基于PLC和触摸屏自动售货机设计.docx

二一四届学生毕业论文（设计） 存档编号：_毕业论文（设计）论 文 题 目 基于plc和触摸屏自动售货机设计 (英 文) the vending machine design based on plc and touch screen 学 院 机电与建筑工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 程健翔 学 号 201006101206 指导老师 2014年05月28日摘要 自动售货机的样式有很多，大多数放在短时间人口流动又比较大的公共场所，比如学校、食堂、车站、医院等。在这些地方，它不仅吸引人眼球，更是为人们提供了一种便捷的购物方式。这次设计的是一个出售饮料的自动售货机。有许多元件可以对自动售货机实现售货功能，需要一个合适的主控单元，这可以从价格、功能、可靠性等多方面考虑来做出选择。相对于别的元件，plc具有的优势明显，选择用它来实现控制。根据售货性质，设计售货机的结构，确定它可以实现的功能，是如何工作的，选择相应的硬件（电机、货币识别器等）。然后对i/o进行分配，考虑编写程序需要的存储容量，确定plc的型号，画出控制电路接线图。对所选型号的plc进行进一步的了解并熟悉的相关指令功能，弄懂自己要用的指令，根据控制要求，在“gx developer”中编写合理的程序。此次设计还涉及到触摸屏的运用，首先需要对触摸屏有一定的了解，明白它的工作原理，最后进行触摸屏仿真，做出相关触摸屏设计。关键词：自动售货机； plc； 梯形图； 触摸屏abstracta great variety of vending machine is mostly placed in the public area like schools、dining-hall and hospitals etc. in these places, the vending machine not only attracts peoples attention, but also brings people a new way to go shopping. it is designed for selling drinks. though the function of the vending can be implemented by many controllers, we need to make a right choice. so we should take the price、functions、reliability and other aspects into consideration . plc has great advantages, it is more suitable. so we can use it to control the vending machine. on the basis of its sales, the structure of the vending machine can be designed. and make sure that it can achieve the function. you should also know how it works and select suitable hardware(motor、currency, etc.). then, we make a distribution between input and output and consider the needed storage capacity for writing the program. the type of plc needs to be determined. and draw the wiring diagram of the control circuit. make a further understanding of the selected plc and be familiar with related instruction function. also, these instructions need to be used well. then write a reasonable