1、 I 本科毕业设计 （论文） 题目 基于 PLC 的自动售货机的设计 学 院 电气与自动化工程学院 年 级 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 职 称 论文提交日期 II 基于 PLC 的自动售货机的设计 摘 要 随着现在城市的发展规模越来越大，在很多公共场所都放置了自动售货机，方便快捷的满足了人们的需求，为人们在对简单物品采购的时候提供了一种便利。 传统的一些自动售货机大多采用的是单片机控制方式，抗干扰的能力相对较差，系统硬件设计比较复杂，系统的稳定性以及可靠性很难得到保证，维修和维护困难。 本次设计一套基于 PLC的自动售货机的控制系统，简单阐述了自动售货机的发
2、展前景与背景，详细分析其主要功能和特点，提出了总的设计方案；此次设计 基于 WinCC和西门子 S7-300PLC，主要是对 自动售货机的硬件方面和软件方面进行仿真设计， 采用了顺序控制的程序设计思路，设计了系统的控制程序，包括投币程序、购买程序和退币程序。 关键词： 售货机 PLC 自动化 WinCC III The design of the vending machine based on PLC Abstract Now with the development of the city scale is more and more big, the vending machines w
3、ere placed in many public places, convenient, satisfy peoples demand for people at the time of purchase of simple items provides a convenient.Some of the traditional vending machine is mostly USES a single-chip computer control mode, anti-interference ability is relatively poor, the system hardware
4、design is more complex, it is hard to guarantee the stability and reliability of the system, repair and maintenance difficulties. The design of a vending machine based on PLC control system, simple expounds the development foreground and the background of the vending machine, detailed analysis of it
5、s main functions and characteristics, puts forward the total design scheme;This design based on WinCC and Siemens S7-300 PLC, mainly to the vending machine hardware and software aspects of simulation design, used the sequence control program design thinking, design the system control program, includ
6、ing the coin program, purchasing procedures and refund money. Key words:Vending machine; PLC;automation;WinCC IV 目录 前 言 . 1 第 1章 自动售货机的介绍 . 2 1.1自动售货机概述 . 2 1.2自动售货机前景分析 . 3 1.2自动售货机功能分析 . 4 第 2章 总体设计方案 . 5 2.1 系统整体设计方案 . 5 2.2自动售货机的组态设计方案 . 5 2.3系统硬件结构框图 . 6 2.4总体方案设计 . 7 第 3章 自动售货机硬件结构设计 . 9 3.1 硬
7、件选择 . 9 3.1.1 电机的选择 . 9 3.1.2 货币处理装置 . 9 3.1.3 送出机构 . 9 3.1.4 按钮装置 .10 3.1.5 显示装置 .10 第 4章 自动售货机控制系统设计 .10 4.1 基于 PLC的自动售货机控制系统 .10 4.1.1 自动售货机硬件系统的组成部分及工作流程 .10 4.1.2 自动售货过程的控制子 系统简述 . 11 4.1.3 基于 PLC的自动售货机控制 .12 4.2 PLC控制系统设计编程要求及基本原则 .13 4.2.1 PLC 控制系统设计编程要求 .13 4.2.2 PLC 控制系统设计的基本原则 .14 V 4.3 自动
