触摸屏自动售货机控制系统的设计

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业题目触摸屏自动售货机控制系统的设计英文题目TheDesignofcontrolsystemofTouchScreenAutomaticVending摘要随着社会不断的进步，人们的物质文化与精神文化都在明显的提高，这样表现在出入各个场所采用信用卡支付现金，一人一部手机，节假日看电影，坐地铁，听音乐会，逛步行街...这个现象都表明在物质生活提高的同时，精神生活也提高了，随处可见的出租车，还有随处可见的售货机，这在繁华的都市也已成为不可缺少的一个为市民提供方便的一部机器，只需要投几个硬币就可以选择自己想要的物品。随着工业自动化的发展，基于PLC越来越普及，几乎遍布所有自动化领域，与之相应的人-机交互系统也应运而生，并得到同步发展。液晶显示工业触摸屏是人-机交互系统中一颗耀眼的明星，由于高可靠、长寿命、高性能，使触摸屏在工业自动化行业中倍受重视。本文介绍了触摸屏自动售货机的基本原理以及工作流程，然后以一次交易过程为例，把交易过程分为几个程序块，然后分别对程序块进行编辑。具体说明了可编程控制器在自动售货机中的作用。程序涉及到了自动售货机工作的绝大部分过程。利用PLC和触摸屏控制的自动售货机提高了系统的稳定性，保证自动售货机能够长期稳定运行。【关键词】PLC；触摸屏；梯形图；I/O点的分配AbstractAlongwiththesocialcontinuousprogress,thepeople'smaterialcultureandthespiritualcultureallintheobviousexaltation,expressthusatcomeinandgoouttheadoptioncreditcardintheeachplacetopaytopaybycash,acellularphoneofoneperson,thestanzadayoffgotothemovie,sittingthesubway,gototheconcert,strollingtheonfootstreet...Thisphenomenonsallexpressatthetimeofphysicalliferaise,thespirituallifealsoraised,everywhereitisthusclearthatoffor-rentcar,stillhaveeverywhereitisthusclearthatofbeveragesellgoodsthemachineautomatically,thisamachinethatprovidestheconvenienceforthecitizenrythatalsohasbecometheindispensabilityintheprosperouscity,needtothrowthebeveragethatafewcoinscanchoosetheoneselftowantonly.Withthedevelopmentofindustrialautomation,basedonthePLCisbecomingincreasinglypopular,almostalloverthefieldofautomation,withtheappropriateperson-machineinteractionsystemalsocameintobeing,andthesimultaneousdevelopmentofTouch-screenliquidcrystaldisplayindustryispeople-machineinteractionsysteminadazzlingstar,duetothehighreliability,longlife,highperformance,touchscreensothatintheindustrialautomationindustry,muchattentionto.Abstract:ThisarticleintroducedTouchscreenvendingmachine’sbasicprincipleaswellastheworkflow,thentakeatransactionprocessasexamples,dividesintoseveralblocksthetransactionprocess,thencarriesontheprogrammingseparatelytotheblock.Explainedtheprogrammablecontroller’sinvendingmachinefunctionspecifically.Theprocedureinvolvedthevendingmachineworkmajorpartprocess.Enhancedsystem’sstabilityusingthePLCandTouchingscreencontrol’svendingmachine,theguaranteevendingmachinehasbeenablethelong-termstabilitymovement.【Keywords】PLC;Touchingscreen;Trapezoidalchart;I/Opointofthedistribution目录TOC\o"1-3"\h\u前言近年来，随着科技的发展和社会的进步，我国的自动售货机行业突飞猛进。自动售货机实现了商品需求化、性能多样化的发展,又由原来只能出售有限商品品种,转变为继百货公司、超级市场、便民店之后，以消费者与售货机“一对一”自动售货的无店铺销售业态，给人们的生活带来了极大的方便。传统的自动售货机控制系统采用单片机作为控制核心，这样不仅会在输入输出接口上做大量的工作，而且由于输入电压不稳定,作为CPU的MCS-51型单片机超压发热容易造成爆裂,且系统的抗干扰性也比较差。可编程序控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置,它具有可靠性高、编程简单、采用PLC、触摸屏控制,运行可靠,操作直观,价格便宜，实际制作中很容易实现。维护方便等优点，己在工业控制领域得到广泛地应用。因为自动售货机作为社会上完成商品零售和综合服务的独立设施，要求它的结构必须可靠、稳定和执行效率高。本论文设计的是基于三菱FX2N系列PLC和触摸屏构成的自动售货机系统。第一章绪论1.1自动售货机的理论背景与实际意义自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。在日本，70％的罐装饮料是通过自动售货机售出的；全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。在中国,自动售货机1999年开始进人中国市场．如今，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。从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了它的售货领域非常广泛，是发达国家商品零售的一种主要方式。近几年，自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。但由于售货机分布零散、范围广阔的特点，自动售货机在为消费者带来方便的同时，也为经营者在监控、管理、维护等方面带来很大的不便。目前售货机运行的各种情况都需要由人工判断，包括缺货、缺零钱、币箱已满、售货机机械故障等，经营者普遍采用人工定时巡回视察的管理办法，既费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告，给经营者增加了管理成本和难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便。同时自动售货机采用按钮控制，人性化较低，影响消费者消费热情，进而影响消费额。

本系统的设计和实现可以使自动售货机的经营者可以根据网络统计的销售状况进行商品销售状况分析，预测商品的销售走势，确定合理的采购和配送策略，以期获得最高的投资回报率。同时售货机的一些故障信息和警报信息可以实时的传送到相应运营人员，从而可以在第一时间内发现并解决问题。本系统设计的自动售货机采用触摸屏控制，可以是消费者更方便，人性化高，从而促进消费者消费。1.2触摸屏自动售货机设计的主要内容（1）此自动售货机可以投入一元的硬币、五/十元的纸币；（2）如果顾客投入硬币在限定的时间内（1分钟）不按任何按键，自动售货机将退还所投硬币；（3）当投入硬币的总值等于或才超过物品价值时，对应的物品指示灯亮绿灯；当剩余金额大于零时，对应的金额指示灯亮，提示可退币；（4）当物品对应的指示灯亮绿灯时，按下按下相应的按键，相应的物品排出，同时指示灯绿灯闪烁；同时触摸屏弹出物品取出模拟窗口；（5）如果顾客投入硬币后又不想买物品，按下退款按键，对应的金额指示灯绿灯闪烁，自动售货机会自动将余款退还顾客；（6）当物品不足时，对应的物品指示灯不亮，顾客按下相应的按键触摸屏弹出货物不足的窗口（不出物品，不减余额），并向总部发送所缺物品。