program through “gx developer” according to the control requirements. in the process of the design, the“ touch screen technology” should also be used. firstly, some knowledge about touch screen should be acquired. then attempt to know its principles of working. finally, make its simulation and complete the relevant design.keywords: vending machine; plc; ladder diagram; touch screen目录1 绪论11.1 自动售货机的研究背景及意义11.2 研究自动售货机的目的11.3 本设计研究的内容12 自动售货机的功能分析32.1 自动售货机主控单元的确定32.2 自动售货机的售货方法52.3 自动售货机的空间结构62.4 自动售货机的功能72.5 自动售货机的购物使用流程83 自动售货机的硬件部分103.1 控制电路硬件组成框图103.2 确定自动售货机使用的plc类型103.3 货币识别器选型133.3.1 硬币的识别原理133.3.2 纸币的识别原理153.4 自动售货机电机及其它选择154 自动售货机的软件设计174.1 自动售货机的控制系统174.2 自动售货机的程序部分184.2.1 程序中用到的部分指令184.2.2 自动售货机的控制程序185 触摸屏设计275.1 触摸屏简介275.2 触摸屏的工作原理275.3 触摸屏界面设计28结论37参考文献38致谢39附录401 绪论1.1 自动售货机的研究背景及意义由于资本主义国家很早就完成了工业革命，售货机最先出现在资本主义社会。当时美国工业水平不及英国，但是还是有一定量的自动售货机，基本是出售糖果类小物品。而英国当时已经可以运用售货机贩卖杂货，从日用生活用品香烟、食品等到文化商品唱片。随着时间推移，通过自动售货机贩卖物品这种方式被周围各国借鉴，他们也相继研究和生产自己的自动售货机。从20世纪80年代以来，自动售货机作为一种很新颖的售货方式，在欧美、日本等发达国家基本上已经普及。尤其在日本，除了鸡蛋、米饭不能贩卖，自动售货机几乎可供销售各种生活用品。与商店工作人员售货比较，尽管种类不及店铺齐全，但它有自己的有优势。它可以实现24小时无人售货，售货方便，节省人工和成本。目前，大多数自动售货机的价格仍然非常贵，全世界在工作的自动售货机也只有两千万左右，其中日本就占了大部分。中国在方面起步较晚，只是在繁华城市偶尔可以看见自动售货机。 近些年，自动售货机在我国的大中城市发展得相当快，尤其是在一线城市，在大学校园、食堂、车站、小区这些地方都可以看到自动售货机。现代生活的节奏越来越快，忙碌的工作使得人们很少有机会去超市购物，倘若可以在居民小区里设置一些自动售货机，这无疑可以缓解上班族的购物压力。虽然它的价格目前仍然昂贵，但是随着经济发展，它会普及的。自动售货机不仅丰富了人们的购物方式，更是给消费者提供了方便。它的使用可以节省社会能源和人力资源，符合节约型社会发展要求。 1.2 研究自动售货机的目的 自上世纪70年代以来,自动售货机在全球得到了飞快的发展并成为一个新兴的产业，在生活中不断普及,也逐渐被应用于其他的领域。随着中国经济的快速发展、行业运作方式需要改革。我国是人口大国，有着大量生产、大量消费的社会环境。传统的去店铺、百货、超市等地方购物已经无法充分满足人们的需求，人们需要更多的购物渠道。自动售货机不仅可以提供一个购物平台，也给消费者带来了方便。这种购物方式深受人们喜欢。尽管现在中国拥有的自动售货机数量还不算很多，但是我国人口多、零售业的发展相当快，自动售货机行业的发展前景还是很好。 1.3 本设计研究的内容对自动售货机进行设计，可以从硬件和软件两大部分着手：（1）根据售货机实现的功能，确定出货方式，选择继电器、电机等。（2）选择货币识别器：包括纸币和硬币。（3）通过i/o分配以及程序所需的存储容量来确定plc的型号，做出硬件连接图。（4）掌握所选型号plc的有关指令功能，在“gx developer”中编写合理的程序。