自動(dòng)加熱販賣方便面的自動(dòng)售貨機(jī)

1、編號(hào)，L，L，L，L，L，L，工六#F=P畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 部：#系專業(yè):電氣自動(dòng)化技術(shù)班級(jí):自#班姓名：#學(xué)號(hào):#指導(dǎo)老師：#二零一五年五月摘要摘要自動(dòng)售貨機(jī)是勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物，不僅可以充分解決人力資源不足的現(xiàn)象，同樣能夠適應(yīng)不同的消費(fèi)環(huán)境和消費(fèi)模式。24 小時(shí)無人售貨的系統(tǒng)可以更省力， 運(yùn)營時(shí)需要的資本少、面積小，有吸引人們購 買好奇心的自身性能，可以很好地解決人工費(fèi)用上升的問題等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。而且， 隨之我過經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人民消費(fèi)的不斷提高，對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的需求必將越來 越多、越來越廣泛。設(shè)計(jì)了一套售賣桶面的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)

2、，控制部分中PLC使用西門子S7-200PLC來保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，安全節(jié)能，可獲得最佳的運(yùn)行狀態(tài)。PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)主要由可編程控制器、 紙幣識(shí)別器和加熱泡 面水的裝置組成。本設(shè)計(jì)中有4種桶面，能夠在投幣完成之后，選擇一種桶面出 貨；如果需要泡面，則可以通過自動(dòng)售貨機(jī)上自帶的燒水器進(jìn)行快速燒水進(jìn)行沖 泡。在設(shè)計(jì)重點(diǎn)在紙幣的識(shí)別方式和通訊方式， 在商品選擇部分的部分程序中也 有獨(dú)特的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：自動(dòng)售貨機(jī)；紙幣識(shí)別器；可編程控制器；梯形圖ABSTRACTABSTRACTThe vending machine is due to the labor-intensive to te

3、chnology-intensive industry structure the product of social transformation, the vending machine can not only solve the phenomenon of inadequate human resources fully, also can adapt to different environment and consumption patterns, 24 hours the vending system can be more easily, less capital needed

4、 for the operation, the area is small, have a curiosity to attract people to buy their own performance, is a good way to solve the problem of artificial cost rise, and other advantages. So, vending machine will be a good development trend of the future sales.This design system hardware part mainly i

5、ncludes the main circuit and control circuit of the hardware. PLC in the control part of the selection and the choice of monetary recognizer is one of the most important.This design is the use of Siemens S7-200 PLC to design a set of selling the barrel of the vending machine control system, PLC cont

6、rol to guarantee the system reliable operation, safety and energy saving, get the best running state.PLC control of automatic vending machine control system is mainly composed of programmable controller, notes recognizer and bubble surface water heating device together form a complete system, there

7、are four barrels in the design of the surface, to be able to pay is completed, choose a bucket of surface ship, if you need instant noodles, you can through the vending machine own water boiler fast boil water. In the design of hardware and software design of the control system is given, and the key

8、 parts, such as paper currency recognition of communication and a part of the programs emphasis on product selection.Key words: vending machine; Notes identifier; Programmable controller; Ladder diagramII目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第1章緒論1. HYPERLINK l bookmark6 o Curren

9、t Document 論文研究來源、目的和意義 1.論文研究來源1.論文研究目的和意義 1. HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 自動(dòng)售貨機(jī)的國內(nèi)外現(xiàn)狀 2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document PLC控制器概述 2.PLC 的定義2.PLC的工作原理2 .PLC的發(fā)展和應(yīng)用3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 本課題研究主要內(nèi)容 .3 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第2章自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的方案論證

10、 4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的工作流程 4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)方案選擇 4方案一：采用可編程控制器控制.4方案二：采用單片機(jī)控制5方案三：采用繼電器控制 5 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)主要設(shè)備選型 6可編程控制器(PLC)的選擇 6紙幣識(shí)別方式選擇7. HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 自動(dòng)售貨機(jī)控制系

11、統(tǒng)整體布局圖 10 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 第3章自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)11 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 系統(tǒng)控制總框圖 11 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)功能分析11 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)硬件選擇 1.2自動(dòng)售貨機(jī)紙幣識(shí)別器選擇12紙幣儲(chǔ)幣箱選擇12自動(dòng)售貨機(jī)電機(jī)和接觸器選擇 1 2燒水器的發(fā)熱管選擇1.3LED顯示器和數(shù)碼管選

12、擇 14 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document PLC的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 15 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 紙幣識(shí)別器通訊方式選擇1.5 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)1.8 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 系統(tǒng)軟件分析 18目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 系統(tǒng)總流程圖18 HYPERLIN

13、K l bookmark48 o Current Document PLC編程軟件簡(jiǎn)述 18 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 編程注意事項(xiàng) 18 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document I/O 端 口分配 1.9 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 程序設(shè)計(jì)20初始化系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 20貨幣識(shí)別系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)21貨物選擇程序設(shè)計(jì) 22出貨系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)22數(shù)碼管顯示系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)23 HYPERLINK l bookmark56 o Current Docu

14、ment 第5章結(jié)論與展望25致凝日26參考文獻(xiàn)27附錄A : PLC外部接線圖28附錄B:控制系統(tǒng)流程圖 29 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 附錄C:程序代碼30#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第1章緒論論文研究來源、目的和意義論文研究來源自動(dòng)售貨機(jī)最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)五、六十年代的西歐，英國是較早實(shí)行自動(dòng) 售貨機(jī)售貨的國家之一。1942年，在食品銷售中首先推廣了自動(dòng)售貨的銷售方 式。1950年，英國食品雜貨行有500家采用自動(dòng)售貨機(jī)售貨。1969年，采用自 動(dòng)售貨機(jī)售貨的商家增加到23000家，銷售的商品擴(kuò)展到文化用品、唱片、香煙、 食品等多個(gè)方面。進(jìn)

15、入70年代后，約有40多萬家香煙、飲料店采用自動(dòng)售貨機(jī)。 1980年英國有50余萬臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，年銷售額達(dá) 8.81億英鎊。70年代后，日 本、美歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)自動(dòng)售貨機(jī)迅猛的發(fā)展，短短 30年，發(fā)達(dá)國家自動(dòng) 售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)已發(fā)展到相當(dāng)大規(guī)模。自動(dòng)售貨機(jī)被廣泛地布放于車站、油站、碼頭、 機(jī)場(chǎng)、賓館、寫字樓、娛樂場(chǎng)所及大街小巷和公路旁，人們通過自動(dòng)售貨機(jī)可以 買到食品、香煙、飲料、報(bào)紙、票、卡甚至鮮花和小寵物等物品。自動(dòng)售貨機(jī)實(shí) 現(xiàn)了商品需求化、性能多樣化的發(fā)展，又原來只能有限商品品種，轉(zhuǎn)變?yōu)槔^百貨 公司、超級(jí)市場(chǎng)、便民店之后，以消費(fèi)者與售貨機(jī)“一對(duì)一”自動(dòng)售貨的無店鋪 銷售業(yè)態(tài)。目前自動(dòng)售貨機(jī)

