購買”按鈕，即可在出貨口取走選擇的商品，同時在VD0中減掉相應商品的價格，并在顯示單元顯示當前所剩金額。如果所剩余額仍能夠滿足購買商品，則相應商品的購買指示燈還會亮起，否則購買指示燈熄滅。

4）退幣系統

當顧客購買完商品或者余額不足等情況下，退回當前金額時，顧客可以采取兩種退幣模式。其一為延時退幣，退幣時用戶不進行有效操作，超過15秒，系統將自動退幣；其二為按下退幣按鈕，系統立即退幣。

五、結束語

本文通過對一種基于PLC控制的自動售貨機的系統設計，不但具有結構設計，還包含了部分軟件設計，使得自動售貨機可以極大地減少使用的執行部分和傳動機構，系統維護便捷，而且可以根據客戶的需求，方便地擴展售賣能力。隨著PLC通信技術的不斷改進與發展，PLC控制的自動售貨機產品將會在未來的激烈競爭中有較好的應用前景。

參考文獻

[1]余世明，晁岳磊，繆仁將.自動售貨機研究現狀及展望[J].中國工程科學.2008，10（7）.

[2]鄭大宇，劉立晶.自動售貨機送出機構的設計及優化[J].黑龍江商學院學報（自然科學版），2000，6（3）：39-42.

[3]葉銀蘭.自動售貨機的設計與實現[J].微計算機信息，2008，（8）：53-55.

[4]董淑冷，茅紅偉.PLC在自動售貨機控制系統中的應用[J].上海師范大學學報，2007，36（2）：47-51.

（作者單位：蘇州健雄職業技術學院 機電工程系）