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基于PLC的自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無人自動(dòng)售貨，集光、電、機(jī)一體化的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，能節(jié)省人力、方便交易，被稱為24小時(shí)營(yíng)業(yè)的微型超市[1]。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，自動(dòng)售貨機(jī)在中國(guó)的普及和應(yīng)用已是必然趨勢(shì)。本次設(shè)計(jì)是研究基于PLC的飲料自動(dòng)售貨機(jī)，本文將簡(jiǎn)述自動(dòng)售貨機(jī)的背景與發(fā)展前景以及PLC的特點(diǎn)。
關(guān)鍵字：可編程控制器（PLC）、自動(dòng)售貨機(jī)、背景、發(fā)展前景
1、引言
中國(guó)作為人口和消費(fèi)大國(guó)，零售服務(wù)行業(yè)規(guī)模也十分龐大，但自動(dòng)售貨機(jī)沒有被大范圍的推廣，無法滿足日益旺盛的社會(huì)需求，所以其在中國(guó)的普及應(yīng)用的未來前景受到人們的看好。傳統(tǒng)的自動(dòng)售貨機(jī)采用單片機(jī)控制售貨流程，但是單片機(jī)不僅有大量物理接口，而且系統(tǒng)抗干擾能力弱，穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性較差，后期維護(hù)復(fù)雜。而可編程序控制器PLC是一種綜合了通信、自動(dòng)化和通訊技術(shù)的在工業(yè)作業(yè)中發(fā)揮重要作用的控制裝置，在系統(tǒng)控制運(yùn)行可靠性、程序編程修改、維護(hù)調(diào)試等方面表現(xiàn)優(yōu)異，能完成自動(dòng)售貨機(jī)商品零售動(dòng)作控制[2]。因此，與自動(dòng)售貨機(jī)相結(jié)合，設(shè)計(jì)出有人性化設(shè)計(jì)、方便快捷、價(jià)格實(shí)惠、低成本運(yùn)營(yíng)，能代替常規(guī)的現(xiàn)代信息化智能終端機(jī)[3]。
查閱文獻(xiàn)等資料，充分了解了市場(chǎng)上現(xiàn)存的自動(dòng)售貨機(jī)類型，構(gòu)思設(shè)計(jì)了這款自動(dòng)售貨機(jī)，能實(shí)現(xiàn)應(yīng)有售賣的功能并長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。它相較現(xiàn)已有的自動(dòng)售貨機(jī)有一定的優(yōu)點(diǎn)，可是由于我所學(xué)知識(shí)的局限，也存在一些的缺點(diǎn)，但對(duì)今后的自動(dòng)售貨機(jī)的設(shè)計(jì)存在一定的參考價(jià)值。
2、發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
2.1 PLC的介紹
隨著微處理器、計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性?？删幊绦蚩刂破鳎≒rogrammable?logic?controller）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置[4]。?
PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，其基本構(gòu)成為：電源、中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊等幾部分組成。它的工作原理可分為以下幾部分：（1）掃描技術(shù)、（2）用戶程序執(zhí)行階段、（3）輸出刷新階段。PLC常用的編程元件有以下幾種：輸入繼電器，輸出繼電器和輔助繼電器，特殊輔助繼電器，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，狀態(tài)器，還有一些包括標(biāo)志跳轉(zhuǎn)，中斷，子程序程序入口等等。??
可編程控制器（PLC）的特點(diǎn)?1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)?2）配套齊全，適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活?3）編程方便，易于使用?4）功能強(qiáng)，拓展能力強(qiáng)，性價(jià)比高?5）PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便?6）維修方便，維修工作量小?7）PLC體積小、能耗低，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。?
2.2發(fā)展歷史
據(jù)說世界上最早的自動(dòng)售貨機(jī)出現(xiàn)在公元前3世紀(jì)，是埃及神殿里的投幣式圣水出售機(jī)，17世紀(jì)英國(guó)的小酒吧就設(shè)有了香煙的自動(dòng)售貨機(jī)[5]。在自動(dòng)售貨機(jī)的歷史長(zhǎng)河中，日本開發(fā)出實(shí)用型的自動(dòng)售貨機(jī)，1904年問世的郵票明信片自動(dòng)出售機(jī)，是集郵票明信片的出售和郵筒投函為一體的機(jī)器。自動(dòng)售貨機(jī)真正普及是在第二次世界大戰(zhàn)以后，1950年左右噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī)大受歡迎，果汁、咖啡等被注入紙杯里出售。1962年，由于美國(guó)的飲料大公司進(jìn)入日本市場(chǎng)，出現(xiàn)了以自動(dòng)售貨機(jī)為主體的流通領(lǐng)域的革命。1967年，100日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進(jìn)了自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。20世紀(jì)70年代，出現(xiàn)了采用微型計(jì)算機(jī)控制的各種新型自動(dòng)售貨機(jī)和利用信用卡代替錢幣并與計(jì)算機(jī)連接的更大規(guī)模的無人售貨系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多樣化的需求，從原來出售有限的商品再到現(xiàn)在超級(jí)市場(chǎng)和百貨購(gòu)物中心，滿足了消費(fèi)者對(duì)售貨機(jī)“一對(duì)一”無人自動(dòng)化的銷售方式，在美國(guó)、日本迅猛發(fā)展[6]。在中國(guó),自動(dòng)售貨機(jī)在1999年開始進(jìn)人中國(guó)市場(chǎng)。如今，在機(jī)場(chǎng)、地鐵、商場(chǎng)、公園等客流較大的場(chǎng)所已不難發(fā)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的身影。