16、是集聲、光、機(jī)電一體化的高新智能化產(chǎn)品，在我國也開始得到應(yīng)用。在中國人們可以看到現(xiàn)代化的自動(dòng)售貨機(jī)擺放在一些大商場(chǎng)門口、繁華街道兩旁、公園入口處以及其它熱鬧的場(chǎng)所。自動(dòng)售貨機(jī)的新奇、文明、高檔、 晝夜服務(wù)、占地小、靈活方便深受許多地區(qū)市民的青睞， 甚至出現(xiàn)許多排隊(duì)購買 的現(xiàn)象。專輯測(cè)算，中國的自動(dòng)售貨機(jī)在市場(chǎng)容量最保守算應(yīng)該有四十七萬臺(tái)， 一年的銷售額可達(dá)三百五十億元若按人均臺(tái)數(shù)計(jì)算全年可達(dá)五百億，自動(dòng)售貨機(jī)在日本達(dá)到平均每二三十人一臺(tái)， 在美國達(dá)到每四十人一臺(tái)，在歐洲每六十人一 臺(tái)，由于中國經(jīng)濟(jì)與上述國家還有一定差距，大約每臺(tái)五百人。因此，自動(dòng)售貨 機(jī)在中國有著廣闊的發(fā)展前景。論文研究目的和

17、意義面對(duì)當(dāng)前快速商品社會(huì)，人們的時(shí)間觀念越來越重，如何才能更快的購買到 顧客自己所需的商品，這都是顧客和商家共同面臨的問題。 隨著科技的發(fā)展及人 們生活水平的提高，自動(dòng)售貨機(jī)市場(chǎng)的發(fā)展越來越呈現(xiàn)出多元化及個(gè)性化的需 求。通過自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)行自助購物正逐漸成為市民的一種新的消費(fèi)時(shí)尚，快捷方便的購物方式滿足了人們?cè)诋?dāng)今科技高速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)追求高品質(zhì)生活的需 要。自動(dòng)售貨機(jī)在城市商業(yè)區(qū)、寫字樓大廳、風(fēng)景區(qū)、車站、碼頭、繁華街道等 公共場(chǎng)所的布設(shè)能夠美化亮化城市環(huán)境， 方便群眾生活，已經(jīng)成為城市各角落的#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一道亮麗風(fēng)景線。自動(dòng)售貨機(jī)已在國內(nèi)普及，并成為城市現(xiàn)代文明程度的一種象 征性標(biāo)志。

18、現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。但是現(xiàn)在各種 自動(dòng)售貨機(jī)層出不窮，但是放眼望去，自動(dòng)販賣泡面的自動(dòng)售貨機(jī)卻少之又少， 而泡面這種快餐的需求量卻與日俱增，從未減少。因此，設(shè)計(jì)基于PLC控制的泡面自動(dòng)售貨機(jī)對(duì)于一個(gè)自動(dòng)化專業(yè)的人員是具有重要意義的。自動(dòng)售貨機(jī)的國內(nèi)外現(xiàn)狀目前，中國的自動(dòng)售貨機(jī)擁有量約為15萬臺(tái)，相對(duì)于13億的人口大國，這 個(gè)數(shù)字微不足道。而在日本，平均每 25人就擁有一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，美國是每 50 60人一臺(tái)，歐洲則是每50- 120人一臺(tái)。在一些國家，自動(dòng)售貨機(jī)的商品銷 售額占全國零售業(yè)的六成以上，并以每年 10%勺速度遞增。據(jù)預(yù)測(cè)，未來幾年，中國市場(chǎng)將每年

19、增加510萬臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，沿海城市 將有3.5億人經(jīng)常使用自動(dòng)售貨機(jī)，具有巨大的市場(chǎng)潛力。有關(guān)專家指出，自動(dòng) 售貨機(jī)具有技術(shù)含量高、銷售方式新、市場(chǎng)潛力大、商品貨真價(jià)實(shí)等優(yōu)點(diǎn)，決定 了它廣闊的發(fā)展前景。而且，它與電子購物等新型消費(fèi)方式相通， 能創(chuàng)造出巨大 的商機(jī)。PLC控制器概述PLC的定義可編程控制器(Programmable Logic controller簡(jiǎn)稱PLC),是以微處理器作 為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。具體來說，它是數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，主要為工業(yè)環(huán)境所應(yīng)用。采用可以編程的存儲(chǔ)器， 用于它內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行順序控制、邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)與算數(shù)

20、操作等面向 用戶的指令，并通過數(shù)字或者模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 它的可靠性高、耐高溫、耐沖擊和耐振動(dòng)等特點(diǎn)，已成為解決自動(dòng)控制問題的最 有效工具。PLC的工作原理PLC采用“順序掃描、不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作。步驟如下：按照用戶控制要求編制好程序，并存于存儲(chǔ)器中，當(dāng) PLC運(yùn)行時(shí)，CPU執(zhí)行命令，按指令 序號(hào)(或地址號(hào))順序地作周期性循環(huán)掃描工作。如果沒有跳轉(zhuǎn)指令，那么它就 從設(shè)置的第一條指令開始，逐條順序執(zhí)行用戶設(shè)定的程序，直到程序結(jié)束為止。然后重新返回第一條指令，開始下一輪的工作。在每一次的掃描過程中，還要完 成對(duì)輸入信號(hào)的采集和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作，周而復(fù)始地進(jìn)行

21、下去。PLC#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的掃描工作過程分為：采集輸入信號(hào)、程序執(zhí)行和輸出刷新三階段，并進(jìn)行周期 性的循環(huán)工作。PLC的發(fā)展和應(yīng)用世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC是1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制的。早期 的PLC主要由分立組件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡(jiǎn)單的邏輯控制及 定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程 控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī) 特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用， 可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)組件都以繼

22、電器命名。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化 發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中， 使其功能發(fā)生了飛躍。更高 的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價(jià)比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī) 模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程 控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單

