基于PLC的自动售货机的设计【附赠CAD图纸】

课 题 名 称： 基于PLC的自动售货机的设计 课 题 名 称（英文）： The Design of The Vending Machine Base On PLC 学 生 姓 名： 学 号： 专 业 名 称： 指 导 教 师： 职 称： 所 在 学 院： 完 成 日 期： 年 月 日教务处制表附赠有CAD图纸,领取加Q 197216396 或 11970985原 创 性 声 明本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名： 日 期： 5关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属xxxxxx。本人完全了解xxxxx有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权xxxx可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署名单位为xxxxxx。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为xxxxxxx。论文作者签名： 日 期： 指导老师签名： 日 期： II附赠有CAD图纸,领取加Q 197216396 或 11970985基于PLC的自动售货机的设计摘要：本次毕业设计主要是完成对自动售货机的出货结构以及控制程序的设计。自动售货机是由顾客投币购买商品后能自动付货的自动化智能机器。本文对自动售货机的基本工作原理、货道结构以及可编程控制器PLC的特点进行简明的介绍，主要设计螺旋弹簧出货装置的结构以及绘制梯形图对PLC控制程序进行分析。本设计中的自动售货机具有出货结构简单明了，售货操作合理方便，运营成本低，性能稳定的优点。 关键词：自动售货机；螺旋弹簧出货装置；可编程控制（PLC）；梯形图The Design of The Vending Machine Base On PLCAbstract:This graduation design is mainly to complete the vending machine delivery structure and control program design.A vending machine is an automatic intelligent machine that can be delivered automatically by customers.In this paper, the basic working principle of vending machine, the structure of the vending machine and the characteristics of the programmable logic controller (PLC) are briefly introduced. The structure of the helical spring shipping device is designed and the ladder diagram is drawn to analyze the PLC control program.The vending machine in this design has the advantages of simple and clear delivery structure, reasonable and convenient operation, low operating cost and stable performance. Keywords:vending machines; coil spring delivery device; programmable