（5）学习掌握触摸屏的原理及应用，完成控制系统的模拟仿真。2 自动售货机的功能分析2.1 自动售货机主控单元的确定对自动售货机实现售货功能，需要一个合适的主控单元。可以满足需求的元件有很多，但最适合的需要通过功能、价格、可靠性等各方面进行比较才可以确定。 2.1.1 plc的部分功能plc是一种以微处理器为核心的工业通用自动控制装置，其实质是一种工业控制用的专用计算机。因此，它的组成与一般的微型计算机基本相同，也是由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统和软件系统组成了一个完整的plc系统，它们相辅相成，缺一不可。plc的硬件系统主要有主机、输入/输出扩展单元、外部设备组成，各部分之间通过总线连接。其中主机由中央处理单元（cpu）、存储器、输入/输出电路、外部设备接口、电源几大部分组成。中央处理单元是plc的核心部件，它的功能是：（1）接受、存储用户通过变编程器等输入设备输入的程序和数据。（2）以扫描方式接收来自输入单元的输入变量、状态数据，并存入相应的数据存储区（3）利用错误校验技术监控存储和通信状态、诊断内部电路的工作状态、电源状态和用户编程中的语法错误。 (4)执行用户程序，完成各种数据处理、传输和存储，并根据数据处理结果，刷新有关标志的状态位的状态和输出状态寄存器的内容，产生相应内的内部控制信号，以完成用户指令规定的各种操作。（5）响应各种外围设备的要求。存储器是plc的另一主要部分，存储器主要用来存放系统程序、用户程序和数据。根据存储器在在系统中的作用，可将其分为系统存储器和用户存储器。系统程序存储器用来存放制造商为用户提供的监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其他关，管理程序。系统程序直接影响着plc的整机性能。系统程序需要永久保存在plc中，不能因关机、停电或其它部分出现故障而改变其内容。因此，系统程序需固化在只读存储器rom中，作为plc 的一部分提供给用户，用户无法改变系统程序的内容。用户数据存储器是专门提供给用户存放程序和数据的，用户存储器游客分成用户程序存储器和用户数据存储器。用户程序存储器用来存储用户编写的程序，用户数据存储器用来存储控制过程成中不断改变的信息，如输入/输出信号、各种工作状态、计数值、定时值、运算的中间结果等。输入模块用来接受和采集输入信号，输入信号有两类：一类是按钮开关、行程开关、数字拨码开关、接近开关、压力继电器等提供的开关量输入信号；另一类是从电位器、热电、测速电机、各种变送器变送来的连续变化的模拟量输入信号。输入模块还需要将这些不同的电平信号转换成cpu能识别的数字信号。输出模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号，并把它转换成现场执行部件能接收的信号，用来控制接触器、电磁阀、调节阀、调速装置等，控制的另一类负载是指示灯数字显示器和报警装置等。 2.1.2 确定自动售货机的主控单元为plc很多元件可以实现对自动售货机的控制。生活中我们对设备控制用的大多是继电器，但它在这里会显得很笨重、控制柜接线过于复杂。主控结构有许多，单片机也可以实现控制，价格也不贵，但在电压不稳的情况下，单片机就很有可能被损坏。因此价格仅仅是方案选择时需要考虑的一个因素，可靠性往往也是选择时需要考虑的。为了实现经济效益的最大化，企业都希望设计过程花费的时间少、生产周期越短越好，最理想的情况是一边设计、一边改造、一边生产。这个社会发展太快，产品更新换代的速度已是你不能想象的，所以在生产过程中需要不断改造工艺。为了给企业提高经济效益，实现利益最大化，企业都要求不改动现有生产设备和外部接线，只需更改程序，花最少时间完成改造并投入生产。传统的继电器或半导体都满足不了，继电器控制柜里的接线相当复杂，出现了错误很难被发现，费时费力。而plc的最大有点就是在软件上做文章，不需要更改接线，只需根据新的工艺要求编写合适程序(梯形图)，这不仅节省了劳动力，而且加快了产品的改造和能上市的进度。这种控制方式简单、经济、灵活、给企业带来了活力，同时大大提高了经济效益，可以说是达到了事半功倍的要求。我们都知道，我国70%左右的生产机械设备依然是采用传统的继电器控制，不仅可靠性差，设计程序和接线也是相当复杂。