凌盛成

(浙江杭鉆機械制造股份有限公司，浙江 杭州 310020)

1 引言

自動售貨機是一種自動化服務設備，可以為市民提供全天候不間斷的商業(yè)零售服務。銷售商品種類從最初單一的飲料、香煙等到現(xiàn)在琳瑯滿目的日常用品，因此深受市民們的喜愛。隨著自動售貨機功能的日益豐富，其對核心控制系統(tǒng)的運算速度、可靠性要求更高。相比傳統(tǒng)自動售貨機采用單片機作為核心控制系統(tǒng)，PLC作為通用工業(yè)控制裝置具有性能高、可靠性強、維護簡單等優(yōu)勢，更加適合在公共場合的復雜環(huán)境下使用。

2 PLC工作原理及系統(tǒng)功能需求分析

PLC系統(tǒng)主要組成部分包括CPU、編程器、I/O接口、存儲器等。與計算機采用“待命和中斷”的工作方式不同，PLC采用是“順序掃描，不斷循環(huán)”對外界輸入信號集中處理，任務調(diào)度配置和子程序調(diào)用運行都通過系統(tǒng)循環(huán)掃描來實現(xiàn)。當子程序處于運行狀態(tài)時不再接受輸入端信號，下次循環(huán)掃描才讀取新狀態(tài)。整個循環(huán)流程包括集中讀取信號階段、任務程序運行階段和系統(tǒng)集中刷新階段，其中集中讀取信號階段，CPU采集所有輸入狀態(tài)并保存，然后停止輸入信號，進入下一階段。在任務程序運行階段，逐條運行子程序，并保存邏輯運算結果。在系統(tǒng)集中刷新階段，將運算結果輸出，驅(qū)動外部元件實現(xiàn)功能的操作。

為了保證自動售貨機提供便捷的服務，PLC控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)以下功能：

(1)可以識別5角、一元的硬幣和五元、十元的紙幣，并在每一次投幣后由7段數(shù)碼管上顯示已經(jīng)投入的總金額數(shù)目。

(2)當金額值大于或等于某件商品的價格時，則其對應指示燈顯示可銷售。否則指示燈顯示不可銷售。同樣，當商品售空時，也顯示不可售狀態(tài)。

(3)顧客選中某件商品時，判斷余額值。若余額值為正，自動售貨機排出商品，并判斷余額是否足夠購買其他商品，并修改商品對相應的指示燈的狀態(tài)。

(4)顧客購買完商品或者放棄購買，點擊退款鍵，自動售貨機將余額退出。

(5)顧客每次操作時間間隔大于規(guī)定時間則取消這次交易，并退回全部余額。

3 系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

3.1 PLC 系統(tǒng)配置

PLC系統(tǒng)配置主要包括I/O接口、定時器、數(shù)學運算指令的配置。I/O接口是PLC與系統(tǒng)按鈕連接部件，是PLC接收和發(fā)送各種數(shù)據(jù)的通道。配置I/O接口即匹配按鈕與PLC元件的一一對應。定時器與繼電器控制系統(tǒng)的時間繼電器功能相似，為PLC提供常開常閉的延時觸點。定時器具有斷電復位的特性，其值設定為10INT，則其允許的最大值為32767。數(shù)學運算指令可以完成系統(tǒng)整數(shù)、雙整數(shù)與浮點數(shù)的加、減、乘、除指令。

3.2 PLC 系統(tǒng)設計

通過對系統(tǒng)功能需求分析，整個PLC功能實現(xiàn)以模塊化的方式設計：

(1)系統(tǒng)初始化功能模塊。系統(tǒng)初始化包括硬件初始化和軟件初始化，其中，硬件初始化實現(xiàn)了對硬件設備中編程器、I/O接口等資源設為默認狀態(tài)。軟件初始化包括標志位、狀態(tài)參數(shù)、寄存器初始化。

(2)人民幣的辨識功能模塊。顧客每次投幣，識別傳感器將人民幣的面額和真?zhèn)涡畔l(fā)送給PLC，并人民幣的數(shù)額相加計算并保存。

(3)系統(tǒng)顯示功能模塊。系統(tǒng)顯示包括指示燈、7段數(shù)碼管顯示。指示燈顯示商品是否處于可購買狀態(tài)，7段數(shù)碼管將顧客投入總金額數(shù)目顯示給顧客。

(4)價格比較功能模塊。投幣完成后，系統(tǒng)會將在余額中錢幣數(shù)據(jù)和可以購買的飲料價格進行區(qū)間比較，判斷商品是否滿足可購買狀態(tài)，并計算余額值。

(5)商品選擇功能模塊。可以實現(xiàn)用戶對一件或多件物品的選擇，當顧客選擇的商品滿足購買條件時，將商品售出。

(6)退幣功能模塊。顧客購買完商品或者放棄購買時，PLC讀取保存的寄存器余額，并且依據(jù)結果控制外圍電動機將硬幣退給顧客。

(7)報警功能模塊。當有清倉狀態(tài)或者有假幣投入、意外擊打撞擊情況出現(xiàn)時，自動售貨機將會出現(xiàn)發(fā)出蜂鳴聲報警。

3.3 PLC系統(tǒng)驗證

為了驗證系統(tǒng)的可行性，可以采用PLC編程軟件的模擬運行功能。通過將梯形圖程序編譯導出，在仿真軟件中把導出的ASCLL文件導入仿真軟件，開啟仿真軟件就可以仿真。

4 結束語

PLC實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。將PLC應用到自動售貨機控制系統(tǒng)中，采用簡單梯形圖、邏輯圖就可以實現(xiàn)軟件編程，PLC系統(tǒng)具有的設計、安裝、調(diào)試便捷，自動售貨機發(fā)生故障問題時，一般只需修正軟件程序就可以解決。當系統(tǒng)需要對出售物品種類升級時，只需要對在PLC控制系統(tǒng)的硬件增加相應的輸入信號，其硬件的原有接線不需要改變。PLC穩(wěn)定性高、故障率，具有良好的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的公共場合的復雜環(huán)境下，是現(xiàn)有可靠的工業(yè)控制設備之一。

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