精選優質文檔-----傾情為你奉上精選優質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業專心---專注---專業精選優質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業題目觸摸屏自動售貨機控制系統的設計英文題目TheDesignofcontrolsystemofTouchScreenAutomaticVending摘要隨著社會不斷的進步，人們的物質文化與精神文化都在明顯的提高，這樣表現在出入各個場所采用信用卡支付現金，一人一部手機，節假日看電影，坐地鐵，聽音樂會，逛步行街...這個現象都表明在物質生活提高的同時，精神生活也提高了，隨處可見的出租車，還有隨處可見的售貨機，這在繁華的都市也已成為不可缺少的一個為市民提供方便的一部機器，只需要投幾個硬幣就可以選擇自己想要的物品。隨著工業自動化的發展，基于PLC越來越普及，幾乎遍布所有自動化領域，與之相應的人-機交互系統也應運而生，并得到同步發展。液晶顯示工業觸摸屏是人-機交互系統中一顆耀眼的明星，由于高可靠、長壽命、高性能，使觸摸屏在工業自動化行業中倍受重視。本文介紹了觸摸屏自動售貨機的基本原理以及工作流程，然后以一次交易過程為例，把交易過程分為幾個程序塊，然后分別對程序塊進行編輯。具體說明了可編程控制器在自動售貨機中的作用。程序涉及到了自動售貨機工作的絕大部分過程。利用PLC和觸摸屏控制的自動售貨機提高了系統的穩定性，保證自動售貨機能夠長期穩定運行。【關鍵詞】PLC；觸摸屏；梯形圖；I/O點的分配AbstractAlongwiththesocialcontinuousprogress,thepeople'smaterialcultureandthespiritualcultureallintheobviousexaltation,expressthusatcomeinandgoouttheadoptioncreditcardintheeachplacetopaytopaybycash,acellularphoneofoneperson,thestanzadayoffgotothemovie,sittingthesubway,gototheconcert,strollingtheonfootstreet...Thisphenomenonsallexpressatthetimeofphysicalliferaise,thespirituallifealsoraised,everywhereitisthusclearthatoffor-rentcar,stillhaveeverywhereitisthusclearthatofbeveragesellgoodsthemachineautomatically,thisamachinethatprovidestheconvenienceforthecitizenrythatalsohasbecometheindispensabilityintheprosperouscity,needtothrowthebeveragethatafewcoinscanchoosetheoneselftowantonly.Withthedevelopmentofindustrialautomation,basedonthePLCisbecomingincreasinglypopular,almostalloverthefieldofautomation,withtheappropriateperson-machineinteractionsystemalsocameintobeing,andthesimultaneousdevelopmentofTouch-screenliquidcrystaldisplayindustryispeople-machineinteractionsysteminadazzlingstar,duetothehighreliability,longlife,highperformance,touchscreensothatintheindustrialautomationindustry,muchattentionto.Abstract:ThisarticleintroducedTouchscreenvendingmachine’sbasicprincipleaswellastheworkflow,thentakeatransactionprocessasexamples,dividesintoseveralblocksthetransactionprocess,thencarriesontheprogrammingseparatelytotheblock.Explainedtheprogrammablecontroller’sinvendingmachinefunctionspecifically.Theprocedureinvolvedthevendingmachineworkmajorpartprocess.Enhancedsystem’sstabilityusingthePLCandTouchingscreencontrol’svendingmachine,theguaranteevendingmachinehasbeenablethelong-termstabilitymovement.【Keywords】PLC;Touchingscreen;Trapezoidalchart;I/Opointofthedistribution目錄TOC\o"1-3"\h\u前言近年來，隨著科技的發展和社會的進步，我國的自動售貨機行業突飛猛進。自動售貨機實現了商品需求化、性能多樣化的發展,又由原來只能出售有限商品品種,轉變為繼百貨公司、超級市場、便民店之后，以消費者與售貨機“一對一”自動售貨的無店鋪銷售業態，給人們的生活帶來了極大的方便。傳統的自動售貨機控制系統采用單片機作為控制核心，這樣不僅會在輸入輸出接口上做大量的工作，而且由于輸入電壓不穩定,作為CPU的MCS-51型單片機超壓發熱容易造成爆裂,且系統的抗干擾性也比較差。可編程序控制器(PLC)是綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術而發展起來的一種新型的工業控制裝置,它具有可靠性高、編程簡單、采用PLC、觸摸屏控制,運行可靠,操作直觀,價格便宜，實際制作中很容易實現。維護方便等優點，己在工業控制領域得到廣泛地應用。因為自動售貨機作為社會上完成商品零售和綜合服務的獨立設施，要求它的結構必須可靠、穩定和執行效率高。本論文設計的是基于三菱FX2N系列PLC和觸摸屏構成的自動售貨機系統。第一章緒論1.1自動售貨機的理論背景與實際意義自動售貨機是一種全新的商業零售形式，20世紀70年代自日本和歐美發展起來。它又被稱為24小時營業的微型超市。在日本，70％的罐裝飲料是通過自動售貨機售出的；全球著名飲料商可口可樂公司在全世界就布有50萬臺飲料自動售貨機。在中國,自動售貨機1999年開始進人中國市場．如今，在機場、地鐵、商場、公園等客流較大的場所，已不難發現自動售貨機的身影。從自動售貨機的發展趨勢來看，它的出現是由于勞動密集型的產業構造向技術密集型社會轉變的產物。大量生產、大量消費以及消費模式和銷售環境的變化，要求出現新的流通渠道；而相對的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產生，人工費用也不斷上升；再加上場地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動售貨機作為一種必須的機器便應運而生了它的售貨領域非常廣泛，是發達國家商品零售的一種主要方式。近幾年，自動售貨機逐漸被越來越多的消費者所接受。但由于售貨機分布零散、范圍廣闊的特點，自動售貨機在為消費者帶來方便的同時，也為經營者在監控、管理、維護等方面帶來很大的不便。目前售貨機運行的各種情況都需要由人工判斷，包括缺貨、缺零錢、幣箱已滿、售貨機機械故障等，經營者普遍采用人工定時巡回視察的管理辦法，既費時費力，又無法及時準確獲取自動售貨機狀態報告，給經營者增加了管理成本和難度，也有可能給消費者的正常消費造成不便。同時自動售貨機采用按鈕控制，人性化較低，影響消費者消費熱情，進而影響消費額。

本系統的設計和實現可以使自動售貨機的經營者可以根據網絡統計的銷售狀況進行商品銷售狀況分析，預測商品的銷售走勢，確定合理的采購和配送策略，以期獲得最高的投資回報率。同時售貨機的一些故障信息和警報信息可以實時的傳送到相應運營人員，從而可以在第一時間內發現并解決問題。本系統設計的自動售貨機采用觸摸屏控制，可以是消費者更方便，人性化高，從而促進消費者消費。1.2觸摸屏自動售貨機設計的主要內容（1）此自動售貨機可以投入一元的硬幣、五/十元的紙幣；（2）如果顧客投入硬幣在限定的時間內（1分鐘）不按任何按鍵，自動售貨機將退還所投硬幣；（3）當投入硬幣的總值等于或才超過物品價值時，對應的物品指示燈亮綠燈；當剩余金額大于零時，對應的金額指示燈亮，提示可退幣；（4）當物品對應的指示燈亮綠燈時，按下按下相應的按鍵，相應的物品排出，同時指示燈綠燈閃爍；同時觸摸屏彈出物品取出模擬窗口；（5）如果顧客投入硬幣后又不想買物品，按下退款按鍵，對應的金額指示燈綠燈閃爍，自動售貨機會自動將余款退還顧客；（6）當物品不足時，對應的物品指示燈不亮，顧客按下相應的按鍵觸摸屏彈出貨物不足的窗口（不出物品，不減余額），并向總部發送所缺物品。