在方案的确定到技术设计以及操作实施这个过程中，由于工作量很大，直接造成设计周期很长。而采用plc控制，通常不会去画图，只需完成对应的程序的编写，发现调试无误、合理，就可以保存在相应的存储器中。当生产需要时，很快就可以调出使用。这不仅方便、简单又节省时间。在当下科技成果飞快发展的今天，市场经济的竞争就是花最小的投入来获取最大的回报。具有相同功能的售货机可以采用不同的控制方法。实现无人售货，自动售货机作为一种独立设备，不仅要求它的结构可靠、同时也要有很高的稳定性和执行效率。如果采用液压系统控制，由于液压系统控制的技术要求更高，它对阀体和设备的组装也有很高的要求，非常不经济，同时反应速度比较缓慢，效果不是很好；电力机械在生活中很常用，由于它的体积较大，而自动售货机的空间有限。如果使用它来控制，自动售货机的有用价值空间得不到充分利用，同时也会造成动力资源的浪费；使用单片机控制，在输入、输出接口上要做的工作量太大，过于复杂，同时抗干扰能力差，不稳定，这也不合理。对比起来，plc具有“可靠性高、编程简单、维护方便”等优点，同时价格不贵，优势明显。 可以满足需求的元件有很多，但最适合的需要通过功能、价格、可靠性等各方面进行比较才可以确定。通过对比，选择plc。2.2 自动售货机的售货方法自动售货机常用的售货方法有三种。一种是使用“机械手推货型”售货机，主要是通过“机械手推货”装置对货道上的商品行售卖。售货动作是由灵敏度很高的传感器来进行控制，从而实现售货过程的高效、精确和自动化。另一种是弹簧出货型售货机，主要是依靠货道上弹簧的旋转来出货，这是生活中常见的商品输出方式。这种方式出货准确，也非常好操作，容易实现，一般是在商品尺寸与出货弹簧直径可以匹配的情况下使用。第三种是“升降台出货型”售货机，它可以结合弹簧或者“机械手”一起组合使用，是一种辅助出货系统，是为了减小商品出货时的损伤，可以实现贩卖容易碎的商品。本次设计的售货机采用的是双螺旋体出货装置，采用这种结构，可以使人清楚地了解每个货道上的货物情况，这样便于顾客选择货物；在货物不足的情况下，工作人员可以及时发现并补足货物,这样在编写程序时不需要设置“无货报警”。这种机构的组成有：驱动电机、减速器、螺旋体挂轮、螺旋体、货道。两个螺旋体通过一对齿轮进行啮合，其中一个按顺时针旋转，那么另一个就按逆时针旋转。货物是分布在螺旋体的螺距间，当螺旋体旋转一圈，就会送出一个商品。2.3 自动售货机的空间结构售货机需要有一定的容量来装货（饮料），它是通过弹簧的旋转将饮料从货道上送出去。为了方便，采用单货道。由于在该设计中，售货机出售八种饮料，相应地应该占有八个货道。当然为了丰富出售商品的种类，可以对商品进行合理的摆放，并多加几个双推进弹簧即可。当购物者够买某种饮料时，物品是依靠电动机带动弹簧的转动而被送到出货通道中，人们从取物口取出自己购买的物品。当购物者买其中某种饮料时，要求售货机不能多出货品。设计时，将饮料的尺寸和弹簧螺距尺寸进行合理地匹配，从而保证每一个单位饮料在每个弹簧间隔内并被卡紧，这样就可以避免货物自动掉落的情况。售货机可以出售很多东西，但毕竟空间有限，也需要工作人员完成货物的补给。图2-1 自动售货机的空间结构示意图2.4 自动售货机的功能当购物者投入一定的币值时，售货机上的传感器很快就可以采集到所有数据，货币识别器可以辨别币值，并向plc传送信息，售货机能够对所投入的币值进行累加，最后根据累加的钱数去判断能否购买某种物品，并给出相关购物提示。当顾客按下其中一个选择按钮时，首先电动机就会驱动弹簧旋转将饮料转到出货口，然后顾客从取物口取走自己买的东西，一次交易就简单地完成了。售货功能的实现离不开它的硬件和软件系统，根据购买过程，可以分为投币、比较、选择和饮料供应、退币这五个部分。简单地说，售货机的基本功能就是首先辨别币值同时进行累加，然后根据累加值判断是否可以购买某种物品，最后给出相关购物提示。本次设计的售货机可以出售八种饮料，价格2元类饮料有可乐、芬达、健力宝、雪碧这四种，价格为3元的有东方树叶和加多宝，价格为4.5元有纯牛奶和咖啡这两种。当消费者投入一定的钱币，如果投入的钱数超过对应商品的价格时，对应的指示灯就会亮，提示可以购物。比如投入2元时，4个指示灯就会亮；当投入钱数超过4.5元，所有指示灯都会亮。如果消费者按下芬达按钮时，售货机内部相应的关于减法运算的程序就会执行，将投入的钱数减去可乐的价格，相应的电机就会启动驱动弹簧旋转出货，芬达就会掉入出货口。