control ( PLC ) ; ladder chart 目 录第1章 绪论11.1 课题目的及意义11.2 课题背景11.2.1 自动售货机在国外的发展11.2.2 自动售货机在国内的发展21.2.3 自动售货机的发展前景21.3 自动售货机的流程及基本原理21.4 本章小结3第2章 总体方案的确定42.1 技术参数42.2 出货结构方案选择42.3 螺旋弹簧货道的初步设计4第3章 结构的设计与计算63.1 电机的选用63.2 螺旋弹簧的设计及计算73.2.1 螺旋弹簧的选用73.2.2 螺旋弹簧的计算73.3 货物托盘的设计103.4 后挡板的设计113.5 卡盘的设计113.6 支撑结构的设计113.7 取物箱的设计12第4章 售货机控制系统的设计134.1 PLC的概述134.2 设计控制要求134.3 控制流程设计144.4 硬件的选型144.4.1 PLC的选型144.4.2 货币识别器的选型144.4.3 红外传感器的选型154.5 程序设计164.5.1 I/O地址设计164.5.2 PLC的外部接线图164.5.3 部分梯形图设计17第5章 结论20参考文献21致 谢22附录 梯形图程序及图纸列表23VIII第1章 绪论1.1 课题目的及意义中国作为人口和消费大国，零售服务行业规模也十分庞大，但自动售货机没有被大范围的推广，无法满足日益旺盛的社会需求，所以其在中国的普及应用的未来前景受到人们的一致看好。传统的自动售货机采用单片机控制售货流程，但是单片机不仅有大量物理接口，而且系统抗干扰能力弱，稳定运行的可靠性较差，后期维护复杂1。而可编程序控制器PLC是一种综合了通信、自动化和通讯技术的在工业作业中发挥重要作用的控制装置，在系统控制运行可靠性、程序编程修改、维护调试等方面表现优异，能完成自动售货机商品零售动作控制。因此，与自动售货机相结合，设计出有人性化设计、方便快捷、价格实惠、低成本运营，能代替常规的现代信息化智能终端机。查阅文献等资料，充分了解了市场上现存的自动售货机类型，构思设计了这款自动售货机，能实现应有售卖的功能并长期稳定运行。它相较现已有的自动售货机有一定的优点，可是由于我所学知识的局限，也存在一些的缺点，但对今后的自动售货机的设计存在一定的参考价值。1.2 课题背景自动售货机是能根据投入钱币，完成无人自动售货的智能机器，集光、机、电一体化，脱离了传统商店环境的限制,方便快捷的商业自动化设备2，已经成为新的销售商品模式被年轻人们所喜欢。自动售货机的发展形势是取代大量人工劳动，向生产制造技术提升转变，用自动售货机的更新换代减少人工费用支出。生产消费的与日俱增以及消费环境的不断改变，要求产生新的消费途径；但超市购物中心等新的途径的诞生，人工运营成本也在不断增加；再加上售货场所环境的局限性以及购物便利和体验的制约，自动售货机作为能解决这些问题的存在，被饥渴的市场需求推动着更新换代，飞速发展3。1.2.1 自动售货机在国外的发展据亚历山大的科学家描述，自动售货机的概念起源于公元前两百多年左右的埃及，由希腊人希罗所制造的自动出售圣水的装置，曾被放置于埃及寺庙中。真正意义上的自动售货机，出现在1960年左右的美国，让人们可以在繁忙拥挤的地铁通道中购买口香糖，放松一下压力。但到了80年代，这种新颖的售卖方式才逐渐发展世界各地，特别是发达国家4。直到第二次世界大战后，随着战后经济的快速复苏以及人们对战争的厌恶和对安定生活的向往，特别是当时战败后的日本，努力的提高生活质量和水平，自动售货机真正开始迈出了向全世界发展的脚步，一发不可阻挡。日本开发出了当时新奇喷水型果汁自动售货机，出售杯装果汁，引发了自动售货机爆发狂潮，以及凭借人均硬币持有量多的优势，为后来日本自动售货机发展最为领先奠定了基调。还开发出可以面对灾害，应急的售货机，当发生自然灾害时，市民可以从自动售货机中免费获得商品，增加了抗灾性以及更具人文情怀5。欧美国家生活习惯使得他们更加青睐瓶罐装饮料，这直接促进了饮料自动售货机出现和发展。