（7）當投入貨幣不足時，顧客按下相應的購買按鍵，觸摸屏彈出帶有當前金額窗口（警示當前金額不足，如需購買請繼續投幣）；（8）管理員可進入需要密碼的統計頁面，在統計頁面內顯示物品銷量、銷售額和所有物品銷售額；管理員還可點擊數據清理按鈕使銷售數據清零。1.3觸摸屏自動售貨機設計的基本思路本次設計的題目是觸摸屏自動售貨機，主要是應用三菱FX2N型PLC的梯形圖來設計控制程序，并簡單介紹相關的知識，如：PLC的定義、PLC的編程語言、PLC的硬件組成、觸摸屏的定義和軟件等。根據設計內容和控制要求畫出梯形圖，再根據PLC的相關知識設計出它的外部接線圖，結合觸摸屏、梯形圖和外部接線圖分析說明該設計的控制原理過程。本次設計的重要部分是第三章的設計部分，即觸摸屏自動售貨機梯形圖和觸摸屏界面的設計。首先就得根據設計內容和控制要求準確畫出它的順序功能圖，再根據所畫出的順序功能圖準確設計出它的梯形圖，然后設計觸摸屏控制界面，這樣才能真正理解本次觸摸屏自動售貨機的控制原理。第二章觸摸屏技術2.1觸摸屏概述2.1.1觸摸屏的發展1970年代，美國軍方首次將觸摸屏（TouchPanel）技術應用于軍事用途，此后，該項技術逐漸向民用移轉，并且隨著網絡技術的發展和互聯網應用的普及，新一代觸摸技術和產品相繼出現，其堅固耐用、反應速度快、節省空間、易于交流等許多優點得到大眾的認同。目前，這種最為輕松的人機交互技術已經被推向眾多領域，除了應用于個人便攜式信息產品（如使用手寫輸入技術的PC、PDA、AV等）之外，應用領域遍及信息家電、公共信息（如電子政務、銀行、醫院、電力等部門的業務查詢等）、電子游戲、通訊設備、辦公室自動化設備、信息收集設備及工業設備等等。觸摸屏技術在我國的應用雖然只有10多年的時間，但是它已經成了繼鍵盤、鼠標、手寫板、語音輸入后最為普通百姓所易接受的計算機輸入方式。因為利用這種技術，用戶只要用手指輕輕地觸碰計算機顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機操作，從而使人機交互更為直截了當，這種技術極大方便了用戶，非常適合多媒體信息查詢。同時，這種人機交互方式賦予了多媒體嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設備。2.1.2觸摸屏的工作原理為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤。工作時，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統根據手指觸摸的圖標或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再送給CPU，它同時能接收CPU發來的命令并加以執行。2.1.3觸摸屏的基本類型觸摸屏的主要三大種類是：電阻技術觸摸屏、表面聲波技術觸摸屏、電容技術觸摸屏。每一類觸摸屏都有其各自的優缺點，要了解那種觸摸屏適用于那種場合，關鍵就在于要懂得每一類觸摸屏技術的工作原理和特點。2.1.4觸摸屏的應用觸摸屏近來發展迅速，觸摸屏多媒體的演示系統以其色彩亮麗的畫面，豐富的多媒體表現形式，簡便的使用操作，提供全方位的形象展示、業務咨詢、信息查詢等功能。目前，觸摸屏已經廣泛地應用于各個領域，這里擇幾個主要的應用領域作一介紹：（1）商店付款系統一些現代化商店的結算柜臺使用了計算機交互終端設備，顧客通過在觸摸屏上操作即可以打印出標有貨物名稱、價格的付款單。商家在終端機上可以利用滿屏的視頻圖像進行產品促銷，而顧客也可以根據自己的需要可以對商品進行查詢。（2）入場券查詢預訂系統使用觸摸屏入場券查詢預訂系統，可在屏幕上顯示出預訂的座位及該位置觀看比賽的效果，當確定了座位之后，將信用卡放進系統中即可以完成預訂過程。（3）視頻音樂點播機視頻音樂點播機中儲存有多首帶畫面的歌曲、多首視頻音樂及卡拉OK歌曲，通過觸摸屏可以對這些內容進行選擇。有些視頻音樂點播機還有供選用游戲軟件，只需觸摸屏幕即可玩這些生動有趣的游戲。

