论文部分内容阅读
摘要：设计了一种以西门子PLC为控制器的自动饮料售货系统，该系统具有节省人力物力、占地空间小、可靠性高等特点，同时能实现无人售货、远程监控等功能，并支持多种支付方式。
关键词：PLC;无人售货;远程监控
0 引言
目前，无人售货模式已经成为零售业不可逆转的发展趋势，各类无人售货机应运而生。在这样的背景下，本文结合当下新零售热点，设计了一种自动饮料售货系统，具有节省人力资源、减少占地空间、24 h营业、支持多种付费方式等优点[1]。
1 系统硬件设计方案
本文拟设计一款顾客可通过人机交互界面（HMI）选择商品与支付方式的自动饮料售货控制系统，系统主要由可编程逻辑控制器（PLC）、HMI、出货执行、支付通信及故障报警等模块组成[2]。系统框图如图1所示。
（1）主控器选用西门子S7-1215C。西门子S7-1215C的输入/输出点数能满足本次设计需求，且采用整体式结构，具有可靠性高、操作简便等优点[3]。
（2）人机交互模块选择西门子TP1500 Comfort精智面板。TP1500 Comfort精智面板采用15寸256色大屏，亮度可调、界面清晰，用户能够通过人机交互模块更方便地购买商品。
（3）支付、报警模块采用物联网无线传输单元。此单元可使用RS485接口与主控器的扩展通信模块CM 1241进行通信，将采集到的支付及报警信息通过4G无线通信网络与后台的数据库服务器进行数据交互。
（4）出货模块选用步进电机与螺旋杆等设备作为机械传动结构，通过螺旋桿推动将饮料送出，具有结构简单、成本低以及维护方便等优点。
2 模块功能设计
本文所述自动饮料售货系统主要设计了购物、出货以及报警3个功能。
2.1 购物功能设计
顾客可通过HMI进行货物选择，同时系统提供了现金支付与在线支付两种模式。若选择在线支付，则跳出二维码付款界面，顾客可通过手机扫码支付;若选择现金支付，顾客可使用纸币与硬币进行付款。
2.2 出货功能设计
顾客付款成功后，系统通过机械传动将顾客选择的饮料送出。当系统检测到出货完成后，会对库存情况进行扫描并记录，同时返回初始化界面并清空当前顾客的所有购物信息。
2.3 报警功能设计
本系统能够实时监控自动售货机的库存信息与顾客支付状态信息。当售货系统发生机械故障、币箱已满或缺货等情况时，报警模块会将系统的故障信息通过通信模块发送给后台，方便维护人员及时补货与维护。
3 控制系统流程设计
当购物界面被激活时，系统会检测所有在售商品库存是否充足。检测完毕后，顾客可通过人机交互界面进行购物并选择支付方式。若顾客选择在线支付，则跳出二维码支付界面，顾客可通过手机扫码进行支付。后台检测到付款成功后，自动售货机出货。若顾客选择现金支付，可使用纸币与硬币进行付款。系统检测到付款成功后，计算找零金额并进行找零动作，同时自动售货机出货。购物完成后，系统退出，等待下次购物界面被激活。当某货物售罄时，系统会提示该商品缺货，并将缺货信息发送至后台。
控制系统流程设计如图2所示。
4 系统仿真与调试
本系统使用自制自动售货平台进行仿真调试。当顾客点击屏幕进行购物时，系统激活购物界面，如图3所示。顾客可在该界面中进行购物选择，当选择完毕后点击“结算”按钮，进入结算界面，如图4所示。支付完成后系统可正常出货。经多次测试，本文设计的自动售货系统运行稳定、便捷，能够实现控制系统的基本要求。
5 结语
本文设计的自动饮料售货系统，具有操作简易、维护方便以及大幅减少人力成本等优点。通过仿真测试系统能够达到预期设计目标，可广泛应用于商场、小区、学校等各类公共场所，有较好的应用价值。笔者由于能力与经验有限，对系统创新设计部分仅做了浅显的探讨，在深度和广度方面都有待深入和拓展。
[参考文献]
[1] 刘旭.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的运用[J].电子技术与软件工程，2021（9）：116-117.
[2] 张希，陈伟才，程金，等.基于西门子HMI配方在伺服系统中的应用[J].制造业自动化，2020，42（8）：95-96.
[3] 吴世祥.基于PLC的基础自动化控制系统设计[J].城镇供水，2021（3）：88-91.
