林永鑫 張博 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

智慧校園自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

林永鑫 張博 遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

本文主要是描述了自動(dòng)售貨機(jī)中PLC的運(yùn)用，本文闡述了相關(guān)的設(shè)計(jì)思想以及編程方法等。針對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，同時(shí)根據(jù)具體的教學(xué)應(yīng)用，得到了十分重要的經(jīng)驗(yàn)，PLC的運(yùn)用有著重大的理論意義與實(shí)踐意義。

PLC 自動(dòng)售貨機(jī) 編程方法

現(xiàn)今社會(huì)的不斷發(fā)展以及隨著社會(huì)的飛速進(jìn)步，在眾多的領(lǐng)域中自動(dòng)化的運(yùn)用也更加地普遍，自動(dòng)售貨機(jī)在公共場(chǎng)合中充當(dāng)?shù)淖饔檬巧虡I(yè)機(jī)械。同時(shí)自動(dòng)售貨機(jī)在日常生活中有著十分重大的作用，比如商品、飲料以及日常用品的購(gòu)買等等。自動(dòng)售貨機(jī)使得了商品需求化得到了很大的展現(xiàn)，另一方面商品向超級(jí)市場(chǎng)、百貨公司以及便民店方向進(jìn)行發(fā)展，將售貨機(jī)和消費(fèi)者之間形成一種自動(dòng)售貨的形式。通過(guò)自動(dòng)售貨能夠讓人們體會(huì)到很大的便捷。PLC的核心是CPU，將通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相互結(jié)合起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制裝置，該裝置是實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制重點(diǎn)內(nèi)容之一。PLC實(shí)現(xiàn)原理與計(jì)算機(jī)是十分類似的，同時(shí)能夠基于系統(tǒng)程序下，借助于應(yīng)用程序的運(yùn)行從而實(shí)現(xiàn)用戶任務(wù)。然而根據(jù)PLC的特征，當(dāng)任務(wù)確定以后，PLC就成功和專用程序進(jìn)行相互連接最后形成了專用機(jī)，所用到的工作方式是循環(huán)掃描，該方式在管理系統(tǒng)工作任務(wù)的時(shí)候以及執(zhí)行應(yīng)用程序的過(guò)程中都起到了很大的作用。為了進(jìn)一步熟悉了解PLC，本文主要是側(cè)重描述了自動(dòng)售貨機(jī)中PLC的運(yùn)用以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

一般情況下，通過(guò)現(xiàn)實(shí)生活的自動(dòng)售貨機(jī)生產(chǎn)的商品包括了多種多樣的，本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)主要是購(gòu)買散裝飲料。售貨機(jī)的仿真實(shí)現(xiàn)是用到了FX-2n技術(shù)。輸入部分包括的按鍵由3個(gè)部分組成，每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)著具體的操作功能。其中的輸出部分指示燈有4個(gè)，分別是傳動(dòng)電機(jī)有2個(gè)，數(shù)碼管也有2個(gè)。其中的存貯器是可編程的，主要的目的是為了進(jìn)行邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算以及計(jì)數(shù)等，同時(shí)輸入和輸出的實(shí)現(xiàn)需要借助于數(shù)字以及模擬，從而將所有的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。

1 自動(dòng)售貨機(jī)

自動(dòng)售貨機(jī)的特點(diǎn)體現(xiàn)出的是更加的靈活，文明以及創(chuàng)新性極高，而且自動(dòng)售貨機(jī)的主要功能是計(jì)算所投入的貨幣，同時(shí)按照投入貨幣數(shù)目對(duì)商品購(gòu)買的權(quán)限進(jìn)行判斷，另外針對(duì)這些權(quán)限也做出對(duì)應(yīng)的反映。所以，售貨機(jī)可以對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)中的物品進(jìn)行辨認(rèn)，可以計(jì)算用戶投入的貨幣值大小，另外當(dāng)用戶需要購(gòu)買商品的時(shí)候，可以通過(guò)點(diǎn)擊購(gòu)買商品的按鈕實(shí)現(xiàn)，按照用戶所給用戶的貨幣的數(shù)目的不同，從而將物品從出貨口中取出，當(dāng)顧客將商品取出來(lái)的時(shí)候，交易就結(jié)束了?；赑LC的售貨機(jī)的功能具體包括了對(duì)貨幣的識(shí)別作用，以及傳送貨物與貨幣的過(guò)程。

本文實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)流程是第一步先由用戶進(jìn)行物品的選擇，接著投入相應(yīng)的貨幣，貨幣會(huì)通過(guò)光傳感器，硬幣會(huì)通過(guò)光驅(qū)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，當(dāng)投入的硬幣是無(wú)法識(shí)別的時(shí)候，就會(huì)自動(dòng)退出，當(dāng)貨幣是真的時(shí)候，硬幣就會(huì)投入到其他的貯幣口里面，同時(shí)傳感器對(duì)貨幣進(jìn)行了識(shí)別處理之后就可以把信號(hào)發(fā)送給PLC，用戶進(jìn)行選擇，PLC進(jìn)行控制，在相應(yīng)的輸出口地方會(huì)有對(duì)應(yīng)的信號(hào)輸出，同時(shí)如果在貨幣的儲(chǔ)存中沒(méi)有剩余的貨幣貨值是售貨機(jī)受到了損壞等等外在影響的時(shí)候，那么這個(gè)時(shí)候系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)報(bào)警機(jī)制?；赑LC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2 可編程序控制器

