利用组态控制技术实现自动售货机的后台管理系统

曹 瑜，吴彦霖，陈 伟

(云南国土资源职业学院，云南 昆明 650000)

0 引 言

随着人们生活节奏的加快，信息技术水平的提高，自动售货机作为一种新的零售方式已越来越普遍，自动售货机售货的种类也形色各异，从咖啡、饮料到玩具、植物。而且作为高校学生创新创业很好的载体也颇为推广。自动售货机作为本机的控制系统无论采用单片机还是PLC可编程控制系统实现基本功能已非常成熟，但随着自动售货机的投放量越来越大，后台管理及维护的问题也越来越多，传统的运营管理方式将无法适应，既消耗大量的人力成本，也因不能提供精确的诊断系统将浪费资源。为了适应现在自动售货机的投放区域越来越广，运营管理的低成本、高效性的要求较高，研究并开发自动售货机的后台管理系统具有很大的必要性。本文研发的后台管理系统是针对投入成本较低，开发周期短，开放性较好、管理高效通用的运营系统，而不是开发专有的专家决策系统。

1 系统的总体结构

在研究开发自动售货机的后台管理系统时，为降低开发成本，减短开发周期，开放性较好不依托于某一家自动售货机厂家，创新地将组态软件引入到自动售货机的后台管理系统的开发中，充分利用组态软件强大的开放数据交换功能、数据分析数据加工能力、画面制作系统、可视化动画连接向导、报警和事件管理系、支持多种设备的通信功能、安全系统，见图1。

图1 系统总体结构

2 数据的采集方案

本文提出的自动售货机的后台管理系统针对的是大投放量、投放区域很广、需集中管理的自动售货机群，所以在前端自动售货机的数据采集系统只能考虑通信协议开放、基于无线网络的数据采集方案。GPRS是分组无线技术的简称，是GSM用户可用的移动数据服务。利用GSM网络未使用的通道实现数据传递，传输速率为56～114 Kbps。使用费用是以传输资料单位计算，一般按月收取，成本较低，是目前无线数据传输的首选方式。

自动售货机的本机一般采用单片机和PLC来进行控制，单片机控制的成本较低，但稳定性和抗干扰性较弱；PLC控制成本较高，但稳定性较好，可实现复杂控制功能。本文以自动售货机本机选取PLC控制为例讨论具体数据采集方案。现在很多厂家推出的DTU都可以实现组态软件和工业现场PLC之间建立可靠的基于GPRS网络的数据通信，实现无线远程监控和数据的采集。

2.1 PLC端的通信设置

当PLC通过GPRS DTU 与组态软件建立通信时，一般设置为自由口通信模式或MODBUS从机模式，物理接口一般为RS-485。调试的自由口通信模式和MODBUS从机模式的通信程序，见图2。

图2 通信程序

2.2 GPRS的组网方式

GPRS的组网方式常用如下2种：

方式一：监控端有固定 IP 地址，GPRS-DTU 直接通过 IP 地址和软件端口号访问组态软件，系统示意图，见图3。

图3 系统示意图一

方式二：监控端利用动态 IP+动态域名解析软件，GPRS-DTU 通过 DNS 解析中心服务器 IP 地址完成双向通讯。此种方式可以大大节约申请公网固定 IP 的所需费用，但稳定性受制于 DNS 服务器，此种方案适合小规模应用，系统示意图,见图4。

图4 系统示意图二

2.3 通过组态软件设置实现自动售货机数据采集

在基于组态软件的后台管理系统，通常要采集的自动售货机数据为销售数据类数据、设备诊断类数据、商品库存及备货类数据等。在建立了GPRS网络的硬件连接后，要在监控端通过组态软件的设置实现数据的采集。在组态软件中新建I/O设备，在数据变量中新建变量即可，见图5。

图5 数据采集

3 后台管理系统的各模块的实现

3.1 数据分析和数据加工

通过GPRS网络采集到各运营点的数据，将以报表和实时曲线、历史曲线的形式提交，例如每月销售报表、各销售点周累计销售量历史曲线图、备件统计曲线。

并通过已统计的数据，建立销售预测模型。通过统计不同运营点的周销售量、月销售量、季度销售量，对不同运营点的总销售量、每种商品销售量细化分析，再结合利润表，确定不同运营点的销售预测模型，并制定各运营点专有配送计划表。好的销售预测模型将优化配送商品的需求，合理控制现金流。

3.2 故障分析和故障诊断

自动售货机的主要设备由纸币、硬币识别设备、传送装置、电气装置、制冷设备、通信网络设备等几部分组成。在运营过程中，主要的故障现象如下：

1)卡钞。原因是纸币过旧、过软等无法识别或卡在过币器内。

2)卡币。原因是异常货币或过多硬币无法识别。

3)机器无显示，不操作。原因多为停电或电源插头拔出。

4)找零不正确。原因多为找零币不足或硬币有异物。

5)卡货。原因多为货物与弹出弹簧不匹配、货物不规则等。

针对上述故障、设备故障和诊断数据，生成报警报表，以直观、准确、迅速报告触发的报警事件。

3.3 主监控画面

主监控画面是运营管理人员主要的监测窗口及画面，将以动画实时显示各运营点的总体设备信息、总体销售数据信息和系统报警报表等等。真正实现可视化的远程监控，体现无人售卖的本质，见图6。

4 结 语

自动售货机后台管理系统创新性地将组态控制技术引入到其研发中，将真正实现开发及运营的低成本、高效率，充分保证了此系统的开放性、可兼容性和安全性。此后台管理系统的开发集成了无线网络技术、数据库技术、数据采集和分析技术、最优化方法，实现了自动售货机的数据采集和分析，可视化画面、故障诊断模块、最优配送模型等。

图6 主监控