1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上論 文 題 目 基于PLC和觸摸屏自動售貨機設計 (英 文) The vending machine design based on PLC and touch screen 摘要 自動售貨機的樣式有很多，大多數(shù)放在短時間人口流動又比較大的公共場所，比如學校、食堂、車站、醫(yī)院等。在這些地方，它不僅吸引人眼球，更是為人們提供了一種便捷的購物方式。這次設計的是一個出售飲料的自動售貨機。有許多元件可以對自動售貨機實現(xiàn)售貨功能，需要一個合適的主控單元，這可以從價格、功能、可靠性等多方面考慮來做出選擇。相對于別的元件，PLC具有的優(yōu)勢明顯，選擇用它來實現(xiàn)控制。根據(jù)售貨性質(zhì)，設計

2、售貨機的結構，確定它可以實現(xiàn)的功能，是如何工作的，選擇相應的硬件（電機、貨幣識別器等）。然后對I/O進行分配，考慮編寫程序需要的存儲容量，確定PLC的型號，畫出控制電路接線圖。對所選型號的PLC進行進一步的了解并熟悉的相關指令功能，弄懂自己要用的指令，根據(jù)控制要求，在“GX Developer”中編寫合理的程序。此次設計還涉及到觸摸屏的運用，首先需要對觸摸屏有一定的了解，明白它的工作原理，最后進行觸摸屏仿真，做出相關觸摸屏設計。關鍵詞：自動售貨機； PLC； 梯形圖； 觸摸屏專心-專注-專業(yè)ABSTRACTA great variety of vending machine is mostly

3、 placed in the public area like schools、dining-hall and hospitals etc. In these places, the vending machine not only attracts peoples attention, but also brings people a new way to go shopping. It is designed for selling drinks. Though the function of the vending can be implemented by many controlle

4、rs, we need to make a right choice. So we should take the price、functions、reliability and other aspects into consideration . PLC has great advantages, it is more suitable. So we can use it to control the vending machine. On the basis of its sales, the structure of the vending machine can be designed

5、. And make sure that it can achieve the function. You should also know how it works and select suitable hardware(motor、currency, etc.). Then, we make a distribution between input and output and consider the needed storage capacity for writing the program. The type of PLC needs to be determined. And

6、draw the wiring diagram of the control circuit. Make a further understanding of the selected PLC and be familiar with related instruction function. Also, these instructions need to be used well. Then write a reasonable program through “GX Developer” according to the control requirements. In the proc

7、ess of the design, the“ Touch Screen Technology” should also be used. Firstly, some knowledge about touch screen should be acquired. Then attempt to know its principles of working. Finally, make its simulation and complete the relevant design.Keywords: Vending machine; PLC; ladder diagram; touch scr

8、een目錄101 緒論1.1 自動售貨機的研究背景及意義由于資本主義國家很早就完成了工業(yè)革命，售貨機最先出現(xiàn)在資本主義社會。當時美國工業(yè)水平不及英國，但是還是有一定量的自動售貨機，基本是出售糖果類小物品。而英國當時已經(jīng)可以運用售貨機販賣雜貨，從日用生活用品香煙、食品等到文化商品唱片。隨著時間推移，通過自動售貨機販賣物品這種方式被周圍各國借鑒，他們也相繼研究和生產(chǎn)自己的自動售貨機。從20世紀80年代以來，自動售貨機作為一種很新穎的售貨方式，在歐美、日本等發(fā)達國家基本上已經(jīng)普及。尤其在日本，除了雞蛋、米飯不能販賣，自動售貨機幾乎可供銷售各種生活用品。與商店工作人員售貨比較，盡管種類不及店鋪齊全，但

9、它有自己的有優(yōu)勢。它可以實現(xiàn)24小時無人售貨，售貨方便，節(jié)省人工和成本。目前，大多數(shù)自動售貨機的價格仍然非常貴，全世界在工作的自動售貨機也只有兩千萬左右，其中日本就占了大部分。中國在方面起步較晚，只是在繁華城市偶爾可以看見自動售貨機。 近些年，自動售貨機在我國的大中城市發(fā)展得相當快，尤其是在一線城市，在大學校園、食堂、車站、小區(qū)這些地方都可以看到自動售貨機。現(xiàn)代生活的節(jié)奏越來越快，忙碌的工作使得人們很少有機會去超市購物，倘若可以在居民小區(qū)里設置一些自動售貨機，這無疑可以緩解上班族的購物壓力。雖然它的價格目前仍然昂貴，但是隨著經(jīng)濟發(fā)展，它會普及的。自動售貨機不僅豐富了人們的購物方式，更是給消費者