（7）当投入货币不足时，顾客按下相应的购买按键，触摸屏弹出带有当前金额窗口（警示当前金额不足，如需购买请继续投币）；（8）管理员可进入需要密码的统计页面，在统计页面内显示物品销量、销售额和所有物品销售额；管理员还可点击数据清理按钮使销售数据清零。1.3触摸屏自动售货机设计的基本思路本次设计的题目是触摸屏自动售货机，主要是应用三菱FX2N型PLC的梯形图来设计控制程序，并简单介绍相关的知识，如：PLC的定义、PLC的编程语言、PLC的硬件组成、触摸屏的定义和软件等。根据设计内容和控制要求画出梯形图，再根据PLC的相关知识设计出它的外部接线图，结合触摸屏、梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程。本次设计的重要部分是第三章的设计部分，即触摸屏自动售货机梯形图和触摸屏界面的设计。首先就得根据设计内容和控制要求准确画出它的顺序功能图，再根据所画出的顺序功能图准确设计出它的梯形图，然后设计触摸屏控制界面，这样才能真正理解本次触摸屏自动售货机的控制原理。第二章触摸屏技术2.1触摸屏概述2.1.1触摸屏的发展1970年代，美国军方首次将触摸屏（TouchPanel）技术应用于军事用途，此后，该项技术逐渐向民用移转，并且随着网络技术的发展和互联网应用的普及，新一代触摸技术和产品相继出现，其坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点得到大众的认同。目前，这种最为轻松的人机交互技术已经被推向众多领域，除了应用于个人便携式信息产品（如使用手写输入技术的PC、PDA、AV等）之外，应用领域遍及信息家电、公共信息（如电子政务、银行、医院、电力等部门的业务查询等）、电子游戏、通讯设备、办公室自动化设备、信息收集设备及工业设备等等。触摸屏技术在我国的应用虽然只有10多年的时间，但是它已经成了继键盘、鼠标、手写板、语音输入后最为普通百姓所易接受的计算机输入方式。因为利用这种技术，用户只要用手指轻轻地触碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种技术极大方便了用户，非常适合多媒体信息查询。同时，这种人机交互方式赋予了多媒体崭新的面貌，是极富吸引力的全新多媒体交互设备。2.1.2触摸屏的工作原理为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时，我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。2.1.3触摸屏的基本类型触摸屏的主要三大种类是：电阻技术触摸屏、表面声波技术触摸屏、电容技术触摸屏。每一类触摸屏都有其各自的优缺点，要了解那种触摸屏适用于那种场合，关键就在于要懂得每一类触摸屏技术的工作原理和特点。2.1.4触摸屏的应用触摸屏近来发展迅速，触摸屏多媒体的演示系统以其色彩亮丽的画面，丰富的多媒体表现形式，简便的使用操作，提供全方位的形象展示、业务咨询、信息查询等功能。目前，触摸屏已经广泛地应用于各个领域，这里择几个主要的应用领域作一介绍：（1）商店付款系统一些现代化商店的结算柜台使用了计算机交互终端设备，顾客通过在触摸屏上操作即可以打印出标有货物名称、价格的付款单。商家在终端机上可以利用满屏的视频图像进行产品促销，而顾客也可以根据自己的需要可以对商品进行查询。（2）入场券查询预订系统使用触摸屏入场券查询预订系统，可在屏幕上显示出预订的座位及该位置观看比赛的效果，当确定了座位之后，将信用卡放进系统中即可以完成预订过程。（3）视频音乐点播机视频音乐点播机中储存有多首带画面的歌曲、多首视频音乐及卡拉OK歌曲，通过触摸屏可以对这些内容进行选择。有些视频音乐点播机还有供选用游戏软件，只需触摸屏幕即可玩这些生动有趣的游戏。

