散裝水果自動售貨機

展赫 駱瑩升 袁建川 薛蕊

摘 要：本產品是隸屬于自動售貨機的散裝水果自動售賣機，是采用稱重的方式，將用戶購買的每個水果進行稱重，將系統計算出的價格顯示在顯示屏上，用戶根據自我需求選擇購買的數量，以及選擇支付的方式。散裝水果自動售賣機的產生，能夠方便廣大市民能夠隨時吃到新鮮的水果，而且不用到超市或市場就能買到，它解放了人力，方便了生活，創造了效益。該系統主要由不同貨道、稱重模塊、運送單元等組成，以西門子S7-200PLC作為核心主控制器，來控制售貨機的售賣過程，并對自動售貨機控制系統的工作過程做了分析，最終完成散裝水果自動售貨機控制系統的硬件設計和軟件設計。

關鍵詞：自動售貨機;散裝稱重;MCGS;西門子S7-200PLC

引言

散裝水果自動售賣機是為了方便廣大市民能夠隨時吃到新鮮的水果，而且不用到超市或市場就能買到，它解放了人力，方便了生活，創造了效益。散裝水果自動售賣機可以根據用戶需求選擇購買的數量，將用戶購買的每個水果進行稱重，將系統計算出的價格顯示在顯示屏上。該系統主要由不同貨道、稱重模塊、運送單元等組成，以西門子S7-200PLC作為主控制器來控制售貨機的售賣過程，我們還應了昆侖通態開發監控系統軟件來對散裝水果自動售貨機進行實時的控制，更加方便、智能化。從實際運行結果來看，該控制系統穩定性比較好，適應性比較強，可以適用于各種環境下的售貨機控制。

1產品系統設計

本設計包括供電系統、位置檢測部分、溫度檢測部分、重量檢測部分、控制部分、電機驅動部分、傳送帶傳遞結構、整體框架結構、自鎖式開合結構、組態屏顯示部分，總體設計框圖見圖1。

采用西門子CPU226控制器、壓力傳感器、壓力變送器、MCGS組態顯示屏、24V直流電機、步進電機等共同配合作用來控制整個自動售賣系統。本次設計主要研究內容如下：

1.1外形結構設計

將采用傳統自動售貨機的整體框架，售貨機采用4到5層貨倉，每層貨倉根據水果大小尺寸設置不同尺寸的貨道，通過直梯式運輸貨道將每層貨倉相連，每層貨倉可單獨拆卸，運輸人員可將售空貨倉拆下，換上提前裝好水果的貨倉，運輸人員不用將每個水果依次裝入貨倉，節省上貨時間。

1.2水果傳送系統

水果傳送系統將采用三部分貨道傳送。

1.3稱重系統

稱重系統采用壓力傳感器與變送器配合，將模擬量信號轉化為，在配以鍵盤、顯示電路及強大軟件來組成。電子稱不但計量準確、快速方便，更重要的是動稱重、數字顯示，通過PLC控制器設計價格系數，準確計算水果價格，最后通過顯示屏將重量及價格顯示出來。

1.4支付功能

當稱重結束后，經過用戶確定，顯示屏將顯示需要支付的金額，用戶可通過屏幕選擇支付方式，若是選擇掃碼支付，顯示屏將顯示收款碼，當然也可選擇其他的傳統付款方式。付款成功后，稱重臺將下降到取貨口。若是用戶放棄支付或者購買時間過長，稱重臺將上升到貨倉處放入貨倉，將水果放入貨倉后稱重臺回到原處。

1.5制冷系統

制冷系統可以保證水果不易腐爛，保持新鮮。制冷系統將采用傳統的壓縮機制冷。

1.6電源管理

采用S-50-24開關電源，它體積小、重量輕、效率高，具有短路過載保護性，通過交直流轉換及降壓處理，可供電給單片機和電機。

2 功能調試設計

散裝水果售貨機將采用西門子S7-200CPU224型號的控制器、稱重傳感器、稱重變送器、四個紅外模塊、昆侖通態TPC7062Ti組態屏、1個步進電機、四個24V直流減速電機共同配合作用來控制整個自動售賣系統。