10、提供了方便。它的使用可以節(jié)省社會能源和人力資源，符合節(jié)約型社會發(fā)展要求。 1.2 研究自動售貨機的目的 自上世紀70年代以來,自動售貨機在全球得到了飛快的發(fā)展并成為一個新興的產(chǎn)業(yè)，在生活中不斷普及,也逐漸被應用于其他的領域。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展、行業(yè)運作方式需要改革。我國是人口大國，有著大量生產(chǎn)、大量消費的社會環(huán)境。傳統(tǒng)的去店鋪、百貨、超市等地方購物已經(jīng)無法充分滿足人們的需求，人們需要更多的購物渠道。自動售貨機不僅可以提供一個購物平臺，也給消費者帶來了方便。這種購物方式深受人們喜歡。盡管現(xiàn)在中國擁有的自動售貨機數(shù)量還不算很多，但是我國人口多、零售業(yè)的發(fā)展相當快，自動售貨機行業(yè)的發(fā)展前景還是很

11、好。 1.3 本設計研究的內(nèi)容對自動售貨機進行設計，可以從硬件和軟件兩大部分著手：（1）根據(jù)售貨機實現(xiàn)的功能，確定出貨方式，選擇繼電器、電機等。（2）選擇貨幣識別器：包括紙幣和硬幣。（3）通過I/O分配以及程序所需的存儲容量來確定PLC的型號，做出硬件連接圖。（4）掌握所選型號PLC的有關指令功能，在“GX Developer”中編寫合理的程序。（5）學習掌握觸摸屏的原理及應用，完成控制系統(tǒng)的模擬仿真。2 自動售貨機的功能分析2.1 自動售貨機主控單元的確定對自動售貨機實現(xiàn)售貨功能，需要一個合適的主控單元。可以滿足需求的元件有很多，但最適合的需要通過功能、價格、可靠性等各方面進行比較才可以確定

12、。 2.1.1 PLC的部分功能PLC是一種以微處理器為核心的工業(yè)通用自動控制裝置，其實質(zhì)是一種工業(yè)控制用的專用計算機。因此，它的組成與一般的微型計算機基本相同，也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成了一個完整的PLC系統(tǒng)，它們相輔相成，缺一不可。PLC的硬件系統(tǒng)主要有主機、輸入/輸出擴展單元、外部設備組成，各部分之間通過總線連接。其中主機由中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入/輸出電路、外部設備接口、電源幾大部分組成。中央處理單元是PLC的核心部件，它的功能是：（1）接受、存儲用戶通過變編程器等輸入設備輸入的程序和數(shù)據(jù)。（2）以掃描方式接收來自輸入單元的輸入變量、狀態(tài)數(shù)

13、據(jù)，并存入相應的數(shù)據(jù)存儲區(qū)（3）利用錯誤校驗技術監(jiān)控存儲和通信狀態(tài)、診斷內(nèi)部電路的工作狀態(tài)、電源狀態(tài)和用戶編程中的語法錯誤。 (4)執(zhí)行用戶程序，完成各種數(shù)據(jù)處理、傳輸和存儲，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理結果，刷新有關標志的狀態(tài)位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，產(chǎn)生相應內(nèi)的內(nèi)部控制信號，以完成用戶指令規(guī)定的各種操作。（5）響應各種外圍設備的要求。存儲器是PLC的另一主要部分，存儲器主要用來存放系統(tǒng)程序、用戶程序和數(shù)據(jù)。根據(jù)存儲器在在系統(tǒng)中的作用，可將其分為系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)程序存儲器用來存放制造商為用戶提供的監(jiān)控程序、模塊化應用功能子程序、命令解釋程序、故障診斷程序及其他關，管理程序。系統(tǒng)程序直接影

14、響著PLC的整機性能。系統(tǒng)程序需要永久保存在PLC中，不能因關機、停電或其它部分出現(xiàn)故障而改變其內(nèi)容。因此，系統(tǒng)程序需固化在只讀存儲器ROM中，作為PLC 的一部分提供給用戶，用戶無法改變系統(tǒng)程序的內(nèi)容。用戶數(shù)據(jù)存儲器是專門提供給用戶存放程序和數(shù)據(jù)的，用戶存儲器游客分成用戶程序存儲器和用戶數(shù)據(jù)存儲器。用戶程序存儲器用來存儲用戶編寫的程序，用戶數(shù)據(jù)存儲器用來存儲控制過程成中不斷改變的信息，如輸入/輸出信號、各種工作狀態(tài)、計數(shù)值、定時值、運算的中間結果等。輸入模塊用來接受和采集輸入信號，輸入信號有兩類：一類是按鈕開關、行程開關、數(shù)字撥碼開關、接近開關、壓力繼電器等提供的開關量輸入信號；另一類是從電

15、位器、熱電、測速電機、各種變送器變送來的連續(xù)變化的模擬量輸入信號。輸入模塊還需要將這些不同的電平信號轉換成CPU能識別的數(shù)字信號。輸出模塊的作用是接收中央處理器處理過的數(shù)字信號，并把它轉換成現(xiàn)場執(zhí)行部件能接收的信號，用來控制接觸器、電磁閥、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速裝置等，控制的另一類負載是指示燈數(shù)字顯示器和報警裝置等。 2.1.2 確定自動售貨機的主控單元為PLC很多元件可以實現(xiàn)對自動售貨機的控制。生活中我們對設備控制用的大多是繼電器，但它在這里會顯得很笨重、控制柜接線過于復雜。主控結構有許多，單片機也可以實現(xiàn)控制，價格也不貴，但在電壓不穩(wěn)的情況下，單片機就很有可能被損壞。因此價格僅僅是方案選擇時需要考慮