在進(jìn)行PLC控制的論述過(guò)程中，在設(shè)計(jì)電氣控制的過(guò)程中選擇了基于PLC以及基于單片機(jī)兩種方式，然而考慮到該系統(tǒng)所輸入的電壓值不是很穩(wěn)定，所以單片機(jī)的核心MCS-51容易出現(xiàn)溫度過(guò)高，導(dǎo)致爆裂的現(xiàn)象，同時(shí)PLC能夠完成控制操作，另外其特點(diǎn)還具體包括了高可靠性，強(qiáng)干擾性，以及易編程等操作。因此按照使用自動(dòng)售貨機(jī)的相關(guān)需求，本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)重點(diǎn)是用到了三菱PLC，這個(gè)控制裝置在自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)中起到了很大的作用。硬件接線圖如圖2所示。

3 PLC設(shè)計(jì)步驟

按照具體的設(shè)計(jì)需求，對(duì)系統(tǒng)的控制進(jìn)行分析，完成PLC的輸入點(diǎn)以及輸出點(diǎn)的分配工作；接著將對(duì)應(yīng)的硬件接線圖繪制出來(lái)；完成梯形圖程序的設(shè)計(jì)；將對(duì)應(yīng)的指令程序表寫(xiě)出來(lái)。

①系統(tǒng)比較：當(dāng)所有的貨幣都已經(jīng)成功投入使用之后，系統(tǒng)就會(huì)比較物品的價(jià)格和D41中錢幣的數(shù)量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)用戶投入的錢不夠物品的實(shí)際價(jià)格得時(shí)候，D2的指示燈就會(huì)出現(xiàn)閃亮，提示用戶需要投入錢幣，用戶也可以此時(shí)選擇退出系統(tǒng)。如果投入的錢幣數(shù)目是就會(huì)出現(xiàn)停止閃爍的現(xiàn)象。

圖2 硬件接線圖

表1 I/O的分配內(nèi)容

③供應(yīng)飲料系統(tǒng)：如果當(dāng)選擇按鈕按下的時(shí)候，就會(huì)啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的D3或D4按鈕。當(dāng)輸出飲料輸?shù)臅r(shí)候，貨幣的數(shù)目就會(huì)進(jìn)行減法運(yùn)算。如果飲料在輸出的整個(gè)過(guò)程時(shí)間是超過(guò)了9秒，那么就會(huì)停止操作。

④退幣系統(tǒng)：如果當(dāng)顧客飲料購(gòu)買過(guò)程完成之后，剩余的錢幣可以通過(guò)退幣按鈕實(shí)現(xiàn)。用戶可以在D11處接收到所退出的貨幣數(shù)目。

I/O的分配主要內(nèi)容如表1所示。

4 系統(tǒng)示意圖

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)售貨機(jī)主要的組成部分包括了飲料以及礦泉水兩種，其中在飲料以及礦泉水出口的地方表示的是電磁閥的控制部分。系統(tǒng)的簡(jiǎn)單示意圖如圖3所示。

通過(guò)程序的調(diào)試和相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠得出：這個(gè)系統(tǒng)程序可以很好地演示該系統(tǒng)，對(duì)PLC控制程序進(jìn)行修改，從而能夠選擇多種銷售種類以及銷售方式，另外也給自動(dòng)售貨機(jī)的研究創(chuàng)建了一種模擬的環(huán)境。通過(guò)完成了調(diào)試之后，系統(tǒng)就可以穩(wěn)定地進(jìn)行操作，從而完成教學(xué)的目標(biāo)，從一定程度可以幫助電工或者是機(jī)電專業(yè)的學(xué)生掌握更多的知識(shí)。

結(jié)語(yǔ)：本文主要實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)程序，在一定程度體現(xiàn)了自動(dòng)售貨機(jī)的功能以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)的效果很明顯，同時(shí)有著極強(qiáng)的操作性，另外建立模型中用到了PLC技術(shù)，從某種程度上而言可以運(yùn)用到真實(shí)的模型里面種，通過(guò)設(shè)計(jì)出新的軟件，從而增強(qiáng)調(diào)試的成功率，為學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)很好的學(xué)習(xí)環(huán)境，運(yùn)行的方式不同，那么模擬實(shí)現(xiàn)的操縱也不同，改善了教學(xué)模型單一性以及教學(xué)的局限性，從而也給教學(xué)以及科研創(chuàng)造了一個(gè)很好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，也有著一定的實(shí)用意義。大于2元的時(shí)候，飲料的指示燈D0就會(huì)出現(xiàn)閃亮的現(xiàn)象。如果投入錢幣的數(shù)值是大于3元的時(shí)候，飲料與礦泉水之間就會(huì)出現(xiàn)閃亮，這個(gè)時(shí)候能夠?qū)︼嬃线M(jìn)行選擇，也可以選擇退出操作。

圖3 系統(tǒng)的簡(jiǎn)單示意圖

②選擇系統(tǒng)：電路比較分析之后，就可以進(jìn)行選擇的操作，如果按下的按鈕是飲料或者是礦泉水的話，那么對(duì)應(yīng)的指示燈就會(huì)以1秒作為周期從而出現(xiàn)閃爍的現(xiàn)象。如果當(dāng)供應(yīng)完對(duì)應(yīng)的飲料之后，

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