2.1CPU

西門子CPU224采用數字量輸入14*24VDC，數字量輸出 10*24V DC 輸出，允許最大的智能模塊7個模塊，高速運算及數據處理能力強，支持2路高速脈沖輸出100KHZ，6路告訴計數輸入，最高達30KHZ。單條布爾指令運算僅需0.3us。擁有大容量的存儲空間，程序存儲空間為36K，數據存儲空間20K，內部FLASH，永久保持，此控制器作為整個系統的中央控制單員。

2.2壓力傳感器處理

高精度平行梁單點式稱重傳感器，稱重精準，堅固耐用，量程為0～1KG，綜合精度誤差達到±0.017%F.S，防護等級為IP65級，此傳感器用來作為稱重系統的主要傳感器。稱重變送器與稱重傳感器配合使用，變送器是把傳感器的輸出信號轉變為可被控制器識別的信號的轉換器。傳感器和變送器一同構成自動控制的監測信號源。首先它對供電電壓采用多重濾波，有效保障供電電壓的穩定性;其次對輸入信號進行高頻濾波，穩定可靠的濾除高頻信號等噪音。

2.3電機驅動設計

57步進電機與步進電機驅動器配合使用，將作為直梯式運輸貨道的動力單元，采用24V輸入電壓和脈沖信號，2.8Nm的大扭矩，將足以帶動多個水果上下運輸的動作，采用步進電機更加準確的計算每層貨道的距離，性能更加穩定，而且高效精準。24V直流減速電機將作為第二貨道的動力單元，此電機實現自鎖功能，而且具有大扭力，適合作為第二貨道的動力單元。

2.4顯示功能

顯示屏將采用昆侖通態TPC7062Ti觸摸屏，此觸摸屏可與西門子PLC進行通訊使用，可實時監控售貨機內的水果數量以及溫度、日期顯示，用戶可根據自己的需要在屏幕上選擇所需的水果，此屏響應迅速且性價比高。

3 結論

散裝水果自動售貨機將實現散裝稱重、貨倉便攜拆卸等功能，散裝水果自動售賣機是自動售貨機的一種，其優勢遠大于傳統的自動售貨機，一是售賣水果自身的優勢，水果富含人們所需的營養物質，不像零食、飲料那樣有大量添加劑，人人都離不開水果，所以此產品是面向所有人群的，市場廣闊。二是相對于傳統的水果自動售賣機，本產品貨倉大，水果價格低，品質優良。三是操作簡單，采用傳統自動售賣方式，可進行掃碼支付或投幣刷卡支付。

參考文獻：

[1]陳金寶.基于PLC的水果自動售貨機設計[J].電子世界，2020（20）：114-115+120.

[2]姚瑩.自動售貨機觸摸屏設計原理[J].電子技術與軟件工程，2020（16）：75-76.

[3]金薇.基于PLC的自動售貨機控制系統設計[J].中國新技術新產品，2020（14）：15-16.

[4]熊世賦，劉純弟，王北平.用PLC實現自動無人售貨機項目開發探究[J].信息記錄材料，2020，21（07）：221-223.

[5]成翔.基于PLC的自動售貨機控制系統設計[J].花炮科技與市場，2019（04）：216-217.

[6]楊秀芝，俞敏，李軒，華文林，楊春杰，董春法.水果自動售貨機的設計與實現[J].湖北理工學院學報，2018，34（02）：1-3+37.

作者簡介：

展赫（1998-），男，山東省濟南人，學士，研究方向：控制工程

駱瑩升（2001-），男，四川資陽人，學生，研究方向：機器人工程

袁建川（1998-），女，重慶市人，學士，研究方向：控制工程

薛蕊（1981-），女，山東省濟寧人，碩士，副教授，研究方向：控制工程

該項目由青島黃海學院創新創業計劃項目《散裝水果自動售貨機》（X202013320079）支持。

（青島黃海學院? ? 青島? ?266427）