基于西門子PLC的自動飲料售貨系統設計

劉俊 鄭昊

摘要：設計了一種以西門子PLC為控制器的自動飲料售貨系統，該系統具有節省人力物力、占地空間小、可靠性高等特點，同時能實現無人售貨、遠程監控等功能，并支持多種支付方式。

關鍵詞：PLC;無人售貨;遠程監控

0 引言

目前，無人售貨模式已經成為零售業不可逆轉的發展趨勢，各類無人售貨機應運而生。在這樣的背景下，本文結合當下新零售熱點，設計了一種自動飲料售貨系統，具有節省人力資源、減少占地空間、24 h營業、支持多種付費方式等優點[1]。

1 系統硬件設計方案

本文擬設計一款顧客可通過人機交互界面（HMI）選擇商品與支付方式的自動飲料售貨控制系統，系統主要由可編程邏輯控制器（PLC）、HMI、出貨執行、支付通信及故障報警等模塊組成[2]。系統框圖如圖1所示。

（1）主控器選用西門子S7-1215C。西門子S7-1215C的輸入/輸出點數能滿足本次設計需求，且采用整體式結構，具有可靠性高、操作簡便等優點[3]。

（2）人機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、界面清晰，用戶能夠通過人機交互模塊更方便地購買商品。

（3）支付、報警模塊采用物聯網無線傳輸單元。此單元可使用RS485接口與主控器的擴展通信模塊CM 1241進行通信，將采集到的支付及報警信息通過4G無線通信網絡與后臺的數據庫服務器進行數據交互。

（4）出貨模塊選用步進電機與螺旋桿等設備作為機械傳動結構，通過螺旋桿推動將飲料送出，具有結構簡單、成本低以及維護方便等優點。

2 模塊功能設計

本文所述自動飲料售貨系統主要設計了購物、出貨以及報警3個功能。

2.1? ? 購物功能設計

顧客可通過HMI進行貨物選擇，同時系統提供了現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，顧客可通過手機掃碼支付;若選擇現金支付，顧客可使用紙幣與硬幣進行付款。

2.2? ? 出貨功能設計

顧客付款成功后，系統通過機械傳動將顧客選擇的飲料送出。當系統檢測到出貨完成后，會對庫存情況進行掃描并記錄，同時返回初始化界面并清空當前顧客的所有購物信息。

2.3? ? 報警功能設計

本系統能夠實時監控自動售貨機的庫存信息與顧客支付狀態信息。當售貨系統發生機械故障、幣箱已滿或缺貨等情況時，報警模塊會將系統的故障信息通過通信模塊發送給后臺，方便維護人員及時補貨與維護。

3 控制系統流程設計

當購物界面被激活時，系統會檢測所有在售商品庫存是否充足。檢測完畢后，顧客可通過人機交互界面進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，顧客可通過手機掃碼進行支付。后臺檢測到付款成功后，自動售貨機出貨。若顧客選擇現金支付，可使用紙幣與硬幣進行付款。系統檢測到付款成功后，計算找零金額并進行找零動作，同時自動售貨機出貨。購物完成后，系統退出，等待下次購物界面被激活。當某貨物售罄時，系統會提示該商品缺貨，并將缺貨信息發送至后臺。

控制系統流程設計如圖2所示。

4 系統仿真與調試

本系統使用自制自動售貨平臺進行仿真調試。當顧客點擊屏幕進行購物時，系統激活購物界面，如圖3所示。顧客可在該界面中進行購物選擇，當選擇完畢后點擊“結算”按鈕，進入結算界面，如圖4所示。支付完成后系統可正常出貨。經多次測試，本文設計的自動售貨系統運行穩定、便捷，能夠實現控制系統的基本要求。

5 結語

本文設計的自動飲料售貨系統，具有操作簡易、維護方便以及大幅減少人力成本等優點。通過仿真測試系統能夠達到預期設計目標，可廣泛應用于商場、小區、學校等各類公共場所，有較好的應用價值。筆者由于能力與經驗有限，對系統創新設計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]

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

[2] 張希，陳偉才，程金，等.基于西門子HMI配方在伺服系統中的應用[J].制造業自動化，2020，42（8）：95-96.

[3] 吳世祥.基于PLC的基礎自動化控制系統設計[J].城鎮供水，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：電氣自動化技術。

鄭昊（1984—），男，上海人，碩士，中級教師，研究方向：電氣自動化。