【《自动售货机的硬件选择案例分析》3000字】

第1章绪论i自动售货机的硬件选择案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u28172自动售货机的硬件选择案例分析 117711.1机硬币检测装置 181371.2商品传输装置 2128461.3控制装置 335071.1.1IPS（电池模块） 415261.3.2CPU（中央处理器） 4296653.3.3CP（通讯模块） 51173.3.4SM（信号模块） 621563.3.5HMI 654711.4总体电路图 7总动售货机除最基本的线圈装置，还有很多辅助设备，控制设备和商品的传动装置，每次消费者购买不同的产品都要驱动不同的设备装置，售货机的复杂结构程度不允许有丝毫误差以避免给自动售货机的商家带来经济风险。通常自动售货机具有三个基本的结构组成：硬币检测装置、传动系统和控制系统,。1.1机硬币检测装置当我们饿了或者渴了的时候身上不一定装着恰好购买零食或者饮料的纸币或者硬币，自动售货机如何识别并退回无法被识别接收的硬币或者纸币，并且知道你一共投入了多上钱呢？机器能够准确识别每一枚钱币，第一光学传感器探测每一枚钱币的大小，电磁铁识别金属的材质，在投币的瞬间，机器就能够识别硬币的面额，并将它们分类存放在不同币桶内，当发现异样后，硬币将被退回到退币处。在找零的时候，币桶会小心翼翼的把硬币弹到斜槽里，一次掉落一枚。这需要85个组件协同合作，每年每一台自动售货机将要处理一万五千多枚硬币。我们将每一枚硬币或者纸币转化为数字信号，存储到CPU内。当结束购买时，通过CPU数据运算得出所剩的余额，并将数据重新转化为数字信号驱动继电器弹出所剩余的硬币。图2-1硬币检测装置1.2商品传输装置在购买的按键下，电脑控制着多个像火柴盒大小的齿轮电机，这些齿轮电机连接着弹簧，它可以让螺旋的弹簧的弹簧旋转360度。当食物或者饮料下落时，会通过下面的十个红外光束。如果没有物体通过光束，CPU会让螺旋弹簧再转动一圈。正因为这样聪明的设计，我们总可以拿到自己想要的东西，避免挨饿。货道弹簧是一个售货机的标志性特征。弹簧钢制成的螺旋弹簧在消费者未支付钱的时候就会夹住商品。这些形状简单的弹簧如何处理从饮料罐到膨化食物这些形状规则不同的商品呢？我们将会为不同的产品配上合适的螺旋弹簧。我们首先安装一套小型的齿轮电机，齿轮电机驱动齿轮转动，从而带动弹簧。正好可以把里面的物品推下货架。大尺寸或者不规则的货物需要两个弹簧配合工作。这两个弹簧的螺旋方向相反，否则里面的商品就会被卡住。零食正好夹在两个双簧之中，一个逆时针旋转，一个顺时针旋转。逆时针旋转是反方向的，顺时针旋转是正方向的。当旋转的时候，他们的方向是相反的，正好可以把商品往前推。如果同向旋转它就会把商品推回去，而我们需要把弹簧裁剪到合适的长度并确保这些弹簧旋转正常。图2-2传动系统1.3控制装置在工控活动中，经常使用PLC大多有：SIEMENS西门子、SchneiderElectric施耐德电气、MitSubiShiGroup三菱、PanaSonic松下以及其他的一些国产品牌。基于我们对本设计的需求，我们选择西门子系列的SIMATICATICS7-1200。SIMATICATICS7-1200是SIMATICS7系列PLC系列中的新型模块化微型PLC。当相对于市面上的PLC来说，编程的程序和PLC内部结构都是如出一辙的。相对于SIMATICATICS7-1200说，S7-1200的组成有CPU，信号模块，信号板，控制器，通讯模块，附件等。图2-3PLC总成图1.1.1IPS（电池模块）电池板是用于长期备份的实时模块。我们选择电池板BB1297用于长期缓冲实时时钟，可插拔在信号电路板中S7-1200（从FW3.0起）图2-4IPS（电池模块）订货号6ES7297-0AX30-0XA0。该模块输出的电流为5A，输出电压24v。该模块一般应用于给S7-1200系列PLC的CPU、信号模块等储备供电。以避免实时时钟模块初始化。1.3.2CPU（中央处理器）S7-1200的CPU共有五种型号：CPU1217C、CPU1215C、CPU1214C、CPU1212C、CPU1211C。除了CPU1217C外，每个型号都有DC/DC/RLY和DC/DC/DC和AC/DC/RLY三种类型。符号分为三个部分，第一个符号表示CPU的供电电压，AC是交流85-264V电压供电，DC是直流24V供电；第二个符号DC表示输入信号是24V电压供电的。