基于西門子PLC的自動(dòng)飲料售貨系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉俊 鄭昊

摘要：設(shè)計(jì)了一種以西門子PLC為控制器的自動(dòng)飲料售貨系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有節(jié)省人力物力、占地空間小、可靠性高等特點(diǎn)，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)無人售貨、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能，并支持多種支付方式。

關(guān)鍵詞：PLC;無人售貨;遠(yuǎn)程監(jiān)控

0 引言

目前，無人售貨模式已經(jīng)成為零售業(yè)不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)，各類無人售貨機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。在這樣的背景下，本文結(jié)合當(dāng)下新零售熱點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)飲料售貨系統(tǒng)，具有節(jié)省人力資源、減少占地空間、24 h營業(yè)、支持多種付費(fèi)方式等優(yōu)點(diǎn)[1]。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案

本文擬設(shè)計(jì)一款顧客可通過人機(jī)交互界面（HMI）選擇商品與支付方式的自動(dòng)飲料售貨控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由可編程邏輯控制器（PLC）、HMI、出貨執(zhí)行、支付通信及故障報(bào)警等模塊組成[2]。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

（1）主控器選用西門子S7-1215C。西門子S7-1215C的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)能滿足本次設(shè)計(jì)需求，且采用整體式結(jié)構(gòu)，具有可靠性高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)[3]。

（2）人機(jī)交互模塊選擇西門子TP1500 Comfort精智面板。TP1500 Comfort精智面板采用15寸256色大屏，亮度可調(diào)、界面清晰，用戶能夠通過人機(jī)交互模塊更方便地購買商品。

（3）支付、報(bào)警模塊采用物聯(lián)網(wǎng)無線傳輸單元。此單元可使用RS485接口與主控器的擴(kuò)展通信模塊CM 1241進(jìn)行通信，將采集到的支付及報(bào)警信息通過4G無線通信網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

（4）出貨模塊選用步進(jìn)電機(jī)與螺旋桿等設(shè)備作為機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過螺旋桿推動(dòng)將飲料送出，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低以及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

2 模塊功能設(shè)計(jì)

本文所述自動(dòng)飲料售貨系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)了購物、出貨以及報(bào)警3個(gè)功能。

2.1? ? 購物功能設(shè)計(jì)

顧客可通過HMI進(jìn)行貨物選擇，同時(shí)系統(tǒng)提供了現(xiàn)金支付與在線支付兩種模式。若選擇在線支付，則跳出二維碼付款界面，顧客可通過手機(jī)掃碼支付;若選擇現(xiàn)金支付，顧客可使用紙幣與硬幣進(jìn)行付款。

2.2? ? 出貨功能設(shè)計(jì)

顧客付款成功后，系統(tǒng)通過機(jī)械傳動(dòng)將顧客選擇的飲料送出。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到出貨完成后，會(huì)對(duì)庫存情況進(jìn)行掃描并記錄，同時(shí)返回初始化界面并清空當(dāng)前顧客的所有購物信息。

2.3? ? 報(bào)警功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控自動(dòng)售貨機(jī)的庫存信息與顧客支付狀態(tài)信息。當(dāng)售貨系統(tǒng)發(fā)生機(jī)械故障、幣箱已滿或缺貨等情況時(shí)，報(bào)警模塊會(huì)將系統(tǒng)的故障信息通過通信模塊發(fā)送給后臺(tái)，方便維護(hù)人員及時(shí)補(bǔ)貨與維護(hù)。

3 控制系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

當(dāng)購物界面被激活時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)所有在售商品庫存是否充足。檢測(cè)完畢后，顧客可通過人機(jī)交互界面進(jìn)行購物并選擇支付方式。若顧客選擇在線支付，則跳出二維碼支付界面，顧客可通過手機(jī)掃碼進(jìn)行支付。后臺(tái)檢測(cè)到付款成功后，自動(dòng)售貨機(jī)出貨。若顧客選擇現(xiàn)金支付，可使用紙幣與硬幣進(jìn)行付款。系統(tǒng)檢測(cè)到付款成功后，計(jì)算找零金額并進(jìn)行找零動(dòng)作，同時(shí)自動(dòng)售貨機(jī)出貨。購物完成后，系統(tǒng)退出，等待下次購物界面被激活。當(dāng)某貨物售罄時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示該商品缺貨，并將缺貨信息發(fā)送至后臺(tái)。

控制系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)如圖2所示。

4 系統(tǒng)仿真與調(diào)試

本系統(tǒng)使用自制自動(dòng)售貨平臺(tái)進(jìn)行仿真調(diào)試。當(dāng)顧客點(diǎn)擊屏幕進(jìn)行購物時(shí)，系統(tǒng)激活購物界面，如圖3所示。顧客可在該界面中進(jìn)行購物選擇，當(dāng)選擇完畢后點(diǎn)擊“結(jié)算”按鈕，進(jìn)入結(jié)算界面，如圖4所示。支付完成后系統(tǒng)可正常出貨。經(jīng)多次測(cè)試，本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、便捷，能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)的基本要求。

5 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)飲料售貨系統(tǒng)，具有操作簡易、維護(hù)方便以及大幅減少人力成本等優(yōu)點(diǎn)。通過仿真測(cè)試系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，可廣泛應(yīng)用于商場(chǎng)、小區(qū)、學(xué)校等各類公共場(chǎng)所，有較好的應(yīng)用價(jià)值。筆者由于能力與經(jīng)驗(yàn)有限，對(duì)系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)部分僅做了淺顯的探討，在深度和廣度方面都有待深入和拓展。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 劉旭.PLC技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化控制中的運(yùn)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2021（9）：116-117.

[2] 張希，陳偉才，程金，等.基于西門子HMI配方在伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2020，42（8）：95-96.

[3] 吳世祥.基于PLC的基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].城鎮(zhèn)供水，2021（3）：88-91.

收稿日期：2021-06-10

作者簡介：劉俊（2002—），男，福建南平人，研究方向：電氣自動(dòng)化技術(shù)。

鄭昊（1984—），男，上海人，碩士，中級(jí)教師，研究方向：電氣自動(dòng)化。