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基于plc的自动售货机控制系统设计

作者：李雪峰 逯文祥 胡清华 来源：《数码设计》2018年第13期

摘要：本文设计的PLC自动售货机主要包括温控模块、售卖模块、人机模块、通讯模块、货币识别模块以及主控模块这六个模块。主要采用三菱FX2N系列型号为FX2N1616MT的PLC作为系统的核心控制模块，DHT 11温度传感器进行温度显示及控制，选择GPS技术进行自动售货机的通讯设计，液晶1602进行相关信息的显示，同时结合模糊信息的处理技术及磁性检测进行货币的识别。 关键词：PLC;自动售货机;模块 中图分类号：TH692 文献标识码：A

文章编号：1672 - 9129（2018 ）13 - 0097 - 01

随着移动互联技术以及新型的支付、管理方式的快速发展，自动售货机将迎来一个属于其快速发展的时代。而据有关专家估计，我国自动售货机的市场容量为47万台左右。在如此庞大且具有无限潜力的市场面前，我们的系统管理技术与发达国家相比，却显得相当落后。由于管理水平低下、科技含量不高，我国自动售货机发展已经进入了瓶颈期。PLC凭借适应性强、高可靠性和使用便捷这些优点在自动控制范围内广泛使用。于此之外，PLC本身的制造成本逐步降低，但是它的功能却不断提升。基于此，本主要基于PLC的角度分析，以散装饮料自动售货机为例进行设计。 1 自动售货机的总体设计

散装饮料自动售货机的硬件系统主要有以下几个模块：

1.1温控模块：此模块主要用于内胆内温度的采集与控制以及加热制冷的控制。 1.2售卖模块：此模块主要负责整体售卖动作的实现，在本文中主要通过蠕动泵和电机驱动机构来实现。

1.3人机模块：主要包括按键、LCD显示屏和用于投放广告的液晶屏。

1.4通讯模块：此模块主要是采用GPS系统，实现对机器的远程监控、广告的管理、运行状态的查看、原料补给等。

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1.5货币识别模块：此模块主要是实现对纸币、硬币、真假币的识别以及找零功能。 1.6主控模块：接受货币识别模块的信息并确认是否能够购买指定的商品，确认成功后按要求售卖商品。

2 自动售货机的详细设计

2.1核心控制器PLC的选择。本课题设计选用三菱FX2N系列PLC，型号为

FX2N1616MT。该PLC的工作方式为可编程控制器采用周期性的工作方式，每个周期含有若干阶段，分别包括诊断阶段、联机通讯阶段、输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。实现功能主要包括用PLC来控制自动售货机的正常运行与故障自动停机功能，PLC主要通过1/0来实现对电路的控制，外部使用按钮开关、接近开关等通过PLC输入端传输信号，根据PLC工作方式可知，其输出端由软元件编程控制，输出端接各工作元器件，输出有如接触器、电磁阀、指示灯，控制变频器正、反转输入端及复位端等可以通过可编程控制器软元件来控制。

2.2温控模块设计。本文主要采用DHT 11进行温度显示及控制。DHT 11温度传感器，传感器内部包括一个电阻式湿度传感器和一个NTC感温元件，两个传感器的外观体积都非常小，测量时两者之间没有影响，为了节约使用成本，将两个传感器集成为一个模块使用。DHT 11温度传感器采用的是单总线的传输方式，工作时传感器将采集的信息直接以数字信号的方式传送至中央处理器，使用起来比较方便。DHT 11温度传感器模块的连接电路也非常简单，单总线的输出结构有效的节省了中央处理器上的1/0口资源，且不需要添加其他的电器元件。 2.3通讯模块设计。本文主要使用GPS技术进行自动售货机的通讯设计。GPS模块将定位信息发送给主控芯片，需要依靠核心板上的USBHUB电路，也就是说，核心板提供了USB接口用来数据交换。GPS模块的处理芯片SIM908进行数据传输时采用TTL电平，为使两个设备顺利地进行通讯，必须对GPS芯片的TTL电平进行转换，转换电平使用的是PL2303芯片。转换芯片和GPS芯片都使用来自USB接口的Sv电压作为电源。PL2303转换芯片的15、16引脚连接USB接口，为USB电平信号，而它与GPS芯片的数据传输由1.5引脚完成。

GPS模块的信号处理芯片SIM908共有80个引脚。其中62，63号引脚接来自USB接口的+5 V电源;3号引脚为PWRKEY，在重启芯片时，必须将该引脚拉低至少1秒，然后拉高;1 5号引脚输出TTL电平信号，接PL2303转换芯片的RXD引脚;16号引脚接受TTL电平信号，接PL2303转换芯片的TXD引脚;79号引脚为GPS - ANT引脚，接GPS接收天线。GPS芯片将受到的报文信息转换为符合NMEA 0183协议的语句，并经过电平转换，通过USB接口传输给主控芯片。GPS信号处理芯片的外围电路包括电源电路、复位电路、数据传输电路、天线电路。

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2.4液晶显示模块设计。激振器的振动频率是通过调节驱动信号的频率来变化，脉冲信号不同频率时，改变占空比进行室内声波传输实验，在记录数据时需要实时显示脉冲信号的频率和占空比，本系统采用液晶显示屏1602来实现： （1）液晶1602的引脚及功能。 GND（1管脚）：电源地;

Vcc，（2管脚）：电源正极，接+5v电源; Vo（3管脚）：液晶显示亮度调整;

RS（4管脚）：数据/指令寄存器选择端。高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器;

R/W（5管脚）：读写选择端。高电平时选择读操作，低电平时选择写操作; EN（6管脚）：使能信号下降沿触发; DO - D7（7-14管脚）：1/0数据传输线; A（15管脚）：背光源正极; K（16管脚）：背光源负极。

液晶1602显示器是两行字符式LCD，每行显示16个字符，可以显示16 x2个字符，带有背光源。如图6所示，显示电路采用LCD 1602的并行接口方式，数据口与PLC的PO口连接，RS，RW和EN分别与P2.5，P2.6和P2.7连接，由于PLC的PO口带载能力小，需外接10K上拉电阻提高带载能力。

（2） LCD 1602内部结构。液晶1602内部主要由口立公司的HD44780.HD44100和阻容元件组成。HD44780是用低功耗CMO S技术制造的大规模点阵LCD控制器，具有简单而功能较强大的指令集，可实现字符移动、闪烁等功能，与PLC相连可使LCD显示大小写英文字母、数字和符号。HD44780控制电路主要由数据显示RAM，字符产生器ROM、指令寄存器IR、数据寄存器DR、忙绿信号BF和地址计数器AC等组成。

本设计采用的是LCD1602液晶显示屏，驱动方式上采用的并口驱动的方式。通过液晶显示屏显示出出货、缺货、温度等信息。 3结论