（4）金融交易在金融交易中，速度與準確性是極為重要的兩個因素。觸摸屏的使用為用戶提供了輕松與迅速處理瞬息變化的信息的手段，用戶根據顯示內容做出判斷，并隨即點觸屏幕即可完成決策，因此，可以讓使用者集中精力交易。（5）公用信息查詢服務這方面的應用最為普遍，比如，a)房地產查詢和銷售；b)郵電查詢與話費查詢；c)售票與航運服務等。（6）觸摸屏在圖書館中的應用隨著多媒體技術的發展和應用，一種叫超文本檢索的多媒體檢索系統已被開發應用。超文本的軟件系統包括正文編輯、圖形編輯、數據庫管理、三維閱覽工具及映射顯示、鼠標窗口、偶像和彈拉式菜單等標準超文本工具等，其特點是聯想式、非線性、鏈的網狀層次聯系，允許用戶以其認可有意義的方式相聯，直接快速檢索到所需的信息。2.1.5觸摸屏技術的發展趨勢觸摸屏技術方便了人們對計算機的操作使用，是一種極有發展前途的交互式輸入技術。世界各國對此普遍給予重視，并投入大量的人力物力進行研發，新型觸摸屏不斷涌現。觸摸筆：利用觸摸筆進行操作的觸摸屏類似白板，除顯示界面、窗口、圖標外，還具有利用觸摸筆簽名、標記的功能，系統已做到了自動辨認。觸摸板：觸摸板采用了壓感電容式觸摸技術，屏幕面積最大，3m×4m是一種壁掛式系統。觸摸板由三部分組成：最底層是中心傳感器，用于監視觸摸板是否被觸摸，然后對信息進行處理，中間層提供了交互用的圖形、文字等，最外層是觸摸表層，由強度很高的塑料材料構成。總之，觸摸屏的發展呈現專業化、多媒體化、立體化和大屏幕化等趨勢。可以預見，隨著觸摸屏技術的迅速發展，觸摸屏對于計算機技術的普及利用將發揮重要的作用。2.2觸摸屏的特點功能2.2.1功能觸觸摸屏監控器（簡稱PT）是90年代出現的新型可編程終端，是新一代高科技人機界面產品。適于在惡劣的工業環境中應用，可代替普通或工控計算機作為人機界面，具有交互性好，可靠性高，編程簡單，與PLC聯結簡便等特點。PT的主要功能有：

（1）PT主要用于實時顯示設備或系統在操作狀態方面的實時信息。

（2）觸摸屏上的觸摸按鈕可產生相應的開關信號，或輸入數值、字符給PLC進行數據交換，從而產生相應的動作控制系統或設備的運行。

（3）可多幅畫面重疊或切換顯示，顯示圖形、字符串、報警信息、歷史記錄、趨勢圖等。2.2.2坐標系統我們傳統的鼠標是一種相對定位系統，只和前一次鼠標的位置坐標有關。而觸摸屏則是一種絕對坐標系統，要選哪就直接點哪，與相對定位系統有著本質的區別。絕對坐標系統的特點是每一次定位坐標與上一次定位坐標沒有關系，每次觸摸的數據通過校準轉為屏幕上的坐標，不管在什么情況下，觸摸屏這套坐標在同一點的輸出數據是穩定的。2.2.3定位系統各種觸摸屏技術都是依靠傳感器來工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器。各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了觸摸屏的反應速度、可靠性、穩定性和壽命。幾種常用觸摸屏的技術特性比較表見圖2-1：圖2-1各種觸摸屏基本技術對照表2.3觸摸屏設計軟件2.3.1觸摸屏的發展潛力觸摸屏由于其堅固耐用、反應速度快、節省空間、易于交流等諸多優點得到大眾的認同。根據iSuppli公布的全球觸摸屏市場的最新調查，觸摸屏06年的總供貨額達到24億美元，預計2012年將增至06年的1.8倍，即達到44億美元。顯而易見，這是一個飛速成長的巨大市場。目前，這種最為輕松的人機交互技術已經被推向眾多領域，遍及信息家電、公共信息、電子游戲、通訊設備、辦公室自動化設備、信息收集設備及工業設備等等。2.3.2觸摸屏設計軟件的種類因為觸摸屏巨大的發展潛力和市場，很多大型企業都開發出觸摸屏的設計軟件，下面就列舉幾個比較著名的公司的軟件：（1）三菱觸摸屏編程調試軟件可編緝FX-10DU、FX-25DU、FX-30DU、FX-40DU、FX-40DU-TK、FX-50DU-TK、FX-50DU-TKS、F920GOT、F930GOT-BWD、F940GOT-LWD、F940GOT-SWD、F940WGOT-TWD系列觸摸屏；可與三菱FX系列PLC、三菱A系列PLC、歐姆龍C系列PLC、富士N系列PLC、松下FP系列PLC、AB-SLC500系列PLC、西門子S7-200系列PLC、西門子S7-300系列PLC等可編程控制器通信連接；（2）FreeTouch觸摸屏制作軟件設計人員可使用FreeTouch可以隨心所欲的制作各類觸摸屏程序，而無需編寫代碼。最終用戶還可以根據自己的情況隨時對內容進行更新、添加、刪除。樹型顯示整個內容的結構,并可通過拖放實現整個分支內容部分的移動，實現內容的重新組織;可設定演示從任意頁面開始。頁面中可加入可觸摸標簽、文字段落、圖片、視頻、音頻、網頁、gif動態圖片、flash動畫、word/Excel文件，甚至可以加入網站的地址。