同理，购买别的物品也是一样的。购买物品完成后，若余额足够，可以选择继续购物；当余额不足或者不想再买时，可以选择退币。这次交易就完成了。通过上面分析可以得出，售货机在完成一次看似简单的交易，它的内部会执行比较、加法、减法等指令，完成相应的运算。整个售货过程是在货币识别的基础上完成的。根据操作的性质将售货机的售货分为如下四个过程：(1)投币过程(2)价格比较过程(3)选择商品过程(4)退币过程将售货机的工作过程分为五个状态：(1)启动状态：启动前元件处于复位，电机静止，等待消费者投币才运行。(2)投币状态：在投币口处投入合适的人民币（大于20元不能识别）（3可购买显示状态：对应的指示灯亮。 (4)购买状态:按下选择按钮。(5)退币状态：按下退币按钮，售货机计算退币钱数并退币。2.5 自动售货机的购物使用流程消费者需要购买某个物品时，当投入一定的币值后，售货机就会给出相应的购物提示。当投入的钱数只能买其中一个物品时，在选择购买后，若有余额会自动退出；如果投入的钱数足够时，在购买一个物品后可以继续选择购买，也可以直接退币；当投入的钱数不足以买任何一个物品时，在规定时间内没有进行投币，投入的钱数会自动退出。投币时既可以投硬币，也可以投纸币，但是只能退硬币。该设计的退币值有五角和一元两种。 图2-2 自动售货机的使用流程3 自动售货机的硬件部分自动售货机的硬件部分包括主电路部分和控制电路部分的硬件。控制部分中plc的选型和货币识别器的选型的最重要的。根据i/o分配表选择出plc，并列出外部接线图。根据之前对自动售货机的功能介绍，选择货币识别器。最后选择自动售货机上的主电路部分的硬件。3.1 控制电路硬件组成框图从如下控制流程框图可以很清晰地看出：控制部分的硬件由货币识别器、plc、各种按钮（包括各选择按钮和退币按钮）、各指示灯和接触器等。投币纸币识别器硬币识别器plc各选择按钮各指示灯退币按钮各接触器 图3-1 自动售货机控制部分硬件组成框图3.2 确定自动售货机使用的plc类型表3-1 plc的i/o分配表 输入输出 设备输入 设备输出开始按钮sb0x0000.5元灯hl1y00105元sb1x0011元灯hl2y0021元sb2x0025元灯hl3y0035元sb3x00310元灯hl4y00410元sb4x00420元灯hl5y00520元sb5x005可乐灯hl6y006可乐按钮sb6x006雪碧灯hl7y007雪碧按钮sb7x007纯牛奶灯hl10y010纯牛奶按钮sb10x010东方树叶灯hl11y011东方树叶按钮sb11x011芬达灯hl12y012芬达按钮sb12x012加多宝灯hl13y013加多宝按钮sb13x013健力宝灯hl14y014健力宝按钮sb14x014雀巢咖啡灯hl15y015雀巢咖啡按钮sb15x015可乐出口yv1y016退币按钮sb16x016雪碧出口yv2y017纯牛奶出口yv3y020东方树叶出口yv4y021芬达出口yv5y022加多宝出口yv6y023健力宝出口yv7y024雀巢咖啡出口yv8y0251元退币yv13y0260.5元退币口yv14y027退币口灯hl16y030货币不足灯hl17yo31取物口灯hl18y032plc控制在逻辑上方便、控制速度高、更灵活且便于维护。plc是建立在单片机上的产品。单片机是一种集成电路，不具可比性。单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，plc是单片机应用系统的一个特例。从工程角度上说：对于单项或重复极少的项目，采用plc是更明智、快捷的途径。功率高，可靠性好！通过对各种控制的优缺点分析，各适用于不同控制要求的场合。对于自动售货机的设计来说。要求控制速度快、灵活、可靠性高、易于维护和改动、属于单项重复数少的项目。用plc来控制是最好的选择。它少了几点继电器控制的笨重和单片机控制的复杂性。但分析各种厂家生产的plc。西门子plc多用于大型、超大型的场合。所以我选用了三菱型plc来进行自动售货机的控制。又根据对自动售货机的i/o分配表确定该自动售货机有15个输入点和26个输出点，15个输入包括开始按钮、货币识别按钮和饮料选择按钮以及退币按钮。输出点包括5个货币识别指示灯、8个饮料指示灯、8个饮料输出、2个退币以及3个特殊的指示灯。