表1-1 售货机在国外发展数据表地区总数量（万台）人均数量（人/台）人均消费（元）备注美国70040540饮料商品多采用罐装日本560322800巨大的人均硬币持有量欧洲140060320饮料商品多采用罐装通过上面表格，可以清楚地发现自动售货机在发达国家已进入了相对成熟的零售模式，适应了当地人群的需求，而呈现出不同的发展方向。1.2.2 自动售货机在国内的发展经济的高速发展让人们对物质精神生活的要求别的更高，城镇社区愈发集中的同时，物价租金疯长，让低利润的便利店在商业集中地段难以为继。毋庸置疑 自动售货机对环境要求小、人工经营成本少、能统一管理和维护方便等优势，但现有自动售卖机无法满足因消费者地域差异而出现的不同购物喜好，缺少人机互动，人情味不足，只能在一定程度上代替传统便利店6。 直到1993年，来自其他发达国家的自动售货机才以二手机的面目正式进入中国，却仍给当时的人们带来了新奇的消费体验。到现在根据专家保守估算，中国大概有947万台的自动售货机，但无论数量、人均数量及消费更是无法与上述国家来比较，明显落后于欧美等发达国家。虽然自动售货机在东部沿海经济发达地区己寻常可见，但由于人均持币量不如国外、生活习惯讲究人际交往以及经济政策缺少扶持等不利因素，自动售卖机没有在我国发展的如火如荼，实现普及，因此具有广阔的发展远景。自动售货机的发展速度缓慢，但也有一定的解决方法，比如宣传简化自动售货机的使用方法，使得民众正确认识自动售货机，招标竞争促进更新换代，提供政策扶持等。1.2.3 自动售货机的发展前景自动售货机未来的发展趋势将是更深一步的结合互联网，形成一个具有生态性的产业结构，实现合理信息化，降低生产运营成本，开发出更加人性化智能化的系统改善购物体验。比如构建自动售货机管理网络，将自动售货机内的数据实时地传送给需要的人，便于顾客购物和后勤人员的管理，更具效率。同时为防止全球变暖，自动售货机将向节能型清凉饮料售卖方向发展，用更少的电能实现维持低温，为食品安全提供保障7。1.3 自动售货机的流程及基本原理自动售货机控制系统都大同小异，主要有钞票识别找零模块、销售模块、商品识别定位出货模块等组成。自动售货机的售货流程以及基本工作原理就是先由钞票识别找零模块对投入的钱币进行真伪判别，累计计算，发送接受数据与销售模块进行互动以及找零；由销售模块进行币值比较，来判断是否能购买该种商品，若金额大于等于预设价格，则给商品识别定位出货模块发出信号，送出商品，若金额小于预设价格，则不发出信号，商品识别定位出货模块还能判断商品是否正确送出，如无，则会发出报警8。图1-2 售货机流程示意图1.4 本章小结我国自动售货机的不足之处在于普及面不高、产品功能单一、外形不够新颖以及市场需求量不明。本设计中的自动售货机使用螺旋弹簧推动原理，设计的重点是货物托盘组件，机构的零部件可以随时更换，使用的电机是功率较小的直流减速电机，可以节省电量，更加经济。对自动售货机的要求：1、节约能源，利用率高；2、出货准确无误，出货动作快；3、用户操作简单易懂；4、调试维修方便。 第2章 总体方案的确定2.1 技术参数自动售货机的尺寸为1940mm1148mm770mm，可设置四到六层货物托盘，每层货物托盘上最多放置50个商品，货物托盘尺寸为770mm507mm5mm，螺旋弹簧尺寸为70mm70mm363mm，货道宽度为75mm，隔板厚度为2mm，可推动重量为0.6KG的商品，出货时间小于1s，可识别1元硬币以及5元、10元纸币。2.2 出货结构方案选择现有自动售货机中商品出货机构主要方式如下：方案一、螺旋弹簧推动机构：将商品放置在螺旋弹簧的螺距中，弹簧的一端连接电机，通过电机旋转一圈带动螺旋弹簧推出一个商品。根据商品的尺寸来选择弹簧的螺距的大小，以便完成更好好的出货效果，可以用来销售商品的尺寸范围大，从食品饮料到各种小生活用品，适用十分广泛。