（3）HitechADP軟件可讀/寫數據包括應用數據文件及更新系統、配方及寫紀錄歷史、警報歷史數據，可輕而易舉制作賞心悅目的流程表，使用者可以毫不費力地設計圖形和移動動作，可處理16位或24位的彩色圖形，能轉換成256色或64K，可讓HMI在屏幕上顯示彩色和鮮艷的影像色的圖形，可匯入的圖形格式包括位圖影像(*.BMP)、JPEG影像檔案(*.JPG)、GIF檔案(*.GIF)、AutoCad檔案(*.DWG)和AutoCad檔案(*.DXF)。第三章方案論證與設計3.1控制系統設計原則任何一種電氣控制系統都是為了實現被控對象（生產設備或生產過程）的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統時，應遵循以下基本原則：（1）最大限度地滿足被控對象的控制對象。設計前，應深入現場進行調查研究，收集資料，并于機械部分的設計人員和實際操作人員密切配合，共同擬訂電氣控制方案，協同解決設計中出現的各種問題。（2）在滿足控制系統要求的前提下，力求使控制系統簡單、經濟，使用及維修方便。（3）保證控制系統的安全、可靠。（4）考慮到生產的發展和工藝和改進，在選擇PLC容量時，應適當留有裕量。3.2方案的選擇與設計3.2.1繼電控制利用具有繼電特性的元件進行控制的自動控制系統。所謂繼電特性是指在輸入信號作用下輸出僅為通、斷等幾個狀態的特性。繼電控制也稱通斷控制。例如，電爐溫度調節中根據爐溫是否超過規定值而斷開或接通電源。這種只有通、斷兩個狀態的控制又稱雙位式控制。對于繼電控制型，繼電控制是指驅動電源的全部電壓按照控制偏差值符號的正負，正向或反向地加到執行電動機上。為避免正反向之間的持續振蕩，在正向和反向之間常設置一個死區。繼電控制中使用的元件并不限于電磁式繼電器，也可用別的手段來實現繼電特性。例如，在雙位式溫度調節中，常采用雙金屬片作為敏感元件，溫度變化時雙金屬片因兩部分金屬的膨脹系數不同而彎曲變形，接通或斷開觸點。其他如液壓和氣動閥等也是具有繼電特性的元件。繼電控制系統的主要分析方法有相平面法和描述函數法。繼電控制的缺點：繼電器已應用到家庭及工業控制的各個領域。他們比以往的產品具有更高的可靠性。但是，這也是隨之帶來的一些問題。如絕大多數控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞。而且繼電器的觸點容易產生電弧，甚至會熔在一起產生誤操作，引起嚴重的后果。再者，對一個具體使用的裝有上百個繼電器的設備，其控制箱將是龐大而笨重的。在全負荷運載的情況下，大的繼電器將產生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調試。3.2.2單片機控制目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能，民用豪華轎車的安全保障系統，、、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械以及各種智能機械了。因此，的學習、開發與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，3.2.3PLC控制在工業自動化領域，可編程控制器(PLC)作為自動控制以成為大多數自動化系統的設備基礎，同時也給工業控制帶來了前所未有的非凡變化。使用PLC的工業控制系統與傳統的用繼電器的工業控制系統相比，在操作、控制、效率和精度等各個方面都具有無法比擬的優點。雖然在工業控制系統中所使用的繼電器控制設備不會被完全淘汰，但是由于PLC的出現已經改變了工業控制設計者的設計思想。可編程序控制器的優勢、特點及功能：可編程控制器以體積小功能強大所著稱，它不但可以很容易地完成順序邏輯、運動控制、定時控制、計數控制、數字運算、數據處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產機械數字量和模擬量的聯系，從而實現生產過程的自動控制。特別是現在，由于信息、網絡時代的到來，擴展了PLC的功能，使它具有很強的聯網通訊能力，從而更廣泛地應用于眾多行業。（1）順序控制（2）閉環過程控制（3）運動位置控制（4）生產過程的監控和管理（5）網絡特性3.3方案確定PLC控制比繼電控制在邏輯上更改方便、控制速度更高、更靈活且便于維護。PLC是建立在單片機上的產品。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，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機應用系統的一個特例。