23、元，使應(yīng)用可編程控 制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、輕紡、交通運(yùn)輸、及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)， 被稱為現(xiàn)代技術(shù)的三大支柱之一。本課題研究主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)是以車站、商場(chǎng)以及學(xué)校等人群較多的自動(dòng)售貨機(jī)為控制對(duì)象， 采用 西門子S7-200PLC設(shè)計(jì)一套售賣桶面的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，采用 PLC控制來 保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行可靠，安全節(jié)能，獲得最佳的運(yùn)行狀態(tài)。PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)主要由可編程控制器、 紙幣識(shí)別器和加熱泡 面水的裝置一起組成一個(gè)完整系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)中有 4種桶面，能夠投幣完成之后， 選擇一種桶面出貨，如果需要熱水直接泡

24、面，則通過控制屏上的燒水按鍵，指示 燈變綠開始30s的燒水時(shí)間，等待指示燈變紅之后即通過水龍頭接水泡面。根據(jù)以上控制要求，進(jìn)行系統(tǒng)總體控制方案設(shè)計(jì)，硬件設(shè)備選型，PLC選型, 估算所需I/O點(diǎn)數(shù)，進(jìn)行I/O模塊選型，繪制系統(tǒng)硬件連接圖：包括系統(tǒng)硬件配 置圖、I/O連接圖。分配I/O點(diǎn)數(shù)，列出I/O分配表，設(shè)計(jì)程序。#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第2章 自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的方案論證自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的工作流程.自動(dòng)販賣機(jī)只有2個(gè)投幣孔，分別為5元、10元。.售貨共有4種桶面供選擇，分別為康師傅紅燒牛肉面、統(tǒng)一老壇酸菜牛肉 面、白象大骨面和康師傅鹵香牛肉面。.投幣只接受5元和10元，不找零。.投幣值等于5元時(shí)

25、，四種指示燈都亮，表示可以選擇其中任意一種桶面。.投幣值等于10元時(shí)，四種指示燈都亮，表示可以選擇其中任意兩種桶面。.按下要買的桶面按鈕，則相對(duì)應(yīng)的指示燈開始閃爍，5s后自動(dòng)停止，表示桶面已經(jīng)出。.取出桶面后如果需要熱水泡面，按下燒水按鈕開始燒水，30s之后可通過水龍頭接取熱水。自動(dòng)售貨機(jī)PLC控制系統(tǒng)方案選擇方案一：采用可編程控制器控制PLC控制程序采用SIEMENS公司提供的STEP 7-MicroWIN-V40編程軟件 開發(fā)。該軟件的SIMATIC指令集包含三種語言，即語句表（STL）語言、梯形圖（LAD） 語言、功能塊圖（FWD）語言。主要有以下特點(diǎn)：.使用靈活、通用性強(qiáng)一一PLC的硬

26、件是標(biāo)準(zhǔn)化的，加之 PLC的產(chǎn)品已系 列化，功能模塊品種多，可以靈活組成各種不同大小和不同功能的控制系統(tǒng)。在PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，只需在 PLC的端子上接入相應(yīng)的輸入輸出信號(hào)線。當(dāng) 需要變更控制系統(tǒng)的功能時(shí)，可以用編程器在線或離線修改程序，同一個(gè) PLC 裝置用于不同的控制對(duì)象，只是輸入輸出組件和應(yīng)用軟件的不同。.可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)一一微機(jī)功能強(qiáng)大但抗干擾能力差，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的 電磁干擾，電源波動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)，溫度和濕度的變化，都可能導(dǎo)致一般通用微機(jī) 不能正常工作；傳統(tǒng)的繼電器一接觸器控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，但由于存在大量的機(jī)械觸點(diǎn)（易磨損、燒蝕）而壽命短，系統(tǒng)可靠性差。PLC采用微電子技術(shù)，大

27、量的開關(guān)動(dòng)作由無觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來完成，大部分繼電器和繁雜連線被軟件程序所取代，故壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高，從實(shí)際使用情況來看，PLC控制系 統(tǒng)的平均無故障時(shí)間一般可達(dá) 45萬小時(shí)。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干 擾措施，能適應(yīng)有各種強(qiáng)烈干擾的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，并具有故障自診斷能力。如一般 PLC能抗1000V、1ms脈沖的干擾，其工作環(huán)境溫度為060C,無需強(qiáng)迫風(fēng)冷。.使口簡(jiǎn)單、維護(hù)方便一一PLC的接口按工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)，有較強(qiáng)的帶 負(fù)載能力（輸入輸出可直接與交流 220V,直流24V等強(qiáng)電相連），接口電路一#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文般亦為模塊式，便于維修更換。有的 PLC甚至可以帶電插拔輸入輸出模塊，

28、可 不脫機(jī)停電而直接更換故障模塊，大大縮短了故障修復(fù)時(shí)間。.體積小、功耗小、性價(jià)比高一一PLC的輸入輸出系統(tǒng)能夠直觀地反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng) 信號(hào)的變化狀態(tài)，還能通過各種方式直觀地反映控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通訊狀態(tài)、I/O點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)和電源狀態(tài)等，對(duì)此均有醒目的指示， 非常有利于運(yùn)行和維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視。用PLC實(shí)現(xiàn)控制功能的接線示意圖如圖 2-1所示。圖2-1用PLC實(shí)現(xiàn)控制功能的接線示意圖方案二：采用單片機(jī)控制.單片機(jī)受其他部件影響較大，用單片機(jī)制作的主控板受制版工藝、布局結(jié) 構(gòu)、器件質(zhì)量等因素的影響導(dǎo)致抗干擾能力差，故障率高，不易擴(kuò)展，對(duì)環(huán)境依 賴性強(qiáng)。.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)相對(duì)比較復(fù)雜

29、，運(yùn)用該方案，該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)包含擴(kuò)展電路 部分和系統(tǒng)配置電路部分，所以該系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)工作量相對(duì)較大， 影響系統(tǒng)開發(fā) 的時(shí)間。.系統(tǒng)的抗干擾能力相對(duì)較差，很難保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。.維護(hù)維修相對(duì)比較麻煩，維修需要的時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)。方案三：采用繼電器控制它的控制思想是以繼電器為核心，采用英接線方式把各種繼電器、定時(shí)器、 接觸器及其觸點(diǎn)按照一定邏輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制相關(guān)生產(chǎn)機(jī)械工 作。例如要通過接觸器實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)電機(jī)設(shè)備的同步運(yùn)行，采用繼電器控制，其控制系統(tǒng)如圖2-2所示：#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文圖2-2繼電器控制功能接線圖通過以上比較我們選擇以PLC為自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)。主要原因有以下幾

