CN107728564A - 一种新型的无人售货机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的无人售货机控制系统，包括：可编程逻辑控制器PLC，用于接收控制模块的指令，并向驱动器发送信号；电源模块，用于给系统其他模块供电；驱动器，用于接收可编程逻辑控制器输出的信号，并控制电机的运动；电机本体，在编码器的控制下，用于控制传送装置的运动；编码器，用于输出读数，该读数作为电机移动的方位及步数；控制模块，用于向可编程逻辑控制器发出指令；触摸屏，用于输出信号给控制模块；传送装置，用于将商品传送至售货机每层的窗口；找零模块，用于找零操作。本系统实现了24小时无人值守超市，可以满足人们最基本的生活需求，节约了人工成本。

Description

一种新型的无人售货机控制系统

技术领域

本发明属于控制系统技术领域，特别是一种新型的无人售货机控制系统。

背景技术

随着经济的发展、社会的进步，人们越来越高压的生活变成一种普遍模式，越来越多的人需要加班到深夜，此时许多便利店都已经关门停业，24H超市的普及率不高，并且需要很远的路程才可以到达，基于这种背景越来越多的自动售货机出现在了学校、工厂、地铁、医院、居民区等各大场所，人工智能化的自助服务是各个行业的发展趋势，零售业当然也不例外。

就我国目前超市而言，大型超市营业时间基本都是晚上九点半结束，路边的便利店也基本十点钟停业，而24小时超市数目较少，其次分布较为广，需要很远的路程才能到达，再者24小时超市售卖商品种类较少，并不能满足人民的需求。同时随着人工成本的提高注定24H超市会遇到诸多成本难题。所以近年来有人尝试无人超市，但是无人超市监管力度成为问题，购买流程有不足之处，并未节约特别多空间且在炎热的夏季出现不需要购买商品的人进入无人超市纳凉的现象，极大影响用户购物体验。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服传统超市的不足，提供一种新型的无人售货机控制系统，采用可编程逻辑控制器PLC与控制模块作为本发明的控制核。

实现本发明目的的技术解决方案是：一种新型的无人售货机控制系统，包括可编程逻辑控制器、电源模块、驱动器、电机本体、编码器、控制模块、触摸屏、传送装置、找零模块；

其中，

所述可编程逻辑控制器，用于接收控制模块的指令，并向驱动器发送信号；

所述电源模块，用于给系统其他模块供电；

所述驱动器，用于接收可编程逻辑控制器输出的信号，并控制电机的运动；

所述电机本体，在编码器的控制下，用于控制传送装置的运动；

所述编码器，用于输出读数，该读数作为电机移动的方位及步数；

所述控制模块，用于向可编程逻辑控制器发出指令；

所述触摸屏，用于输出信号给控制模块；

所述传送装置，用于将商品传送至售货机每层的窗口；

所述找零模块，用于找零操作。

进一步地，所述可编程逻辑控制器，采用可编程存储器PLC。

进一步地，所述控制模块使用C++Builder，并且使用SQL Server分布式的关系型数据库管理系统。

进一步地，所述电源模块中用于可编程逻辑控制器的电源，是能将外部输入的交流电转换成满足CPU、存储器、输入/输出接口等内部电路工作需要的直流电源电路或电源模块。

进一步地，所述找零模块中，硬币只接收1元和5角。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明提出的无人售货机控制系统是基于可编程逻辑控制器开发的，顺序控制、运动控制、过程控制相结合实现机电一体化；(2)本发明中的控制模块使用C++Builder，提高了软件执行、编译和链接速度，并且支持ANSI/ISO、ANSI C++/C以及标准模板库STL，可移植性比较强；(3)本发明中的数据库系统是客户机/服务器体系结构，采用图形化的用户界面，更直观、更简单，拥有丰富的编程接口工具，并且可以跨平台使用；(4)本发明中的编码器采用多圈绝对值型编码器，省去了增量式编码器中间对脉冲计数的过程，并且可以自检校正由于系统长时间运行所造成的机械误差；(5)本发明中的触摸屏为步科触摸屏，造价低但功能强大；(6)本发明提出的系统不需要营业员和太多空间，节省了人工成本和空间；(7)本发明提出的系统可以24小时营业，且可投放数量多可以满足人们的需求。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的控制系统框图。

图2为本发明的可编程逻辑控制器的工作阶段的流程图。

图3为本发明的编码器输出时序图。

图4为本发明的屏幕界面组成结构图。

图5为本发明的系统程序流程图。

具体实施方式

结合附图，本发明的一种新型的无人售货机控制系统，包括可编程逻辑控制器1、电源模块2、驱动器3、电机本体4、编码器5、控制模块6、触摸屏7、传送装置8、找零模块9；