收稿日期：2021-06-10
作者简介：刘俊（2002—），男，福建南平人，研究方向：电气自动化技术。
郑昊（1984—），男，上海人，硕士，中级教师，研究方向：电气自动化。
关键词：PLC;无人售货;远程监控
0 引言
目前，无人售货模式已经成为零售业不可逆转的发展趋势，各类无人售货机应运而生。在这样的背景下，本文结合当下新零售热点，设计了一种自动饮料售货系统，具有节省人力资源、减少占地空间、24 h营业、支持多种付费方式等优点[1]。
1 系统硬件设计方案
本文拟设计一款顾客可通过人机交互界面（HMI）选择商品与支付方式的自动饮料售货控制系统，系统主要由可编程逻辑控制器（PLC）、HMI、出货执行、支付通信及故障报警等模块组成[2]。系统框图如图1所示。
（1）主控器选用西门子S7-1215C。西门子S7-1215C的输入/输出点数能满足本次设计需求，且采用整体式结构，具有可靠性高、操作简便等优点[3]。
（2）人机交互模块选择西门子TP1500 Comfort精智面板。TP1500 Comfort精智面板采用15寸256色大屏，亮度可调、界面清晰，用户能够通过人机交互模块更方便地购买商品。
（3）支付、报警模块采用物联网无线传输单元。此单元可使用RS485接口与主控器的扩展通信模块CM 1241进行通信，将采集到的支付及报警信息通过4G无线通信网络与后台的数据库服务器进行数据交互。
（4）出货模块选用步进电机与螺旋杆等设备作为机械传动结构，通过螺旋桿推动将饮料送出，具有结构简单、成本低以及维护方便等优点。
2 模块功能设计
本文所述自动饮料售货系统主要设计了购物、出货以及报警3个功能。
2.1 购物功能设计
顾客可通过HMI进行货物选择，同时系统提供了现金支付与在线支付两种模式。若选择在线支付，则跳出二维码付款界面，顾客可通过手机扫码支付;若选择现金支付，顾客可使用纸币与硬币进行付款。
2.2 出货功能设计
顾客付款成功后，系统通过机械传动将顾客选择的饮料送出。当系统检测到出货完成后，会对库存情况进行扫描并记录，同时返回初始化界面并清空当前顾客的所有购物信息。
2.3 报警功能设计
本系统能够实时监控自动售货机的库存信息与顾客支付状态信息。当售货系统发生机械故障、币箱已满或缺货等情况时，报警模块会将系统的故障信息通过通信模块发送给后台，方便维护人员及时补货与维护。
3 控制系统流程设计
当购物界面被激活时，系统会检测所有在售商品库存是否充足。检测完毕后，顾客可通过人机交互界面进行购物并选择支付方式。若顾客选择在线支付，则跳出二维码支付界面，顾客可通过手机扫码进行支付。后台检测到付款成功后，自动售货机出货。若顾客选择现金支付，可使用纸币与硬币进行付款。系统检测到付款成功后，计算找零金额并进行找零动作，同时自动售货机出货。购物完成后，系统退出，等待下次购物界面被激活。当某货物售罄时，系统会提示该商品缺货，并将缺货信息发送至后台。
控制系统流程设计如图2所示。
4 系统仿真与调试
本系统使用自制自动售货平台进行仿真调试。当顾客点击屏幕进行购物时，系统激活购物界面，如图3所示。顾客可在该界面中进行购物选择，当选择完毕后点击“结算”按钮，进入结算界面，如图4所示。支付完成后系统可正常出货。经多次测试，本文设计的自动售货系统运行稳定、便捷，能够实现控制系统的基本要求。
5 结语
本文设计的自动饮料售货系统，具有操作简易、维护方便以及大幅减少人力成本等优点。通过仿真测试系统能够达到预期设计目标，可广泛应用于商场、小区、学校等各类公共场所，有较好的应用价值。笔者由于能力与经验有限，对系统创新设计部分仅做了浅显的探讨，在深度和广度方面都有待深入和拓展。
[参考文献]
[1] 刘旭.PLC技术在电气工程及其自动化控制中的运用[J].电子技术与软件工程，2021（9）：116-117.
[2] 张希，陈伟才，程金，等.基于西门子HMI配方在伺服系统中的应用[J].制造业自动化，2020，42（8）：95-96.
[3] 吴世祥.基于PLC的基础自动化控制系统设计[J].城镇供水，2021（3）：88-91.
收稿日期：2021-06-10
作者简介：刘俊（2002—），男，福建南平人，研究方向：电气自动化技术。
郑昊（1984—），男，上海人，硕士，中级教师，研究方向：电气自动化。