8、售货机 PLC控制方案设计 .14 4.4 PLC选型 .15 4.4.1 PLC 的介绍 .15 4.4.2PLC概述 .16 4.4.3 I/O 点估算 .18 4.4.4 PLC 选型 .18 4.5程序设计 .18 4.5.1 I/O 地址设计 .18 4.5.2 流程设计 .20 4.5.3 投币程序设计 .20 4.5.4 购买程序设计 .21 第五章 上位机部分软件设计 .28 5.1 WinCC 软件简介 .28 5.2人机界面（ HMI）设计 .29 5.2.1 新建工程 .29 5.2.2 自动售货机的界面设计 .30 5.3 与 PLC 建立通信 .30 5.4 变量的连
9、接 .33 5.4.1 对按钮进行变量连接 .33 第六章 系统调试与运行监控 .37 6.1系统调试 .37 结 论 .38 参考文献 .39 谢 辞 .40 常熟理工学院毕业设计（论文） 1 前 言 根据 自动售货机 目前的 发展 情况来说 ，它 出现的主要原因是因为产业结构由劳动密集型向技术密集型发生转变 。 由于 消费 环境、 销售 模式 的 转变以及 大量 消费和 大量 生产 ， 使得新的流通渠道很有必要的出现 ； 相对来说，由于购物中心，超市，百货公司等购买渠道的出现，伴随着往往是人工费的增加；而且，在场地上也会受到很大的限制，在一些环境里，比如说医院，学校之类购物的便利性很难得到
10、体现，而无需人工售卖的 自动售货机将会是一种应运而生的必要产物。 从狭义的角度来说就是一种可以实现无人贩卖的一种自动化贩卖， 从 广义角度来说进行信用卡、投币等操作后可以贩卖商品的一种机器。按照 供给条件 来讲 ，自动售货机可以 24小时 不间断的无人售货的系统 非常方便 ，适应消费模式和消费环境的变化， 使得人力的不足得到充分补充 ， 经 营时 所 需要的面积小 、 资本少，人工费用 增长 的问题可以 得到 很好地解决 ，能够 吸引人们好奇心 从而促使他们购买 的自身性能等各 种 优点。 目前，自动售货机正在进一步实现合理化、信息化。 例如，在通过电话线路将售货机的库存信息传输到营业 点的计
11、算机，以确保货物的补充，保证自动售货机，及时补充和发送商品，同时在某些时候还可远程控制售货机无偿贩卖，同时，为了防止全球气候变暖，在研究自动售货机时，在节能方面，将会投入更多，节能的自动售货机将成为业界的主流。与此同时，在夏季用电高峰的时候、 此节能型自动售货机可以在关闭冷却器的同时商品却还能保持足够的温度。 跟传统的自动售货机相比较，这种节能型的自动售货机将会节省差不多 10%的电力资源。 进入 21 世纪后，自动售货机的发展方向将会是节约资源和能源，以及提供更多功能。 由于 经济 缓慢 复苏，社会更为关注 的是 对 在 工作场 合 提供饮料 、零食 的福利事业。自动售货机是提高职工工作效率
12、最有效的手段 ，也是 最廉价 、最方便的手段，而且很好的 保障了惬意的工休时间 。尤其 是在 一些全天 无休 、不间断工作 的 一些 办公场所 之中 ， 为了解决能够不间断的喝道咖啡饮品的问题，使用方便快捷的小型 饮料冲饮机 变得尤为重要，而在 这种 情况之下导致咖啡饮品与自动售货机的快速融合。更为直观的体现在于 1999年的全美咖啡服务协会 和 全美自动售货机协会的合并 。 常熟理工学院毕业设计（论文） 2 第 1 章 自动售货机的介绍 1.1 自动售货机概述 自动售货机是一种商业自动化设备，用来完成自动购买 。 自动售货机没有任何 空间的限制，可以方便快捷的销售一整天，深受大家的喜爱。 自
13、动售货机 在 很多城市的 各个角落 都 有 放置， 销 售的商品 也多种多样 ，从 点心、 饮料、 牙膏 牙刷 ， 到 药品 、香烟等 等 。 多年以来，自动售货机行业在中国快速发展，汽车站，商业建筑，广场，工厂，街道，学校，医院都有出现售货机的痕迹 。 这也变得越来越受人欢迎与喜爱的一种快捷购买方式，这也是一个现代城市发展设施的要求。 常见的自动售货机如图 1-1 所示。 图 1-1 自动售货机 自动贩卖机首次出现在上世纪中期年代的欧洲和美国，那个时候在美国，人们可以使用在自动售货机上买到 1美分一块的口香糖。从上世纪中期在到现在，由于迅速发展和应用的计算机，第四次工业革命在以信息技术革命作
14、为中心使零售行业发生了翻天覆地的变化 ，其中之一就是发达国家的商品流通领域中自动售货机的出现以及迅速发展。 随着人们生活方式的改变，在快节奏的，效率高的变化，表现在时间上的价值尤为重要，消费者更加注重 购买时候的方便，直接。随着越来越多的自动售货机，货物的包装已经成为一种定量和标准化，销售商品的多样化，体现出自动售货机更多亮点 。于此同时，自动售货机在即时性消费需求方面是其它零售方式无可替代的。 2002年 4月 5日在美国出版的幸福杂志讲到美国在 2001年自动售货行业利润增长率在发常熟理工学院毕业设计（论文） 3 展最快的行业之中居第四位，具体增长率为 21.4%；从 1996年到 200