16、的一個因素，可靠性往往也是選擇時需要考慮的。為了實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化，企業(yè)都希望設計過程花費的時間少、生產(chǎn)周期越短越好，最理想的情況是一邊設計、一邊改造、一邊生產(chǎn)。這個社會發(fā)展太快，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度已是你不能想象的，所以在生產(chǎn)過程中需要不斷改造工藝。為了給企業(yè)提高經(jīng)濟效益，實現(xiàn)利益最大化，企業(yè)都要求不改動現(xiàn)有生產(chǎn)設備和外部接線，只需更改程序，花最少時間完成改造并投入生產(chǎn)。傳統(tǒng)的繼電器或半導體都滿足不了，繼電器控制柜里的接線相當復雜，出現(xiàn)了錯誤很難被發(fā)現(xiàn)，費時費力。而PLC的最大有點就是在軟件上做文章，不需要更改接線，只需根據(jù)新的工藝要求編寫合適程序(梯形圖)，這不僅節(jié)省了勞動力，而且加快了產(chǎn)

17、品的改造和能上市的進度。這種控制方式簡單、經(jīng)濟、靈活、給企業(yè)帶來了活力，同時大大提高了經(jīng)濟效益，可以說是達到了事半功倍的要求。我們都知道，我國70%左右的生產(chǎn)機械設備依然是采用傳統(tǒng)的繼電器控制，不僅可靠性差，設計程序和接線也是相當復雜。在方案的確定到技術設計以及操作實施這個過程中，由于工作量很大，直接造成設計周期很長。而采用PLC控制，通常不會去畫圖，只需完成對應的程序的編寫，發(fā)現(xiàn)調(diào)試無誤、合理，就可以保存在相應的存儲器中。當生產(chǎn)需要時，很快就可以調(diào)出使用。這不僅方便、簡單又節(jié)省時間。在當下科技成果飛快發(fā)展的今天，市場經(jīng)濟的競爭就是花最小的投入來獲取最大的回報。具有相同功能的售貨機可以采用不同

18、的控制方法。實現(xiàn)無人售貨，自動售貨機作為一種獨立設備，不僅要求它的結構可靠、同時也要有很高的穩(wěn)定性和執(zhí)行效率。如果采用液壓系統(tǒng)控制，由于液壓系統(tǒng)控制的技術要求更高，它對閥體和設備的組裝也有很高的要求，非常不經(jīng)濟，同時反應速度比較緩慢，效果不是很好；電力機械在生活中很常用，由于它的體積較大，而自動售貨機的空間有限。如果使用它來控制，自動售貨機的有用價值空間得不到充分利用，同時也會造成動力資源的浪費；使用單片機控制，在輸入、輸出接口上要做的工作量太大，過于復雜，同時抗干擾能力差，不穩(wěn)定，這也不合理。對比起來，PLC具有“可靠性高、編程簡單、維護方便”等優(yōu)點，同時價格不貴，優(yōu)勢明顯。 可以滿足需求的

19、元件有很多，但最適合的需要通過功能、價格、可靠性等各方面進行比較才可以確定。通過對比，選擇PLC。2.2 自動售貨機的售貨方法自動售貨機常用的售貨方法有三種。一種是使用“機械手推貨型”售貨機，主要是通過“機械手推貨”裝置對貨道上的商品行售賣。售貨動作是由靈敏度很高的傳感器來進行控制，從而實現(xiàn)售貨過程的高效、精確和自動化。另一種是彈簧出貨型售貨機，主要是依靠貨道上彈簧的旋轉來出貨，這是生活中常見的商品輸出方式。這種方式出貨準確，也非常好操作，容易實現(xiàn)，一般是在商品尺寸與出貨彈簧直徑可以匹配的情況下使用。第三種是“升降臺出貨型”售貨機，它可以結合彈簧或者“機械手”一起組合使用，是一種輔助出貨系統(tǒng)，

20、是為了減小商品出貨時的損傷，可以實現(xiàn)販賣容易碎的商品。本次設計的售貨機采用的是雙螺旋體出貨裝置，采用這種結構，可以使人清楚地了解每個貨道上的貨物情況，這樣便于顧客選擇貨物；在貨物不足的情況下，工作人員可以及時發(fā)現(xiàn)并補足貨物,這樣在編寫程序時不需要設置“無貨報警”。這種機構的組成有：驅(qū)動電機、減速器、螺旋體掛輪、螺旋體、貨道。兩個螺旋體通過一對齒輪進行嚙合，其中一個按順時針旋轉，那么另一個就按逆時針旋轉。貨物是分布在螺旋體的螺距間，當螺旋體旋轉一圈，就會送出一個商品。2.3 自動售貨機的空間結構售貨機需要有一定的容量來裝貨（飲料），它是通過彈簧的旋轉將飲料從貨道上送出去。為了方便，采用單貨道。由

