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南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） PLC在自动售货机中的应用
第1章 自动售货机简介
1.1 自动售货机的简介
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，并做出相应的反应，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。
从广义来讲自动售货机就是在投入钱币后便可以销售商品的机械，从狭义来讲就是自动销售商品的机械。从供给的条件看，自动售货机可以充分补充人力资源的不足，适应消费环境和消费模式的变化，24小时无人售货的系统可以更省力，运营时需要的资本少、面积小，有吸引人们购买的好奇心的自身性能，可以很好地解决人工费用上升的问题等各项优点。
1.2 采用PLC控制售货机的原因
价格仅是选择PLC品牌的一个因素，而可靠性是选择时需要考虑的又一个因素。从设计、生产周期长短考虑，不论是老设备改造，还是设计新的生产机械设备，毫无疑问，生产、设计周期越短越好，甚至希望能够边设计、边安装、边调试和生产，特别是产品更新换代，生产工艺改造，不需改动现有生产设备及其外部接线，就能马上组织生产，这不仅节约了劳动力，而且新产品能尽快投入市场。这无疑给企业增加了活力，提高了经济效益。如果把这些要求得以实现，继电器或半导体都不能满足，而PLC则完全可以实现。这是因为若用PLC不必改动外部设备接线，只要在软件上做文章就可以了。也就是说只要改变梯形图，按照新工艺要求重新输入新程序或修改原程序即可。这既经济又简捷，可以达到事半功倍的目的。
众所周知，目前我国75%的生产机械设备，都是采用继电器控制，除了可靠性差外，
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设计程序也很繁杂。从方案的确立到技术条件的设计以及施工的设计，图面的工作量很大，这势必造成设计周期长。而采用PLC控制可以大大缩短设计周期，甚至有些文件资料也不必绘制成图。设计人员完全可以利用编程器上屏幕显示来输入，或修改程序使得梯形图能准确无误地反映生产要求。编程人员也可根据新产品对生产提出的新工艺要求，重新编写程序并把它存储在EEPROM模块中去，需要加工哪个产品的程序，操作人员可以随时调用，这既方便、简单又可保密。开发这种软件对优化生产过程，提高产品数量和质量，提高劳动生产率，非常具有实际意义。仅此一点也深受生产及设计者的欢迎。
在现在科技成果迅猛发展的今天，市场经济的竞争就是利用最小的投资获取最大的利润，为了使人们在生活购物中得到方便，就出现了自动售货机。对于一台自动售货机，如果采用电力机械来进行控制，会造成售货机有用价值空间少，浪费不必要的动力资源；如果采用液压系统控制，由于液压系统控制要求技术高，各种阀体和设备的组装较高，反应速度相对较慢，用于控制售货机的经济价值消费高，从利润价值观来考虑不适宜用于控制售货机。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。
1.3 自动售货机的功能
自动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，并提供该自动售货机最基本的功能即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，做出相应的反映。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。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，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
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做出相应的反应。
售货机中有4种商品，雪碧2.5元，冰红茶3元，奶茶4元，红牛6元。现投入钱币，当投入的货币超过雪碧的价格时，雪碧指示灯亮，提示可以购买，当投入的货币超过冰红茶的价格时，冰红茶指示灯亮，当投入的货币超过奶茶的价格时，奶茶指示灯亮，当投入的货币超过红牛的价格时，红牛指示灯亮提示可以购买。当按下雪碧按钮时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去雪碧的价格同时启动相应的电机，提取雪碧到出货口。买冰红茶、奶茶和红牛操作同理。操作完成后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，自动售货机进行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。
可通过操作属性把把自动售货机分为六个过程： (1) 顾客投币 (2) 判断真假币 (3) 钱币识别并进行累加 (4) 根据钱币的数量使相应指示灯变亮 (5) 顾客按下相应的按钮 (6) 自动售货机出货并找零
可把自动售货机工作过程分为4个状态： (1) 初始状态 (2) 投币状态 (3) 购买状态 (4) 退币状态
初始状态，自动售货机内部各元件都处于复位状态，内部电机停止运转，等待投币操作。
投币状态。按下投币按钮，显示投币框，按下所投币显示屏显示投入、消费、余额数值，当所投币超过商品价格时，相应价格选择按钮发生变化，提示可以购买。
购买状态。按下可以购买的选择按钮，所选的商品出现在出货框中，同时显示屏上的金额数字根据消费情况相应变化。取走商品后出货框消失。
退币按钮。按下退币按钮，显示退币框，同时显示出应退币值及数量。按下确认钮，则恢复初始状态。
到此为止，自动售货机的一个完整工作过程结束。
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1.4 自动售货机工作原理
本文设计的是售可乐、绿茶和奶茶三种饮料的自动饮料机，它的售货过程原理是： (1) 从投币口送入货币，然后经过传感器采集数据、识别器判别人民币的真假和面值。
(2) 识别器把信息数据传给通信模块。
(3) 通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的面板键，显示出哪个通道有货，哪个通道已售完，并等待顾客按键选择商品。
(4) 顾客选择商品后，根据售出的商品包装类型的不同，采用不同的驱动技术把商品送出。
(5) 显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择退币或继续买商品；如果款额不足，售货机经过延时予以退币。 退币时是采取由大额面值到小额面值输出钱币的顺序。
(6) 系统复零，完成售货。
1.5 自动售货机设计思路
本次设计的题目是自动售货机，主要是应用三菱FX-2N型PLC的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识，如：PLC的编程语言、自动售货机的硬件组成等。根据设计内容和控制要求画出顺序功能图和梯形图，再根据PLC的相关知识设计出它的外部接线图，结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程。
本次设计的重要部分是自动售货机梯形图的设计。首先就得根据设计内容和控制要求准确画出它的顺序功能图，再根据所画出的顺序功能图准确设计出它的梯形图，并反复调试做到程序无误。具体的设计控制要求流程、软硬件组成图、梯形图将会在后面进行详细介绍。