因此选用fx2n-64mr型的plc。关于plc的具体分配如上表3-1所示。因为plc的输入端内部本身有24v的电源，所以输入部分不用外接电源，而在输出端需要外接电源。各种指示灯和接触器可以用同一个电源，因此，不用将各个输出分开个供电。选择的电源是根据电动机的额定电压选的，详见3.4节。虽然plc输出端有多个com口，但由于各个点所接电压相同，所以，图中未显示所有的com口。因为在次设计中使用的是现有的货币识别器，货币识别器识别币种后，将各种不同的币放在不同的部位。x01、x02、x03、x04、x05分别为代表0.5元、1元硬币和5元、10元、20元纸币的投入。货币识别器每识别一次，开关接通一次， 相当于投入一个币。该plc自动售货机i/o接线图中， plc元件x006，x007，x010，x011、x012、x013、x014、x015是选择控制按钮，选择可乐，雪碧，纯牛奶、东方树叶、芬达、加多宝、健力宝、雀巢咖啡。线圈y006，y007，y010，y011、y012、y013、y014、y015，是作为指示灯的输出线圈。当投币，选择可乐、雪碧、纯牛奶、东方树叶、芬达、加多宝、健力宝、雀巢咖啡时的指示引导购物作用。按钮和指示灯，直接明了，方便简单，易于操作。确定了plc的类型，又完成了对各个点的分配，那么plc的外部接线图如下3-2所示。 图3-2 外部接线图3.3 货币识别器选型这次设计，我们需要选择一个硬币识别器（可识别五角和一元）和一个纸币识别器（可识别五元、十元、二十元）。货币识别器的选择是相当重要的，它是顺利完成一次购物的基础。因为时间原因，就都选择现有的。两种识别器都可以进币，但纸币识别器不可以退币。3.3.1 硬币的识别原理硬币识别器的总体思想是通过真假硬币通过两种传感器时电容和电感参数的改变量不同来辨别。在硬币识别器中复合式硬币识别器价格便宜，识别可靠，所以选用此种硬币识别器来完成硬币方面的识别。复合式硬币识别器的原理：复合式硬币识别器主要是由平板电容传感器、和电感线圈传感器、检测电路、单片机控制电路组成。电容传感器是通过检验硬币的厚度来辨别真伪的，当硬币通过投币口进入平板电容传感器时会引起传感器电容的变化，这个传感器也可以实现对硬币材质的检测。通过与电容传感器配用的交流电桥将电容的变化转换为电压信号，再通过放大电路将信号放大进入单相桥式整流滤波电路将交流变为直流并滤去干扰信号在通过电压比较器后输入ad转换器将模拟信号转换为数字信号传入控制电路。 而电感线圈传感器是通过不同的金属材质通过线圈时电感改变量不同来检测的。当硬币通过电感线圈时也会使电感量改变，通过电感式传感器配用的交流电桥电路使电感的改变转换为电压信号，由于硬币通过传感器的时间比较短，所以所获得的信号比较微弱，因此需要在信号输出口连接一个放大电路使信号放大。在复合硬币识别器中需要用到单片机，而传入单片机的信号必须是直流信号，所以在放大电路的末端我们需要连接一个单相桥式整流滤波电路是将交流变为直流再传入单片机控制系统。在整个过程中也需要连接有滤波电路输入单片机。 当硬币识别器识别硬币后，硬币按面值被电磁阀分配到不同的贮币腔内备用，当收到退币找零信号后，通过退币电磁阀拉杆，将贮币腔内下部的硬币依电信号程序退币，完成自动售货机的退币找零功能。找零功能的完成与贮币腔的机械设计有关。当硬币识别器识别硬币后将会把不同的硬币分别派发在不同的腔内。货币识别器通过通信传达信息给plc。本次使用的现有硬币识别器的容量为500枚，可识别5角与1元硬币。 bd-8g硬币识别器表3-2 硬币识别器选型 （1）型号（2）工作电压（3）工作电流（4）工作温度bd-8gdc +12v2a-20c60c3.3.2 纸币的识别原理纸币识别器是由主控部分、传感器、去等组件、a/d转换器、外部存储、电机、模式选择、电源版等组成的一个单片机控制系统。通过多个接口把紫外、磁性、红外穿透引入主控器。把正常钞票在个传感器中的信号进行统计取样、识别，并寄存下来，作为检测的依据。当识别纸币时，把在各通道接口接收到的信号参数与原来寄存的信号进行比较、判断。若有较大差异，则使电机反转。纸币相对于硬币来说，识别会麻烦一些，纸币中常常会出现一些假币，所以能够识别货币的真假时之比识别器的一项重要功能。人民币的制作一般采用的时专门的纸张，假钞通常是采用经过漂白处理的普通纸张。