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、屬于單項重復數少的項目。用PLC來控制是最好的選擇。它少了幾點控制的笨重和單片機控制的復雜性。但分析各種廠家生產的PLC。西門子PLC多用于大型、超大型的場合。所以我選用了三菱FX2N-32MR型plc來進行自動售貨機的控制。觸摸屏自動售貨機控制系統設計4.1硬件選擇4.1.1電機的選擇自動售貨機吐出飲料的過程實際為電機動作推飲料下來。由于電機都是電感性負載，在停轉的時候會有反向電流，所以需要用PC847光電隔離器把控制和驅動信號隔離開來，然后用L293D步進驅動電機，電機驅動需24V電壓，控制信號經過L293D后變為24V左右的電源信號才可驅動電機。電機有三根線：電源、地線和反饋信號(電機轉一圈送出一個低電平)。在機械制作中使電機轉一圈剛好推出一瓶飲料，電機轉一圈同時產生一反饋信號，此信號使電機停止轉動，另外一種情況是紅外檢測到有貨物落下則電機停止轉動。4.1.2貨幣處理裝置貨幣處理裝置包括：檢測貨幣投入狀態的投入狀態檢測裝置；檢測有無貨幣退還操作的退還操作檢測裝置；在投入狀態及投入貨幣退還操作的有無達到規定的基準狀態時，將說得到的基準狀態信號利用所外部；連接裝置向投入外部裝置輸出的狀態輸出裝置。目前投入試用的“貨幣識別機”設置有感應線圈，通過對貨幣的材料、大小尺寸等各個要素進行感應并探明真偽。不同的材質具有不同的磁場變化，可以通過電子技術進行分析、探查和識別，更高級的檢測還可以運用頻譜分析。貨幣識別器種類繁多,但貯幣退幣機構基本上分為兩類：一類是平面式貯幣，電磁閥退幣；另一類是圓筒式貯幣，步進電機退幣。根據設計中對自動售貨機的要求，選擇平面式貯幣，電磁閥退幣。當貨幣投入后經過識別識出電信號后，偽幣和異物被排出，真幣按面值由幾組分布電磁閥分配到不同貯幣腔體內備用；當收到退幣找零電信號后，通過退幣電磁閥或退幣電機拉桿，將貯幣腔內下部貨幣依電信號程序推出，完成自動售貨機的退幣找零功能。4.1.3送出機構目前，應用于自動售貨機上的商品送出機構種類較多，下面是一些較典型的送出機構。（1）旋轉式送出機構此送出機構把飲料放在螺旋導軌上，并在貨道底部開設出口槽，由電機帶動螺旋導軌轉動，當飲料轉到開口槽時便出槽下貨。這種送出機構應用最為廣泛，它要求電機的轉矩較大，造價成本較高。（2）轉盤式送出機構上面是一個很大的喇叭狀罐體存儲容器，下面是一個周邊有若干個圓槽的轉盤，通過轉盤的轉動使罐體落入轉盤周邊的槽內而被售出。這種送出機構也需要較大的轉矩來帶動和占用較大的空間，而且會發生卡死現象。（3）滾筒送出機構該送出機構由一個階梯梁和滾筒構成，滾筒內可以裝若干瓶飲料，通過步進電機來帶動滾筒的轉動，利用梁的各階梯段與滾筒之間不同的開口距離控制商品掉落的順。這種機構要求電機有較高的轉動精度。（4）彈簧推動式送出機構這種機構是由螺旋式彈簧和連在彈簧一端的電機構成的，電機轉動一圈就帶動彈簧轉動一圈，同時推出一瓶飲料。根據設計中對自動售貨機的要求，選擇雙螺旋式送出機構。4.1.4顯示裝置液晶顯示器(LCD)是現在非常普遍的顯示器,廣泛應用于各種電子產品，具有體積小、重量輕、省電、輻射低、易于攜帶等優點。液晶顯示器（LCD）的原理與陰極射線管顯示器（CRT）大不相同，LCD是基于液晶電光效應的顯示器件，包括段顯示方式的字符段顯示器件，矩陣顯示方式的字符、圖形、圖像顯示器件，矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通電時導通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時，排列則變得混亂，阻止光線通過。4.2自動售貨機的基本功能自動售貨機的各種動作功能和控制要求，給出了完整的自動售貨機操作規程（如圖3-1），并介紹了自動售貨機運行系統中所包括的人工操作步驟。圖4-1自動售貨機工作流程圖在實際生活中，我們見到的售貨機可以銷售一些簡單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機的基本功能就是對投入的貨幣進行運算，并根據貨幣數值判斷是否能夠購買某種商品，并作出相應的反應。例如：售貨機中有2種商品，A商品價格為2圖4-1自動售貨機工作流程圖4.3機型的選擇本系統是一個小型集中控制系統,選型主要取決于控制系統輸入、輸出開關信號的數量、用戶程序的長短及相關的功能。根據此控制系統的要求，1/0點數在30個左右，并且考慮到為以后的1/0擴展，我們采用了三菱公司的FXON-32MR可編程序控制器機型，其中其輸入點為16點，輸出點為16點。