2.3國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在中國(guó)，自動(dòng)售貨機(jī)將成為一個(gè)潛在的巨大產(chǎn)業(yè)，繼百貨商店、超市之后掀起第三次零售業(yè)革命，其前景非常廣闊。在2004年，通過手機(jī)購(gòu)物的無線自動(dòng)售貨機(jī)在國(guó)內(nèi)開始出現(xiàn)，天津南開戈德公司已研制此種類型的自動(dòng)售貨機(jī)。這種新一代自動(dòng)售貨機(jī)除了更方便售賣貨品之外，還被視為一種傳播廣泛的廣告媒介[7-8]。伊利集團(tuán)在2010上海世博會(huì)上展示了136臺(tái)自動(dòng)牛奶售貨機(jī)，澳柯瑪智能售貨機(jī)助力2011深圳世界大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)等，在不知不覺間，自動(dòng)售貨機(jī)進(jìn)入我國(guó)地區(qū)二十幾個(gè)年頭。近年來，我國(guó)的自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)突飛猛進(jìn)。自動(dòng)售貨機(jī)實(shí)現(xiàn)了商品需求化、性能多樣化的發(fā)展，但由于經(jīng)營(yíng)環(huán)境的影響，自動(dòng)售貨機(jī)目前在我國(guó)的應(yīng)用大部分限制在一線城市和部分沿海地區(qū)，市場(chǎng)應(yīng)用還不具備規(guī)模化，面臨著許多的發(fā)展障礙和管理影響。不過，隨著我國(guó)連鎖業(yè)的不斷發(fā)展和奧運(yùn)會(huì)及世博會(huì)的舉行，我國(guó)無店鋪銷售業(yè)態(tài)的發(fā)展獲得了良好的環(huán)境和契機(jī)[9-10]。
在國(guó)外，自動(dòng)售貨機(jī)發(fā)展相對(duì)成熟。據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本的自動(dòng)售貨機(jī)已經(jīng)有2000多種機(jī)型、6000多種商品，日本平均每23人就擁有一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，由于其無所不在，24小時(shí)供應(yīng)，很受特別忙碌的人歡迎。在美國(guó)，運(yùn)營(yíng)商就多大10800家，并且具有與大飲料商、大食品商的合作經(jīng)驗(yàn)，平均每40人擁有一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，美國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)的零售營(yíng)業(yè)額高達(dá)293億美元，日本每個(gè)消費(fèi)者每年在自動(dòng)售貨機(jī)上的消費(fèi)金額達(dá)5.5元。全世界每年通過自動(dòng)售貨機(jī)銷售商品的總額已達(dá)2000億美元。在英國(guó)，國(guó)內(nèi)的銀行和信用機(jī)構(gòu)還專門推出了一種自動(dòng)售貨機(jī)卡，人們站在自動(dòng)售貨機(jī)面前，只要把卡輕輕拉一下，省去了投幣的麻煩，十分方便[10-11]。
在自動(dòng)售貨機(jī)相關(guān)的所有研究領(lǐng)域中，全球?qū)ζ潢P(guān)鍵技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)內(nèi)部銷售動(dòng)作實(shí)現(xiàn)方式的研究、資金結(jié)算及銷售信息統(tǒng)計(jì)管理的實(shí)現(xiàn)方式研究、功耗節(jié)省模式的研究。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料，系統(tǒng)內(nèi)部銷售動(dòng)作實(shí)現(xiàn)方式的研究已基本成熟，研究最多的主要集中在資金結(jié)算及銷售信息統(tǒng)計(jì)管理的實(shí)現(xiàn)方式和功耗節(jié)省模式上[12-13]。
2.4發(fā)展趨勢(shì)
近十年，自動(dòng)售貨機(jī)漸漸地被越來越多的消費(fèi)者所認(rèn)可，但由于售貨機(jī)分布比較分散、范圍較廣闊的特點(diǎn)，自為經(jīng)營(yíng)者在監(jiān)控、管理、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)等方面帶來很大的不便[6]。因此，自動(dòng)售貨機(jī)未來的發(fā)展趨勢(shì)是將其納入到一個(gè)更廣闊、更便利的移動(dòng)商務(wù)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，朝著監(jiān)控管理智能化、功耗節(jié)能化和性能多樣化方面發(fā)展。例如實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)方式，通過電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)的庫(kù)存信息及時(shí)的傳送給各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行[14-15]。為防止地球暖化無人收貨自動(dòng)機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料無人售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流，在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)這種機(jī)型的無人售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，能夠節(jié)約電力能源[16-17]。??
PLC控制系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)并且實(shí)現(xiàn)讓自動(dòng)售貨機(jī)的經(jīng)營(yíng)者根據(jù)網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)的銷售情況，進(jìn)行商品銷售狀況的分析，預(yù)測(cè)哪種商品會(huì)因熱銷而缺貨，進(jìn)而生成合理的采購(gòu)和配送策略，以獲得最高的利潤(rùn)。同時(shí)售貨機(jī)的一些故障信息和警報(bào)信息可以通過網(wǎng)絡(luò)的途徑傳送到運(yùn)營(yíng)人員的手上，從而可以在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決問題[18]。?
3、 結(jié)論
根據(jù)以上分析，自動(dòng)售貨機(jī)的機(jī)體內(nèi)部結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)完善，影響其普及的關(guān)鍵因素是在現(xiàn)有的各種通信網(wǎng)路平臺(tái)上如何讓自動(dòng)售貨機(jī)形成一種銷售連鎖網(wǎng)，為其提供更方便的營(yíng)銷方式和管理機(jī)制，能最大限度地降低生產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)成本。隨著經(jīng)濟(jì)科技的發(fā)展，中國(guó)廣闊的市場(chǎng)前景，需要更加方便完善的自動(dòng)售貨機(jī)為人們服務(wù)，不僅需要提供售貨功能，而是更加多元人性化。
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