單丹　馮禹

摘 要：本設計控制核心選用Siemens S7-300 PLC設計出的自動售貨機系統(tǒng)，按照自動售貨機的工作方式，將運行的過程分為：外部控制端啟動部分，無人操作定時清零模塊，投幣模塊，余額比較模塊，余額報警模塊，商品選擇模塊，找零模塊，缺貨報警模塊等。并通過wincc組態(tài)軟件實現(xiàn)視窗控制。

關鍵詞：自動售貨機；西門子PLC；wincc組態(tài)軟件

前言

自動售貨機是一種全新的商業(yè)零售形式，20世紀70年代自日本和歐美發(fā)展起來，它又被稱為24小時營業(yè)的微型超市。一般的自動售貨機由錢幣裝置、指示裝置、貯藏售貨裝置等組成。自動化是未來的發(fā)展趨勢，不論是制造業(yè)、服務業(yè)還是零售業(yè)。我們都將看到更多的設備取代人工。在這樣一個大的趨勢下，自動售貨機行業(yè)的前景時光明的。PLC即可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境中應用而設計的數(shù)字運算操作的電子控制裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。文章是基于西門子PLCS7-300所設計的自動售貨機，在本設計中，我們按照收貨的工作方式，將其分為了外部控制端啟動模塊、夜光燈控制模塊、無人操作定時清零模塊、投幣模塊、余額比較模塊、余額不足報警模塊、商品選擇模塊、找零模塊、缺貨報警模塊9大模塊。通過STEP7軟件進行編程，完成自動售貨機的基本功能并再WINCC中進行仿真運行。

1 自動售貨機的工作流程

我們對無人售貨機的控制要求進行了說明，文章所設計的自動售貨機，可以購買的貨物價格分為10元區(qū)、5元區(qū)、3元區(qū)和1元區(qū)，每個價位區(qū)的物品有三種，為了方便仿真操作，設定每種貨物只有10個，且每次啟動售貨機時，默認貨物是補滿狀態(tài)。此售貨機可投1元硬幣、5元紙幣、10紙幣。此售貨機具有無人操作計時功能，顧客向售貨機中投入錢幣時，若1分鐘內(nèi)沒有進行購買或者找零退錢，系統(tǒng)將自動將錢幣清零。此售貨機具有余額比較功能，在余額不足的情況下，進行購買和找零會提示余額不足且無法完成相應操作。由于設定每種貨物為10個，當貨物售完時，會提示缺貨，且再次購買此貨物時不會扣除余額。本設計采用的購物方式為組合按鈕購物，ABCD控制行（價位），123控制列（貨物種類），確認選擇后會有10秒的定時，在10秒內(nèi)顧客可以按下重新選擇按鈕進行重新選擇。設定有一個總控制端，可以控制售貨機的起停和夜間夜光燈的起停，且任意貨物缺貨時，總控制端都會顯示缺貨。

在設計自動售貨機的工作初始條件是一切程序的執(zhí)行首要條件為售貨機必須為啟動狀態(tài)。因此，工作流程第一步，啟動售貨機；在啟動售貨機后，CPU會自動對售貨機的余額部分進行清零，防止余額出現(xiàn)錯誤。當有顧客進行投幣操作時，余額開始累加，設定定時時間為1分鐘，若1分鐘內(nèi)顧客沒有任何操作，系統(tǒng)會自動對余額進行清零；若顧客有操作，則會進入余額比較環(huán)節(jié)，若余額滿足不了顧客所做操作則會有余額不足提示；若余額充足，顧客便可選擇貨物，此時，CPU又會對貨物的數(shù)量進行比較（注：本設計規(guī)定每種貨物只有5個，且每次售貨機啟動都默認貨物補滿），只有在貨物充足的情況下，推進器才會啟動并且扣除余額，若貨物已經(jīng)缺貨，則會提示缺貨無法進行購買，并且進行相關操作不會扣除余額。最后是找零環(huán)節(jié)，當顧客購物完成且售貨機存在余額時，顧客一定要選擇是否找零，因為此時，CPU又開始對售貨機進行無人操作計時，若1分鐘內(nèi)顧客沒有繼續(xù)進行購物或者找零，余額會自動被清零；每次找零，只需要按下對應的找零按鈕即可。自動售貨機的流程圖如圖1所示。

2 梯形圖編程

按照自動售貨機的工作方式，我們將運行的過程分為外部控制端啟動部分，夜光燈控制部分，無人操作定時清零部分，投幣部分，余額比較部分，余額不足報警部分，商品選擇部分，找零部分，缺貨報警部分。根據(jù)不同的運行過程進行了不同的梯形圖編程。下面將給出一部分關于貨物操作部分的梯形圖程序，其中包括了貨物補充、缺貨報警程序及完成購物貨物減少程序。設定每種貨物只有10個，當貨物數(shù)量等于0時，缺貨提示，同時任意貨物缺貨總控制端都會報警缺貨。默認每次重新啟動售貨機貨物都會補滿。在這里運用整數(shù)函數(shù)ADD_I進行貨物的復位，每次啟動售貨機2個輸入端輸入常數(shù)0和10，則輸出端輸出10；運用比較函數(shù)EQ_I（比較整數(shù)“等于”）進行貨物的比較，當貨物數(shù)量等于0時，報警提示。購物完成貨物減少程序穿插在購物程序中，每完成一次貨物交易，貨物推進器吸合一次，上升沿檢測檢測到一次上升沿，使用整數(shù)函數(shù)SUB_I進行減法運算，對應物品減少一個，直至為0，提示缺貨。如圖2所示。

3 Wincc組態(tài)

SIMATIC WINCC（視窗控制中心），它是西門子最經(jīng)典的過程監(jiān)視系統(tǒng)，現(xiàn)已成為市場的領導者，乃至業(yè)界遵循的標準。我們根據(jù)自動售貨機的工作要求，設計出全自動售貨系統(tǒng)仿真圖。

4 結束語

本次設計的自動售貨機功能較為簡單，只支持3種貨幣，因此在這方面上存在一定的局限性，同時，由于是組合按鍵購物，其特點是在有大量可選擇貨物時減少按鍵的個數(shù)，節(jié)約建造成本，但由于能力有限，僅僅設計了12種可選貨物，在此基礎上使用組合型按鍵進行選擇購物，沒有有效的利用所有按鍵，對按鍵造成了浪費。同時，余額找零時，本設計規(guī)定，余額充足時按下對應找零按鈕只會找零對應金額一次，不能一次性找零。因此，不完善的地方仍需進一步調(diào)試、修改、完善，以滿足顧客的需求。

參考文獻

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