30、點(diǎn)：（1） PLC相比較單片在輸入輸出端口設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單；（2） PLC控制系統(tǒng)相 比單片機(jī)控制抗干擾能力更強(qiáng)，能更好的保證自動(dòng)售貨機(jī)穩(wěn)定的工作狀態(tài)；（3）PLC相比單片機(jī)維修更為方便，可以保證出現(xiàn)問題時(shí)能夠迅速解決問題，使自動(dòng) 售貨機(jī)能更快的投入到使用當(dāng)中。所以我們選擇PLC作為自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)。自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)主要設(shè)備選型可編程控制器（PLC）的選擇目前市場(chǎng)是可編程控制器種類繁多，有西門子的、三菱的、歐姆龍的等。同 一品牌的可編程控制器也有很多類型，僅西門子就 S7-200/S7-300/S7-400這三個(gè) 系列。結(jié)合PLCS7-200本身具有的：模塊結(jié)構(gòu)、可靠性好、多功能性、易編程性

31、 等特點(diǎn)，本次課題設(shè)計(jì)需要輸入端口 22個(gè)，輸出端口 15個(gè)。故設(shè)計(jì)中選用西門 子PLCS7-200CPU22&其外形圖如圖2-3所示。#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文狀態(tài)LED存6播卡一通訊口圖2-3 PLC外型實(shí)物圖電源及輸出卷子刖祕(mì)RUN/STOP開關(guān)及電化器擴(kuò)展I/O連接底部端陪輸入貓f及傳盛器電源紙幣識(shí)別方式選擇人民幣紙幣識(shí)別系統(tǒng)辨識(shí)真?zhèn)渭垘攀窃跇颖痉诸惸０逑?，將未知的紙幣模式?shù)據(jù)根據(jù)一定的規(guī)則進(jìn)行模板匹配， 從而識(shí)別紙幣的真?zhèn)魏蛶胖怠Ｈ欢?，如果?基于的模式數(shù)據(jù)未能提取出反映紙幣結(jié)構(gòu)的特征信息或沒有包含足夠的識(shí)別客 體信息，那么識(shí)別結(jié)果將無法令人接受。因此如何能夠快速、有效地提取紙幣客 體結(jié)構(gòu)的

32、特征信息，是人民幣紙幣識(shí)別系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一。目前，我國流通紙幣的是第四版和第五版的 12種人民幣，其中流通以第五 版為主，第四版紙幣處于各大銀行只收不付的狀態(tài)， 但仍有少量流通。對(duì)于人民 幣真?zhèn)蔚臋C(jī)器檢測(cè)手段也有很多，但主要應(yīng)用的有以下幾種：.紅外透射檢測(cè)由于人民幣紙幣使用的是專用紙張，是利用特殊的造紙?jiān)?，?yán)格的固定比 例制造出來的。紙張具有質(zhì)地光潔細(xì)膩不含雜質(zhì)， 堅(jiān)韌耐折挺括平整的特點(diǎn)。另 外人民幣采用凹印技術(shù)以及防偽油墨等高級(jí)印刷技術(shù)，油墨厚度較高，因而對(duì)紅 外信號(hào)的吸收能力較強(qiáng)。對(duì)于假鈔來講紙張和印刷技術(shù)均不能達(dá)到要求，對(duì)紅外信號(hào)的吸收能力會(huì)與真鈔不同，因此可以利用這一特點(diǎn)來辨別人民

33、幣的真?zhèn)纹錂z 測(cè)原理如公式(2-1)。I = I0 (1-1) exp (- RD)(2-1)其中I為接收光光強(qiáng)，I0為發(fā)射光光強(qiáng)，R為紙張和油墨的綜合消光系數(shù)， “為紙張和油墨的綜合反射率，D為紙張和油墨的厚度。由此可見，在發(fā)射光光強(qiáng)一定的條件下，接收光光強(qiáng)與紙張厚度、紙張和油#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文墨的折射率（包含紙張的圖案、油墨的顏色等因素）、消光率（包含紙張的圖案、 油墨的顏色等因素）有關(guān)。因此利用紅外透射方法可以檢測(cè)出紙幣紙張和油墨的 厚度、紙幣圖案、油墨特性等特征并可以分辨出紙幣幣值。簡(jiǎn)單來說就是對(duì)于同種面值真鈔來講，由于紙張材料、票面圖案、油墨顏色和印刷工藝是相同的，所以具有一定的共性

34、，不同面值紙幣由于票面圖案或油墨 顏色有較大差別，因此可以根據(jù)它們對(duì)相同光輻射的不同反映來判斷其面值。而對(duì)于假鈔來講所使用的紙張、油墨、印刷工藝和圖案等達(dá)不到真鈔的標(biāo)準(zhǔn)， 所 以對(duì)相同光輻射反映于真鈔不同，即可辨別真?zhèn)?。紅外透射檢測(cè)模塊的電路原理 圖如圖2-4。圖2-4紅外透射檢測(cè)模塊電路原理圖.熒光檢測(cè)熒光檢測(cè)是利用紫外光源照射到某些物質(zhì)表面時(shí)，這些物質(zhì)會(huì)輻射出熒光， 且不同物質(zhì)的熒光光強(qiáng)不同的原理來辨別紙幣的真?zhèn)巍Ｓ捎谌嗣駧潘褂玫氖菍?用紙張，不含雜質(zhì)，不添加熒光增白劑，呈自然的潔白色，所以在紫外線的光照 下，沒有的熒光反應(yīng)。而假鈔通常使用經(jīng)熒光增白漂白處理后的普通紙，因此在紫外線的照射

35、下會(huì)出現(xiàn)熒光反應(yīng)。所以，用紫外光源對(duì)鈔票進(jìn)行照射，同時(shí)用硅 光電池檢測(cè)熒光光量的大小可以區(qū)分鈔票真假。熒光檢測(cè)時(shí)要注意紫外光源和光電池的防塵，以及避免外界光線進(jìn)入檢測(cè)空 間造成干擾。在硅光電池的表面安裝一套透過波長(zhǎng)與假鈔熒光反應(yīng)波長(zhǎng)一致的濾 色片，可以避免外界光線的干擾。熒光檢測(cè)系統(tǒng)電路原理圖如圖2-5。#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文圖2-5熒光檢測(cè)系統(tǒng)電路原理圖.激光檢測(cè)用一定波長(zhǎng)的紅外激光照射人民幣上的熒光字，會(huì)使熒光字產(chǎn)生一定波長(zhǎng)的 激光，通過對(duì)此激光的檢測(cè)可辨別鈔票的真假，識(shí)別效果好，但造價(jià)高。.磁性油墨檢測(cè)磁性檢測(cè)的工作原理是利用真鈔的某些部分是用磁性油墨印刷，通過磁頭對(duì)鈔票的磁性進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)紙