21、于在該設計中，售貨機出售八種飲料，相應地應該占有八個貨道。當然為了豐富出售商品的種類，可以對商品進行合理的擺放，并多加幾個雙推進彈簧即可。當購物者夠買某種飲料時，物品是依靠電動機帶動彈簧的轉動而被送到出貨通道中，人們從取物口取出自己購買的物品。當購物者買其中某種飲料時，要求售貨機不能多出貨品。設計時，將飲料的尺寸和彈簧螺距尺寸進行合理地匹配，從而保證每一個單位飲料在每個彈簧間隔內(nèi)并被卡緊，這樣就可以避免貨物自動掉落的情況。售貨機可以出售很多東西，但畢竟空間有限，也需要工作人員完成貨物的補給。圖2-1 自動售貨機的空間結構示意圖2.4 自動售貨機的功能當購物者投入一定的幣值時，售貨機上的傳感器很

22、快就可以采集到所有數(shù)據(jù)，貨幣識別器可以辨別幣值，并向PLC傳送信息，售貨機能夠?qū)λ度氲膸胖颠M行累加，最后根據(jù)累加的錢數(shù)去判斷能否購買某種物品，并給出相關購物提示。當顧客按下其中一個選擇按鈕時，首先電動機就會驅(qū)動彈簧旋轉將飲料轉到出貨口，然后顧客從取物口取走自己買的東西，一次交易就簡單地完成了。售貨功能的實現(xiàn)離不開它的硬件和軟件系統(tǒng)，根據(jù)購買過程，可以分為投幣、比較、選擇和飲料供應、退幣這五個部分。簡單地說，售貨機的基本功能就是首先辨別幣值同時進行累加，然后根據(jù)累加值判斷是否可以購買某種物品，最后給出相關購物提示。本次設計的售貨機可以出售八種飲料，價格2元類飲料有可樂、芬達、健力寶、雪碧這四種

23、，價格為3元的有東方樹葉和加多寶，價格為4.5元有純牛奶和咖啡這兩種。當消費者投入一定的錢幣，如果投入的錢數(shù)超過對應商品的價格時，對應的指示燈就會亮，提示可以購物。比如投入2元時，4個指示燈就會亮；當投入錢數(shù)超過4.5元，所有指示燈都會亮。如果消費者按下芬達按鈕時，售貨機內(nèi)部相應的關于減法運算的程序就會執(zhí)行，將投入的錢數(shù)減去可樂的價格，相應的電機就會啟動驅(qū)動彈簧旋轉出貨，芬達就會掉入出貨口。同理，購買別的物品也是一樣的。購買物品完成后，若余額足夠，可以選擇繼續(xù)購物；當余額不足或者不想再買時，可以選擇退幣。這次交易就完成了。通過上面分析可以得出，售貨機在完成一次看似簡單的交易，它的內(nèi)部會執(zhí)行比較

24、、加法、減法等指令，完成相應的運算。整個售貨過程是在貨幣識別的基礎上完成的。根據(jù)操作的性質(zhì)將售貨機的售貨分為如下四個過程：(1)投幣過程(2)價格比較過程(3)選擇商品過程(4)退幣過程將售貨機的工作過程分為五個狀態(tài)：(1)啟動狀態(tài)：啟動前元件處于復位，電機靜止，等待消費者投幣才運行。(2)投幣狀態(tài)：在投幣口處投入合適的人民幣（大于20元不能識別）（3可購買顯示狀態(tài)：對應的指示燈亮。 (4)購買狀態(tài):按下選擇按鈕。(5)退幣狀態(tài)：按下退幣按鈕，售貨機計算退幣錢數(shù)并退幣。2.5 自動售貨機的購物使用流程消費者需要購買某個物品時，當投入一定的幣值后，售貨機就會給出相應的購物提示。當投入的錢數(shù)只能買

25、其中一個物品時，在選擇購買后，若有余額會自動退出；如果投入的錢數(shù)足夠時，在購買一個物品后可以繼續(xù)選擇購買，也可以直接退幣；當投入的錢數(shù)不足以買任何一個物品時，在規(guī)定時間內(nèi)沒有進行投幣，投入的錢數(shù)會自動退出。投幣時既可以投硬幣，也可以投紙幣，但是只能退硬幣。該設計的退幣值有五角和一元兩種。 圖2-2 自動售貨機的使用流程3 自動售貨機的硬件部分自動售貨機的硬件部分包括主電路部分和控制電路部分的硬件。控制部分中PLC的選型和貨幣識別器的選型的最重要的。根據(jù)I/O分配表選擇出PLC，并列出外部接線圖。根據(jù)之前對自動售貨機的功能介紹，選擇貨幣識別器。最后選擇自動售貨機上的主電路部分的硬件。3.1 控制