同时结构简单，出货准确率高，生产成本低，是目前最常见的自动售货机，但售卖瓶装饮料可能会出现卡货的情况，而且补货较为麻烦，而且处于高层的商品下落时可能会出现破损，但可以用升降台辅助系统解决。方案二、旋转转盘机构：在大圆盘圆外围设有出货槽，商品位于隔板内，转盘旋转时带动商品作圆周运动，待商品旋转至出货槽时，下落出货。这种机构主要售卖薄片状商品，也可以售卖瓶罐装饮料，但缺点是浪费空间，装罐量低。最早的自动售货机便以旋转转盘机构为主，目前仅占据少许市场份额。方案三、电磁铁吸合机构：专门为出售瓶罐装饮料而设计的，利用的是三角形原理，三角形第一边的长度可以伸缩改变，实现控制出货，而第二边和第三边长度固定不变，用于支撑饮料。在这种机构中，饮料堆积在垂直货道里，空间使用率较高，出货时靠重力下滑，不容易卡货，使用寿命长。由于出货口由电磁机构控制，所以对电磁铁的控制精度要求高，否则会影响出货质量。虽然补货快速简单，但货道内饮料数目不宜太多，否则会导致加货时冲击力强而损坏商品。此种结构中垂直货道加工难度大，生产制造成本高，不适用推广生产10。对上述方案综合考虑后，决定采用方案一，它的综合普适性要其他方案合理，简单实用，方便推广。2.3 螺旋弹簧货道的初步设计为了免于螺旋弹簧货道结构设计过于复杂，后续系统控制困难，本设计的机构由电机驱动减速器，经过减速器传动带动螺旋弹簧旋转出货。螺旋弹簧货道设计主要包括：齿轮减速电机、出货螺旋弹簧、卡盘、货物托盘、后挡板、隔板、滑道等。本设计中，一个货物托盘上设置有十个出货弹簧，形成十个出货通道，采用近似抽屉式的滑道结构式出货托盘，拆装方便，可根据商品的高度确定上下货物托盘间的距离。同时为了能增加产品的多样性，容纳不同类型的产品，根据商品的尺寸采用不同螺距的弹簧。以适宜放置在底层位置的瓶装饮料尖叫为例，规格为60mm230mm，如下图所示设计货物托盘。1-直流减速电机 2-卡盘 3-螺旋弹簧 4-隔板5-货道箱导轨 6-滑道 7-支撑架图2-1 弹簧货道托盘示意图第3章 结构的设计与计算3.1 电机的选用自动售货机的输出部分是由电机带动螺旋弹簧旋转送出商品，所以需要选择适当的电机。由于所需功率不大，而且售货时间短，需要在短时间内启动及制动，交流电机无法满足要求，所以选择直流减速电机，并且可以增大扭矩，保证商品的送出。表3-1 电机的参数电动机型号额定功率/W满载转速/（r/min）堵转转矩/NM效率/%减速比SXY-24DC-0231400.48801:2，大瓶饮料重量为m=0.6KG，取摩擦系数u=0.2。输出转速: (3-1) 得：。出货时间：，满足要求。出货弹簧行程速度： (3-2) 得：。出货弹簧最大功率： (3-3)得：。比较额定功率及效率易知满足设计要求。图3-1 SXY-24DC-02直流减速电机3.2 螺旋弹簧的设计及计算3.2.1 螺旋弹簧的选用目前市场上所使用的弹簧多采用硬钢线制造，主要有两种:第一种是将弹簧一端绕两圈固定传动的卡盘,这端的尺寸和卡盘相同,但弹簧的间距据需要改变尺寸。第二种则是整个弹簧尺寸一致，及间距和直径相同。本设计采用前一种类型，但示例出货的是圆柱状的饮料，所以弹簧直径与间距相同。硬钢线的优点有不易生锈、无磁性、塑性好以及耐腐蚀等，但屈服强度较低，只有200MPa左右，因此使用限制较大。图3-2 螺旋出货弹簧根据设计的目的根据弹簧螺距间的距离足够容纳饮料瓶，设计出出货弹簧的尺寸，其尺寸如下：表3-2 螺旋弹簧参数表3.2.2 螺旋弹簧的计算1、计算准备已知货物直径D，弹簧节距t，弹簧钢丝间距： (3-4)得：。弹簧的自由长度： (3-5)得：。由于电机带动弹簧推动商品，属于压缩弹簧的变型，主要受到扭矩和横向力引起的剪应力的作用，如下图所示：图3-3 压缩弹簧受力计算F1最小工作载荷，N ，一般；F2最大工作载荷，N，一般要求由结构要求给定 ； 工作极限载荷，N；F0拉伸弹簧的初拉力，N。圆柱弹簧计算所需公式如下：圆柱弹簧最大应力计算： (3-6)式中：Ks切向力作用时对扭应力的修正系数；弹簧的工作载，N。