目 录
第1章 绪论 .................................................................................................................... 1
1.1课题研究背景 ..................................................................................................... 1 1.2自动售货机设计目的和意义 ............................................................................. 2 1.3自动售货机功能分析 ......................................................................................... 2 1.3自动售货机发展趋势 ......................................................................................... 3
第2章 自动售货机硬件结构设计 .......................................................................... 4
2.1PLC的硬件组成.................................................................................................... 4 2.2电机的选择.......................................................................................................... 4
2.3货币处理装置...................................................................................................... 7 2.4送出机构.............................................................................................................. 7 2.5按钮装置............................................................................................................ 10 2.6 显示装置 .......................................................................................................... 10 2.7 本章小结 .......................................................................................................... 11
第3章 总体设计方案 ............................................................................................... 12
3.1自动售货机系统................................................................................................ 12
3.1.1硬件系统的组成部分及工作流程 ........................................................ 12 3.1.2控制子系统简述 .................................................................................... 13 3.1.3PLC的选择 ............................................................................................. 13 3.2 PLC控制系统设计编程要求及基本原则 ....................................................... 14
3.2.1编程要求 ................................................................................................ 14
3.2.2基本原则 ................................................................................................ 15 3.3 系统硬件结构框图 .......................................................................................... 16
第4章 自动售货机控制系统设计 ........................................................................ 18
4.1自动售货机控制方案设计 ............................................................................... 18 4.2 PLC选型............................................................................................................. 18
4.2.1PLC概述 ................................................................................................. 18 4.2.2PLC的主要功能 .................................................................................... 19 4.2.3 I/O点估算和PLC选型 .......................................................................... 20 4.3 I/O地址设计 ..................................................................................................... 21 4.4 流程设计.......................................................................................................... 22 4.5PLC与现场器件的连接 .................................................................................... 24 4.6 程序设计 ......................................................................................................... 25
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4.6.1比较指令和运算指令 ........................................................................... 25 4.6.2 投币程序 .............................................................................................. 26 4.6.3价格比较程序 ....................................................................................... 26 4.6.4根据投入的钱数指示灯显示的程序 .................................................... 27
4.6.5选择商品和送出部分程序 ................................................................... 27 4.6.6找钱退币程序 ....................................................................................... 28 4.6.7梯形图和指令表 ................................................................................... 29
第5章 仿真 ................................................................................................................. 30
5.1GX7CH软件的简介 ......................................................................................... 30 5.2 具体事例的分析 .............................................................................................. 31
结 论........................................................................................................................... 38 参考文献 ...................................................................................................................... 39 致 谢........................................................................................................................... 40 附 录 ........................................................................................................................... 41
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第1章 绪论
1.1课题研究背景
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。随着当前城市规模的增大，很多公共场合都放置有自动售货机，极大的满足了人们的即时性需求，为人们进行简单物品的采购提供了一种便利。自动售货机行业长期以来在美国、日本等国家得到迅猛发展，目前已在45个国家得到广泛普及。据业内人士估计，中国的自动售货机拥有量仅有2万台，相对于13亿的人口大国和零售业态发展的趋势而言，中国自动售货机行业的发展空间将更加广阔。传统的自动售货机多采用单片机控制方案，系统硬件设计复杂，抗干扰能力相对较差，很难保证系统的可靠性和稳定性，维护维修困难。
可编程序控制器( PLC)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，它具有可靠性高、程序简单、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。利用三菱FX-2N PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。本文就详细地介绍一种用三菱FX-2N PLC 实现的自动售货机控制系统的硬件设计和软件设计，并编写了系统程序总框图和一个具体的梯形图，经实践验证该控制系统是可行的。
1.2自动售货机设计目的和意义
面对当前快速商品社会，人们的时间观念越来越重，如何才能更快的购买到顾客自己所需的商品，这都是顾客和商家共同面临的问题。随着科技的发展及人们生活水平的提高，自动售货机市场的发展越来越呈现出多元化及个性化的需求。通过自动售货机进行自助购物正逐渐成为市民的一种新的消费时尚，快捷方便的购物方式满足了人们在当今科技高速发展的现代社会追求高品质生活的需要。自动售货机在城市商业区、写字楼大厅、风景区、车站、码头、繁华街道等公共场所的布设能够美化亮化城市环境，方便群众生活，已经成为城市各角落的一道亮丽风景线。自动售货机已在国内普及，并成为城市现代文明程度的一种象征性标志。
PLC的发展与计算机技术、半导体技术、控制技术、数字技术、通信网络技术等高新技术的发展息息相关，这些高新技术的发展推动了PLC的发展，而PLC得发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求，促进了他们的发展。本次设计
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就在于结合PLC的种种优点联系实际情况来弥补原有系统的不足，利用PLC控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证了自动售货机能够长期稳定的运行。
1.3自动售货机功能分析
在进行上、下位机程序编写之前，首先要做的工作是确定自动售货机本身所具备的功能及在进行某种操作后所具有的状态。
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，并作出相应的反应。举一个简单的例子来说明，例如：售货机中有8种商品，其中01号商品（代表第一种商品）价格为2.50元，02商品为3.50元，其余类推。现投入1个1元硬币，当投入的货币超过01商品的价格时，01商品的选择按钮处应有变化，提示可以购买，其他商品同此。当按下选择01商品的价格时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去01商品的价格同时启动相应的电机，提取01号商品到出货口。此时售货机继续等待外部命令，如继续交易，则同上，如果此时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。自动售货机的工作流程图如图1.1所示。
初始状态投入硬币投币状态按下选择按钮购买状态按下退币按钮是否有剩余YN退币状态
图1-1自动售货机工作流程
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1.4自动售货机发展趋势
现在，自动售货机产业正在走向信息化并进一步实现合理化。例如实行联机方式，通过电话清凉饮料自动售货机成为该行业的主流。在夏季电力消费高峰时，这种机型的自动售货机即使在关掉冷却器的状况下也能保持低温，与以往的自动售货机相比，它能够节约10－15％的电力。进入21世纪时，自动售货机也将进一步向节省资源和能源以及高功能化的方向发展。
从自动售货机的发展趋势来看，大量生产，大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道，而相对的超市，百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升，在加上场地的局限性和购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器也就有了其相当可观的前景。
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