（4）金融交易在金融交易中，速度与准确性是极为重要的两个因素。触摸屏的使用为用户提供了轻松与迅速处理瞬息变化的信息的手段，用户根据显示内容做出判断，并随即点触屏幕即可完成决策，因此，可以让使用者集中精力交易。（5）公用信息查询服务这方面的应用最为普遍，比如，a)房地产查询和销售；b)邮电查询与话费查询；c)售票与航运服务等。（6）触摸屏在图书馆中的应用随着多媒体技术的发展和应用，一种叫超文本检索的多媒体检索系统已被开发应用。超文本的软件系统包括正文编辑、图形编辑、数据库管理、三维阅览工具及映射显示、鼠标窗口、偶像和弹拉式菜单等标准超文本工具等，其特点是联想式、非线性、链的网状层次联系，允许用户以其认可有意义的方式相联，直接快速检索到所需的信息。2.1.5触摸屏技术的发展趋势触摸屏技术方便了人们对计算机的操作使用，是一种极有发展前途的交互式输入技术。世界各国对此普遍给予重视，并投入大量的人力物力进行研发，新型触摸屏不断涌现。触摸笔：利用触摸笔进行操作的触摸屏类似白板，除显示界面、窗口、图标外，还具有利用触摸笔签名、标记的功能，系统已做到了自动辨认。触摸板：触摸板采用了压感电容式触摸技术，屏幕面积最大，3m×4m是一种壁挂式系统。触摸板由三部分组成：最底层是中心传感器，用于监视触摸板是否被触摸，然后对信息进行处理，中间层提供了交互用的图形、文字等，最外层是触摸表层，由强度很高的塑料材料构成。总之，触摸屏的发展呈现专业化、多媒体化、立体化和大屏幕化等趋势。可以预见，随着触摸屏技术的迅速发展，触摸屏对于计算机技术的普及利用将发挥重要的作用。2.2触摸屏的特点功能2.2.1功能触触摸屏监控器（简称PT）是90年代出现的新型可编程终端，是新一代高科技人机界面产品。适于在恶劣的工业环境中应用，可代替普通或工控计算机作为人机界面，具有交互性好，可靠性高，编程简单，与PLC联结简便等特点。PT的主要功能有：

（1）PT主要用于实时显示设备或系统在操作状态方面的实时信息。

（2）触摸屏上的触摸按钮可产生相应的开关信号，或输入数值、字符给PLC进行数据交换，从而产生相应的动作控制系统或设备的运行。

（3）可多幅画面重叠或切换显示，显示图形、字符串、报警信息、历史记录、趋势图等。2.2.2坐标系统我们传统的鼠标是一种相对定位系统，只和前一次鼠标的位置坐标有关。而触摸屏则是一种绝对坐标系统，要选哪就直接点哪，与相对定位系统有着本质的区别。绝对坐标系统的特点是每一次定位坐标与上一次定位坐标没有关系，每次触摸的数据通过校准转为屏幕上的坐标，不管在什么情况下，触摸屏这套坐标在同一点的输出数据是稳定的。2.2.3定位系统各种触摸屏技术都是依靠传感器来工作的，甚至有的触摸屏本身就是一套传感器。各自的定位原理和各自所用的传感器决定了触摸屏的反应速度、可靠性、稳定性和寿命。几种常用触摸屏的技术特性比较表见图2-1：图2-1各种触摸屏基本技术对照表2.3触摸屏设计软件2.3.1触摸屏的发展潜力触摸屏由于其坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等诸多优点得到大众的认同。根据iSuppli公布的全球触摸屏市场的最新调查，触摸屏06年的总供货额达到24亿美元，预计2012年将增至06年的1.8倍，即达到44亿美元。显而易见，这是一个飞速成长的巨大市场。目前，这种最为轻松的人机交互技术已经被推向众多领域，遍及信息家电、公共信息、电子游戏、通讯设备、办公室自动化设备、信息收集设备及工业设备等等。2.3.2触摸屏设计软件的种类因为触摸屏巨大的发展潜力和市场，很多大型企业都开发出触摸屏的设计软件，下面就列举几个比较著名的公司的软件：（1）三菱触摸屏编程调试软件可编缉FX-10DU、FX-25DU、FX-30DU、FX-40DU、FX-40DU-TK、FX-50DU-TK、FX-50DU-TKS、F920GOT、F930GOT-BWD、F940GOT-LWD、F940GOT-SWD、F940WGOT-TWD系列触摸屏；可与三菱FX系列PLC、三菱A系列PLC、欧姆龙C系列PLC、富士N系列PLC、松下FP系列PLC、AB-SLC500系列PLC、西门子S7-200系列PLC、西门子S7-300系列PLC等可编程控制器通信连接；（2）FreeTouch触摸屏制作软件设计人员可使用FreeTouch可以随心所欲的制作各类触摸屏程序，而无需编写代码。最终用户还可以根据自己的情况随时对内容进行更新、添加、删除。树型显示整个内容的结构,并可通过拖放实现整个分支内容部分的移动，实现内容的重新组织;可设定演示从任意页面开始。页面中可加入可触摸标签、文字段落、图片、视频、音频、网页、gif动态图片、flash动画、word/Excel文件，甚至可以加入网站的地址。