36、幣移動(dòng)時(shí)磁性油墨與磁頭摩擦使磁頭線圈感應(yīng)出電 流，對(duì)該感應(yīng)電流強(qiáng)弱的檢測(cè)來辨別紙幣的真?zhèn)?。因此磁性檢測(cè)過程需要紙幣與磁頭磨擦良好，磁頭過高或過低都會(huì)造成辨別失誤， 所以對(duì)加工和裝配的要求較 高，第四版及第五版人民幣紙幣磁性分布如表 2-1所示。.安全線磁編碼的識(shí)別第五版人民幣的安全線采用的是磁性材料，利用放大和整形電路對(duì)磁頭檢測(cè)磁性安全線的波形進(jìn)行處理，可以看出安全線的波形分為2類，如圖2-6所示。因此針對(duì)磁性波形的時(shí)域特征，分別記錄磁性脈沖寬度和間隔寬度， 可分辨不同 磁性特征從而進(jìn)行面值識(shí)別。由于本款人民幣紙幣識(shí)別系統(tǒng)是面向中小型自助售貨及服務(wù)設(shè)備的應(yīng)用，因此其所接收的幣值較小，主要為第四

37、版和第五版 5元、10元和20元各版別人民 幣。綜合該類系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合、識(shí)別要求、使用成本和裝配加工的難易度考慮，選 擇紅外透射檢測(cè)和熒光檢測(cè)兩種識(shí)別模式， 并輔以長(zhǎng)度檢測(cè)來進(jìn)行紙幣的真?zhèn)伪?別，可以滿足需要。表2-1人民幣磁性分布描述表紙幣類型磁性特性描述第四版100元水印側(cè)和數(shù)字編號(hào)側(cè)兩端和中間部分均有磁性油墨。第四版50元水印側(cè)和中間部分有磁性油墨，數(shù)字編號(hào)側(cè)無磁性油 墨。9#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第五版100元/50元數(shù)字編號(hào)有磁性；連續(xù)安全線有磁性，但在透明的 “100RMB/50RMB ” 處較弱。第五版20元黑色數(shù)字編號(hào)有磁性；間斷安全線有磁性，但無透明 文字。第五版10元/5元黑色數(shù)字

38、編號(hào)有磁性；連續(xù)安全線有磁性，但無透明 文字。笫8版人民幣20元nnnnnn nnnn n 第5版人民市10, 5元I i-I pI i-*i i-I I pT|j-n J-1I u圖2-6人民幣安全線波形2.4自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)整體布局圖圖2-7自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)整體布局圖自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的整體布局如圖 2-7所示:10#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第3章自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制總框圖根據(jù)基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的原理，系統(tǒng)的電氣控制總框圖如圖3-1所示：圖3-1自動(dòng)售貨機(jī)硬件圖自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)功能分析自動(dòng)售貨機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括檢測(cè)和計(jì)幣系統(tǒng)、熱水加熱系統(tǒng)、桶面供應(yīng)系統(tǒng)、退幣系統(tǒng)和報(bào)

39、警系統(tǒng)5個(gè)基本模塊。.檢測(cè)和計(jì)幣系統(tǒng)。檢測(cè)和計(jì)幣系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)校驗(yàn)錢幣是否正確。投入的錢 幣送入感應(yīng)器，感應(yīng)器記憶投幣的個(gè)數(shù)傳送到檢測(cè)系統(tǒng) （即電子天平）和計(jì)幣系 統(tǒng)。計(jì)幣系統(tǒng)允許進(jìn)行累加錢幣，累加的錢幣數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)寄存器中。 如果檢 測(cè)結(jié)果不正確時(shí)，認(rèn)為是假幣，退出系統(tǒng)。.熱水加熱系統(tǒng)。熱水加熱主要是對(duì)于需要直接進(jìn)行食用的顧客準(zhǔn)備的，在 取完桶面之后，按下燒水按鈕，經(jīng)過 30s之后，打開熱水開關(guān)即可使用。.商品供應(yīng)系統(tǒng)。商品供應(yīng)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)商品的輸出。當(dāng)按下選擇按鈕時(shí)， 相應(yīng)的電磁閥和電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。在商品輸出的同時(shí)，減去相應(yīng)的購買錢幣數(shù)。當(dāng) 商品輸出達(dá)到8s時(shí)，電磁閥首先關(guān)斷，小電機(jī)繼續(xù)工作

40、 0.5s后停機(jī)，保證電磁 閥可以完好的關(guān)斷。.退幣系統(tǒng)。退幣系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)假錢幣的退回。如果識(shí)別出是假幣的話就退 幣，退幣之后電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。11#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)硬件選擇自動(dòng)售貨機(jī)紙幣識(shí)別器選擇由于目前的紙幣識(shí)別系統(tǒng)通常是單口的，而第五版5元人民幣由于尺寸較小，這樣造成紙幣進(jìn)幣對(duì)中偏差，從而引起該幣種識(shí)別率低或出現(xiàn)卡幣現(xiàn)象。為解決該現(xiàn)象，所以紙幣進(jìn)幣口選擇為雙接收口形式（如圖 2-1所示），寬口可接 收寬度為70mm以內(nèi)的紙幣，窄口可接收寬度為 63mm以內(nèi)的紙幣，這樣尺寸 較小的紙幣可由窄接收口進(jìn)入紙幣識(shí)別系統(tǒng)，提高了窄小幣種的對(duì)中精度。*圖3-2進(jìn)幣口雙接收口示意圖紙幣儲(chǔ)幣箱

41、選擇目前的中小型自助售貨及服務(wù)設(shè)備中使用的紙幣識(shí)別系統(tǒng)配備的紙幣儲(chǔ)幣箱為敞開式設(shè)計(jì)，錢款保護(hù)不足，常發(fā)生部分配貨人員私拿錢款現(xiàn)象， 且追查責(zé) 任比較困難，給運(yùn)營商造成不少經(jīng)濟(jì)損失。為解決這個(gè)問題，錢幣儲(chǔ)幣箱選擇增 加了一個(gè)插片式保險(xiǎn)鎖孔，使用鎖具可將儲(chǔ)幣箱與紙幣識(shí)別系統(tǒng)外殼鎖?。ㄈ鐖D 3-3所示），儲(chǔ)幣箱不能隨意打開，從而避免配貨人員私拿錢款現(xiàn)象。同時(shí)儲(chǔ)幣 箱上hi阿尤一個(gè)檢測(cè)光橋，可以檢測(cè)儲(chǔ)幣箱位置以及是否裝滿紙幣，避免無箱 壓錢或儲(chǔ)幣箱滿壓幣損壞電機(jī)的現(xiàn)象。自動(dòng)售貨機(jī)電機(jī)和接觸器選擇.自動(dòng)售貨機(jī)上電機(jī)的選擇自動(dòng)售貨機(jī)上有多個(gè)電動(dòng)機(jī)，在桶面的輸出部分，是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)彈簧旋轉(zhuǎn) 一圈將桶面轉(zhuǎn)出，

