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第2章 系统方案选择

2.1 系统控制方案选择
2.1.1逻辑电路
这种电路是一种能够运用数字信号进行操作的电路，能传递离散信号并对其进行处理，以二进制为基本原理。它大体上可以分为两种逻辑电路，分别为组合和时序，前者若是受到输入变量的影响，其输出值就会随着改变，输入值的过去量不会对输出值造成任何影响，它主要由“与门”、“或门”和“非门”组成，不能够对于过去的信息进行存储与保存。后者若是受到输入变量当前值的影响，那么它的输出值也随着变化，若是输入变量过去值对其有影响，其输出值也会随着变化，与组合逻辑电路相同，他的基本组成也一样。逻辑电路广泛运用于仪表和计算机等方面，拥有高低电平，精密性好且抗干扰[3]。
2.1.2 单片机控制
这种可以用MCU表示。能够完成特定条件下的逻辑功能，集成电路技术广泛运用于各个方面，其中计算机就普遍使用，这种技术需要借助于中央处理器和外围设备。通过设备集成创建的芯片可以执行数据计算和处理，例如数据计算，逻辑运算和中断响应。常见的外围设备还包括随机存取存储器RAM和只读存储器ROM。 RAM主要位于系统程序运行的结果数据中，而ROM包含系统程序。通常有计时器，串行通讯接口，I / O端口等。单芯片微型计算机非常小并且相对便宜。因此，它经常在某些小型电子设备中使用。单片机的基本结构由一个运算单元，寄存器和控制器组成。它有两个基本功能，分别为逻辑运算和数据运算，它可以对两个累加的两个数据进行运算。控制器和一些数据寄存器。微控制器的控制器是重要的设备，主要控制程序的执行并完成整个程序的执行。当前，由于其强大的功能和低廉的价格，单片机被广泛应用于小型工业控制领域，通信领域和家用电器领域。
2.1.2 PLC控制
PLC也称为可编程逻辑控制设备。内部中央处理器是CPU[4]，主要控制程序逻辑并完成程序执行。在运行时，有一个特定的工作周期，也称为扫描周期，具体取决于时间段。连续扫描输入端口，将输入接口的数据存储在内部寄存器中，并在每个步骤执行程序。典型的PLC设备的扫描时间为10毫秒，而小型PLC的速度很慢，通常约为40毫秒，PLC I / O点也是测量性能的指标。与单片机相比，优点之一在于它们不仅可以执行数字输入，还可以执行模拟输入和输出。PLC最初是为特殊目的而设计的，它具有以下几点特点：抗干扰能力强，适应复杂多变的环境，并且方便使用。用梯形图编程。另外，最大的特点是它非常稳定或可靠，比普通类型的处理器更好，PLC的可靠性很高，因为它最初运用于大型工业之中，需要极高的稳定性。单片机和PLC相比，性能太差，可靠性差，拥有复杂的编译环境且硬件太杂，所整出来的程序也不如PLC直观和简便。而且PLC的硬件结构简单，所以，本设计选择PLC作为本设计的核心处理器。
2.1.3 PLC与逻辑电路比较
在上个世纪二十年代，继电器-接触器的控制方案被人们所提出并接受，所以在系统设计过程中，这个方案在社会中占了很重要的地位。它使用方便且结构简单，价格合理，在当初的社会中还可以起到电机控制的要求，深受人们的喜爱。但是它还是存在一定的缺点，那就是运行结果不太可靠，运行速度较慢。基于以上几点原因，PLC就逐渐取代了它的地位，关于PLC和它的控制方案可以从以下几个方面了解。
（1）控制逻辑方面
关于PLC的控制逻辑可以借助于编程来控制，不需要复杂线路。PLC方便控制，若是想要改变控制逻辑，不需要更换硬件，也不需要更换线路，只需要把输入程序进行修改。但是触点-触点控制逻辑拥有较为复杂的线路，系统没有足够的稳定性，它的运行比较笨重，若想改变逻辑电路，就只能重新连线。
（2）控制速度
当上级发送指令，继电器-接触器需要执行相对应的程序，就需要及时毫秒的时间去打开或者是闭合触点。不仅如此，它还拥有众多的连接硬件，所以接触动作极慢。但是PLC就不一样，它时间较短，仅需要几微秒，并且线路简单，极快的控制速度。
（3）定时控制方式
继电器-接触器在这种方式下极易受到环境的影响，所测得的精度较低，由此所测得的时间也不够准确。PLC与它相比就截然相反，因为可以由振荡器作为它的时间参考标准，执行过程可以由软件进行控制，所以所测得的数据较为准确，时间较为精准且对环境无太大影响。
（4）维护性
继电器-接触器若想实现控制逻辑，就需要借助于大量的硬件，这使得系统的可靠性大大降低，硬件过多，所需要连接的线路也变得更加复杂，若是中途发生问题，维修起来也不方便。但是PLC是软件控制，能够自我修复，当遇到问题还可以自我诊断和修复，给系统调试带来巨大便利。
2.1.4 PLC与单片机的比较
（1）在当前社会中，运用单片机较为成熟的控制系统当属PLC[5]，它的使用较为普遍，是当前运用较为成熟的单片机产品。
（2）我们可以借助于单片机形成各种各样的系统，设计范围较为广泛。若想构成一个软件系统，单单依靠单片机还行，还需要添加元器件和软件系统。
（3）在所建项目中，若是单项工程，那么就可以使用PLC进行处理，虽然成本较为昂贵，但是它的抗干扰能力强，便于项目最后的成功，方便可靠。
（4）若是所做项目较为复杂庞大，就可以借助于单片机系统，因为其成本较低。但是单片机系统的使用很考验公司团队的能力和对于单片机系统的经验。
从以上几个方面进行综合考虑，最终选择PLC在完成这个设计。