（3）HitechADP软件可读/写数据包括应用数据文件及更新系统、配方及写纪录历史、警报历史数据，可轻而易举制作赏心悦目的流程表，使用者可以毫不费力地设计图形和移动动作，可处理16位或24位的彩色图形，能转换成256色或64K，可让HMI在屏幕上显示彩色和鲜艳的影像色的图形，可汇入的图形格式包括位图影像(*.BMP)、JPEG影像档案(*.JPG)、GIF档案(*.GIF)、AutoCad档案(*.DWG)和AutoCad档案(*.DXF)。第三章方案论证与设计3.1控制系统设计原则任何一种电气控制系统都是为了实现被控对象（生产设备或生产过程）的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：（1）最大限度地满足被控对象的控制对象。设计前，应深入现场进行调查研究，收集资料，并于机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟订电气控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。（2）在满足控制系统要求的前提下，力求使控制系统简单、经济，使用及维修方便。（3）保证控制系统的安全、可靠。（4）考虑到生产的发展和工艺和改进，在选择PLC容量时，应适当留有裕量。3.2方案的选择与设计3.2.1继电控制利用具有继电特性的元件进行控制的自动控制系统。所谓继电特性是指在输入信号作用下输出仅为通、断等几个状态的特性。继电控制也称通断控制。例如，电炉温度调节中根据炉温是否超过规定值而断开或接通电源。这种只有通、断两个状态的控制又称双位式控制。对于继电控制型，继电控制是指驱动电源的全部电压按照控制偏差值符号的正负，正向或反向地加到执行电动机上。为避免正反向之间的持续振荡，在正向和反向之间常设置一个死区。继电控制中使用的元件并不限于电磁式继电器，也可用别的手段来实现继电特性。例如，在双位式温度调节中，常采用双金属片作为敏感元件，温度变化时双金属片因两部分金属的膨胀系数不同而弯曲变形，接通或断开触点。其他如液压和气动阀等也是具有继电特性的元件。继电控制系统的主要分析方法有相平面法和描述函数法。继电控制的缺点：继电器已应用到家庭及工业控制的各个领域。他们比以往的产品具有更高的可靠性。但是，这也是随之带来的一些问题。如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏。而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。再者，对一个具体使用的装有上百个继电器的设备，其控制箱将是庞大而笨重的。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。3.2.2单片机控制目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能，民用豪华轿车的安全保障系统，、、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。因此，的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，3.2.3PLC控制在工业自动化领域，可编程控制器(PLC)作为自动控制以成为大多数自动化系统的设备基础，同时也给工业控制带来了前所未有的非凡变化。使用PLC的工业控制系统与传统的用继电器的工业控制系统相比，在操作、控制、效率和精度等各个方面都具有无法比拟的优点。虽然在工业控制系统中所使用的继电器控制设备不会被完全淘汰，但是由于PLC的出现已经改变了工业控制设计者的设计思想。可编程序控制器的优势、特点及功能：可编程控制器以体积小功能强大所著称，它不但可以很容易地完成顺序逻辑、运动控制、定时控制、计数控制、数字运算、数据处理等功能，而且可以通过输入输出接口建立与各类生产机械数字量和模拟量的联系，从而实现生产过程的自动控制。特别是现在，由于信息、网络时代的到来，扩展了PLC的功能，使它具有很强的联网通讯能力，从而更广泛地应用于众多行业。（1）顺序控制（2）闭环过程控制（3）运动位置控制（4）生产过程的监控和管理（5）网络特性3.3方案确定PLC控制比继电控制在逻辑上更改方便、控制速度更高、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FX2N-32MR型plc来进行自动售货机的控制。