26、電路硬件組成框圖從如下控制流程框圖可以很清晰地看出：控制部分的硬件由貨幣識別器、PLC、各種按鈕（包括各選擇按鈕和退幣按鈕）、各指示燈和接觸器等。 圖3-1 自動售貨機控制部分硬件組成框圖3.2 確定自動售貨機使用的PLC類型表3-1 PLC的I/O分配表 輸入輸出 設備輸入 設備輸出開始按鈕SB0X0000.5元燈HL1Y00105元SB1X0011元燈HL2Y0021元SB2X0025元燈HL3Y0035元SB3X00310元燈HL4Y00410元SB4X00420元燈HL5Y00520元SB5X005可樂燈HL6Y006可樂按鈕SB6X006雪碧燈HL7Y007雪碧按鈕SB7X007純牛

27、奶燈HL10Y010純牛奶按鈕SB10X010東方樹葉燈HL11Y011東方樹葉按鈕SB11X011芬達燈HL12Y012芬達按鈕SB12X012加多寶燈HL13Y013加多寶按鈕SB13X013健力寶燈HL14Y014健力寶按鈕SB14X014雀巢咖啡燈HL15Y015雀巢咖啡按鈕SB15X015可樂出口YV1Y016退幣按鈕SB16X016雪碧出口YV2Y017純牛奶出口YV3Y020東方樹葉出口YV4Y021芬達出口YV5Y022加多寶出口YV6Y023健力寶出口YV7Y024雀巢咖啡出口YV8Y0251元退幣YV13Y0260.5元退幣口YV14Y027退幣口燈HL16Y030貨幣不足

28、燈HL17YO31取物口燈HL18Y032PLC控制在邏輯上方便、控制速度高、更靈活且便于維護。PLC是建立在單片機上的產(chǎn)品。單片機是一種集成電路，不具可比性。單片機可以構成各種各樣的應用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機應用系統(tǒng)的一個特例。從工程角度上說：對于單項或重復極少的項目，采用PLC是更明智、快捷的途徑。功率高，可靠性好！通過對各種控制的優(yōu)缺點分析，各適用于不同控制要求的場合。對于自動售貨機的設計來說。要求控制速度快、靈活、可靠性高、易于維護和改動、屬于單項重復數(shù)少的項目。用PLC來控制是最好的選擇。它少了幾點繼電器控制的笨重和單片機控制的復雜性。但分析各種廠家生產(chǎn)的

29、PLC。西門子PLC多用于大型、超大型的場合。所以我選用了三菱型PLC來進行自動售貨機的控制。又根據(jù)對自動售貨機的I/O分配表確定該自動售貨機有15個輸入點和26個輸出點，15個輸入包括開始按鈕、貨幣識別按鈕和飲料選擇按鈕以及退幣按鈕。輸出點包括5個貨幣識別指示燈、8個飲料指示燈、8個飲料輸出、2個退幣以及3個特殊的指示燈。因此選用FX2N-64MR型的PLC。關于PLC的具體分配如上表3-1所示。因為PLC的輸入端內(nèi)部本身有24V的電源，所以輸入部分不用外接電源，而在輸出端需要外接電源。各種指示燈和接觸器可以用同一個電源，因此，不用將各個輸出分開個供電。選擇的電源是根據(jù)電動機的額定電壓選的，

30、詳見3.4節(jié)。雖然PLC輸出端有多個COM口，但由于各個點所接電壓相同，所以，圖中未顯示所有的COM口。因為在次設計中使用的是現(xiàn)有的貨幣識別器，貨幣識別器識別幣種后，將各種不同的幣放在不同的部位。X01、X02、X03、X04、X05分別為代表0.5元、1元硬幣和5元、10元、20元紙幣的投入。貨幣識別器每識別一次，開關接通一次， 相當于投入一個幣。該PLC自動售貨機I/O接線圖中， PLC元件X006，X007，X010，X011、X012、X013、X014、X015是選擇控制按鈕，選擇可樂，雪碧，純牛奶、東方樹葉、芬達、加多寶、健力寶、雀巢咖啡。線圈Y006，Y007，Y010，Y011

31、、Y012、Y013、Y014、Y015，是作為指示燈的輸出線圈。當投幣，選擇可樂、雪碧、純牛奶、東方樹葉、芬達、加多寶、健力寶、雀巢咖啡時的指示引導購物作用。按鈕和指示燈，直接明了，方便簡單，易于操作。確定了PLC的類型，又完成了對各個點的分配，那么PLC的外部接線圖如下3-2所示。 圖3-2 外部接線圖3.3 貨幣識別器選型這次設計，我們需要選擇一個硬幣識別器（可識別五角和一元）和一個紙幣識別器（可識別五元、十元、二十元）。貨幣識別器的選擇是相當重要的，它是順利完成一次購物的基礎。因為時間原因，就都選擇現(xiàn)有的。兩種識別器都可以進幣，但紙幣識別器不可以退幣。3.3.1 硬幣的識別原理硬幣識別

