展赫 駱瑩升 袁建川 薛蕊

摘 要：本產(chǎn)品是隸屬于自動售貨機的散裝水果自動售賣機，是采用稱重的方式，將用戶購買的每個水果進行稱重，將系統(tǒng)計算出的價格顯示在顯示屏上，用戶根據(jù)自我需求選擇購買的數(shù)量，以及選擇支付的方式。散裝水果自動售賣機的產(chǎn)生，能夠方便廣大市民能夠隨時吃到新鮮的水果，而且不用到超市或市場就能買到，它解放了人力，方便了生活，創(chuàng)造了效益。該系統(tǒng)主要由不同貨道、稱重模塊、運送單元等組成，以西門子S7-200PLC作為核心主控制器，來控制售貨機的售賣過程，并對自動售貨機控制系統(tǒng)的工作過程做了分析，最終完成散裝水果自動售貨機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。

關(guān)鍵詞：自動售貨機;散裝稱重;MCGS;西門子S7-200PLC

引言

散裝水果自動售賣機是為了方便廣大市民能夠隨時吃到新鮮的水果，而且不用到超市或市場就能買到，它解放了人力，方便了生活，創(chuàng)造了效益。散裝水果自動售賣機可以根據(jù)用戶需求選擇購買的數(shù)量，將用戶購買的每個水果進行稱重，將系統(tǒng)計算出的價格顯示在顯示屏上。該系統(tǒng)主要由不同貨道、稱重模塊、運送單元等組成，以西門子S7-200PLC作為主控制器來控制售貨機的售賣過程，我們還應(yīng)了昆侖通態(tài)開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件來對散裝水果自動售貨機進行實時的控制，更加方便、智能化。從實際運行結(jié)果來看，該控制系統(tǒng)穩(wěn)定性比較好，適應(yīng)性比較強，可以適用于各種環(huán)境下的售貨機控制。

1產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計

本設(shè)計包括供電系統(tǒng)、位置檢測部分、溫度檢測部分、重量檢測部分、控制部分、電機驅(qū)動部分、傳送帶傳遞結(jié)構(gòu)、整體框架結(jié)構(gòu)、自鎖式開合結(jié)構(gòu)、組態(tài)屏顯示部分，總體設(shè)計框圖見圖1。

采用西門子CPU226控制器、壓力傳感器、壓力變送器、MCGS組態(tài)顯示屏、24V直流電機、步進電機等共同配合作用來控制整個自動售賣系統(tǒng)。本次設(shè)計主要研究內(nèi)容如下：

1.1外形結(jié)構(gòu)設(shè)計

將采用傳統(tǒng)自動售貨機的整體框架，售貨機采用4到5層貨倉，每層貨倉根據(jù)水果大小尺寸設(shè)置不同尺寸的貨道，通過直梯式運輸貨道將每層貨倉相連，每層貨倉可單獨拆卸，運輸人員可將售空貨倉拆下，換上提前裝好水果的貨倉，運輸人員不用將每個水果依次裝入貨倉，節(jié)省上貨時間。

1.2水果傳送系統(tǒng)

水果傳送系統(tǒng)將采用三部分貨道傳送。

1.3稱重系統(tǒng)

稱重系統(tǒng)采用壓力傳感器與變送器配合，將模擬量信號轉(zhuǎn)化為，在配以鍵盤、顯示電路及強大軟件來組成。電子稱不但計量準確、快速方便，更重要的是動稱重、數(shù)字顯示，通過PLC控制器設(shè)計價格系數(shù)，準確計算水果價格，最后通過顯示屏將重量及價格顯示出來。

1.4支付功能

當稱重結(jié)束后，經(jīng)過用戶確定，顯示屏將顯示需要支付的金額，用戶可通過屏幕選擇支付方式，若是選擇掃碼支付，顯示屏將顯示收款碼，當然也可選擇其他的傳統(tǒng)付款方式。付款成功后，稱重臺將下降到取貨口。若是用戶放棄支付或者購買時間過長，稱重臺將上升到貨倉處放入貨倉，將水果放入貨倉后稱重臺回到原處。

1.5制冷系統(tǒng)