经过漂白处理的纸张在紫外线的照射下通常会有荧光反映，而人民币则没有。因此，紫外线可以检测纸币真伪。利用红外激光照射人民币上的荧光字，会使荧光字产生一定波长的激光，透过对此激光的检测可辨出纸币的真伪。纸币识别器由双向微型电机和捻纸皮带组成传动机构，检测则由荧光检测、光敏电阻和红外线对管等组成。当由纸币投入时，入口处红外线被遮挡，接受管发出信号电机正转，捻纸皮带将纸币送入，在此过程中，各种检测元件对纸币进行全面检测，如果被判定与原有储存参数不符，则电机反转，将纸钞退出，如果符合内部参数信息，则进入纸钞进入内部贮钞箱。也通过通信传达给plc以实现控制。此次使用的现有纸币识别器的容量为300张，可识别5元、10元和20元。表3-3 纸币识别器选型（1）型号（2）工作电压（3）工作电流（4）工作温度tcn-7-3bdc +12v2a0c 55c3.4 自动售货机电机及其它选择（1）自动售货机上有多个电动机，在饮料的输出部分，是由电动机带动弹簧旋转一圈将饮料转出，每种饮料输出都要有一个电动机驱动， 因此，需要选择适当的电动机。但是在自动售货机上使用的电动机一般功率不大，像小罐的饮料自动售货机一般使用额定电压为1224v，额定功率为3w。但是要使用直流减速电机，这样可以增大扭矩，使饮料的弹出得到保证。虽然现在一般使用的电动机大部分为交流电机，但在自动售货机上，售货的时间很短，因此需要在很短的时间内启动，也需要在很短的时间内制动，交流电机不能满足这些要求，因此使用之路电动机比较好。表3-4 电动机选型（1）减速电机（2）额定电压（3）额定功率（4）转速（5）减速比xinx-37jsdc +12v3w16r.p.m1：10（2）接触器的选择因为使用的是直流电机，所以选用24v直流接触器。由于使用频繁，要求在使用过程中机构没有磁场能量损失，可以选择磁吹式灭弧装置。图3-3 主要接线图4 自动售货机的软件设计4.1 自动售货机的控制系统图4-1 售货机控制系统的流程框图通过整个购物流程，售货机的功能在如上框图很容易看清楚。每一个框图代表着对应程序的执行。4.2 自动售货机的程序部分4.2.1 程序中用到的部分指令plc控制里有许多不同的指令，从简单易懂的到复杂的都有，其中比较指令经常被使用。比如，将s1和s2的参数进行比较，这样会有三种不同的结果。将得到的结果存储在要执行的数c10中，见下面程序。当x000常开时，程序不执行；只有闭合时，指令运行。假设给定一个数值k10，若c10中的数大于10，图中开关量m12接通，当小于或等于100时，上面的两个开关量分别为1。图4-2 cmp 指令使用说明 图4-3 加法指令 加法运算：即执行“addp指令”，设有两个操作数d0和d5，目标数为d6，当执行“ addp”时，在x000等于1时，d0+ d5= d6。图4-4 减法指令减法运算：即执行“subp指令”,和上面设有相同的操作数，当执行“subp指令”时，同样在x000为1时，d10- d12= d14。 4.2.2 自动售货机的控制程序程序部分可分为5个部分：（1）启动部分、(2)投币比较部分、(3)可购买显示部分和饮料选择部分、(4)货币相减部分、(5)退币部分。（1）启动部分：x000常开，按下启动按钮，开关x000闭合。图4-5 启动部分梯形图图4-6 投币部分梯形图（2）投币比较部分：投币一次，相关开关就闭合，货币识别器进行一次识别，在10s连续投币，币值可以累加，故使用的数据寄存器为停电保持型d200。图4-7 比较部分程序（3）可购买显示部分和饮料选择部分：即当投入的总金额购买某种饮料时，饮料所对应的指示灯亮。t2、t11、t12、t13、t14、t15、t16、t17都为定时器，定时时间为2s，它们中的任何一个都可以是t1线圈得电，因此，当选择某种饮料后，该种饮料对指示灯比其它饮料的指示灯多亮4s。因为选择饮料时都是按钮操作，所以选择部分的辅助继电器要自锁。图4-8（a） 饮料显示与输出的梯形图图4-8(b) 饮料显示与输出的梯形图图4-8(c) 饮料显示与输出的梯形图图4-8(d) 饮料显示与输出的梯形图图4-9(a) 饮料选择与货币相减的梯形图图4-9(b) 饮料选择与货币相减的梯形图图4-9(c) 饮料选择与货币相减的梯形图图4-9(d) 饮料选择与货币相减的梯形图图4-10 定时器定时部分（4）货币相减部分：即在选择每种饮料时，在数据寄存器中减去其相应的金额，然后将结果再存到数据寄存器d200中。