2.2 售货机工作流程
依照消费者的要求与消费习惯，研发的售货机的流程大致为：投币→选择商品按钮→出货→找零→数据统计，如图2-2为售货机工作流程：

图2-2 售货机工作流程图

第3章 系统硬件设计

3.1 按钮开关的原理及选型
按钮开关，也称为控制按钮[6]（也称为按钮），这种按钮方面使用，正常情况下可以自动复位，若是情况特殊，可以手动进行复位。按钮可以在系统运行过程中发出启动或者停止的指令，从而可以控制继电器和发动机，保障系统的安全。通常对于小电流程序而言，可以通过按钮对其电路进行控制，它可以适用低于四百四十伏电压的交流电路和直流电路，且该电路电流必须小于五安培。它可以互连电路，不需要收到主电路控制。在现实生活中，为了方便识别，通常用不同颜色的按钮表示不同功用，防止操作失误。它们的颜色是红色，黄色，蓝色，白色，黑色，绿色等。红色通常表示不安全。启动则用绿色表示。红色代表有紧急情况需要停止。对于这些按钮也有特定要求，纽盖上必须有固定环，且它必须有金属固定器。以防止按钮意外操作或故障。安装角度处的按钮板和按钮按钮必须由金属制成，并连接到主机械接地总线。
通过对本设计的深入了解以及分析，正泰按钮开关 NP2-BA31 自复位常开常闭点动开关就可以满足本设计要求。其实物图如图3-1和图3-2所示：

图3-1 正泰按钮开关 NP2-BA31

图3-2 正泰按钮开关 NP2-BA31简介

第4章 系统软件设计

4.1软件流程图

图4-1 软件流程图
4.2 PLC程序设计
4.2.1 投币金额计算及限额
具体程序如图4-2和图4-3所示：

图4-2 货币计算

第5章 系统调试

5.1 PLC程序仿真

图5-1 PLC程序仿真图

图5-2 PLC程序仿真图
5.2 上位机组态
5.2.1 MCGS简介
MCGS是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研究制作的一种组态软件系统该系统是根据Windows平台来进行工作的，它的主要功能是快速构造和生成上位机监控系统。除此之外，他还有对特定区域的数据的收集和分析监测、前端数据的处理和控制等功能。他可以在Microsoft Windows Me/NT等操作系统上使用。
5.2.2 MCGS组态展示

图5-3 组态仿真图

结 论

随着自动售货机功能的不断完善，现如今已经普及到我们的日常生活中。其控制系统主要采用PLC，大大提高运行的效率。当顾客购买商品的时候，这种控制系统可以快速的识别，将指定的商品准确的投送给顾客。当顾客所选择的商品已经出售完时，PLC可以借助通信功能，进而会发出指令。本文根据当前PLC控制系统的发展，以及自动控制的理论，设计自动售货机控制系统。
本篇设计的系统采用的控制编程主要是PLC，这种系统运作比较稳定，设计个性化、质量与价格的比例相对较高、系统可扩展的能力比较强等。在设计完之后，我们对系统进行了调试，我们正是借助这一系统的控制性能更加稳定，成功的完成了本次自动售货机系统的设计，本次设计的系统在市面上自动售货机的基础上，运行更加高效、稳定，而且系统维护的成本比较低、也比较简单，也可以帮助设计出功能更加强大的系统提供思路。经过系统的调试之后，该系统运行比较稳定，能够满足基本的要求。本篇系统的设计中，自动收货系统能够成功完成信号的采集以及控制工作，并且采用了组态软件，对设计的系统进行了仿真测试。我们在本次系统的设计中，主要应用了两种技术，一种技术是自动控制技术，另一种技术是通讯技术，这两种技术的应用可以帮助自动售货机进行市场推广。

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