制冷系統(tǒng)可以保證水果不易腐爛，保持新鮮。制冷系統(tǒng)將采用傳統(tǒng)的壓縮機制冷。

1.6電源管理

采用S-50-24開關(guān)電源，它體積小、重量輕、效率高，具有短路過載保護性，通過交直流轉(zhuǎn)換及降壓處理，可供電給單片機和電機。

2 功能調(diào)試設(shè)計

散裝水果售貨機將采用西門子S7-200CPU224型號的控制器、稱重傳感器、稱重變送器、四個紅外模塊、昆侖通態(tài)TPC7062Ti組態(tài)屏、1個步進電機、四個24V直流減速電機共同配合作用來控制整個自動售賣系統(tǒng)。

2.1CPU

西門子CPU224采用數(shù)字量輸入14*24VDC，數(shù)字量輸出 10*24V DC 輸出，允許最大的智能模塊7個模塊，高速運算及數(shù)據(jù)處理能力強，支持2路高速脈沖輸出100KHZ，6路告訴計數(shù)輸入，最高達30KHZ。單條布爾指令運算僅需0.3us。擁有大容量的存儲空間，程序存儲空間為36K，數(shù)據(jù)存儲空間20K，內(nèi)部FLASH，永久保持，此控制器作為整個系統(tǒng)的中央控制單員。

2.2壓力傳感器處理

高精度平行梁單點式稱重傳感器，稱重精準，堅固耐用，量程為0～1KG，綜合精度誤差達到±0.017%F.S，防護等級為IP65級，此傳感器用來作為稱重系統(tǒng)的主要傳感器。稱重變送器與稱重傳感器配合使用，變送器是把傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R別的信號的轉(zhuǎn)換器。傳感器和變送器一同構(gòu)成自動控制的監(jiān)測信號源。首先它對供電電壓采用多重濾波，有效保障供電電壓的穩(wěn)定性;其次對輸入信號進行高頻濾波，穩(wěn)定可靠的濾除高頻信號等噪音。

2.3電機驅(qū)動設(shè)計

57步進電機與步進電機驅(qū)動器配合使用，將作為直梯式運輸貨道的動力單元，采用24V輸入電壓和脈沖信號，2.8Nm的大扭矩，將足以帶動多個水果上下運輸?shù)膭幼鳎捎貌竭M電機更加準確的計算每層貨道的距離，性能更加穩(wěn)定，而且高效精準。24V直流減速電機將作為第二貨道的動力單元，此電機實現(xiàn)自鎖功能，而且具有大扭力，適合作為第二貨道的動力單元。

2.4顯示功能

顯示屏將采用昆侖通態(tài)TPC7062Ti觸摸屏，此觸摸屏可與西門子PLC進行通訊使用，可實時監(jiān)控售貨機內(nèi)的水果數(shù)量以及溫度、日期顯示，用戶可根據(jù)自己的需要在屏幕上選擇所需的水果，此屏響應(yīng)迅速且性價比高。

3 結(jié)論

散裝水果自動售貨機將實現(xiàn)散裝稱重、貨倉便攜拆卸等功能，散裝水果自動售賣機是自動售貨機的一種，其優(yōu)勢遠大于傳統(tǒng)的自動售貨機，一是售賣水果自身的優(yōu)勢，水果富含人們所需的營養(yǎng)物質(zhì)，不像零食、飲料那樣有大量添加劑，人人都離不開水果，所以此產(chǎn)品是面向所有人群的，市場廣闊。二是相對于傳統(tǒng)的水果自動售賣機，本產(chǎn)品貨倉大，水果價格低，品質(zhì)優(yōu)良。三是操作簡單，采用傳統(tǒng)自動售賣方式，可進行掃碼支付或投幣刷卡支付。

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作者簡介：

展赫（1998-），男，山東省濟南人，學士，研究方向：控制工程

駱瑩升（2001-），男，四川資陽人，學生，研究方向：機器人工程

袁建川（1998-），女，重慶市人，學士，研究方向：控制工程

薛蕊（1981-），女，山東省濟寧人，碩士，副教授，研究方向：控制工程

該項目由青島黃海學院創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目《散裝水果自動售貨機》（X202013320079）支持。

（青島黃海學院? ? 青島? ?266427）