觸摸屏為三菱公司的GT12**-V(640*480)的觸摸屏。4.3觸摸屏畫面的制作我們利用三菱觸摸屏的畫而制作軟件GTDesigner3,設計了以下圖的觸摸屏控制畫面。我們選用的GOT類型為GT12**-V(640*480)、256色、基本畫面設置GD100和重疊畫面設置為D0，如下圖所示：圖4-2新建基本畫面，畫面編號1，標題為首頁，這樣首頁新建完成；插入背景圖片，寫入文本，最后添加“畫面切換開關”，拉至全屏，圖形設置為無，切換畫面種類為基本，畫面編好為2，則新建首頁畫面如下圖所示：圖4-3新建基本畫面，畫面編號2，標題為購買頁面，這樣購買頁面就新建完成；插入圖片，寫入文本；添加3個“位開關”分別為礦泉水、可樂、雪碧的購買按鈕，其動作設置均為點動，OFF狀態時文本（居中）為購買，ON狀態時文本（居中）為正在購買，他們的軟元件分別為X010、X011、X012；添加“找錢”位開關，其動作設置均為點動，OFF狀態時居中文本為找錢，ON狀態時居中文本為正在找錢，其軟元件為X004；添加4個“位指示燈”分別為礦泉水、可樂、雪碧和找錢指示燈，OFF狀態時居中文本分別為礦泉水、可樂、雪碧和找錢指示燈，ON狀態時居中文本為可購買礦泉水、可購買可樂、可購買雪碧和可以找錢，他們的軟元件分別為Y000、Y001、Y002和Y006；添加“數值顯示”，其顯示位數為4位，軟元件為D200；添加“畫面切換開關”，切換畫面種類為基本，畫面編好為3，OFF和ON狀態時文本（顯示位置下）都為管理員進入。則購買畫面為：圖4-4新建基本畫面，畫面編號3，標題為管理員進入，這樣管理員進入頁面就新建完成；寫入文本，添加7個“數值顯示”，分別礦泉水銷售量、可樂銷售量、雪碧銷售量、礦泉水銷售額、可樂銷售額、雪碧銷售額和總銷售額，其顯示位數均為3位，軟元件分別為D201、D202、D203、D204、D205、D206和D208；添加“數據清零”位開關，其動作設置均為點動，OFF和ON狀態時文本（居中）均為為數據清零，其軟元件為X013；添加“返回”開關，OFF和ON狀態時文本（顯示位置下）都為返回，動作追加位開關，其動作設置為點動和軟元件為X014，動作追加畫面切換，畫面切換種類為基本，畫面編碼為1（首頁）。則管理者畫面為：圖4-5新建窗口畫面，畫面編號1，標題為礦泉水取出，畫面尺寸X為420、Y為140，這樣礦泉水取出畫面就新建完成；寫入文本，添加“數值顯示”，顯示位數為1，軟元件為D100,，數值尺寸為4*3。則礦泉水取出窗口畫面為：圖4-6新建窗口畫面，畫面編號2，標題為可樂取出，畫面尺寸X為420、Y為140，這樣可樂取出畫面就新建完成；寫入文本，添加“數值顯示”，顯示位數為1，軟元件為D101,，數值尺寸為4*3。則可樂取出窗口畫面為：圖4-7新建窗口畫面，畫面編號3，標題為雪碧取出，畫面尺寸X為420、Y為140，這樣雪碧取出畫面就新建完成；寫入文本，添加“數值顯示”，顯示位數為1，軟元件為D102,，數值尺寸為4*3。則雪碧取出窗口畫面為：圖4-8新建窗口畫面，畫面編號4，標題為警告，畫面尺寸X為400、Y為110，這樣警告畫面就新建完成；寫入文本，添加“數值顯示”，顯示位數為4，軟元件為D200,，數值尺寸為1*1。則警告窗口畫面為：圖4-9新建窗口畫面，畫面編號5，標題為提示售完，畫面尺寸X為420、Y為140，這樣提示售完畫面就新建完成；寫入文本。則提示售完畫面為：圖4-10新建窗口畫面，畫面編號6，標題為自動退幣，畫面尺寸X為640、Y為480，這樣自動退幣畫面就新建完成；寫入文本，添加“找錢”位指示燈，OFF狀態時文本（顯示位置下）為找錢指示燈，ON狀態時文本（顯示位置下）為正在找錢，軟元件為Y006；添加“數值顯示”，其顯示位數為4位，軟元件為D200；則自動退幣畫面為：圖4-11自動售貨機的觸摸屏畫面基本設計完成，點擊軟件內“公共設置”→“GOT環境設置”→“畫面切換/窗口”重疊窗口中圖4-12點擊軟件內“公共設置”→“GOT環境設置”→“安全”中安全等級軟元件為D5，在安全等級密碼中輸入15級密碼（）。則觸摸屏畫面設計完成。4.4自動售貨機I/O點的分配輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業生產現場之間的連接部件。PLC通過輸入接口可以檢測被控對象的各種數據，以這些數據作為PLC對被控制對象進行控制的依據；同時PLC又通過輸出接口將處理結果送給被控制對象，以實現控制目的。本次智能搶答器I/O點的分配如表3-3所示。