32、器的總體思想是通過真假硬幣通過兩種傳感器時電容和電感參數(shù)的改變量不同來辨別。在硬幣識別器中復合式硬幣識別器價格便宜，識別可靠，所以選用此種硬幣識別器來完成硬幣方面的識別。復合式硬幣識別器的原理：復合式硬幣識別器主要是由平板電容傳感器、和電感線圈傳感器、檢測電路、單片機控制電路組成。電容傳感器是通過檢驗硬幣的厚度來辨別真?zhèn)蔚模斢矌磐ㄟ^投幣口進入平板電容傳感器時會引起傳感器電容的變化，這個傳感器也可以實現(xiàn)對硬幣材質(zhì)的檢測。通過與電容傳感器配用的交流電橋?qū)㈦娙莸淖兓D換為電壓信號，再通過放大電路將信號放大進入單相橋式整流濾波電路將交流變?yōu)橹绷鞑V去干擾信號在通過電壓比較器后輸入AD轉換器將模擬信號

33、轉換為數(shù)字信號傳入控制電路。 而電感線圈傳感器是通過不同的金屬材質(zhì)通過線圈時電感改變量不同來檢測的。當硬幣通過電感線圈時也會使電感量改變，通過電感式傳感器配用的交流電橋電路使電感的改變轉換為電壓信號，由于硬幣通過傳感器的時間比較短，所以所獲得的信號比較微弱，因此需要在信號輸出口連接一個放大電路使信號放大。在復合硬幣識別器中需要用到單片機，而傳入單片機的信號必須是直流信號，所以在放大電路的末端我們需要連接一個單相橋式整流濾波電路是將交流變?yōu)橹绷髟賯魅雴纹瑱C控制系統(tǒng)。在整個過程中也需要連接有濾波電路輸入單片機。 當硬幣識別器識別硬幣后，硬幣按面值被電磁閥分配到不同的貯幣腔內(nèi)備用，當收到退幣找零信號

34、后，通過退幣電磁閥拉桿，將貯幣腔內(nèi)下部的硬幣依電信號程序退幣，完成自動售貨機的退幣找零功能。找零功能的完成與貯幣腔的機械設計有關。當硬幣識別器識別硬幣后將會把不同的硬幣分別派發(fā)在不同的腔內(nèi)。貨幣識別器通過通信傳達信息給PLC。本次使用的現(xiàn)有硬幣識別器的容量為500枚，可識別5角與1元硬幣。 BD-8G硬幣識別器表3-2 硬幣識別器選型 （1）型號（2）工作電壓（3）工作電流（4）工作溫度BD-8GDC +12V2A-20C60C3.3.2 紙幣的識別原理紙幣識別器是由主控部分、傳感器、去等組件、A/D轉換器、外部存儲、電機、模式選擇、電源版等組成的一個單片機控制系統(tǒng)。通過多個接口把紫外、磁性、

35、紅外穿透引入主控器。把正常鈔票在個傳感器中的信號進行統(tǒng)計取樣、識別，并寄存下來，作為檢測的依據(jù)。當識別紙幣時，把在各通道接口接收到的信號參數(shù)與原來寄存的信號進行比較、判斷。若有較大差異，則使電機反轉。紙幣相對于硬幣來說，識別會麻煩一些，紙幣中常常會出現(xiàn)一些假幣，所以能夠識別貨幣的真假時之比識別器的一項重要功能。人民幣的制作一般采用的時專門的紙張，假鈔通常是采用經(jīng)過漂白處理的普通紙張。經(jīng)過漂白處理的紙張在紫外線的照射下通常會有熒光反映，而人民幣則沒有。因此，紫外線可以檢測紙幣真?zhèn)巍＠眉t外激光照射人民幣上的熒光字，會使熒光字產(chǎn)生一定波長的激光，透過對此激光的檢測可辨出紙幣的真?zhèn)巍＜垘抛R別器由雙向

36、微型電機和捻紙皮帶組成傳動機構，檢測則由熒光檢測、光敏電阻和紅外線對管等組成。當由紙幣投入時，入口處紅外線被遮擋，接受管發(fā)出信號電機正轉，捻紙皮帶將紙幣送入，在此過程中，各種檢測元件對紙幣進行全面檢測，如果被判定與原有儲存參數(shù)不符，則電機反轉，將紙鈔退出，如果符合內(nèi)部參數(shù)信息，則進入紙鈔進入內(nèi)部貯鈔箱。也通過通信傳達給PLC以實現(xiàn)控制。此次使用的現(xiàn)有紙幣識別器的容量為300張，可識別5元、10元和20元。表3-3 紙幣識別器選型（1）型號（2）工作電壓（3）工作電流（4）工作溫度TCN-7-3BDC +12V2A0C 55C3.4 自動售貨機電機及其它選擇（1）自動售貨機上有多個電動機，在飲料

