一种基于PLC控制的自动售货机系统设计

潘云忠 刘琳霞

引言：本文介绍了一种由PLC控制的自动售货机的结构设计与控制系统设计，在控制上采用坐标控制方式，大大减少了执行机构的数量，节省了制造成本。文中给出了一种自动售货机机械部分的结构图同时给出了控制流程图及部分控制程序，经实践检验证明是可行的。

一、前言

1962年，出现了以自动售货机为主体的流通领域的革命。到了20世纪80年代，自动售货机在美国和日本被广泛使用，后逐渐散布世界各地，主要是发达国家[1]。随着自动售货机的科技含量逐步提高，售货种类越来越广泛，无需专门人员值守及占地面积小等优点。这些都使得自动售货机的市场前景越来越好。

自动售货机自1999年进入我国市場以来，历经15年的发展如今，在公园、学校、医院、商场、地铁、火车站、机场等客流较大的场所，自动售货机的身影经常会出现在大众的眼中。顾客只要投入规定的钱币，就可以方便地买到诸如饮料、食品、药品等小商品。作为一种前卫的零售方式，自动售货机受到了喜欢追逐时尚的年轻人的欢迎。据不完全统计截止2013年，我国自动售货机总量约30.2万台。以后，自动售货机每年的需求量约为5万台。

二、设备技术现状分析

目前，自动售货机控制部分中记币系统与退币系统已有成熟的控制模块可供选用。自动售货机常用的送出机构有曲柄滑块机构[2]，弹簧旋转送出机构。对于专用的饮料售货机，为了增加存货量，在结构设计上采取直接底部送出装置，饮料可以靠着自身的重量以及上部商品的挤压快速送出。

以上提到的自动售货机各种送出结构在每个送出口都需安装一个驱动装置（电机）和一个独立的送出机构，对于整个设备来说，随着售卖商品的增加，送出口的个数随之而增加。因此，驱动装置（电机）和独立地送出机构也就相应增加。由此，使得设备可靠性，维护的便利性等方面性能降低。

三、系统结构设计方案

针对之前提到的如果售卖商品种类过多，驱动装置与独立送出机构也会增多的问题，本文提出一种新的自动售货机系统设计方案。新的设计方案思路是，将售货机中的每款商品进行坐标定位，即将自动售货机中每层水平位置看作是“行”坐标，而送出口所在竖直位置看作是“列”坐标。相同的“行”由同一个驱动装置传动，相同的“列”由同一个驱动装置传动，在送出商品时，只需要控制相应的“行”、“列”位置的驱动装置就可以实现商品的送出。自动售货机总装图如图1所示。以30出口的自动收获机为例，总的驱动装置与传统的相比减少56.7%。自动售货机的成本将得到较大的压缩，可靠性会进一步提高。

图1 自动售货机总装图

四、系统控制设计方案

4.1自动售货机主要功能及工作过程如下[3]：

1）钱币由投币口投入，经由记币系统对钱币信息进行采集，辨别钱币真伪，如钱币识别不出则自动退币，售货结束；

2）将记币系统信息经由通信传递给PLC，在显示单元显示币值，显示出可以购买的商品类型，等待顾客选择购买商品按键；

3）自动售货机将顾客所选商品自动送出，等待顾客将商品取走；

4）自动售货机显示购物后的余额，如余额充足，系统则可以延时一段时间，等待顾客继续购物；如余额不足，系统则可以延时一段时间退币；无论余额是否充足，当顾客拨动退币开关，系统则可以立即退币；

5）自动售货机售货结束。

4.2自动售货机工作流程

根据对自动售货机工作过程分析，我们得出自动售货机工作流程如图2所示。

图2 自动售货机工作流程图

4.3自动售货机PLC程序设计

1）钱币识别系统

钱币识别系统采用专用的模块，当有人购买售货机内商品时，每次投币都要经过钱币识别系统的识别。如系统不能识别，钱币系统将自动将钱币退回；如系统识别成功，则将相应信息传送给PLC，PLC将接收到的钱币数量数据累加记录到数据存储区VD0中，自动售货机可收取的钱币为1元、5元、10元、20元。

2）商品价格比对系统

在自动售货机中，商品的售卖与钱币的投入多少紧密相关。能否购买相应的商品，是要根据投入钱币的数量有关，只要投币数量累计大于等于某商品的售价时，PLC就会输出一个信号，提示可购买商品选项，这个比较过程是根据VD0内的数据与售货机内商品价格进行比对来实现的。如投入钱币为10元，经过价格比对后，小于10元商品的购买提示灯会亮，顾客可以根据提示进行购买相应的商品，如果投入钱币金额不足以购买任何商品，则可购买商品的指示灯不亮，表示金额不足不能购买任何商品，此时顾客可以继续投入钱币或者退币。

3）选择商品系统

当商品价格对比系统确认投币金额可以购买商品时，即可购买商品的购买指示灯亮起，顾客可以按下相应的商品“购买”按钮，即可在出货口取走选择的商品，同时在VD0中减掉相应商品的价格，并在显示单元显示当前所剩金额。如果所剩余额仍能够满足购买商品，则相应商品的购买指示灯还会亮起，否则购买指示灯熄灭。

4）退币系统

当顾客购买完商品或者余额不足等情况下，退回当前金额时，顾客可以采取两种退币模式。其一为延时退币，退币时用户不进行有效操作，超过15秒，系统将自动退币；其二为按下退币按钮，系统立即退币。

五、结束语

本文通过对一种基于PLC控制的自动售货机的系统设计，不但具有结构设计，还包含了部分软件设计，使得自动售货机可以极大地减少使用的执行部分和传动机构，系统维护便捷，而且可以根据客户的需求，方便地扩展售卖能力。随着PLC通信技术的不断改进与发展，PLC控制的自动售货机产品将会在未来的激烈竞争中有较好的应用前景。

参考文献

[1]余世明，晁岳磊，缪仁将.自动售货机研究现状及展望[J].中国工程科学.2008，10（7）.

[2]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）：39-42.

[3]叶银兰.自动售货机的设计与实现[J].微计算机信息，2008，（8）：53-55.

[4]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，2007，36（2）：47-51.

（作者单位：苏州健雄职业技术学院 机电工程系）