表4-1自動售貨機I/O點的分配表輸入設備輸入端子輸出設備輸出端子投一元硬幣X001礦泉水指示燈Y000投五元元紙幣幣X002可樂指示燈Y001投十元元紙幣幣X003雪碧指示燈Y002找錢按鈕X004礦泉水行程開關Y003礦泉水限位開關X005可樂行程開關Y004可樂限位開關X006雪碧行程開關Y005雪碧限位開關X007找錢指示燈Y006購買礦泉水按鈕X010找錢行程開關Y007購買礦泉水按鈕X011購買雪碧按鈕X012續表4-1輸入設備輸入端子輸出設備輸出端子數據清零按鈕X013返回按鈕X0144.5自動售貨機設計的梯形圖（LAD）本此設計自動售貨機主要銷售礦泉水（二元）、可樂（三元）和雪碧（五元）。本次自動售貨機的梯形圖如下所示：圖4-13圖4-14當投入錢幣大于等于2元時礦泉水指示燈長亮，此時若點擊觸摸屏上礦泉水“購買”按鈕，指示燈閃爍，出礦泉水，金額減2；7秒后停止。圖4-15在購買礦泉水的7秒過程中，彈出礦泉水購買窗口（D0=1），并顯示7秒倒計時，7秒后窗口關閉。圖4-16當投入錢幣大于等于3元時可樂指示燈長亮，此時若點擊觸摸屏上可樂“購買”按鈕，指示燈閃爍，并出可樂，金額減3；7秒后停止。圖4-17在購買可樂的7秒過程中，彈出可樂購買窗口（D1=2），并顯示7秒倒計時，7秒后窗口關閉。圖4-18當投入錢幣大于等于5元時雪碧指示燈長亮，此時若點擊觸摸屏上雪碧“購買”按鈕，指示燈閃爍，出雪碧，金額減5；7秒后停止。圖4-19在購買雪碧的7秒過程中，彈出雪碧購買窗口（D0=3），并顯示7秒倒計時，7秒后窗口關閉。圖4-20當投入錢幣不足以買礦泉水、可樂和雪碧時，并點擊購買按鈕時觸摸屏彈出警告金額不足窗口（D1=4），2秒后關閉窗口。圖4-21當金額大于0時找錢指示燈長亮，此時若點擊觸摸屏上退幣按鈕，指示燈閃爍，并在觸摸屏上顯示每秒退一元硬幣，退幣完成時停止；若不進行操作，1分鐘后系統自動退幣。圖4-22當礦泉水、可樂和雪碧已經售完時，點擊購買按鈕，觸摸屏彈出提示售完窗口（D0=5），不減金額，2秒后窗口關閉。圖4-23礦泉水、可樂和雪碧銷售數量、金額和總銷售金額；D5=0時觸摸屏返回首頁。圖4-244.6自動售貨機的外部接線圖本次知道售貨機的外部接線圖如下圖所示，X010-X012為物品選擇按鈕，當投入貨幣物品綠燈亮（Y000-Y002），按下X010-X012其中一個，對用的KM線圈得電電機轉動出相應的物品（X003-X005），當有物品銷售完限位開關(X005-X007)斷開，物品指示燈不亮，觸摸屏彈出貨物售完提示窗口并同時向總部發送物品銷售完的信息；當收買物品總值低于投入總值時，可按找零按鈕X004進行退幣后，KM4得電電機轉動找零(Y007)。圖4-25售貨機的PLC外部接線圖自動售貨機仿真程序編寫好后無法驗證程序的正誤，編程能力很難提高，而仿真時解決這一問題的理想方法。本次自動售貨機的仿真，CPU選用三菱FN2X系列，觸摸屏是GT12**-V(640*480)，打開GXDeveloper軟件打開已編好工程，啟動梯形圖邏輯測試，打開GTDesigner3軟件打開已編好工程，點擊“工具”→“模擬器”→“啟動”。則進入模擬（首先進入首頁）：圖5-1點擊任意地方進入購買頁面：圖5-2投入兩個1元、一張5元和10元，則金幣為17元，此時礦泉水、可樂、雪碧、找錢指示燈長亮，并顯示可以購買礦泉水、可樂和雪碧，還顯示可以找錢，如下圖：圖5-2購買礦泉水（倒計時7秒），礦泉水指示燈閃爍，礦泉水出口打開，并彈出礦泉水正被取出窗口，金額減2，如下圖：圖5-3購買可樂（倒計時7秒），可樂指示燈閃爍，可樂出口打開，并彈出可樂正被取出窗口，金額減3，如下圖：圖5-4購買雪碧（倒計時7秒），雪碧指示燈閃爍，雪碧出口打開，并彈出雪碧正被取出窗口，金額減5，如下圖：圖5-5若想繼續購買，但礦泉水、可樂或雪碧已經售完時，其指示燈長暗并彈出提醒此商品已售完窗口，不減金額，以礦泉水售完為例：圖5-6此時若購買完成可按“退幣”按鈕進行退幣，金額顯示一秒減一元，找錢指示燈閃爍，找錢出口一秒退一個硬幣，退玩為止，在退錢過程中礦泉水、可樂和雪碧指示燈會一個個的如下圖：圖5-7若未點擊上圖的“退幣”按鈕，但未進行任何操作，則一分鐘后售貨機自動退幣，彈出自動退幣窗口（金額顯示一秒減一元，找錢指示燈閃爍，找錢出口一秒退一個硬幣，退玩為止）：圖5-8交易完成點擊進入“管理者進入”：圖5-9輸入密碼：進入統計畫面：圖5-10點擊“數據清零”：圖5-11點“返回”則進入自動售貨機首頁，若想再次進入統計頁面任然需要輸對密碼。總結論文在講述了自動售貨機的發展過程，以及國內外發展的現狀。在此基礎上進行了方案論證，介紹了PLC的基本組成、特點、工作原理以及PLC的選型，還介紹了觸摸屏的概述、功