因曲率的影响，可得扭应力： (3-7) (3-8) 式中：K曲度系数； C旋入比， ；-许用切应力，MPa。工作载荷作用下的变形量： (3-9)一定条件下钢丝直径： (3-10)受力后轴向变形量： (3-11)式中：n弹簧的有效圈数；G为弹簧的切变模量，MPa。弹簧的圈数及刚度分别为： (3-12) (3-13)2、计算过程（1）根据设计工作要求，该弹簧属于类弹簧，,材料选用66mm不锈钢,查得:（2）求弹簧丝钢丝的直径： (3-14) 可得：（3）求有效圈数，按公式(3-12)与(3-13)可得 ： 取=6。（4）计算其余尺寸参数总圈数：圈工作载荷下的变形量：，变形量应在弹簧全变形量的20%80%，取，则：其中 ，表明 、均满足要求。（5）验算1）稳定性验算高径比： (3-15) 可得：。2）强度验算疲劳强度安全系数： (3-16)取，此时， 当时， (3-17) (3-18) 得：，满足条件。3） 共振验算 (3-19) (3-20) 得：，满足条件。由于本设计对弹簧弹性形变要求不高，只是推动货物前进的作用，故选用硬弹簧。据经验易知，售货机选用直径为4mm的螺旋弹簧能满足要求。3.3 货物托盘的设计货物托盘通过螺栓固定在导轨上，螺旋弹簧、电机以及货物都安置在出货托盘上，考虑到出货托盘承重并不大，设置厚度为5mm。隔板与托物货盘上一体化，用于形成货道，还能防止相邻两个出货螺旋弹簧相互干扰而导致不能出货的情况，提高出货装置的可靠性。因为隔板的受力较小，设计厚度为2mm。为了便于生产应用，可以采用塑模生产，材料选择PVC聚氯乙烯，价格低廉，方便实用，结构如下图所示。图3-4 货物托盘的尺寸示意图3.4 后挡板的设计后挡板为出货托盘与齿轮减速电机的连接件，后挡板通过螺钉固定在货物托盘的后部，而电机则通过螺栓固定在后挡板上，卡盘通过中间的通孔与电机内置的花键连接，稳定的传递动力。后挡板可以塑模生成，材料选用PVC聚氯乙烯，其结构如下图所示。图3-5 后挡板的尺寸示意图3.5 卡盘的设计卡盘一端连接驱动电机的内置花键，另一端固定螺旋弹簧，驱动电机旋转一圈使螺旋弹簧旋转一个螺距，而放置在储位中的商品就被向前推移一个螺距的距离，使得最外端的货物被推出而完成出货。内花键为八边形而卡盘轴为四边形，相互啮合从而传递动力，卡盘尾部还设有防脱挂钩，保证连接的稳定性。因其受力较小，材料可选用PVC聚氯乙烯，结构如下图所示。图3-6 卡盘及花键的尺寸示意图3.6 支撑结构的设计本设计通过四个支撑架焊接在箱体上从而达到固定出货单元，为使出货单元方便拆装，支撑架上设有方形的通孔，借此与滑道相连接，从而达到在一定程度上调节货物托盘间的距离，材料采用铝合金，结构如下图所示。图3-7 支撑架的尺寸示意图3.7 取物箱的设计取物箱是承接货物托盘送出货物掉落的装置，所以为保证掉落货物不被损坏，需要具有一定的防震性，可通过在取物箱底部放置海绵达到目的。由于其结构简单，可以通过塑模生产，材料选用PVC聚氯乙烯，其结构如下图所示。图3-8 取物箱的尺寸示意图第4章 售货机控制系统的设计4.1 PLC的概述随着微机和通信技术的发展，微机控制几乎出现在所有的工业领域中，并占据了相当重要的位置。现代市场要求制造业能够更快速的制造出所需的商品，而制造企业也需要一种适合控制工业流产线的控制系统，而为了满足这一要求，可编程序控制器（PLC）便出现了。虽然目前投入市场使用，并经过考验的PLC类型有好几种，功能指令也不尽相同，都有各自的优缺点，但实质都是以微型处理器为重要中心的工业控制计算机，所以结构和工作原理都相去不远。如下图所示：图4-1 PLC控制系统硬件组成PLC的特点如下：1、能可靠地运行程序，较好的抵御外界干扰。2、系统结构简单，被广泛使用。3、编程方便快捷，实用性强。4、功能完善，性价比高。5、系统设计、施工、调试的周期短。6、体积小，后期维护方便。7、可以实现机电一体化。