基于PLC的自动售货机设计(3)

3系统的硬件设计

自动售货机的硬件设计需要涉及到5种不同的部分，分别是传感器，按钮，PLC，电机，显示屏，缺一不可。本章将针对这5种不同的部分来进行详细的介绍和选择合适本次设计的硬件型号。

3.1系统硬件结构框图

根据自动售货机实际工作要求需要按键来实现选择商品，通过传感器识别货币面值和真伪，通过电机来推出商品并且需要显示屏来显示相关信息，由此可以将自动售货机的硬件系统画成如下框图，如图3.1所示：

传感器电机PLC按钮指示灯

图3.1系统硬件结构框图

3.2 传感器选型

在自动售货机中传感器是必不可少的一部分，它的好坏可以影响到自动售货机性能的优良，因此对于选择合适的传感器是非常重要的。本次设计我选用的是石珍ZDF-1551-1传感器，它的具体参数如下表3.2所示；

表3.2 传感器参数表

品牌 石珍 型号 ZDF-1551-1 类型 直通式 额定电压 AC220V 工作温度 常温 本设计的自动售货机的钱币识别是通过选用电磁传感器来实现。国家发布的一元和五角硬币都是经过特殊制造工艺知道的的金属合金，当这些硬币通过投币入口经过传感器时，就会进入一个由电感和电容组成的特定高频振荡线路所产生的磁场，不同硬币的材质和大小会对电感量的大小产生一些影响，电感量大小的变化能够引起振荡频率的改变，然后通过窄带选频电路将频率信号转换成电压信号并且输出来完成对不同种类硬币的识别。同时每张5元、10元真钞一些地方是用磁性油墨特殊印刷的，因此可以用磁头对这两类纸币的

7

进行磁性检测，通过这一种方法就可以达到记录钱币的投入和辨别钱币的真伪的功能。电磁传感器如图3-3：

图3-3传感器

3.3电动机的选型

自动售货机上有几个不同功能的电动机，在饮料的输出部分电动机的作用是带动弹簧旋转一圈将储存在自动售货机中的饮料转出，每一种饮料的送出必须要有一个与之对应的电动机来给它驱动，因此，选择合适的电动机变得尤为重要。在自动售货机上使用的电动机的功率一般都不大，类似饮料的自动售货机一般都是使用额定电压为12到24V，额定功率为3W的电动机。因为所售商品是饮料，所以要使用直流减速电机，该电机增大了扭矩，就使得贮存在自动售货机里德饮料的能够得到缓慢的送出。

现在在各类机械上使用的电机一般都是交流电机，但是因为自动售货机的售货的时间比较短，电机需要在较短的时间内启动与制动，交流电机不能满足这些要求，因此在本次设计中使用直流电动机较为合适。电动机选型如表3.4所示：

表3.4 电动机选型

减速电机 XINX-37JS 额定电压 DC+12V 额定功率 3W 转速 16R.P.M 减速比 1：10 3.4 显示屏选型

自动售货机中的投入钱币等信息为了供使用者清楚的了解到，因此需要选择一块合适的显示屏来显示相关信息。通过对比几种不同种类的显示屏与数码管，最终选用LED数码管来显示相关的信息。LED数码管与其它屏幕显示器相比,它主要有以下几个特点： 1、LED数码管的亮度比较高，因此能够二十四小时供人使用；2、LED数码管的使用寿命比较长；3.LED数码管可以方便的与计算机接口，可以单机控制也可以多台联机控制；4.LED数码管控制方便其编排方式任意，适合各种工程需求。LED数码管如图3.5：

8

图3.5 LED数码管

3.5 PLC的选型

PLC的硬件主要有中央处理器(CPU)、输入单元、输出单元、存储器、通信接口、扩展接口、电源这七个部分组成。其中，CPU是PLC的核心；输入单元与输出单元实现了CPU与所需连接的输入和输出设备之间的连接；通信接口是用来连接编程器与上位机等的外部设备，它的硬件结构图如图3.6所示：

