基于PLC的自助冰淇淋机控制系统的设计

郭昊坤

（江阴职业技术学院 电子信息工程系，江苏 江阴 214405）

0 引言

近年来，随着智能化社会的发展，自动售卖机在人们的生活中越来越普遍。目前，国内外大多的售货机主要针对的是包装好的成品，例如瓶装罐装的饮料、袋装的零食等[1]。随着人们对物质文化生活的需求越来越高，单一的包装成品已满足不了人们的需求，例如，炎炎夏日，人们对冰淇淋的口味要求也是多种多样，如何才能有机器可以根据顾客要求进行材料搭配满足他们对口味的需求呢？本文所设计的基于PLC[2-4]的自助冰淇淋机控制系统，再结合相关自助售卖系统，即可解决这个问题。

1 总体方案设计

本文所设计的基于PLC的自助冰淇淋机控制系统，理应实现以下功能：

（1）系统外部包括口味选择、支付方式选择（投币或扫码）等功能；

（2）冰淇淋有草莓味、蓝莓味、提拉米苏味、芒果味等四种口味以供选择；

（3）系统可根据顾客所选冰淇淋口味进行搭配、进料、制作、出料等操作；

（4）制作完成后提醒顾客已完成。

根据以上要求及功能，控制系统框图如图1所示。

图1 控制系统框图

2 硬件设计

本文选用西门子S7-300系列PLC进行设计，其模块示意如图2所示。

图2 S7-300 模块示意图

系统主电路图如图3所示，图中KM1～KM4分别对应“草莓味”电机、“蓝莓味”电机、“提拉米苏味”电机以及“芒果味”电机，FR热继电器起到保护电机的作用。

图3 系统主电路图

确定系统输入输出分配如表1、表2所示，由此确定其接线图如图4所示。

图4 接线图

表1 PLC 输入分配

表2 PLC 输出分配

3 软件设计

如图5所示，启动初始化，采用OB100进行了参数设定，设置了各种口味价格。顾客可在本地或者触摸屏选择口味，显示应付钱数，进行投币或者其他支付，若支付足够，则支付足够指示灯点亮，此时按确认购买按钮进行购买，然后进行下冰淇淋桶的操作；系统检测到下冰淇淋桶到位时，执行送冰淇淋桶操作；检测到送冰淇淋桶到位时，根据选择的口味，打开相应口味的泵和阀门，执行下料；下料完成后，系统执行完成提醒；完成提醒定时到后，执行找零；找零完成，最后复位、等待下次购买。

图5 控制系统流程图

4 仿真调试

利用仿真系统进行模拟，进而对所设计的自助冰淇淋机控制系统运行的过程与逻辑予以论证。经验证，所设计的控制装置正确有效。

图6所示为其初始界面。

图6 初始界面

若客户选择草莓味冰淇淋，即按下触摸屏上草莓味进行口味选择，草莓味选择按钮变为绿色，需要支付钱数变为4.0元，如图7所示。

图7 选择草莓味

模拟投币，若投币金额不足时，则支付足够指示灯处于熄灭状态，表示支付不足，如图8所示；若投币金额足够时，则支付足够指示灯处于点亮状态，表示支付足够，如图9所示。

图8 支付不足界面

图9 支付足够界面

支付足够时，系统根据口味开始进行搭配、进料、出料等工序，最后出冰淇淋并找零，其界面如图10所示。

图10 出冰淇淋及找零界面

5 结语

近年来，随着智能化社会的发展，自动售卖机在人们的生活中越来越普遍。本文设计了一款基于PLC的自助冰淇淋机控制系统，给出了其总体方案设计、硬件设计、软件设计等，并进行了仿真验证，仿真结果表明，所设计的控制系统正确有效。