42、每種桶面輸出都要有一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)， 因此，需要選擇適當(dāng)?shù)?電動(dòng)機(jī)。但是在自動(dòng)售貨機(jī)上使用的電動(dòng)機(jī)一般功率不大，自動(dòng)售貨機(jī)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(jī)，這樣可以增大12#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文扭矩，使桶面的彈出得到保證。雖然現(xiàn)在一般使用的電動(dòng)機(jī)大部分為交流電機(jī)， 但在自動(dòng)售貨機(jī)上，售貨的時(shí)間很短，因此需要在很短的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)，也需要在 很短的時(shí)間內(nèi)制動(dòng)，交流電機(jī)不能滿足這些要求，因此使用直流電動(dòng)機(jī)比較好C表3-1電動(dòng)機(jī)選型減速電機(jī)XINX-37JS額定電壓12VDC額定功率3W轉(zhuǎn)速16R.P.M減速比1: 10.接觸器的選擇因?yàn)槭褂玫氖侵绷麟姍C(jī)，所以選用24V直流接

43、觸器。直流接觸器的電磁機(jī)構(gòu) 無渦流和磁滯損耗，鐵心由整塊軟鋼組成，端面上無需裝短路環(huán)，采用磁吹式滅 弧裝置，線圈匝數(shù)多直流接觸器的操作頻率越高。燒水器的發(fā)熱管選擇目前在即熱式行業(yè)中主要有三種加熱技術(shù)， 分別為：金屬加熱技術(shù)（分為不 銹綱和銅兩種）、水晶（石英）加熱技術(shù)和鍥金加熱技術(shù)三種。先說第一種，金屬加熱技術(shù)，原理就是在不銹綱或者銅制作的加熱杯中， 放 入螺旋式加熱管，就像大家用過的燒水用得“熱得快”原理相近，經(jīng)過市場(chǎng)驗(yàn)證， 此加熱技術(shù)的劣勢(shì)較為明顯，就是容易結(jié)水垢，腐蝕，從而導(dǎo)致漏水漏電，安全 方面不能保證，壽命也不長(zhǎng)；第二種，水晶（石英）加熱技術(shù)，此種加熱技術(shù)的原理是在水晶管（玻璃）外壁

44、鍍了一層碳膜, 一下，水晶（玻璃） 導(dǎo)致加熱效率不高, 就會(huì)隨之越來越低, 全問題；通過碳膜加熱后由水晶管傳熱到水晶管中的水， 大家可以想 的導(dǎo)熱性不是很好，所以在熱傳遞過程中，熱量會(huì)大量損失，還有，鍍?cè)谕獗诘奶寄?huì)隨時(shí)間的推移慢慢衰減， 加熱效率 另外玻璃的穩(wěn)定性不高，遇到極冷極熱的情況，也會(huì)出現(xiàn)安第三種就是鍥金加熱技術(shù)，該技術(shù)起源于德國，全稱叫“鍥金裸線加熱技術(shù)”， 加熱器是由鍥合金組成，鍥含量高達(dá) 80%是普通加熱式的5倍，也就是通常所 說的鍥80,熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)加熱方式，熱傳遞更快，加熱效果更卓越。另63度以上的溫度，鍥金63度，完全不給水垢外水垢是影響加熱器壽命的主要原因，水垢的

45、形成需要 加熱器良好的導(dǎo)熱性更是優(yōu)于其它材料，使局部溫差低于 產(chǎn)生的條件，因此熱傳遞更快，長(zhǎng)期使用，加熱效果和自身質(zhì)量依然和最初時(shí)沒13#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文什么區(qū)別。另外，由于鍥金加熱器超強(qiáng)耐腐蝕的特性， 使它適合在任何水質(zhì)中都 能正常工作，大大延長(zhǎng)了熱水器的使用壽命。綜合以上的比較，在自動(dòng)售貨機(jī)中使用的熱水加熱器使用飛羽公司具有耐腐 蝕性強(qiáng)和熱效率高的鍥金材質(zhì)加熱體進(jìn)行熱水的加熱。LED顯示器和數(shù)碼管選擇自動(dòng)售貨機(jī)的顯示設(shè)備是一個(gè)直觀提示消費(fèi)者是否能夠買商品、余額多少和提供幫助的部件。因此顯示器的選擇就尤為重要，一個(gè)適合用在自動(dòng)售貨機(jī)上的 顯示器首先是要功能齊全，然后是成本低。本次設(shè)計(jì)的顯示器

46、采用 LED顯示屏，LED就是light emitting diode ,發(fā)光 二極管的英文縮寫“簡(jiǎn)稱 LED”。它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示 方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、行情、視頻、錄像信號(hào)等各種信息的 顯示屏幕。LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形，視頻顯示屏采用微型計(jì) 算機(jī)進(jìn)行控制。圖文、圖像并茂、以實(shí)時(shí)、同步、清晰的信息傳播方式播放各種 信息。還可顯示二維、三維動(dòng)畫、錄像、電視、 VCD節(jié)目以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況。LED 顯示屏顯示畫面色彩鮮艷立體感強(qiáng)，靜如油畫動(dòng)如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、 機(jī)場(chǎng)、商

47、場(chǎng)、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場(chǎng)、建筑市場(chǎng)、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理 和其它公共場(chǎng)所。.LED顯示屏技術(shù)特點(diǎn)：(1)效果卓越:采用動(dòng)態(tài)掃描技術(shù)，畫面穩(wěn)定、無雜點(diǎn)、圖像效果清晰、動(dòng) 畫效果生動(dòng)多樣、視頻效果流暢。內(nèi)容豐富：可顯小文字、圖表、圖像、動(dòng)畫、視頻信息C方式滅活：由用戶任意編排顯東模式C質(zhì)量保證：采用進(jìn)口發(fā)光材料、高品質(zhì) IC芯片、無噪聲大功率電源。信息量大：顯示的信息不受限制。維修方便：模塊化設(shè)計(jì)，安裝維護(hù)方便。同時(shí)LED顯示頻亮度高、工作電壓低、功耗小、微型化、易與集成電 路匹配、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、耐沖擊、性能穩(wěn)定。.數(shù)碼管顯示特點(diǎn)：7個(gè)細(xì)長(zhǎng)的發(fā)光二極管組成 當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng) 就能