15、1年这几年当中，自动售货行业的平均年利润增长率为 78.4%，是增长最快的行业 。由于拥有如此巨大的优势所以 使得自动售货机广泛应用于全世界 。 1.2 自动售货机前景分 析 自动售货机是一种能够自动自动付货的机器，根据所投入的钱币，可以购买相应的商品。在商业自动化的设备中自动售货机是其中一种常用设备，它能方便交易、节省人力，不受地点、时间的限制。它被称作是 24小时不间断营业的微型超市，是一种全新的商业零售形式。可以分成三种：综合自动售货机、食品自动售货机、饮料自动售货机。 未来的发展趋势是自动化，不论是服务业、零售业还是制造业。我们相信越来越多的设备将会取代现在的人工。在这种情况之下，自动
16、售货机行业的前途是无限光明的。 智研数据研究中心 发布的 2013-2018年中国自动售 货机市场调研与发展前景预测报告共十二章。首先介绍了中国的自动售货机产业运行环境、全世界自动售货机产业运行状况等，接着再介绍了自动售货机产业在中国的市场竞争格局，然后分析了自动售货机产业在中国的运行状况。随后，报告还对重点企业的经营状况进行了分析，最后分析了自动售货机产业在中国的投资预测与发展前景。 如今，自动售货机产业在中国已经开始迈向了蓬勃的发展阶段。此外，很多小店铺由于各个大城市的改造而被迫消失，同时随着各种各样的支付方式的出现，例如，手机移动支付、 IC卡等技术使得自动售货机为人们提供服务成为 了一
17、种很好的方式，由于这种自动售货平台模式的创新，导致了国内自动售货行业的迅猛发展。 在当今社会中自动售货机是一种购买工具，从 2004年开始，自动售货机产业在中国发生了巨大的变化，发展的越来越快，由于世博会和奥运会的成功举办，导致自动售货机在中国拥有了巨大的商机，自动售货机进入了发展期是在 2008年以后，以自动售货为主的第三次零售业革命也即将在中国的零售行业掀起一股飓风。 2009年中国自动售货机产品专项调研及未来五年投资分析预测报告是总结了历年来自动售货机在中国市场的变化规律，同时，深入的调查和研究了 自动售货机产品中的企业群体，采取定量以及定性的科学研究方法编撰而成的。对自动售货机产品在我
18、国目前的行业投资环境、产品进出口、常熟理工学院毕业设计（论文） 4 生产经营、品牌竞争、产品市场、可持续发展以及市场环境等问题进行十分详细地分析和预测，并且在此基础上，为企业经营管理、制定发展战略和进行投资决策提供了可靠、权威的决策依据。报告数据主要采用商务部采集数据、国家统计数据、海关总署问卷调查数据等数据库。 1.2 自动售货机功能分析 在编写程序之前 , 首先是对自动售货机拥有的各种功能进行全面了解以及确定对其操作后所产生的状态。 自动售货机的基本 功能是对金钱的总额进行计算，并确定是否有足够金钱的购买售货机当中的商品，并且能够发生某种变化使得人们知道该商品可以购买。例如：售货机中有 6
19、 种商品，其中一号商品价格为 1元，二号商品为 2 元，以此类推。如果把 一个 一 元的硬币投进去，然后一号商品的可以购买的指示灯将会点亮，显示可以购买，但是二号商品的指示灯却不会点亮，继续投入一个一元硬币，那么二号商品指示灯将会点亮，另外的商品同样也是如此。当按下一元商品的购买按钮，自动售货机会将总金额减去一元，同时将一号商品提取到出货口。在这个时候，自动售货机将会继续等待外部 命令，如想要继续购买商品，只要按下可够奶商品的按钮，商品将继续提取出来，如果你不想购买商品了，可以按下退币的按钮，自动售货机将会退出剩余金额，同时总金额将会清零，到此，完成了这次的所有交易。自动售货机的工作流程图如图
20、1.2 所示。 初 始 状 态投 币 状 态购 买 状 态退 币 状 态按 下退 币按 钮投 入 硬 币按 下 选 择 按 钮是 否 有 剩 余NY图 1-2 自动售货机工作流程图 常熟理工学院毕业设计（论文） 5 第 2 章 总体设计方案 2.1 系统整体设计方案 此次课题的主要任务为对自动售货机系统的进行 仿真 设计，具体要求如下： 1）具有基于 WinCC的操作方便且美观的自动售货机系统人机界面； 2）实现 WinCC与 PLC之间的通信； 3） 顾客能够向售货机投不同的货币； 4）顾客能够购买不同的商品并且商品的价格不全是一样的； 5) 购买商品后，系统自动计算剩余金额； 6）购买时间是有限的 7）能够显示总金额的数值和售出商品总价格的数值 ； 8）能够进行退币处理； 根据设计任务要求，确定如图 2-1所示的总体框图。 图 2-1系统总体框图 自动售货机的控制系统由四部分组成，采用 PLC作为控制器，上位机组态王界面可作为远程监控，按钮模块作为操作面板，使用信号灯、数码管作为输出显示。最终经过调试后能达到上位机控制下 位机的目的。 2.2 自动售货 机的组态设计方案 根据任务书要求，绘出自动售货机结构示意图如图 2-2 所示，其中， 1 1元矿泉水； 22.元罐装汽水； 3 2.5元汽水； 4 3元果汁； 5 4元罐装咖啡； 6 5元咖啡。