触摸屏自动售货机控制系统设计4.1硬件选择4.1.1电机的选择自动售货机吐出饮料的过程实际为电机动作推饮料下来。由于电机都是电感性负载，在停转的时候会有反向电流，所以需要用PC847光电隔离器把控制和驱动信号隔离开来，然后用L293D步进驱动电机，电机驱动需24V电压，控制信号经过L293D后变为24V左右的电源信号才可驱动电机。电机有三根线：电源、地线和反馈信号(电机转一圈送出一个低电平)。在机械制作中使电机转一圈刚好推出一瓶饮料，电机转一圈同时产生一反馈信号，此信号使电机停止转动，另外一种情况是红外检测到有货物落下则电机停止转动。4.1.2货币处理装置货币处理装置包括：检测货币投入状态的投入状态检测装置；检测有无货币退还操作的退还操作检测装置；在投入状态及投入货币退还操作的有无达到规定的基准状态时，将说得到的基准状态信号利用所外部；连接装置向投入外部装置输出的状态输出装置。目前投入试用的“货币识别机”设置有感应线圈，通过对货币的材料、大小尺寸等各个要素进行感应并探明真伪。不同的材质具有不同的磁场变化，可以通过电子技术进行分析、探查和识别，更高级的检测还可以运用频谱分析。货币识别器种类繁多,但贮币退币机构基本上分为两类：一类是平面式贮币，电磁阀退币；另一类是圆筒式贮币，步进电机退币。根据设计中对自动售货机的要求，选择平面式贮币，电磁阀退币。当货币投入后经过识别识出电信号后，伪币和异物被排出，真币按面值由几组分布电磁阀分配到不同贮币腔体内备用；当收到退币找零电信号后，通过退币电磁阀或退币电机拉杆，将贮币腔内下部货币依电信号程序推出，完成自动售货机的退币找零功能。4.1.3送出机构目前，应用于自动售货机上的商品送出机构种类较多，下面是一些较典型的送出机构。（1）旋转式送出机构此送出机构把饮料放在螺旋导轨上，并在货道底部开设出口槽，由电机带动螺旋导轨转动，当饮料转到开口槽时便出槽下货。这种送出机构应用最为广泛，它要求电机的转矩较大，造价成本较高。（2）转盘式送出机构上面是一个很大的喇叭状罐体存储容器，下面是一个周边有若干个圆槽的转盘，通过转盘的转动使罐体落入转盘周边的槽内而被售出。这种送出机构也需要较大的转矩来带动和占用较大的空间，而且会发生卡死现象。（3）滚筒送出机构该送出机构由一个阶梯梁和滚筒构成，滚筒内可以装若干瓶饮料，通过步进电机来带动滚筒的转动，利用梁的各阶梯段与滚筒之间不同的开口距离控制商品掉落的顺。这种机构要求电机有较高的转动精度。（4）弹簧推动式送出机构这种机构是由螺旋式弹簧和连在弹簧一端的电机构成的，电机转动一圈就带动弹簧转动一圈，同时推出一瓶饮料。根据设计中对自动售货机的要求，选择双螺旋式送出机构。4.1.4显示装置液晶显示器(LCD)是现在非常普遍的显示器,广泛应用于各种电子产品，具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点。液晶显示器（LCD）的原理与阴极射线管显示器（CRT）大不相同，LCD是基于液晶电光效应的显示器件，包括段显示方式的字符段显示器件，矩阵显示方式的字符、图形、图像显示器件，矩阵显示方式的大屏幕液晶投影电视液晶屏等。液晶显示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。4.2自动售货机的基本功能自动售货机的各种动作功能和控制要求，给出了完整的自动售货机操作规程（如图3-1），并介绍了自动售货机运行系统中所包括的人工操作步骤。图4-1自动售货机工作流程图在实际生活中，我们见到的售货机可以销售一些简单的日用品，如饮料、常用药品和小的生活保健用品等。售货机的基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并作出相应的反应。例如：售货机中有2种商品，A商品价格为2图4-1自动售货机工作流程图4.3机型的选择本系统是一个小型集中控制系统,选型主要取决于控制系统输入、输出开关信号的数量、用户程序的长短及相关的功能。根据此控制系统的要求，1/0点数在30个左右，并且考虑到为以后的1/0扩展，我们采用了三菱公司的FXON-32MR可编程序控制器机型，其中其输入点为16点，输出点为16点。触摸屏为三菱公司的GT12**-V(640*480)的触摸屏。4.3触摸屏画面的制作我们利用三菱触摸屏的画而制作软件GTDesigner3,设计了以下图的触摸屏控制画面。