4.2 设计控制要求本次设计的PLC控制程序具体符合如下要求：1、假定自动售货机可以售出薯片、牛奶以及尖叫饮料三种商品，价格分别为3、4、5元；2、自动售货机可识别1元硬币、5元纸币、10元纸币；3、当投入的货币金额值等于或大于商品预设价格时，所有相应商品的指示灯都亮，按下对应的选择按键以及确认键，则由电机送出商品，同时灯灭；若按下取消键，则可重新选择可够买的商品；4、按下退币键，即可退出相应的零钱，找零无限，若想继续购买，则需重复操作；5、当成功购买一件物品后，10秒仍无操作，若有余钱则自动退币；6、当购买商品3s后，当取物口红外器感应到有货物出货时，则取物灯亮；若无，则报警；退币后，退币口的钱币在6s后仍不取走，报警提示。4.3 控制流程设计本次设计的PLC程序控制流程如下：图4-2 PLC的控制流程4.4 硬件的选型4.4.1 PLC的选型PLC的选择主要由输入输出点的数目决定，根据上述控制要求，本次设计所需输入点17个，输出点11个，考虑到需要留出一定的余量，以便日后改进，所以选择的PLC型号为三菱的FX2N-48MR。4.4.2 货币识别器的选型货币识别器是作为一个独立机构，有单独的处理器，可以说是自动售货机的一个核心，由硬币识别器和纸币识别器组成，自动售货机的所有功能的实现都建立在货币识别器正常运行的基础上。由于本次设计时间不够充分，所以采用市面上已有的货币识别器。1、硬币识别器的选择投币口有一个光电传感器，检测到硬币进入，才由平板电容传感器和电感线圈传感器组成的磁场进行检测记录。由于硬币的原材料是指定的特殊合金可以预先地输入设置，投入硬币的直径、材质以及厚度差异对会电感量的产生出现微弱的不同，从而引起振荡频率的变化，输入AD转换器转换为数字信号，再传入单片机中与设定值进行比较，确定硬币种类后，再变成电压信号对PLC的输入单元输出，对硬币值进行累加计数。真币按面值分配到不同贮币腔体内，假币则直接退出，当收到退币找零电信号后，程序进行相减运算控制退币电机退币。根据以上的了解，确定使用侧投类CPU硬币识别器，容量为500枚，只能识别1元硬币，配置有OR2173R光电传感器和TMR2103线性传感器。表4-1 硬币识别器选型硬币识别器型号工作电压/V工作电流/A工作温度/SR1210DC+120.5-15752、纸币的识别原理纸币的制作采用的专门的纸张，而假钞一般采用漂白处理的普通纸张，其在紫外线的照射下有荧光反映以及利用红外激光照射纸币上的荧光字，会产生一定波长的激光，基于上述手段就可以检测纸币真伪。当由纸币投入时，入口处红外线被遮挡，单片机接收并发出信号使电机正转，捻纸皮带将纸币送入，在此过程中，把从传感器中接收到的信号参数与原来寄存的数据进行比较、判断。如果不符，则电机反转，将纸钞退出；如果符合，则进入纸钞拉进贮钞箱，并通信传达给PLC进行累计计数。 此次使用的纸币识别器的容量为300张，可识别5元和10元，配置有OR2173R光电传感器以及CR90C光学传感器。 表4-2 纸币识别器选型纸币识别器型号工作电压/V工作电流/A工作温度/NE77DC+120.9-20704.4.3 红外传感器的选型光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，本次设计中用到光传感器检测取货仓是否收到货物以及退币后钱币是否被取走。在取货仓（786mm280mm）上方设置有一个光幕红外传感器，当货物经过时，给PLC发送一个信号，货物成功出货，可以正常进行下一步操作。表4-3 取货仓红外传感器取货仓传感器光轴间距/MM光束数量/N测量宽度/MM外壳高度/MM工作电压/VDQY20NB2016300360DC+24在取币口设置一个红外对射传感器，当有硬币遮住时，给PLC发送信号，如果一段时间未取走即发出报警。