48、顯示出各種字符，盡管但其控制簡(jiǎn)單，使有也方 陰極連在一起的稱為共陰7段數(shù)碼管一般由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中由 數(shù)字顯示，另外一個(gè)圓形的發(fā)光二極管顯示小數(shù)點(diǎn)。 的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫發(fā)光?？刂葡鄳?yīng)的二極管導(dǎo)通， 顯示的字符形狀有些失真，能顯示的數(shù)符數(shù)量也有限, 便。發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為共陽極數(shù)碼管，14#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文極數(shù)碼管，如圖3-3所示CM*，qi ,q %7Tl數(shù)他行內(nèi)部字段LED和沙乩分”圖3-3 7段數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖CPU輸出口直接驅(qū)動(dòng)七 QB0中的八個(gè)輸出口對(duì)本設(shè)計(jì)方案要求具有兩位七段數(shù)碼管顯示，采取用 段數(shù)碼管的方法，因此要用到 SEG指令。本設(shè)計(jì)方案中應(yīng)的是十位數(shù)的七段數(shù)碼

49、管，擴(kuò)展口 QB2中的八個(gè)輸出口對(duì)應(yīng)的是個(gè)位數(shù)的七 段數(shù)碼管，SEG指令的輸入只能是字節(jié)型數(shù)據(jù)，因此存在由I到B的轉(zhuǎn)化問題， 個(gè)位數(shù)、十位數(shù)分別用I-BCD、I-B的指令來實(shí)現(xiàn)的。PLC的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的PLC外部接線圖如附錄A所示。CPU226CN的傳感器電源24V(DC) 可以輸出600mA電流，通過核算在本設(shè)計(jì)中PLC容量完全滿足要求，CPU226CN 的輸出繼電器觸點(diǎn)容量為 2A,電壓范圍為530V (DC)或5250V (AC)。紙幣識(shí)別器通訊方式選擇人民幣紙幣識(shí)別系統(tǒng)是自助售貨及服務(wù)系統(tǒng)內(nèi)貨幣識(shí)別模塊的組成部分之 一，當(dāng)紙幣識(shí)別系統(tǒng)上電啟動(dòng)后需要不斷的與自助售貨及服務(wù)系統(tǒng)的主控

50、制模塊 進(jìn)行信息交換，以此來設(shè)定工作狀態(tài)、報(bào)告幣值信息、接受或退出紙幣等等。因 此紙幣識(shí)別系統(tǒng)與主控制系統(tǒng)之間需要采用一種可靠的內(nèi)部通訊總線協(xié)議。目前，在中小型自助售貨及服務(wù)系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛的內(nèi)部通訊總線協(xié)議主 要是歐美使用的MDB/ICP總線協(xié)議、日韓的VCCS和國內(nèi)的脈沖總線協(xié)議。脈 沖總線協(xié)議功能比較簡(jiǎn)單，未遵循與售貨機(jī)握手通訊的國際標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議， MDB/ICP和VCCS兩種協(xié)議各有特點(diǎn)，但相對(duì)來說MDB/ICP總線協(xié)議應(yīng)用更為 廣泛，因此本系統(tǒng)采用 MDB/ICP總線協(xié)議。15#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文MDB/ICP （Multi-Drop bus/Internal Communicati

51、on protocol）是由 NAMA ,EVA 和EVMMA聯(lián)合制定的一套用于自助售貨及服務(wù)系統(tǒng)的主控制模塊與多個(gè)外設(shè) （硬幣識(shí)別系統(tǒng)、紙幣識(shí)別系統(tǒng)、讀卡器等）之間信息交互的通信協(xié)議，也是被 國際自助服務(wù)行業(yè)采用的國際接口標(biāo)準(zhǔn)之一。MDB/ICP采用的是一種主從式結(jié)構(gòu)（Master-Slave Arrangement的串行總線 接口標(biāo)準(zhǔn)，波特率為9600。協(xié)議規(guī)定有且只有1個(gè)主設(shè)備稱為VMC ,其他設(shè)備 作為從設(shè)備。協(xié)議為每個(gè)從設(shè)備分配了一個(gè)惟一的地址（如硬幣識(shí)別系統(tǒng)為08H, 紙幣識(shí)別系統(tǒng)為30H,讀卡器為10H等）和一套指令集。用戶可以根據(jù)需要增 添新的從設(shè)備和其對(duì)應(yīng)的地址，但VMCR多

52、可帶32個(gè)從設(shè)備，MDB總線設(shè)備連 接如圖3-3所示。圖3-3 MDB總線連接示意圖VMC通過輪詢的方式保持與從設(shè)備的聯(lián)系，從設(shè)備接收到 VMC的對(duì)自己 的詢問后根據(jù)自身狀態(tài)進(jìn)行回應(yīng)，如果從設(shè)備在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不作出任何回應(yīng)，則被視為暫時(shí)脫離總線，關(guān)于通信細(xì)節(jié)內(nèi)容將在第四章編程實(shí)現(xiàn)中加以介紹。 MDB/ICP總線協(xié)議規(guī)定只能由 VMC發(fā)起每次會(huì)話，從設(shè)備只有在接收到屬于 自己的查詢命令時(shí)才會(huì)作出回應(yīng)，因此一般不會(huì)發(fā)生總線沖突。在 MDB/ICP總 線協(xié)議會(huì)話中的最后一個(gè)字節(jié)一般是校驗(yàn)數(shù)據(jù)用以檢查數(shù)據(jù)傳遞是否發(fā)生錯(cuò)誤， 如發(fā)生錯(cuò)誤將通過重傳機(jī)制來糾正錯(cuò)誤。MDB/ICP總線協(xié)議的硬件接口如圖3-4所

53、示。16#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文圖3-4 MDB/ICP總線協(xié)議接口圖MDB/ICP總線協(xié)議的引腳功能如表3-2所示表3-2 MDB/ICP引腳功能說明表引腳標(biāo)號(hào)功能說明引腳標(biāo)號(hào)功能說明1+34V (DC)4VMC接收2接地5VMC發(fā)送3NC6通信公共端本系統(tǒng)通過微處理器的串行異步通信接口并采用光隔離方式實(shí)現(xiàn)MDB/ICP協(xié)議數(shù)據(jù)通信，電路原理圖如圖 3-5HPU-TXJiiru-MuHDB-5:工HDD aM)B-1IBB-3733 林 43 4A S-供取系統(tǒng)U_! X13圖3-5 MDB/ICP電路原理圖17#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件分析硬件連接確定之后，系統(tǒng)的控制功能主要通

