基于PLC的自助冰淇淋機控制系統的設計

郭昊坤

（江陰職業技術學院 電子信息工程系，江蘇 江陰 214405）

0 引言

近年來，隨著智能化社會的發展，自動售賣機在人們的生活中越來越普遍。目前，國內外大多的售貨機主要針對的是包裝好的成品，例如瓶裝罐裝的飲料、袋裝的零食等[1]。隨著人們對物質文化生活的需求越來越高，單一的包裝成品已滿足不了人們的需求，例如，炎炎夏日，人們對冰淇淋的口味要求也是多種多樣，如何才能有機器可以根據顧客要求進行材料搭配滿足他們對口味的需求呢？本文所設計的基于PLC[2-4]的自助冰淇淋機控制系統，再結合相關自助售賣系統，即可解決這個問題。

1 總體方案設計

本文所設計的基于PLC的自助冰淇淋機控制系統，理應實現以下功能：

（1）系統外部包括口味選擇、支付方式選擇（投幣或掃碼）等功能；

（2）冰淇淋有草莓味、藍莓味、提拉米蘇味、芒果味等四種口味以供選擇；

（3）系統可根據顧客所選冰淇淋口味進行搭配、進料、制作、出料等操作；

（4）制作完成后提醒顧客已完成。

根據以上要求及功能，控制系統框圖如圖1所示。

圖1 控制系統框圖

2 硬件設計

本文選用西門子S7-300系列PLC進行設計，其模塊示意如圖2所示。

圖2 S7-300 模塊示意圖

系統主電路圖如圖3所示，圖中KM1～KM4分別對應“草莓味”電機、“藍莓味”電機、“提拉米蘇味”電機以及“芒果味”電機，FR熱繼電器起到保護電機的作用。

圖3 系統主電路圖

確定系統輸入輸出分配如表1、表2所示，由此確定其接線圖如圖4所示。

圖4 接線圖

表1 PLC 輸入分配

表2 PLC 輸出分配

3 軟件設計

如圖5所示，啟動初始化，采用OB100進行了參數設定，設置了各種口味價格。顧客可在本地或者觸摸屏選擇口味，顯示應付錢數，進行投幣或者其他支付，若支付足夠，則支付足夠指示燈點亮，此時按確認購買按鈕進行購買，然后進行下冰淇淋桶的操作；系統檢測到下冰淇淋桶到位時，執行送冰淇淋桶操作；檢測到送冰淇淋桶到位時，根據選擇的口味，打開相應口味的泵和閥門，執行下料；下料完成后，系統執行完成提醒；完成提醒定時到后，執行找零；找零完成，最后復位、等待下次購買。

圖5 控制系統流程圖

4 仿真調試

利用仿真系統進行模擬，進而對所設計的自助冰淇淋機控制系統運行的過程與邏輯予以論證。經驗證，所設計的控制裝置正確有效。

圖6所示為其初始界面。

圖6 初始界面

若客戶選擇草莓味冰淇淋，即按下觸摸屏上草莓味進行口味選擇，草莓味選擇按鈕變為綠色，需要支付錢數變為4.0元，如圖7所示。

圖7 選擇草莓味

模擬投幣，若投幣金額不足時，則支付足夠指示燈處于熄滅狀態，表示支付不足，如圖8所示；若投幣金額足夠時，則支付足夠指示燈處于點亮狀態，表示支付足夠，如圖9所示。

圖8 支付不足界面

圖9 支付足夠界面

支付足夠時，系統根據口味開始進行搭配、進料、出料等工序，最后出冰淇淋并找零，其界面如圖10所示。

圖10 出冰淇淋及找零界面

5 結語

近年來，隨著智能化社會的發展，自動售賣機在人們的生活中越來越普遍。本文設計了一款基于PLC的自助冰淇淋機控制系統，給出了其總體方案設計、硬件設計、軟件設計等，并進行了仿真驗證，仿真結果表明，所設計的控制系統正確有效。