表4-4 取币口红外传感器取币口传感器接收距离/CM波长/NM工作电压/VQT50CM50940DC+54.5 程序设计4.5.1 I/O地址设计根据设计要求，所需的PLC的输入输出量如下表所示：表4-5 I/O口分配表输入信号输出信号名称符号输入点编号名称符号输出点编号1元投币X0薯片指示灯HL1Y05元投币X1牛奶指示灯HL2Y110元投币X2 尖叫饮料指示灯HL3Y2按键ASB1X3薯片出货电机KM1Y3按键BSB2X4牛奶出货电机KM2Y4按键CSB3X5尖叫饮料出货电机KM3Y5按键1SB4X6取物指示灯HL4Y6按键2SB5X7退币指示灯HL5Y7按键3SB6X10退币电机KM4Y10确定按钮SB7X11报警灯HL6Y11取消按钮SB8X12投入货币不足灯HL7Y12薯片电机行程开关SQ1X13牛奶电机行程开关SQ2X14尖叫饮料电机行程开关SQ3X15退币按钮SB9X16取货仓红外感应器CGQ1X17退币口红外感应器CGQ2X204.5.2 PLC的外部接线图根据I/O口分配表易得PLC的外部接线图，如下图所示：图4-3 PLC的外部接线图4.5.3 部分梯形图设计1、投币部分图4-4 投币梯形图程序一开始使用上电脉冲辅助寄存器M8002，将数据0置于数据寄存器D200中，D200能断电保持。当顾客投入的货币金额分别是1元、5元、10元，对应PLC的X0至X2,每投入一次钱币时，用ADD指令累计增加相应金额，并所得数据存储在数据寄存器D200。2、商品选择部分图4-5 商品选择梯形图按键A、B、C代表托物货盘的层数，按键1、2、3代表从左至右的货道数，通过互锁有效确定所需购买商品的位置，每次购买只能选择一种商品。只有当数据寄存器中的金额数大于零时，顾客才能选择商品，避免无效操作。3、商品供应部分图4-6 商品提示及输出梯形图当顾客投入货币后，累计的钱币数大于或等于初始设定于数据寄存器中的商品价格时，所有对应的指示灯就会亮起。如投入钱币数大于3，且按下A、1以及确认键，则灯Y0亮，Y3置位，电机动作送出商品，直至动作到限位开关X13时，复位Y3，电机停止，输送过程结束。4、余额计算部分图4-7 余额计算梯形图当电机动作送出商品后，并且取物口红外传感器X17感应到货物，就将数据寄存器D200中的数值减去输出商品的价格，再存到D200中。5、退币部分图4-8 退币梯形图当物品送出货道下落至取物口的过程中，会经取物口红外传感器X17检测，若检测到物品，则使取物口指示灯Y7亮；若3秒后无信号，后面有报警程序。当按下退币按钮时，Y7灭，且余钱数大于零时，退币电机Y10动作退币至零。6、报警部分图4-9 投入货币不足报警梯形图当顾客投入一定钱币数后，却选择无法购买，即投入货币金额小于商品设定值时，报警灯亮3s。 第5章 结论虽然自动售货机寻常可见，但没想到会有一天自己对其进行设计，从大量的参考文献以及有关资料中，才对自动售货机有全面深刻的认识。在指导老师的帮助下解决很多的问题，终于设计出了所设想的售货机结构，能极大丰富商品的多样性，利用其低成本的优势为消费者提供便捷、舒适的消费体验。由于自动售货机设计定位限定了特殊的消费群体，只有深入研究和完善，将其能运用到不同环境，适用于普通消费大众。PLC技术与自动售货机相结合，能设计出有人性化设计、方便快捷、价格实惠、低成本运营，能代替常规的现代信息化智能终端机。因为没有多少实践经验，设计过程中难免会有不足，却没有能力去改善。补货速度较慢。经过设想，在原有结构的基础上，加一个轮滑机构使得货盘在低处装货，再运到合适位置或者将出货仓改为台阶式，便于人站上去补货；外观样式设计比较普通过时，没有很好的吸引消费者的目光，可以进行招标设计；无法保障食品安全，消除消费者的顾虑，可以通过网络实时管理，定期更换货物。以上可能是自动售货机未来设计需要改进的地方，只有针对性的解决这些问题，这款自动售卖机才能更适用于大众消费者，促进自动售货机的蓬勃发展。在整个设计过程中，由于我对专业知识的理解掌握不够全面，暴露出自身的许多不足，比如对二维绘图软件不太熟悉、机械结构了解不深、PLC程序编写不太会等等。