展赫 駱瑩升 袁建川 薛蕊

摘 要：本產(chǎn)品是隸屬于自動(dòng)售貨機(jī)的散裝水果自動(dòng)售賣機(jī)，是采用稱重的方式，將用戶購(gòu)買的每個(gè)水果進(jìn)行稱重，將系統(tǒng)計(jì)算出的價(jià)格顯示在顯示屏上，用戶根據(jù)自我需求選擇購(gòu)買的數(shù)量，以及選擇支付的方式。散裝水果自動(dòng)售賣機(jī)的產(chǎn)生，能夠方便廣大市民能夠隨時(shí)吃到新鮮的水果，而且不用到超市或市場(chǎng)就能買到，它解放了人力，方便了生活，創(chuàng)造了效益。該系統(tǒng)主要由不同貨道、稱重模塊、運(yùn)送單元等組成，以西門子S7-200PLC作為核心主控制器，來控制售貨機(jī)的售賣過程，并對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的工作過程做了分析，最終完成散裝水果自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)售貨機(jī);散裝稱重;MCGS;西門子S7-200PLC

引言

散裝水果自動(dòng)售賣機(jī)是為了方便廣大市民能夠隨時(shí)吃到新鮮的水果，而且不用到超市或市場(chǎng)就能買到，它解放了人力，方便了生活，創(chuàng)造了效益。散裝水果自動(dòng)售賣機(jī)可以根據(jù)用戶需求選擇購(gòu)買的數(shù)量，將用戶購(gòu)買的每個(gè)水果進(jìn)行稱重，將系統(tǒng)計(jì)算出的價(jià)格顯示在顯示屏上。該系統(tǒng)主要由不同貨道、稱重模塊、運(yùn)送單元等組成，以西門子S7-200PLC作為主控制器來控制售貨機(jī)的售賣過程，我們還應(yīng)了昆侖通態(tài)開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件來對(duì)散裝水果自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制，更加方便、智能化。從實(shí)際運(yùn)行結(jié)果來看，該控制系統(tǒng)穩(wěn)定性比較好，適應(yīng)性比較強(qiáng)，可以適用于各種環(huán)境下的售貨機(jī)控制。

1產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)包括供電系統(tǒng)、位置檢測(cè)部分、溫度檢測(cè)部分、重量檢測(cè)部分、控制部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、傳送帶傳遞結(jié)構(gòu)、整體框架結(jié)構(gòu)、自鎖式開合結(jié)構(gòu)、組態(tài)屏顯示部分，總體設(shè)計(jì)框圖見圖1。

采用西門子CPU226控制器、壓力傳感器、壓力變送器、MCGS組態(tài)顯示屏、24V直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等共同配合作用來控制整個(gè)自動(dòng)售賣系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容如下：

1.1外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

將采用傳統(tǒng)自動(dòng)售貨機(jī)的整體框架，售貨機(jī)采用4到5層貨倉(cāng)，每層貨倉(cāng)根據(jù)水果大小尺寸設(shè)置不同尺寸的貨道，通過直梯式運(yùn)輸貨道將每層貨倉(cāng)相連，每層貨倉(cāng)可單獨(dú)拆卸，運(yùn)輸人員可將售空貨倉(cāng)拆下，換上提前裝好水果的貨倉(cāng)，運(yùn)輸人員不用將每個(gè)水果依次裝入貨倉(cāng)，節(jié)省上貨時(shí)間。

1.2水果傳送系統(tǒng)

水果傳送系統(tǒng)將采用三部分貨道傳送。

1.3稱重系統(tǒng)

稱重系統(tǒng)采用壓力傳感器與變送器配合，將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化為，在配以鍵盤、顯示電路及強(qiáng)大軟件來組成。電子稱不但計(jì)量準(zhǔn)確、快速方便，更重要的是動(dòng)稱重、數(shù)字顯示，通過PLC控制器設(shè)計(jì)價(jià)格系數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算水果價(jià)格，最后通過顯示屏將重量及價(jià)格顯示出來。

1.4支付功能

當(dāng)稱重結(jié)束后，經(jīng)過用戶確定，顯示屏將顯示需要支付的金額，用戶可通過屏幕選擇支付方式，若是選擇掃碼支付，顯示屏將顯示收款碼，當(dāng)然也可選擇其他的傳統(tǒng)付款方式。付款成功后，稱重臺(tái)將下降到取貨口。若是用戶放棄支付或者購(gòu)買時(shí)間過長(zhǎng)，稱重臺(tái)將上升到貨倉(cāng)處放入貨倉(cāng)，將水果放入貨倉(cāng)后稱重臺(tái)回到原處。

1.5制冷系統(tǒng)

制冷系統(tǒng)可以保證水果不易腐爛，保持新鮮。制冷系統(tǒng)將采用傳統(tǒng)的壓縮機(jī)制冷。

1.6電源管理

采用S-50-24開關(guān)電源，它體積小、重量輕、效率高，具有短路過載保護(hù)性，通過交直流轉(zhuǎn)換及降壓處理，可供電給單片機(jī)和電機(jī)。

2 功能調(diào)試設(shè)計(jì)

散裝水果售貨機(jī)將采用西門子S7-200CPU224型號(hào)的控制器、稱重傳感器、稱重變送器、四個(gè)紅外模塊、昆侖通態(tài)TPC7062Ti組態(tài)屏、1個(gè)步進(jìn)電機(jī)、四個(gè)24V直流減速電機(jī)共同配合作用來控制整個(gè)自動(dòng)售賣系統(tǒng)。

2.1CPU

西門子CPU224采用數(shù)字量輸入14*24VDC，數(shù)字量輸出 10*24V DC 輸出，允許最大的智能模塊7個(gè)模塊，高速運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，支持2路高速脈沖輸出100KHZ，6路告訴計(jì)數(shù)輸入，最高達(dá)30KHZ。單條布爾指令運(yùn)算僅需0.3us。擁有大容量的存儲(chǔ)空間，程序存儲(chǔ)空間為36K，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間20K，內(nèi)部FLASH，永久保持，此控制器作為整個(gè)系統(tǒng)的中央控制單員。

2.2壓力傳感器處理

高精度平行梁?jiǎn)吸c(diǎn)式稱重傳感器，稱重精準(zhǔn)，堅(jiān)固耐用，量程為0～1KG，綜合精度誤差達(dá)到±0.017%F.S，防護(hù)等級(jí)為IP65級(jí)，此傳感器用來作為稱重系統(tǒng)的主要傳感器。稱重變送器與稱重傳感器配合使用，變送器是把傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R(shí)別的信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。傳感器和變送器一同構(gòu)成自動(dòng)控制的監(jiān)測(cè)信號(hào)源。首先它對(duì)供電電壓采用多重濾波，有效保障供電電壓的穩(wěn)定性;其次對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行高頻濾波，穩(wěn)定可靠的濾除高頻信號(hào)等噪音。

2.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

57步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器配合使用，將作為直梯式運(yùn)輸貨道的動(dòng)力單元，采用24V輸入電壓和脈沖信號(hào)，2.8Nm的大扭矩，將足以帶動(dòng)多個(gè)水果上下運(yùn)輸?shù)膭?dòng)作，采用步進(jìn)電機(jī)更加準(zhǔn)確的計(jì)算每層貨道的距離，性能更加穩(wěn)定，而且高效精準(zhǔn)。24V直流減速電機(jī)將作為第二貨道的動(dòng)力單元，此電機(jī)實(shí)現(xiàn)自鎖功能，而且具有大扭力，適合作為第二貨道的動(dòng)力單元。

2.4顯示功能

顯示屏將采用昆侖通態(tài)TPC7062Ti觸摸屏，此觸摸屏可與西門子PLC進(jìn)行通訊使用，可實(shí)時(shí)監(jiān)控售貨機(jī)內(nèi)的水果數(shù)量以及溫度、日期顯示，用戶可根據(jù)自己的需要在屏幕上選擇所需的水果，此屏響應(yīng)迅速且性價(jià)比高。

3 結(jié)論

散裝水果自動(dòng)售貨機(jī)將實(shí)現(xiàn)散裝稱重、貨倉(cāng)便攜拆卸等功能，散裝水果自動(dòng)售賣機(jī)是自動(dòng)售貨機(jī)的一種，其優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)，一是售賣水果自身的優(yōu)勢(shì)，水果富含人們所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，不像零食、飲料那樣有大量添加劑，人人都離不開水果，所以此產(chǎn)品是面向所有人群的，市場(chǎng)廣闊。二是相對(duì)于傳統(tǒng)的水果自動(dòng)售賣機(jī)，本產(chǎn)品貨倉(cāng)大，水果價(jià)格低，品質(zhì)優(yōu)良。三是操作簡(jiǎn)單，采用傳統(tǒng)自動(dòng)售賣方式，可進(jìn)行掃碼支付或投幣刷卡支付。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳金寶.基于PLC的水果自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)[J].電子世界，2020（20）：114-115+120.

[2]姚瑩.自動(dòng)售貨機(jī)觸摸屏設(shè)計(jì)原理[J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（16）：75-76.

[3]金薇.基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2020（14）：15-16.

[4]熊世賦，劉純弟，王北平.用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無人售貨機(jī)項(xiàng)目開發(fā)探究[J].信息記錄材料，2020，21（07）：221-223.

[5]成翔.基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].花炮科技與市場(chǎng)，2019（04）：216-217.

[6]楊秀芝，俞敏，李軒，華文林，楊春杰，董春法.水果自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2018，34（02）：1-3+37.

作者簡(jiǎn)介：

展赫（1998-），男，山東省濟(jì)南人，學(xué)士，研究方向：控制工程

駱瑩升（2001-），男，四川資陽人，學(xué)生，研究方向：機(jī)器人工程

袁建川（1998-），女，重慶市人，學(xué)士，研究方向：控制工程

薛蕊（1981-），女，山東省濟(jì)寧人，碩士，副教授，研究方向：控制工程

該項(xiàng)目由青島黃海學(xué)院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目《散裝水果自動(dòng)售貨機(jī)》（X202013320079）支持。

（青島黃海學(xué)院? ? 青島? ?266427）