第三个符号表示CPU的输出类型，RLY是继电器输出类型，一般DQ输出DC5-30V,DQ输出电流为2A，DC30W/AC200W。DC为晶体管输出类型，一般DQ输出DC24V,DQ输出为0.5A，MOSFET类型。每个CPU1217C/15C/14C/12C/11C可以扩展通讯模块均为三个，信号板模块均为一个。信号模块CPU17C/15C/14C均为八个，12C为两个，11C为一个。根据我们的实际需求、成本考虑和后续的产品升级的方面考虑，我们选择CPU1212CDC/DC/DC。订货号为6ES7212-1AE40-0XB0。CPU1212CDC/DC/DC具有75KB工作存储器；24VDC电源，板载DI8x24VDC漏型/源型，DQ6x24VDC和AI2；板载4个高速计数器（可通过数字量信号板扩展）和4路输出；信号板扩展板载I/O；多达3个用于串行通信的通信模块；多达2个用于I/O扩展的信号模块；0.04Ms/1000条指令；PROFINET接口，用于编程、HMI和PLC间数据通信。西门子新系列从低到高为200Smart，S7-1200，S7-1500。现在200Smart替代的是以前的低端的S7-200。现在的S7-1200替代的是以前的高端的S7-200和低端的S7-300。现代的S7-1500替代的是以前的S7-300和S7-400。现代的小型单机项目可由200Smart可以胜任，而大型的单机项目和简单的联网项目可以使用S7-1200。在硬件的成本上200Smart的价格低，S7-1200的价格略高在软件的优化程度，硬件的参数和组态的集成程度就可以凸显这一点，复杂的，集成度高的项目如果使用简单的Smart200和S7-200时，硬件的的点数远远不满足实际的需求使用，而且200Smart的通讯功能略逊于S7-1200，更加适合在单机项目使用200Smart。图2-5PLC接线图3.3.3CP（通讯模块）在SIMATICATICS7-1200的CPU上可以增加最多3个通讯模块。根据我们设计的需求我们选择CP1243-1订货号：6GK7243-1BX30-0XE0。通信处理器CP1243-1，作为附加以太网接口连接SIMATICATICS7-1200，以及通过远程控制协议（DNP3、IEC60870、TeleControlBasic）、安全方式（防火墙、VPN、SINEMA远程连接）连接控制中心。图2-6CP（通讯模块）3.3.4SM（信号模块）在信号模块上，综合我们CPU自带的8个AC输入和6个AC输出的情况下。在数字量输入方面我们选择的是SM1221DI8x24VDC。订货号：6ES72211BF300XB0SM1221数字量输入模板，8点数字量输入，直流24V，漏/源输入。图2-7SM（数字量输入信号模块）3.3.5HMIHMI是人机接口，也被人们称为人机界面。一般是一块触摸屏，或者是一台电脑主机。其主要作用是方便人去操作设备，收集设备的信息，以及处理设备的故障。当项目是一个大型的项目的时候，设备将会分布在一个很大的区域里面，当人处于安全线以外的区域，处理项目问题极为不方便，但是拥有一块HMI的时候将会极大的改善人们的办公环境。还将利于把项目的温度、转速、报警信息的等问题汇集到一个平台上。同时汇集到HMI上的报警信息将会使负责人快速解决问题。使用HMI要注意：（1）要建立与PLC通讯连接（2）读取PLC数据具有足够高的权限。通讯连接错误时，HMI将无法读取PLC的数据进行处理，访问PLC数据时，要授权HMI读取数据的权限。将PLC和HMI进行仿真的时候，数据将会通过传输协议进行交换，同步进行传输。在显示屏幕上我们选择的是一块SIMATICATICHMITP1200Comfort智能面板。它具有11.1''TFT显示屏，1280x800像素，16M色；触摸屏；1xMPI/PROFIBUSDP，1x支持MRP和RT/IRT的PROFINET/工业以太网接口（2个端口）；2x多媒体卡插槽；3xUSB。足够满足本设计的需求。图2-8人机界面1.4总体电路图图2-9PLC的接线图PLC是24v的DC和240V的AC供电。作为输入的有：一元投币、五元投币、十元投币、二十元投币、退币和外力破坏、购买一号商品、购买二号商品。购买三号商品、购买四号商品。作为输出的有：一号商品出柜、二号商品出柜、三号商品出柜、四号商品出柜和警报灯组成。PLC的接线是汇点式，即每个I/O电路公用相同电源。输入模块采用的输入接口作用：直流输入按钮、行程开关或传感器等产生的信号。转换为数字信号送入主机。里面的隔离电路采用的广电耦合器，再经过RC滤波电