潘云忠 劉琳霞

引言：本文介紹了一種由PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在控制上采用坐標(biāo)控制方式，大大減少了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的數(shù)量，節(jié)省了制造成本。文中給出了一種自動(dòng)售貨機(jī)機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)圖同時(shí)給出了控制流程圖及部分控制程序，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)證明是可行的。

一、前言

1962年，出現(xiàn)了以自動(dòng)售貨機(jī)為主體的流通領(lǐng)域的革命。到了20世紀(jì)80年代，自動(dòng)售貨機(jī)在美國和日本被廣泛使用，后逐漸散布世界各地，主要是發(fā)達(dá)國家[1]。隨著自動(dòng)售貨機(jī)的科技含量逐步提高，售貨種類越來越廣泛，無需專門人員值守及占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。這些都使得自動(dòng)售貨機(jī)的市場(chǎng)前景越來越好。

自動(dòng)售貨機(jī)自1999年進(jìn)入我國市場(chǎng)以來，歷經(jīng)15年的發(fā)展如今，在公園、學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)、地鐵、火車站、機(jī)場(chǎng)等客流較大的場(chǎng)所，自動(dòng)售貨機(jī)的身影經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在大眾的眼中。顧客只要投入規(guī)定的錢幣，就可以方便地買到諸如飲料、食品、藥品等小商品。作為一種前衛(wèi)的零售方式，自動(dòng)售貨機(jī)受到了喜歡追逐時(shí)尚的年輕人的歡迎。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)截止2013年，我國自動(dòng)售貨機(jī)總量約30.2萬臺(tái)。以后，自動(dòng)售貨機(jī)每年的需求量約為5萬臺(tái)。

二、設(shè)備技術(shù)現(xiàn)狀分析

目前，自動(dòng)售貨機(jī)控制部分中記幣系統(tǒng)與退幣系統(tǒng)已有成熟的控制模塊可供選用。自動(dòng)售貨機(jī)常用的送出機(jī)構(gòu)有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)[2]，彈簧旋轉(zhuǎn)送出機(jī)構(gòu)。對(duì)于專用的飲料售貨機(jī)，為了增加存貨量，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取直接底部送出裝置，飲料可以靠著自身的重量以及上部商品的擠壓快速送出。

以上提到的自動(dòng)售貨機(jī)各種送出結(jié)構(gòu)在每個(gè)送出口都需安裝一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置（電機(jī)）和一個(gè)獨(dú)立的送出機(jī)構(gòu)，對(duì)于整個(gè)設(shè)備來說，隨著售賣商品的增加，送出口的個(gè)數(shù)隨之而增加。因此，驅(qū)動(dòng)裝置（電機(jī)）和獨(dú)立地送出機(jī)構(gòu)也就相應(yīng)增加。由此，使得設(shè)備可靠性，維護(hù)的便利性等方面性能降低。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

針對(duì)之前提到的如果售賣商品種類過多，驅(qū)動(dòng)裝置與獨(dú)立送出機(jī)構(gòu)也會(huì)增多的問題，本文提出一種新的自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。新的設(shè)計(jì)方案思路是，將售貨機(jī)中的每款商品進(jìn)行坐標(biāo)定位，即將自動(dòng)售貨機(jī)中每層水平位置看作是“行”坐標(biāo)，而送出口所在豎直位置看作是“列”坐標(biāo)。相同的“行”由同一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)，相同的“列”由同一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)，在送出商品時(shí)，只需要控制相應(yīng)的“行”、“列”位置的驅(qū)動(dòng)裝置就可以實(shí)現(xiàn)商品的送出。自動(dòng)售貨機(jī)總裝圖如圖1所示。以30出口的自動(dòng)收獲機(jī)為例，總的驅(qū)動(dòng)裝置與傳統(tǒng)的相比減少56.7%。自動(dòng)售貨機(jī)的成本將得到較大的壓縮，可靠性會(huì)進(jìn)一步提高。

圖1 自動(dòng)售貨機(jī)總裝圖

四、系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)方案

4.1自動(dòng)售貨機(jī)主要功能及工作過程如下[3]：

1）錢幣由投幣口投入，經(jīng)由記幣系統(tǒng)對(duì)錢幣信息進(jìn)行采集，辨別錢幣真?zhèn)危珏X幣識(shí)別不出則自動(dòng)退幣，售貨結(jié)束；

