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参考论文-基于PLC的自动售货机设计

一、引言

(1)随着社会经济的快速发展，人们对生活便利性的需求日益增长。自动售货机作为一种24小时服务、方便快捷的零售模式，已经在全球范围内得到了广泛应用。据相关数据显示，截至2020年，全球自动售货机的保有量已超过1800万台，年销售额超过1000亿美元。在我国，自动售货机行业同样呈现出蓬勃发展的态势，市场规模不断扩大，应用场景日益丰富。特别是在地铁、商场、校园等公共场所，自动售货机的身影无处不在，极大地满足了消费者对即时购物的需求。

(2)自动售货机的核心部件是控制系统，其性能直接影响到整个售货机的运行效率和使用寿命。在传统的自动售货机控制系统中，通常采用单片机或者专用集成电路进行控制。然而，这类控制系统的功能相对单一，扩展性和稳定性较差，难以满足现代自动售货机对智能化、网络化的需求。因此，将可编程逻辑控制器（PLC）应用于自动售货机控制系统，成为了一种新的发展趋势。PLC以其高可靠性、易扩展性和强大的功能，为自动售货机的智能化升级提供了有力支持。

(3)本文针对基于PLC的自动售货机设计进行探讨，通过对PLC控制系统的优化设计和实际应用案例的分析，旨在提高自动售货机的运行效率和用户体验。通过对国内外相关文献的研究，本文对自动售货机控制系统的发展现状进行了总结，并对PLC控制技术在自动售货机领域的应用进行了深入研究。通过实验验证和实际应用，本文提出的PLC控制系统在提高自动售货机运行稳定性、降低故障率等方面取得了显著效果。在此基础上，本文对自动售货机控制系统的未来发展进行了展望，以期为我国自动售货机行业的智能化、网络化发展提供有益参考。

二、自动售货机系统概述

(1)自动售货机系统是一个集机械、电子、软件和通信技术于一体的智能化设备。系统主要由商品陈列、用户交互界面、支付模块、库存管理系统和控制系统等组成。其中，控制系统作为核心部分，负责协调各个模块之间的运作，确保售货过程的顺利进行。自动售货机系统具有操作简便、效率高、成本低、覆盖范围广等优势，已经成为现代零售业的重要组成部分。

(2)自动售货机系统中的用户交互界面是用户与设备进行信息交互的桥梁。它通常包括显示屏、按键和触摸屏等。通过用户交互界面，用户可以查看商品信息、选择商品、确认支付方式等。现代自动售货机的用户交互界面设计越来越注重用户体验，通过高清显示屏和直观的界面布局，提升用户的购物体验。

(3)在自动售货机系统中，支付模块是连接用户和商品的重要环节。目前，自动售货机的支付方式主要包括现金支付、信用卡支付、移动支付等。随着移动支付的普及，越来越多的自动售货机支持支付宝、微信支付等便捷支付方式。此外，一些自动售货机还配备了人脸识别、指纹识别等生物识别技术，进一步提升了支付的安全性和便捷性。

三、PLC控制系统设计

(1)PLC控制系统设计是自动售货机设计中的关键环节，其目的是实现对商品陈列、支付、库存管理等功能的高效协调。在设计过程中，首先需要明确控制系统的功能需求，包括商品识别、支付处理、库存监控等。针对这些需求，设计者需要选择合适的PLC型号，并配置相应的输入输出模块。例如，对于商品识别功能，可以选择使用光电传感器或RFID技术，确保系统能够准确识别和计数。同时，为了提高系统的可靠性和稳定性，还需要对PLC程序进行优化，确保在各种工况下都能正常运行。

(2)在PLC控制系统设计中，软件编程是核心内容。编程语言通常采用梯形图、指令列表或结构化文本等。设计者需要根据自动售货机的具体功能和流程，编写相应的控制程序。例如，在商品选择环节，程序需要能够检测用户的选择并控制机械臂抓取相应商品；在支付环节，程序需要能够处理各种支付方式，并与支付系统进行数据交换。此外，为了提高系统的可扩展性和灵活性，程序设计中还应考虑预留接口，以便于未来对系统进行升级或扩展。

(3)PLC控制系统在实际应用中，还需要考虑与外围设备的通信和数据交互。这包括与用户交互界面、支付模块、库存管理系统等之间的通信。设计者需要选择合适的通信协议和接口，如RS-485、以太网等，确保系统各个部分能够稳定、高效地交换数据。此外，为了提高系统的抗干扰能力和安全性，还需要对通信线路进行屏蔽和接地处理。在实际调试过程中，设计者还需要对系统进行全面的测试，包括功能测试、性能测试和稳定性测试，确保PLC控制系统在实际运行中能够满足设计要求。

四、系统实现与测试

(1)系统实现阶段，我们采用了一台型号为西门子S7-1200的PLC作为核心控制器，并配置了相应的输入输出模块。在实际搭建过程中，我们首先完成了机械结构的组装，包括商品陈列区、用户交互界面、机械臂等。随后，将PLC与各个模块进行连接，确保信号传输的准确性和稳定性。在软件编程方面，我们使用