基于PLC的自动售货机控制系统设计

摘要：文章设计的是基于松下FP1-C56系列plc的自动售货机控制系统，介绍了PLC的定义、工作原理、硬件组成和编程语言，并完成了PLC外部接线图，对基于松下FP1-C56系列PLC的自动售货机系统整体设计过程进行论述。文中采用的是松下PLC梯形图专用编译软件FPWIN-GR来进行程序的编写。

关键词：可编程控制器；自动售货机；梯形图

中图分类号：TP272 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）16-0014-03

自动售货机最早出现在20世纪60年代的欧美，当时在美国的地铁系统中，人们可以用1美分在自动售货机上买到一块口香糖，这便是最早的自动售货机。这种全新的零售方式很受欢迎，迅速地在美、日等发达国家得到普及并发展。自动售货机1999年开始进入中国市场，在机场、地铁、商场、公园等客流较大的场所，已不难发现自动售货机的身影。

1 自动售货机的结构组成

1.1 商品展示窗

商品展示窗由透明有机板窗、商品架、商品价格标签、选购按钮和照明灯组成，设在门前内部的可开启门，开启后可以更换商品的种类和商品的价格。

1.2 商品驱动机构

自动售货机内可以摆放各种各样的商品，包括饮料、食品、日常用品等，我们通过电机带动一种螺旋形装置，将商品“螺旋移动”到取货口。

1.3 钱币识别部分

钱币识别信号作为PLC的输入信号，其作用极其重要。钱币识别系统由钱币识别装置、钱币分类贮存装置和钱币自动找零装置3部分组成。

1.4 PLC控制系统

PLC控制系统是自动售货机的核心控制部分，控制自动售货机在自动售货过程中识别钱币，将钱币分类储存、自动显示投入金额、自动取出购买的商品以及退币找零等功能。同时，该系统另外增设了预设价格、商品自动计数和自动检查故障报警等功能，相当于自动售货机的“大脑”。其控制系统的硬件组成框架示意图见图1。

2 钱币识别以及各个执行机构的设计

2.1 钱币识别原理

当投入钱币，然后经过传感器采集数据，由识别器判别钱币的币值和真假，钱币和普通印制纸张有明显的区别，当用紫外线进行照射时，普通纸币表面发出荧光，而钱币表面则没有发出荧光；钱币识别过程中根据荧光的强弱区别钱币和普通纸币，由于5角、1元、5元、10元、20元面值钱币的颜色不尽相同，可以选用特别的光敏元件对颜色和几何图形进行鉴别，把各种不同面值的钱币和有价证券区别并自动计数，用几组红外线对管，在钱币送入过程中，检测钱币的长度和完整性。而对于硬币的识别，可以通过金属材质和体积对其进行区别，当通过货币投币窗口投入硬币，由电容和电感组成的特定高频信号线路所产生的磁场产生的微弱信号差异，再由检测频率的变化和设定值进行比较，确定硬币的类型后，经选频电路将频率信号完成电压信号输出，完成对金属硬币的识别。

2.2 钱币识别存储分配机构

由电机传动机构和检测元件组成。传动机构由微型电机执行，检测元件由荧光检测元件、光敏电阻组成。当钱币检测元件确定了币值和真假后，钱币由相应的电机送入内部存储箱；如果检测不合理，则微电机反转，将投入的假币或异物送出。

2.3 制冷装置设计

制冷装置由全封闭压缩机、冷凝器等组成。温度的检测由电热偶传感器中的铜-康钢电偶器检温，使得自动售货机内的商品保持良好的质量。当采集温度数据之后，运用PLC控制系统内部的PID运算进行温度控制。

3 程序设计

控制系统程序分块编程并对各个程序块进行说明，可以把一次交易过程分为几个程序块：运行初期电子标签价格的内部传递；投币过程；价格比较过程；选择商品过程；退币过程。

3.1 运行初期电子标签价格的内部传递程序的设计

在梯形图程序图2，系统初始化时，通过运行初期闭合继电器R9013在第一次扫描时将数值传递给上位机。给WR1-WR9及SV0-SV4赋初值，赋值功能通过高级指令FO实现。至于为什么要加入WR13、WR15、WR17、WR19及WR20，在以后的程序中将介绍它们的作用。

3.2 投币过程

在图3中，当按下投入1元时，相当于让R200接通，在计数过程中要求只在接通时检测一次。投入1元时在显示屏上显示相应的金额，余额值也要增加1元，加法是由16位加法指令F20来实现的。投入其他金额的钱币时原理同上。

3.3 价格比较过程

3.4 选择商品过程

在梯形图5中，一是要使商品出现在出货框中，二是要实现内部货币的运算。首先检测货架上有无商品，按下选择商品键，相当于给传感器一个脉冲信号，如果商品灯亮，则系统显示可以购买商品。购买后根据商品的价格确定找零的多少，通过退币口退出。

3.5 退币过程

在退币过程中，最主要的是完成退币的运算过程，根据结果输出相应的钱币，退币结束时还要使用到某些寄存器重新赋零。对应的梯形图程序如图6所示。

完成了以上5个过程，自动售货机的PLC控制程序基本完成，程序可以控制售货机实现各种要求的功能。

参考文献

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