总而言之，本次设计让自己更加全面地掌握所学的专业知识，提高了自身的设计能力，收获良多。在设计中不能考虑绘图方面，还要符合实际加工工艺，让自己的设计是有一定可行性的。从重新了解绘图指令到具体图纸上的细节绘制，以前操作CAD时的感觉有回来了，以前打下的基础在这次毕业设计过程中发挥了很大的作用。大多数问题在自己查阅资料、老师的指到和同学的帮助之下都得到解决，对我的毕业设计的完成有很大的促进作用。参考文献1 百丽.自动售货机第三次零售业革命J. 电子商务.2005.4(2). 2 史国生.电气控制与可编程控制器技术M.哈尔滨:化学工业出版社,2010.3 郑大宇，刘立晶.自动售货机送出机构的设计及优化J.黑龙江商学院学报（自然科学版），2000，6（3）.4 程周.可编程序控制器原理与应用M.北京:高等教育出版社,2008.5 纪鹏.自动售货机结构安全机制的研究N哈尔滨商业大学学报(自然科学版). 2006.22(1) 6 裴进灵一种新型自动售货机的研制J.科技情报开发与经济,2003,13(12).7 王永华. 现代电气控制及PLC应用技术M. 北京:北京航空航天大学出版社. 20088 王雯隽自动售货机的设计与实现J微型电脑应用,2005,21(5).9 朱军.自动售货机的结构J.信息与电脑,2005.8(5).10 董淑冷,茅红伟.PLC在自动售货机控制系统中的应用J.上海师范大学学报,2007.11 杨林,冯冠平.智能化自动售货机钱币识别与分类系统的研究J.仪表技术与传感器，1994(03)12 贾德胜.PLC应用开发实用子程序M.北京:人民邮电出版社,2007.13 任胜杰.电气控制与PLC系统M.北京:机械工程出版社,2013.14 吴宗泽等.机械设计课程设计手册M.北京:高等教育出版社，2006.15 钟肇新,彭侃编译.可编程控制器原理及应用M.武汉:华中理工大学出版社,199116 孙桓.陈作模.葛文杰.机械原理（第七版）M.高等教育出版社，2005 17 谢志萍.传感器与检测技术（第二版）M.电子工业出版社.2009.2 18 Dimple Thakwani, Dr.N Tripathi. PLC Based Change Dispensing Vending Machine using Image Processing Technique for Identifying and Verifying CurrencyJ.International Research Journal of Engineering and Technology ,2016,3(11):454-458.致 谢本次毕业设计大致历经半年的时间，从一开始的迷茫、不知所措，到后来论文资料的收集、组织材料、撰写编排，让我在知识水平和设计能力方面都有很大的提高。虽然在这个过程是遇到许多困难，图书馆的文献和网络资料给了我很多启发，但最重要的还是我的指导老师张老师的耐心指导帮助，让我少走了很多弯路，使得我的毕业设计最终定稿。我通过这次毕业设计发现自己有所欠缺的地方，感觉到了实际和理论的差别，比如程序不仅过模拟调试就不会发现一些细微的差错导致无法达到预期的控制要求，提醒我要不断提高知识水平和实际工作能力。但也熟练的掌握了早应掌握的知识，锻炼了我的自主学习能力，提高我的设计水平，让我将所学到的知识更系统化。然而由于本人的知识和设计水平有限，缺乏实际经验，设计中多少存在一些缺点，恳请各位老师给予指导批评。最后，感谢老师的殷切指导和同学无私帮助，谨向他们致以最诚挚的谢意！祝他们工作顺利，一帆风顺！附录 梯形图程序及图纸列表序号图纸名称图纸代号图纸大小张数1自动售货机总装图SHJ-00A012垫脚SHJ-00-01A413支撑架SHJ-00-02A414滑道SHJ-00-03A415货道箱导轨SHJ-00-04A416出货托盘SHJ-00-05A317取货仓SHJ-00-06A418后挡板SHJ-00-07A419卡盘SHJ-00-08A4126