一种基于 PLC 的自动售货机系统的设计

一种基于 PLC 的自动售货机系统的设计

1  引言

随着无人超市的出现，自动售货机将会是一种应运而生的新时代的必要产物。自动售货机 24 小时不间断的服务，节省了大量的人力物力，占地面积小，投资少。自动售货机的库存可以远程监控，及时准确地采集信息，能保证货源的充足[1-2]。

自动售货机功能是首先计算总额，确定是否有足够的总额购买所选物品。本售货机中有 6 种商品，其中一号商品价格 1 元，二号商品 2 元，三号商品 2.5元，……。如果投入 1 元的硬币，一号商品指示灯亮，显示可以购买，继续投入 1 个 1 元硬币，此时二号商品指示灯亮，购买另外的商品也同样的道理。当按下 1 元商品购买按钮时，自动售货机会将总金额减去 1 元，同时将一号商品提取到出货口。如想要继续购买商品，只要按下可购买商品的按钮，商品将继续提取出来，若不再购买商品，可按下退币按钮，将退出剩余金额，然后总金额清零，至此完成了本次交易。自动售货机的工作流程图如图 1 所示。

2  总体方案

此次设计主要任务是对自动售货机系统的仿真设计，采用友好的人机界面，顾客可以根据需要投入不同的货币，根据自己的需求购买不同价格的商品，系统显示本次购买物品的数量及总金额，购买结束后自动计算余额并进行退币。系统总体框图如图 2。

此系统由四部分组成。由上位机控制下位机其中 可编程序控制器 PLC 作为核心控制器件，监控系统由上位机完成，上位机采用组态王界面，操作面板由按钮控制，显示模块由信号灯数码管构成。

自动售货机的组态设计方案。根据设计要求，首先绘制系统结构图，设计思路设置 1 售价 1 元；设置 2 售价 2 元；设置 3 售价 2.5 元；设置 4 售价 3 元；设置 5 售价 4元；设置 6 售价 5 元。系统硬件结构框图如图 3 所示。

① 主控制器功能：投币后判断金额是否够购买所指定商品，根据顾客要求出售所指定商品。② 数值计算机构功能：计算系统金额变化，统计本次购买商品的总金额。③ 补料机构功能：货柜层数共两层，当顾客购买任何一层的商品后，当商品从货架移除后商品数量减少，补料机构检测判断后补充减少的商品的数量。④ 显示机构功能：实时显示本货柜层所剩余商品的数量，顾客投入的总金额，购买后余额和本次消费的总金额。⑤ 指示灯功能：指示所购买的商品。

本次设计的自动售货机控制系统有五大部分组成。计币部分、比较部分、选择部分、饮料供应部分、退币部分。其中计币部分采用 PLC 中整数寄存器计所投入的总金额。比较部分是当顾客投币后，所投入的金额和某种商品价格做比较，如果投入金额大于某种商品金额，则该商品指示灯亮。选择部分则完成，当商品指示灯亮时按下购买该商品按钮，则指示灯闪烁，同时按下购买数量按钮，可选择购买数量。商品出货时间为 2 s，当商品从货架出货后，闪烁停止，当所剩金额满足继续购买条件时，可以继续按购买按钮，当金额不足时，按购买按钮则系报警提示余额不足。退币部分，当顾客消费完后按下退币按钮则退还余额，当顾客投币后不购买商品只要按下退币按钮则退出所投金额的钱币。电机作为拖动装置，推出商品。本次设计选用 L293D 步进电机，电源电压 24 V，PC847 光电隔离器圈，红外检测传感器检测货物是否推出，并把检测信号传输给电机[3]。

3  控制系统设计

图 4，自动售货机硬件系统组成。系统通电后，检查库存和商品储存通道，如果某种货物短缺或售完则停止此种商品售货，报警指示灯亮。如果库存充足则系统等待顾客购买，一旦顾客投币购买则检测机构启动，金额足够销售模块启动工作，电机启动送出商品，按下退币按钮则退出余额。本设计的核心器件是 PLC，我们考虑了 PLC 的输入输出点数是否满足本次设计需要，以及市面上的 PLC 的性价比选择了西门子 S7-300 PLC。

图 5，自动售货机程序流程图。

4  系统调试

自动售货机的界面设计及调试，见图 6 购买过程中的组态界面。

5  结语

本次设计了系统控制程序，经反复调试能够满足设计要求，顾客能通过上位机按自己的需要购买自己所需商品，正确找零，组态效果能正确执行。