如上图4-9所示。图4-11 取物口灯亮部分图4-12 饮料输出时间控制部分（5）退币部分：当购物完成后，如果需要找钱，则按下退币按钮。由于纸币容易磨损，所以退币只推1元和5角的硬币。退币后数据寄存器自动复位。图4-13(a) 退币复位部分图4-13(b) 退币复位部分5 触摸屏设计5.1 触摸屏简介 在生活中，我们处处可以看到应用触摸屏技术类产品。在大学图书馆中的借书查阅电脑、食堂旁边的售货机；马路上各种传媒用的广告；医院里挂号以及银行的挂号；最常见的和普及的一定是我们手上用的智能手机。当然，现在我们的生活可以说和计算机绑定了。我们来了解这个社会，基本是通过计算机这个平台。平板电脑的出现极大地丰富了人们的生活，这类产品的使用对人们的要求不高。以前对计算机的使用，需要有一定的了解。而现在，几乎全民都可以简单地学会使用平板电脑。其实，触摸屏在世界上许多国家早已普及。以前，人们都认为这类产品仅是外观好看，不牢固、易摔坏，同时它的价格比同类产品的价格高出不少，多数人认为没有必要。但是现在，人们都希望自己用的是智能产品，尽管自己不会用，也会觉得跟潮流。社会在发展，人们的观念也会变化，原来不能接受的也变得可以接受。尽管中国使用触摸屏的时间不长，但是基于触摸屏具有“操作简单、接触途径多、反应速度快、既耐用又节省空间”的特点，使得它的发展是空前迅速的。它给人们的生活带来了极大地方便并给了人们极大地优越感，这是过去无法相比的。简单地说，触摸屏使得我们更容易获得外界信息，它给我们提供了一个更好认知世界的平台。5.2 触摸屏的工作原理为了使触摸屏工作，只需在触摸屏上给出触摸动作即可。为了便于说明它的工作原理，可以把触摸屏假想成为计算机上的键盘。触摸屏都是安装在产品的前面或者上面，这个看起来很薄的界面不仅包含有相应的检测元件，同时也有对应的控制器。触摸屏上都会设置最清晰的菜单，工作时，根据自己的需要，可以在触摸屏上的特定位置进行触摸，就会弹出字界面；当然在某些可以输入文字的位置，首先把箭头移到该位置进行定位，然后写入自己想要表达的东西，就可以进入相关界面。简单地说，就是使用者给出触摸动作，相应的检测元件得到感应并向控制器发信息，控制器将接收到的信息又传给cpu，cpu从而控制触摸屏界面变换。5.3 触摸屏界面设计 本次设计使用的软件是project manager.（1）建立工程，配置 双击图标，进入以下界面 在主界面上选择easybuilder8000单击进入主页面这样就可以建立工程了。(1)单击“新建”中的“新建文件”，选择型号（2）参数设计（3）窗口的建立 点击“位状态设置”按钮，设置属性（4）设计子窗口重新建立窗口，在属性中建立连接，调试编译。演示过程中，在主界面中点击各种饮料便进入的子界面，各子界面设计如下所示：结论“基于plc和触摸屏自动售货机设计”这个课题看上去不是很新颖，甚至会给人一种没有什么挑战的感觉。但是客观的讲，要想很好地完成任务，一学期的时间是不够的。看课题就知道需要用plc作为主控元件，同时结合触摸屏技术设计一个自动售货机。它的种类有很多，该设计是做出一个能出售饮料型的自动售货机。可以作为售货机的核心控制的元件有不少。通过查阅资料并综合分析，可以知道，plc在售货机控制上，相对于继电器以及别的主控有着“价格不贵、反应快、控制的稳定性好”的优势。由于该售货机仅仅贩卖八种饮料，不是很复杂，选用三菱的plc来实现控制就可以满足要求。主控型号的选择是很重要的。但是根据售货机能够实现的功能，首先就要选择合适的硬件。采用“弹簧转动出货”这种方式，在保证出货可靠的前提下，同时兼顾速度，可以选择一个减速直流电机。因为时间原因，没有对识别器进行设计，就用现有的。贩卖功能的实现，离不开软件。首先就要对plc了解，并搞清楚它有哪些指令。根据设计要求，要熟悉需要使用的指令。做好准备，就需要在“gx developer”写程序，经过多次改正，写出最为合理的程序。加上这次设计运用了触摸屏技术，整个购物流程就显得很简单。当投入的币值可以达到购物要求时，只需消费者在相应的选择按钮上，给出触摸动作，售货机就会给出购物提示。该售货机售货种类单一，无法充分满足人们的要求。但是结构简单，并且节省能量，花费的成本不高。但是为了节约成本，它能够识别的货币是有限的。当然它也有许多不足，无法显示钱币余额、高额钞