智慧校園自動售貨機PLC控制系統的設計

林永鑫 張博 遼寧錦州渤海大學工學院

智慧校園自動售貨機PLC控制系統的設計

林永鑫 張博 遼寧錦州渤海大學工學院

本文主要是描述了自動售貨機中PLC的運用，本文闡述了相關的設計思想以及編程方法等。針對該系統進行了詳細的介紹，同時根據具體的教學應用，得到了十分重要的經驗，PLC的運用有著重大的理論意義與實踐意義。

PLC 自動售貨機 編程方法

現今社會的不斷發展以及隨著社會的飛速進步，在眾多的領域中自動化的運用也更加地普遍，自動售貨機在公共場合中充當的作用是商業機械。同時自動售貨機在日常生活中有著十分重大的作用，比如商品、飲料以及日常用品的購買等等。自動售貨機使得了商品需求化得到了很大的展現，另一方面商品向超級市場、百貨公司以及便民店方向進行發展，將售貨機和消費者之間形成一種自動售貨的形式。通過自動售貨能夠讓人們體會到很大的便捷。PLC的核心是CPU，將通信技術與計算機技術相互結合起來，從而實現自動控制裝置，該裝置是實現工業控制重點內容之一。PLC實現原理與計算機是十分類似的，同時能夠基于系統程序下，借助于應用程序的運行從而實現用戶任務。然而根據PLC的特征，當任務確定以后，PLC就成功和專用程序進行相互連接最后形成了專用機，所用到的工作方式是循環掃描，該方式在管理系統工作任務的時候以及執行應用程序的過程中都起到了很大的作用。為了進一步熟悉了解PLC，本文主要是側重描述了自動售貨機中PLC的運用以及系統設計。

一般情況下，通過現實生活的自動售貨機生產的商品包括了多種多樣的，本文設計實現的自動售貨機主要是購買散裝飲料。售貨機的仿真實現是用到了FX-2n技術。輸入部分包括的按鍵由3個部分組成，每個按鍵對應著具體的操作功能。其中的輸出部分指示燈有4個，分別是傳動電機有2個，數碼管也有2個。其中的存貯器是可編程的，主要的目的是為了進行邏輯運算、算術運算以及計數等，同時輸入和輸出的實現需要借助于數字以及模擬，從而將所有的生產過程進行控制。

1 自動售貨機

自動售貨機的特點體現出的是更加的靈活，文明以及創新性極高，而且自動售貨機的主要功能是計算所投入的貨幣，同時按照投入貨幣數目對商品購買的權限進行判斷，另外針對這些權限也做出對應的反映。所以，售貨機可以對自動售貨機中的物品進行辨認，可以計算用戶投入的貨幣值大小，另外當用戶需要購買商品的時候，可以通過點擊購買商品的按鈕實現，按照用戶所給用戶的貨幣的數目的不同，從而將物品從出貨口中取出，當顧客將商品取出來的時候，交易就結束了。基于PLC的售貨機的功能具體包括了對貨幣的識別作用，以及傳送貨物與貨幣的過程。

本文實現的自動售貨機流程是第一步先由用戶進行物品的選擇，接著投入相應的貨幣，貨幣會通過光傳感器，硬幣會通過光驅進行驅動，當投入的硬幣是無法識別的時候，就會自動退出，當貨幣是真的時候，硬幣就會投入到其他的貯幣口里面，同時傳感器對貨幣進行了識別處理之后就可以把信號發送給PLC，用戶進行選擇，PLC進行控制，在相應的輸出口地方會有對應的信號輸出，同時如果在貨幣的儲存中沒有剩余的貨幣貨值是售貨機受到了損壞等等外在影響的時候，那么這個時候系統就會啟動報警機制。基于PLC的自動售貨機控制系統的系統總體結構圖如圖1所示。

圖1 系統總體結構圖

2 可編程序控制器

在進行PLC控制的論述過程中，在設計電氣控制的過程中選擇了基于PLC以及基于單片機兩種方式，然而考慮到該系統所輸入的電壓值不是很穩定，所以單片機的核心MCS-51容易出現溫度過高，導致爆裂的現象，同時PLC能夠完成控制操作，另外其特點還具體包括了高可靠性，強干擾性，以及易編程等操作。因此按照使用自動售貨機的相關需求，本文設計的系統重點是用到了三菱PLC，這個控制裝置在自動售貨機系統中起到了很大的作用。硬件接線圖如圖2所示。

3 PLC設計步驟

按照具體的設計需求，對系統的控制進行分析，完成PLC的輸入點以及輸出點的分配工作；接著將對應的硬件接線圖繪制出來；完成梯形圖程序的設計；將對應的指令程序表寫出來。

①系統比較：當所有的貨幣都已經成功投入使用之后，系統就會比較物品的價格和D41中錢幣的數量，當發現用戶投入的錢不夠物品的實際價格得時候，D2的指示燈就會出現閃亮，提示用戶需要投入錢幣，用戶也可以此時選擇退出系統。如果投入的錢幣數目是就會出現停止閃爍的現象。

圖2 硬件接線圖

表1 I/O的分配內容

③供應飲料系統：如果當選擇按鈕按下的時候，就會啟動對應的D3或D4按鈕。當輸出飲料輸的時候，貨幣的數目就會進行減法運算。如果飲料在輸出的整個過程時間是超過了9秒，那么就會停止操作。

④退幣系統：如果當顧客飲料購買過程完成之后，剩余的錢幣可以通過退幣按鈕實現。用戶可以在D11處接收到所退出的貨幣數目。

I/O的分配主要內容如表1所示。

4 系統示意圖

本文設計的自動售貨機主要的組成部分包括了飲料以及礦泉水兩種，其中在飲料以及礦泉水出口的地方表示的是電磁閥的控制部分。系統的簡單示意圖如圖3所示。

通過程序的調試和相關的實驗結果能夠得出：這個系統程序可以很好地演示該系統，對PLC控制程序進行修改，從而能夠選擇多種銷售種類以及銷售方式，另外也給自動售貨機的研究創建了一種模擬的環境。通過完成了調試之后，系統就可以穩定地進行操作，從而完成教學的目標，從一定程度可以幫助電工或者是機電專業的學生掌握更多的知識。

結語：本文主要實現的自動售貨機程序，在一定程度體現了自動售貨機的功能以及相關的結構。實現的效果很明顯，同時有著極強的操作性，另外建立模型中用到了PLC技術，從某種程度上而言可以運用到真實的模型里面種，通過設計出新的軟件，從而增強調試的成功率，為學生創造一個很好的學習環境，運行的方式不同，那么模擬實現的操縱也不同，改善了教學模型單一性以及教學的局限性，從而也給教學以及科研創造了一個很好的實驗環境，也有著一定的實用意義。大于2元的時候，飲料的指示燈D0就會出現閃亮的現象。如果投入錢幣的數值是大于3元的時候，飲料與礦泉水之間就會出現閃亮，這個時候能夠對飲料進行選擇，也可以選擇退出操作。

圖3 系統的簡單示意圖

②選擇系統：電路比較分析之后，就可以進行選擇的操作，如果按下的按鈕是飲料或者是礦泉水的話，那么對應的指示燈就會以1秒作為周期從而出現閃爍的現象。如果當供應完對應的飲料之后，

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