37、的輸出部分，是由電動機帶動彈簧旋轉一圈將飲料轉出，每種飲料輸出都要有一個電動機驅(qū)動， 因此，需要選擇適當?shù)碾妱訖C。但是在自動售貨機上使用的電動機一般功率不大，像小罐的飲料自動售貨機一般使用額定電壓為1224V，額定功率為3W。但是要使用直流減速電機，這樣可以增大扭矩，使飲料的彈出得到保證。雖然現(xiàn)在一般使用的電動機大部分為交流電機，但在自動售貨機上，售貨的時間很短，因此需要在很短的時間內(nèi)啟動，也需要在很短的時間內(nèi)制動，交流電機不能滿足這些要求，因此使用之路電動機比較好。表3-4 電動機選型（1）減速電機（2）額定電壓（3）額定功率（4）轉速（5）減速比XINX-37JSDC +12V3W16R.

38、P.M1：10（2）接觸器的選擇因為使用的是直流電機，所以選用24V直流接觸器。由于使用頻繁，要求在使用過程中機構沒有磁場能量損失，可以選擇磁吹式滅弧裝置。圖3-3 主要接線圖4 自動售貨機的軟件設計4.1 自動售貨機的控制系統(tǒng)圖4-1 售貨機控制系統(tǒng)的流程框圖通過整個購物流程，售貨機的功能在如上框圖很容易看清楚。每一個框圖代表著對應程序的執(zhí)行。4.2 自動售貨機的程序部分4.2.1 程序中用到的部分指令PLC控制里有許多不同的指令，從簡單易懂的到復雜的都有，其中比較指令經(jīng)常被使用。比如，將S1和S2的參數(shù)進行比較，這樣會有三種不同的結果。將得到的結果存儲在要執(zhí)行的數(shù)C10中，見下面程序。當X

39、000常開時，程序不執(zhí)行；只有閉合時，指令運行。假設給定一個數(shù)值K10，若C10中的數(shù)大于10，圖中開關量M12接通，當小于或等于100時，上面的兩個開關量分別為1。圖4-2 CMP 指令使用說明 圖4-3 加法指令 加法運算：即執(zhí)行“ADDP指令”，設有兩個操作數(shù)D0和D5，目標數(shù)為D6，當執(zhí)行“ ADDP”時，在X000等于1時，D0+ D5= D6。圖4-4 減法指令減法運算：即執(zhí)行“SUBP指令”,和上面設有相同的操作數(shù)，當執(zhí)行“SUBP指令”時，同樣在X000為1時，D10- D12= D14。 4.2.2 自動售貨機的控制程序程序部分可分為5個部分：（1）啟動部分、(2)投幣比較部

40、分、(3)可購買顯示部分和飲料選擇部分、(4)貨幣相減部分、(5)退幣部分。（1）啟動部分：X000常開，按下啟動按鈕，開關X000閉合。圖4-5 啟動部分梯形圖圖4-6 投幣部分梯形圖（2）投幣比較部分：投幣一次，相關開關就閉合，貨幣識別器進行一次識別，在10s連續(xù)投幣，幣值可以累加，故使用的數(shù)據(jù)寄存器為停電保持型D200。圖4-7 比較部分程序（3）可購買顯示部分和飲料選擇部分：即當投入的總金額購買某種飲料時，飲料所對應的指示燈亮。T2、T11、T12、T13、T14、T15、T16、T17都為定時器，定時時間為2s，它們中的任何一個都可以是T1線圈得電，因此，當選擇某種飲料后，該種飲料對

41、指示燈比其它飲料的指示燈多亮4s。因為選擇飲料時都是按鈕操作，所以選擇部分的輔助繼電器要自鎖。圖4-8（a） 飲料顯示與輸出的梯形圖圖4-8(b) 飲料顯示與輸出的梯形圖圖4-8(c) 飲料顯示與輸出的梯形圖圖4-8(d) 飲料顯示與輸出的梯形圖圖4-9(a) 飲料選擇與貨幣相減的梯形圖圖4-9(b) 飲料選擇與貨幣相減的梯形圖圖4-9(c) 飲料選擇與貨幣相減的梯形圖圖4-9(d) 飲料選擇與貨幣相減的梯形圖圖4-10 定時器定時部分（4）貨幣相減部分：即在選擇每種飲料時，在數(shù)據(jù)寄存器中減去其相應的金額，然后將結果再存到數(shù)據(jù)寄存器D200中。如上圖4-9所示。圖4-11 取物口燈亮部分圖4-

42、12 飲料輸出時間控制部分（5）退幣部分：當購物完成后，如果需要找錢，則按下退幣按鈕。由于紙幣容易磨損，所以退幣只推1元和5角的硬幣。退幣后數(shù)據(jù)寄存器自動復位。圖4-13(a) 退幣復位部分圖4-13(b) 退幣復位部分5 觸摸屏設計5.1 觸摸屏簡介 在生活中，我們處處可以看到應用觸摸屏技術類產(chǎn)品。在大學圖書館中的借書查閱電腦、食堂旁邊的售貨機；馬路上各種傳媒用的廣告；醫(yī)院里掛號以及銀行的掛號；最常見的和普及的一定是我們手上用的智能手機。當然，現(xiàn)在我們的生活可以說和計算機綁定了。我們來了解這個社會，基本是通過計算機這個平臺。平板電腦的出現(xiàn)極大地豐富了人們的生活，這類產(chǎn)品的使用對人們的要求不高