54、過軟件實(shí)現(xiàn)，結(jié)合自動(dòng)售貨機(jī)的 的控制要求軟件設(shè)計(jì)分析如下：.投入紙幣后經(jīng)識(shí)別后光傳感器給 PLC信號(hào)，PLC計(jì)幣系統(tǒng)開始計(jì)幣，計(jì)幣 系統(tǒng)程序利用計(jì)數(shù)器計(jì)幣；.貨幣累計(jì)后運(yùn)用比較指令讓可以選的桶面指示燈亮，顯示可以選擇桶面， 并利用互鎖來避免同時(shí)按下兩個(gè)按鈕，選擇兩種桶面；.購買貨物完成后，按下顯示屏上的燒水按鈕，接通電源開始燒水，30S之后熱水燒好的之后，自動(dòng)斷開電源，接水泡面。系統(tǒng)總流程圖在經(jīng)過上述控制系統(tǒng)硬件軟件的分析介紹后，及結(jié)合自動(dòng)售貨機(jī)控制要求， 畫出系統(tǒng)總的流程圖如附錄B所示。PLC編程軟件簡(jiǎn)述PLC控制程序采用SIEMENS公司提供的STEP 7-MicroWIN-V40編程軟件

55、 開發(fā)。該軟件的SIMATIC指令集包含三種語言，即語句表（STL）語言、梯形圖（LAD） 語言、功能塊圖（FWD）語言。語句表（STL）語言類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，特別 適合于來自計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的工程人員，它使用指令助記符創(chuàng)建用戶程序，屬于面向 機(jī)器硬件的語言。梯形圖（LAD）語言最接近于繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的電氣控 制原理圖，是應(yīng)用最多的一種編程語言，與計(jì)算機(jī)語言相比，梯形圖可以看作是 PLC的高級(jí)語言，幾乎不用去考慮系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理和硬件邏輯，因此，它很容易被一般的電氣工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)人員所接受，是初學(xué)者理想的編程工具。 功能塊圖（FWD）的圖形結(jié)構(gòu)與數(shù)字電路的結(jié)構(gòu)極為相似， 功能塊圖

56、中每個(gè)模塊有 輸入和輸出端，輸出和輸入端的函數(shù)關(guān)系使用與、或、非、異或邏輯運(yùn)算，模塊 之間的連接方式與電路的連接方式基本相同。編程注意事項(xiàng)輸入/輸出單元通常也稱I/O單元或I/O模塊，是PLC與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間 的連接部件。PLC通過輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 PLC對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的依據(jù)；同時(shí)PLC又通過輸出接口將處理結(jié)果送給被 控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。.輸入輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等器件的觸點(diǎn)可以多18#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文次重復(fù)使用，無需復(fù)雜的程序結(jié)果來減少觸點(diǎn)的使用次數(shù)。.梯形圖每一行都是從左母線開始，線圈終止于右母線。觸點(diǎn)不能放在線圈 的右

57、邊。除不經(jīng)程序外，任何線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、高級(jí)指令等不能直接與左 母線相連。如果需要任何時(shí)候都被執(zhí)行的程序段， 可以通過特殊內(nèi)部常閉繼電器 或一個(gè)沒有使用的內(nèi)部繼電器的常閉觸點(diǎn)來連接。.在程序中，不允許同一編號(hào)的線圈兩次輸出。.不允許出現(xiàn)橋式電路。程序的編寫順序應(yīng)是自上而下，從左至右的方式。為了減少程序的執(zhí)行步數(shù)， 程序應(yīng)為“左大右小，上大右小”。梯形圖是用的最多的PLC圖形編程語言。梯形圖語言是在傳統(tǒng)電器控制系統(tǒng) 中常用的接觸器、繼電器等圖形表達(dá)符號(hào)的基礎(chǔ)上演變而來的。它與電器控制線路圖相似，如圖4-1所示。繼承了傳統(tǒng)電器控制邏輯中使用的框架結(jié)構(gòu)、邏輯運(yùn)算方式和輸入輸出形式，具有形象、直觀

58、、實(shí)用的特點(diǎn)。因此，這種編程語言為 廣大電氣技術(shù)人員所熟知，是應(yīng)用最廣泛的PLC的編程語言，是PLC的第一編程H 0(a)(b)圖4-1傳統(tǒng)繼電器控制線路圖和PLC梯形圖上圖中(a)為傳統(tǒng)繼電器才$制線路圖；(b)為PLC梯形圖實(shí)驗(yàn)證明：該系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)較全面地演示自動(dòng)販賣機(jī)的使用功能，通過修改PLC控制程序，可在自動(dòng)販賣機(jī)上實(shí)現(xiàn)多種控制方式、銷售方式、銷售種類。自 動(dòng)售貨機(jī)可以根據(jù)投入的錢幣自動(dòng)付貨。它根據(jù)投入錢幣的多少，提示你 可以買什么東西，再按一下相應(yīng)的按鈕，購買的桶面就可以從出口處提出， 出口處提示用戶將物品拿走。I/O端口分配根據(jù)控制要求I/O端口分布如下表4-1所示。19#學(xué)校畢業(yè)

59、設(shè)計(jì)論文表4-1I/O端口分配序號(hào)輸入單元PLC地址序號(hào)輸出單元PLC地址1投幣5元I0.113A貨物顯示Q1.02投幣10元I0.214B貨物顯示Q1.13送貨（A貨物）I0.315C貨物顯示Q2.04送貨（B貨物）I0.416D貨物顯示Q2.15送貨（C貨物）I0.517出貨口Q2.36送貨（D貨物）I0.618電機(jī)正轉(zhuǎn)Q2.67數(shù)碼個(gè)位顯示I0.0-I0.319電機(jī)反轉(zhuǎn)Q2.58數(shù)碼十位顯示I0.4-I0.79限位開關(guān)S1I1.010限位開關(guān)S2I1.111限位開關(guān)S3I1.212限位開關(guān)S4I1.3程序設(shè)計(jì)在整個(gè)程序流程中，經(jīng)常要控制一部分指令重復(fù)執(zhí)行若干次，以便簡(jiǎn)短的程 序完成大量的

60、處理任務(wù)。這種按某種控制規(guī)律重復(fù)執(zhí)行的程序稱為循環(huán)程序。循 環(huán)程序有先執(zhí)行后判斷何先判斷后執(zhí)行兩種基本結(jié)構(gòu)。而我們要選用的是先判斷后執(zhí)行。在系統(tǒng)開始工作的時(shí)候，先要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，即在開始啟動(dòng)的時(shí)候， 先對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分的當(dāng)前工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)， 如出錯(cuò)則報(bào)警，接著對(duì)售貨機(jī)運(yùn) 行的各參數(shù)進(jìn)行初始化處理，賦予一定的初值。初始化系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)在完成購買物品之后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化處理，初始化系統(tǒng)程序如圖4-2所示。20#學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)論文程序生彝網(wǎng)絡(luò)1 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題國始化 一SM00MCI jEN ENDINOUT-MW。SQQC )11圖4-2初始化系統(tǒng)程序貨幣識(shí)別系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)對(duì)5元和10元的人民幣進(jìn)