我们选用的GOT类型为GT12**-V(640*480)、256色、基本画面设置GD100和重叠画面设置为D0，如下图所示：图4-2新建基本画面，画面编号1，标题为首页，这样首页新建完成；插入背景图片，写入文本，最后添加“画面切换开关”，拉至全屏，图形设置为无，切换画面种类为基本，画面编好为2，则新建首页画面如下图所示：图4-3新建基本画面，画面编号2，标题为购买页面，这样购买页面就新建完成；插入图片，写入文本；添加3个“位开关”分别为矿泉水、可乐、雪碧的购买按钮，其动作设置均为点动，OFF状态时文本（居中）为购买，ON状态时文本（居中）为正在购买，他们的软元件分别为X010、X011、X012；添加“找钱”位开关，其动作设置均为点动，OFF状态时居中文本为找钱，ON状态时居中文本为正在找钱，其软元件为X004；添加4个“位指示灯”分别为矿泉水、可乐、雪碧和找钱指示灯，OFF状态时居中文本分别为矿泉水、可乐、雪碧和找钱指示灯，ON状态时居中文本为可购买矿泉水、可购买可乐、可购买雪碧和可以找钱，他们的软元件分别为Y000、Y001、Y002和Y006；添加“数值显示”，其显示位数为4位，软元件为D200；添加“画面切换开关”，切换画面种类为基本，画面编好为3，OFF和ON状态时文本（显示位置下）都为管理员进入。则购买画面为：图4-4新建基本画面，画面编号3，标题为管理员进入，这样管理员进入页面就新建完成；写入文本，添加7个“数值显示”，分别矿泉水销售量、可乐销售量、雪碧销售量、矿泉水销售额、可乐销售额、雪碧销售额和总销售额，其显示位数均为3位，软元件分别为D201、D202、D203、D204、D205、D206和D208；添加“数据清零”位开关，其动作设置均为点动，OFF和ON状态时文本（居中）均为为数据清零，其软元件为X013；添加“返回”开关，OFF和ON状态时文本（显示位置下）都为返回，动作追加位开关，其动作设置为点动和软元件为X014，动作追加画面切换，画面切换种类为基本，画面编码为1（首页）。则管理者画面为：图4-5新建窗口画面，画面编号1，标题为矿泉水取出，画面尺寸X为420、Y为140，这样矿泉水取出画面就新建完成；写入文本，添加“数值显示”，显示位数为1，软元件为D100,，数值尺寸为4*3。则矿泉水取出窗口画面为：图4-6新建窗口画面，画面编号2，标题为可乐取出，画面尺寸X为420、Y为140，这样可乐取出画面就新建完成；写入文本，添加“数值显示”，显示位数为1，软元件为D101,，数值尺寸为4*3。则可乐取出窗口画面为：图4-7新建窗口画面，画面编号3，标题为雪碧取出，画面尺寸X为420、Y为140，这样雪碧取出画面就新建完成；写入文本，添加“数值显示”，显示位数为1，软元件为D102,，数值尺寸为4*3。则雪碧取出窗口画面为：图4-8新建窗口画面，画面编号4，标题为警告，画面尺寸X为400、Y为110，这样警告画面就新建完成；写入文本，添加“数值显示”，显示位数为4，软元件为D200,，数值尺寸为1*1。则警告窗口画面为：图4-9新建窗口画面，画面编号5，标题为提示售完，画面尺寸X为420、Y为140，这样提示售完画面就新建完成；写入文本。则提示售完画面为：图4-10新建窗口画面，画面编号6，标题为自动退币，画面尺寸X为640、Y为480，这样自动退币画面就新建完成；写入文本，添加“找钱”位指示灯，OFF状态时文本（显示位置下）为找钱指示灯，ON状态时文本（显示位置下）为正在找钱，软元件为Y006；添加“数值显示”，其显示位数为4位，软元件为D200；则自动退币画面为：图4-11自动售货机的触摸屏画面基本设计完成，点击软件内“公共设置”→“GOT环境设置”→“画面切换/窗口”重叠窗口中图4-12点击软件内“公共设置”→“GOT环境设置”→“安全”中安全等级软元件为D5，在安全等级密码中输入15级密码（）。则触摸屏画面设计完成。4.4自动售货机I/O点的分配输入/输出单元通常也称I/O单元或I/O模块，是PLC与工业生产现场之间的连接部件。PLC通过输入接口可以检测被控对象的各种数据，以这些数据作为PLC对被控制对象进行控制的依据；同时PLC又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，以实现控制目的。本次智能抢答器I/O点的分配如表3-3所示。