43、。以前對計算機的使用，需要有一定的了解。而現(xiàn)在，幾乎全民都可以簡單地學會使用平板電腦。其實，觸摸屏在世界上許多國家早已普及。以前，人們都認為這類產(chǎn)品僅是外觀好看，不牢固、易摔壞，同時它的價格比同類產(chǎn)品的價格高出不少，多數(shù)人認為沒有必要。但是現(xiàn)在，人們都希望自己用的是智能產(chǎn)品，盡管自己不會用，也會覺得跟潮流。社會在發(fā)展，人們的觀念也會變化，原來不能接受的也變得可以接受。盡管中國使用觸摸屏的時間不長，但是基于觸摸屏具有“操作簡單、接觸途徑多、反應速度快、既耐用又節(jié)省空間”的特點，使得它的發(fā)展是空前迅速的。它給人們的生活帶來了極大地方便并給了人們極大地優(yōu)越感，這是過去無法相比的。簡單地說，觸摸屏使得

44、我們更容易獲得外界信息，它給我們提供了一個更好認知世界的平臺。5.2 觸摸屏的工作原理為了使觸摸屏工作，只需在觸摸屏上給出觸摸動作即可。為了便于說明它的工作原理，可以把觸摸屏假想成為計算機上的鍵盤。觸摸屏都是安裝在產(chǎn)品的前面或者上面，這個看起來很薄的界面不僅包含有相應的檢測元件，同時也有對應的控制器。觸摸屏上都會設置最清晰的菜單，工作時，根據(jù)自己的需要，可以在觸摸屏上的特定位置進行觸摸，就會彈出字界面；當然在某些可以輸入文字的位置，首先把箭頭移到該位置進行定位，然后寫入自己想要表達的東西，就可以進入相關界面。簡單地說，就是使用者給出觸摸動作，相應的檢測元件得到感應并向控制器發(fā)信息，控制器將接收

45、到的信息又傳給CPU，CPU從而控制觸摸屏界面變換。5.3 觸摸屏界面設計 本次設計使用的軟件是project manager.（1）建立工程，配置 雙擊圖標，進入以下界面 在主界面上選擇EasyBuilder8000單擊進入主頁面這樣就可以建立工程了。(1)單擊“新建”中的“新建文件”，選擇型號（2）參數(shù)設計（3）窗口的建立 點擊“位狀態(tài)設置”按鈕，設置屬性（4）設計子窗口重新建立窗口，在屬性中建立連接，調(diào)試編譯。演示過程中，在主界面中點擊各種飲料便進入的子界面，各子界面設計如下所示：結論“基于PLC和觸摸屏自動售貨機設計”這個課題看上去不是很新穎，甚至會給人一種沒有什么挑戰(zhàn)的感覺。但是客觀

46、的講，要想很好地完成任務，一學期的時間是不夠的。看課題就知道需要用PLC作為主控元件，同時結合觸摸屏技術設計一個自動售貨機。它的種類有很多，該設計是做出一個能出售飲料型的自動售貨機。可以作為售貨機的核心控制的元件有不少。通過查閱資料并綜合分析，可以知道，PLC在售貨機控制上，相對于繼電器以及別的主控有著“價格不貴、反應快、控制的穩(wěn)定性好”的優(yōu)勢。由于該售貨機僅僅販賣八種飲料，不是很復雜，選用三菱的PLC來實現(xiàn)控制就可以滿足要求。主控型號的選擇是很重要的。但是根據(jù)售貨機能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，首先就要選擇合適的硬件。采用“彈簧轉動出貨”這種方式，在保證出貨可靠的前提下，同時兼顧速度，可以選擇一個減速直流

47、電機。因為時間原因，沒有對識別器進行設計，就用現(xiàn)有的。販賣功能的實現(xiàn)，離不開軟件。首先就要對PLC了解，并搞清楚它有哪些指令。根據(jù)設計要求，要熟悉需要使用的指令。做好準備，就需要在“GX Developer”寫程序，經(jīng)過多次改正，寫出最為合理的程序。加上這次設計運用了觸摸屏技術，整個購物流程就顯得很簡單。當投入的幣值可以達到購物要求時，只需消費者在相應的選擇按鈕上，給出觸摸動作，售貨機就會給出購物提示。該售貨機售貨種類單一，無法充分滿足人們的要求。但是結構簡單，并且節(jié)省能量，花費的成本不高。但是為了節(jié)約成本，它能夠識別的貨幣是有限的。當然它也有許多不足，無法顯示錢幣余額、高額鈔票無法識別等缺陷。我是主修機制專業(yè)，在電氣控制方面的能力有限，如有機會，在以