输入 接口 中央处理单元 （CPU） 输出 接口 外部 设备 接口 存储器 系统 用户 数 程序 程序 据 编程器 I/O 扩展 接口 图3.6 PLC硬件结构图

3.5.1 PLC的定义

PLC是一种数字式的电子设备，它使用了可用来编程的存储器来存储相应指令，能够完成多种计算功能，例如逻辑、顺序、计数、计时和算术运算等功能，PLC能够通过数字或模拟式的输入与输出模块实现控制各种工程机械和各类生产过程。PLC的全称是可编程逻辑控制器，它是一种通过数字逻辑运算来实施各类操作的电子系统，专门为在工业环境下的使用电子操作系统的各类机械应用而设计的。它使用一种可编程的存储器用来在内部存储相关程序、执行逻辑运算与顺序的控制、定时、计数与运算操作等可供用户使用的指令，并通过数字量的输入输出与模拟量的输入输出来控制各种类型的工业机械与生产过程。

9

DCS是一种可以将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品，它是一种集散型控制系统，并且是一种在模拟量回路控制较多的工业机械中广泛使用，同时能够控制中出现的危险可能分散,。DCS由控制器、I/O板、操作站、通讯网络、图形及编程软件5个部分组成。

图3.7 西门子PLCs7-300外部图

如图3-7西门子PLCs7-300外部图，也是我们本次设计中PLC所要选用的型号。我们之所以选用PLC来实现对自动售货机的控制的，主要是因为PLC控制有许多如下的特点：

(1)使用方便，编程简易

(2)指令循环周期比较短、处理速度快

(3)指令集的功能十分强大，可用于复杂功能场合 (4)产品设计紧凑，可用于空间有限的场合 (5)模块化结构，设计更加灵活 (6)有不同性能档次的CPU模块可供选择 (7)功能模块和I/O模块可选择

同时PLC的功能也非常全面，它拥有条件控制、定时/计数控制、数据处理、步进控制、A/D与D/A转换、运动控制、过程控制、扩展、远程I/O、通信联网、监控功能这11个功能，可以说是功能强大。

3.5.2 PLC控制系统中的I/O点数计算与分配

根据自动售货机的控制特点，输入信号应包括如下部分： （1）投币检测

根据设计要求需要一元、五角、五元和十元四种钱币数值，因此需要四个投币按钮，也就是需要四个输入信号。

（2）选择按钮

本设计共有3种饮料，分别是汽水、花茶、咖啡，因此需要3个按钮来对应选择商品，还有一个选择一元五角按钮同，因此总共需要4个输入信号。

10

（3）退币按钮

所有自动售货机都需要一个退币按钮来退换多余的钱币，因此次环节需要1个输入信号。

应共需要输入点9个。 输出信号应包含如下部分： （1）出币指示灯

共2个，分别指示出币一元和出币五角。 （2）展示商品指示灯

共3个，分别是汽水指示灯、咖啡指示灯、花茶指示灯。 （3）出货商品指示灯

共3个，分别是出货汽水指示灯、出货花茶指示灯、出货咖啡指示灯。 （4）商品不足指示灯

共3个，分别是物品1（汽水）不足、物品2（花茶）不足、物品3（咖啡）不足。 综上所述，共需要输出点11个。

本设计共占用PLC的20个I/O口，9个输入接口与11个输出接口。具体的I/O分配表如表3.8所示：

表3.8 I/O分配表

输入 投币1元 投币5角 选择1元5角 投币5元 投币10元 汽水按钮 花茶按钮 咖啡按钮 退币按钮 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 出币指示灯 汽水指示灯 花茶指示灯 咖啡指示灯 出货汽水指示灯 出货花茶指示灯 出货咖啡指示灯 物品1不足 物品2不足 物品3不足 假币报警 输出 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2

11

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库基于PLC的自动售货机设计(3)在线全文阅读。