2）將記幣系統(tǒng)信息經(jīng)由通信傳遞給PLC，在顯示單元顯示幣值，顯示出可以購買的商品類型，等待顧客選擇購買商品按鍵；

3）自動(dòng)售貨機(jī)將顧客所選商品自動(dòng)送出，等待顧客將商品取走；

4）自動(dòng)售貨機(jī)顯示購物后的余額，如余額充足，系統(tǒng)則可以延時(shí)一段時(shí)間，等待顧客繼續(xù)購物；如余額不足，系統(tǒng)則可以延時(shí)一段時(shí)間退幣；無論余額是否充足，當(dāng)顧客撥動(dòng)退幣開關(guān)，系統(tǒng)則可以立即退幣；

5）自動(dòng)售貨機(jī)售貨結(jié)束。

4.2自動(dòng)售貨機(jī)工作流程

根據(jù)對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)工作過程分析，我們得出自動(dòng)售貨機(jī)工作流程如圖2所示。

圖2 自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖

4.3自動(dòng)售貨機(jī)PLC程序設(shè)計(jì)

1）錢幣識(shí)別系統(tǒng)

錢幣識(shí)別系統(tǒng)采用專用的模塊，當(dāng)有人購買售貨機(jī)內(nèi)商品時(shí)，每次投幣都要經(jīng)過錢幣識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別。如系統(tǒng)不能識(shí)別，錢幣系統(tǒng)將自動(dòng)將錢幣退回；如系統(tǒng)識(shí)別成功，則將相應(yīng)信息傳送給PLC，PLC將接收到的錢幣數(shù)量數(shù)據(jù)累加記錄到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)VD0中，自動(dòng)售貨機(jī)可收取的錢幣為1元、5元、10元、20元。

2）商品價(jià)格比對(duì)系統(tǒng)

在自動(dòng)售貨機(jī)中，商品的售賣與錢幣的投入多少緊密相關(guān)。能否購買相應(yīng)的商品，是要根據(jù)投入錢幣的數(shù)量有關(guān)，只要投幣數(shù)量累計(jì)大于等于某商品的售價(jià)時(shí)，PLC就會(huì)輸出一個(gè)信號(hào)，提示可購買商品選項(xiàng)，這個(gè)比較過程是根據(jù)VD0內(nèi)的數(shù)據(jù)與售貨機(jī)內(nèi)商品價(jià)格進(jìn)行比對(duì)來實(shí)現(xiàn)的。如投入錢幣為10元，經(jīng)過價(jià)格比對(duì)后，小于10元商品的購買提示燈會(huì)亮，顧客可以根據(jù)提示進(jìn)行購買相應(yīng)的商品，如果投入錢幣金額不足以購買任何商品，則可購買商品的指示燈不亮，表示金額不足不能購買任何商品，此時(shí)顧客可以繼續(xù)投入錢幣或者退幣。

3）選擇商品系統(tǒng)

當(dāng)商品價(jià)格對(duì)比系統(tǒng)確認(rèn)投幣金額可以購買商品時(shí)，即可購買商品的購買指示燈亮起，顧客可以按下相應(yīng)的商品“購買”按鈕，即可在出貨口取走選擇的商品，同時(shí)在VD0中減掉相應(yīng)商品的價(jià)格，并在顯示單元顯示當(dāng)前所剩金額。如果所剩余額仍能夠滿足購買商品，則相應(yīng)商品的購買指示燈還會(huì)亮起，否則購買指示燈熄滅。

4）退幣系統(tǒng)

當(dāng)顧客購買完商品或者余額不足等情況下，退回當(dāng)前金額時(shí)，顧客可以采取兩種退幣模式。其一為延時(shí)退幣，退幣時(shí)用戶不進(jìn)行有效操作，超過15秒，系統(tǒng)將自動(dòng)退幣；其二為按下退幣按鈕，系統(tǒng)立即退幣。

五、結(jié)束語

本文通過對(duì)一種基于PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不但具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還包含了部分軟件設(shè)計(jì)，使得自動(dòng)售貨機(jī)可以極大地減少使用的執(zhí)行部分和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)維護(hù)便捷，而且可以根據(jù)客戶的需求，方便地?cái)U(kuò)展售賣能力。隨著PLC通信技術(shù)的不斷改進(jìn)與發(fā)展，PLC控制的自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)品將會(huì)在未來的激烈競(jìng)爭(zhēng)中有較好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]余世明，晁岳磊，繆仁將.自動(dòng)售貨機(jī)研究現(xiàn)狀及展望[J].中國工程科學(xué).2008，10（7）.

[2]鄭大宇，劉立晶.自動(dòng)售貨機(jī)送出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J].黑龍江商學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000，6（3）：39-42.

[3]葉銀蘭.自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008，（8）：53-55.

[4]董淑冷，茅紅偉.PLC在自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].上海師范大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，36（2）：47-51.

（作者單位：蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系）