表4-1自动售货机I/O点的分配表输入设备输入端子输出设备输出端子投一元硬币X001矿泉水指示灯Y000投五元元纸币币X002可乐指示灯Y001投十元元纸币币X003雪碧指示灯Y002找钱按钮X004矿泉水行程开关Y003矿泉水限位开关X005可乐行程开关Y004可乐限位开关X006雪碧行程开关Y005雪碧限位开关X007找钱指示灯Y006购买矿泉水按钮X010找钱行程开关Y007购买矿泉水按钮X011购买雪碧按钮X012续表4-1输入设备输入端子输出设备输出端子数据清零按钮X013返回按钮X0144.5自动售货机设计的梯形图（LAD）本此设计自动售货机主要销售矿泉水（二元）、可乐（三元）和雪碧（五元）。本次自动售货机的梯形图如下所示：图4-13图4-14当投入钱币大于等于2元时矿泉水指示灯长亮，此时若点击触摸屏上矿泉水“购买”按钮，指示灯闪烁，出矿泉水，金额减2；7秒后停止。图4-15在购买矿泉水的7秒过程中，弹出矿泉水购买窗口（D0=1），并显示7秒倒计时，7秒后窗口关闭。图4-16当投入钱币大于等于3元时可乐指示灯长亮，此时若点击触摸屏上可乐“购买”按钮，指示灯闪烁，并出可乐，金额减3；7秒后停止。图4-17在购买可乐的7秒过程中，弹出可乐购买窗口（D1=2），并显示7秒倒计时，7秒后窗口关闭。图4-18当投入钱币大于等于5元时雪碧指示灯长亮，此时若点击触摸屏上雪碧“购买”按钮，指示灯闪烁，出雪碧，金额减5；7秒后停止。图4-19在购买雪碧的7秒过程中，弹出雪碧购买窗口（D0=3），并显示7秒倒计时，7秒后窗口关闭。图4-20当投入钱币不足以买矿泉水、可乐和雪碧时，并点击购买按钮时触摸屏弹出警告金额不足窗口（D1=4），2秒后关闭窗口。图4-21当金额大于0时找钱指示灯长亮，此时若点击触摸屏上退币按钮，指示灯闪烁，并在触摸屏上显示每秒退一元硬币，退币完成时停止；若不进行操作，1分钟后系统自动退币。图4-22当矿泉水、可乐和雪碧已经售完时，点击购买按钮，触摸屏弹出提示售完窗口（D0=5），不减金额，2秒后窗口关闭。图4-23矿泉水、可乐和雪碧销售数量、金额和总销售金额；D5=0时触摸屏返回首页。图4-244.6自动售货机的外部接线图本次知道售货机的外部接线图如下图所示，X010-X012为物品选择按钮，当投入货币物品绿灯亮（Y000-Y002），按下X010-X012其中一个，对用的KM线圈得电电机转动出相应的物品（X003-X005），当有物品销售完限位开关(X005-X007)断开，物品指示灯不亮，触摸屏弹出货物售完提示窗口并同时向总部发送物品销售完的信息；当收买物品总值低于投入总值时，可按找零按钮X004进行退币后，KM4得电电机转动找零(Y007)。图4-25售货机的PLC外部接线图自动售货机仿真程序编写好后无法验证程序的正误，编程能力很难提高，而仿真时解决这一问题的理想方法。本次自动售货机的仿真，CPU选用三菱FN2X系列，触摸屏是GT12**-V(640*480)，打开GXDeveloper软件打开已编好工程，启动梯形图逻辑测试，打开GTDesigner3软件打开已编好工程，点击“工具”→“模拟器”→“启动”。则进入模拟（首先进入首页）：图5-1点击任意地方进入购买页面：图5-2投入两个1元、一张5元和10元，则金币为17元，此时矿泉水、可乐、雪碧、找钱指示灯长亮，并显示可以购买矿泉水、可乐和雪碧，还显示可以找钱，如下图：图5-2购买矿泉水（倒计时7秒），矿泉水指示灯闪烁，矿泉水出口打开，并弹出矿泉水正被取出窗口，金额减2，如下图：图5-3购买可乐（倒计时7秒），可乐指示灯闪烁，可乐出口打开，并弹出可乐正被取出窗口，金额减3，如下图：图5-4购买雪碧（倒计时7秒），雪碧指示灯闪烁，雪碧出口打开，并弹出雪碧正被取出窗口，金额减5，如下图：图5-5若想继续购买，但矿泉水、可乐或雪碧已经售完时，其指示灯长暗并弹出提醒此商品已售完窗口，不减金额，以矿泉水售完为例：图5-6此时若购买完成可按“退币”按钮进行退币，金额显示一秒减一元，找钱指示灯闪烁，找钱出口一秒退一个硬币，退玩为止，在退钱过程中矿泉水、可乐和雪碧指示灯会一个个的如下图：图5-7若未点击上图的“退币”按钮，但未进行任何操作，则一分钟后售货机自动退币，弹出自动退币窗口（金额显示一秒减一元，找钱指示灯闪烁，找钱出口一秒退一个硬币，退玩为止）：图5-8交易完成点击进入“管理者进入”：图5-9输入密码：进入统计画面：图5-10点击“数据清零”：图5-11点“返回”则进入自动售货机首页，若想再次进入统计页面任然需要输对密码。总结论文在讲述了自动售货机的发展过程，以及国内外发展的现状。在此基础上进行了方案论证，介绍了PLC的基本组成、特点、工作原理以及PLC的选型，还介绍了触摸屏的概述、功