其中，

所述可编程逻辑控制器，用于接收控制模块6的指令，并向驱动器3发送信号；

所述电源模块，用于给系统其他模块供电；

所述驱动器，用于接收可编程逻辑控制器1输出的信号，并控制电机4的运动；

所述电机本体，在编码器5的控制下，用于控制传送装置8的运动；

所述编码器，用于输出读数，该读数作为电机移动的方位及步数；

所述控制模块，用于向可编程逻辑控制器1发出指令；

所述触摸屏，用于输出信号给控制模块6；

所述传送装置，用于将商品传送至售货机每层的窗口；

所述找零模块，用于找零操作。

所述可编程逻辑控制器1，采用可编程存储器PLC。

所述控制模块6使用C++Builder，并且使用SQL Server分布式的关系型数据库管理系统。

所述找零模块9中，硬币只接收1元和5角。

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

图1为无人售货机控制系统框图，它包括可编程逻辑控制器1、电源模块2、驱动器3、电机本体4、编码器5、控制模块6、触摸屏7、传送装置8、找零模块9；

其中，

所述可编程逻辑控制器1，采用可编程存储器PLC，具有多种程序设计语言，包括梯形图语言，功能模块图语言和结构化语句描述语言等，其内部用来存储执行逻辑运算，顺序运算，计数，定时和算术运算等操作指令，用于接收控制模块的指令，并向驱动器发送信号；结合图2的工作原理图，PLC的扫描过程分为三个阶段，即输入采样阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。在输入采样阶段，首先扫描所有输入端子，并将各输入端子状态存入内存中各对应的输入映像寄存器，此时，输入映像寄存器被刷新；在程序执行阶段，PLC按照先左后右，先上后下的顺序对每条指令进行扫描，当指令设计输入、输出状态时，PLC从输入映像寄存器中“读入”对应输入映像寄存器的当前状态，然后进行相应的运算，将运算结果再存入内部映像寄存器中；输出刷新阶段，在所有指令执行完毕后，输出映像寄存器中所有输出继电器的状态在刷出刷新阶段转存到输出锁存器中，通过一定方式输出，驱动外部负载。

所述电机本体4，采用的是伺服电动机，又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服电机是一个典型闭环反馈系统，减速齿轮组由电机驱动，其终端(输出端)带动一个线性的比例电位器作位置检测，该电位器把转角坐标转换为一比例电压反馈给控制线路板，控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较，产生纠正脉冲，并驱动电机正向或反向地转动，使齿轮组的输出位置与期望值相符，令纠正脉冲趋于为0，从而达到使伺服电机精确定位的目的。此系统中电机根据编码器读数运动到指定位置，同时另一组电机控制传送带，将每一层的商品都运送到每层的螺旋滑梯口处，再通过螺旋滑梯商品自动滑落到一层出货口。

所述编码器5，选用的是多圈绝对值型编码器，省去了增量式编码器中间对脉冲计数的过程，在系统掉电后中间无论编码器怎样移动，上电后直接读取数据与起始值对比即可，不会出现增量式编码器的零点偏移情况，在售货机补货备货之后可以通过系统自检校正由于系统长时间运行所造成的机械误差。其输出时序图如图3所示。该编码器总共输出22位，前12位为圈数，后10位为单圈线数。采用的是SSI接口，其位置值在控制器发出的时钟脉冲信号下，由高有效位开始同步传输。在时钟脉冲信号的首个上升沿，当前位置值被送出。在时序图中，编码器在接收到主控制器发送的第一个时钟下降沿时开始准备数据，t0表示从设备准备好可以发送的数据所需要的时间，该时间越短，则代表所使用器件运算速度越快，SSI通信对时序的要求是t0≥0.5us。T是一个时钟周期，要求1us≤T≤10us，t2表示设备接收时钟上升沿后发送数据的延迟，要求t2≤0.2us，t1表示数据中断信号，从设备接收到的高电平大于t1时，结束数据传输，要求t1≥30us。

所述控制模块6，具体使用C++Builder，C++Builder优化的32位原码编译器建立在Borland公司久经考验的编译技术基础之上，提供了高度安全性、可靠性、快速性的编译优化方法，完全编译出原始机器码而非中间码，软件执行速度大大提高。在编译和链接过程中，C++Builder自动忽略未被修改的原代码和没有使用的函数，从而大大提高了编译和链接速度。C++Builder可以编译所有符合ANSI/ISO标准的原代码，支持最新ANSI C++/C语言特征：模板、异常、运行类型信息等，另外它还可以使用标准C++库且支持标准模板库(STL)，以前的所有C++/C原代码可以不经过修改，直接移植到C++Builder环境下来。C++Builder的CPU透视工具包括五个独立的小面板，可以对正在运行程序从内部进行深层次的了解。另外C++Builder还提供了一个专业开发环境所必需的命令行工具，以帮助建立C++程序或者准备编译和连接的程序进行更精细的控制。并且与其配套的数据库系统采用SQL Server数据库管理系统，具有几大优点：第一，通过创建唯一性索引，可以保证数据库表中每一行数据的唯一性；第二，可以大大加快数据的检索速度；第三，可以加速表和表之间的连接；第四，在使用分组和排序子句进行数据检索时，同样可以显著减少查询中分组和排序的时间；第五，通过使用索引，可以在查询的过程中，使用优化隐藏器，提高系统的性能，并且可以跨平台使用，利于后期更新维护。其次采用Transact-sql的sql语言在客户机与服务器间传递客户机的请求与服务器的处理结果。

所述触摸屏模块7，编程所采用的是Kinco HMIware组态编辑软件，它是上海步科自动化有限公司Kinco Electric(Shanghai)Lts为MT4000/5000系列HMI开发的专用人机界面组态编辑软件。该软件为用户提供了一个强大的集成开发环境。在本系统中用户使用时用户首先轻触一下触摸屏，退出屏保界面，然后点击商品类别，在不同的商品类别中选择自己所需要的商品类型和数量，点击确认后进行付款，可以现金支付，通过找零模快进行找零，也可以选择支付宝或微信扫二维码支付，支付完成后跳出支付成功界面，客户到取货口将自己选购的商品取走。

图5为本系统程序流程图，控制系统打开端口开始接收上位机指令。在顾客选择商品结束并付款成功且确认指令接收完成后，将已经接收到完整的数据转存至其他变量区，防止再次重复接收其他数据。等待数据转存结束后，分析接收到的指令，PLC根据编码器的数据控制每层的电机动作，将商品弹出后，传送带将其送至每层出货口，通过螺旋滑梯将货物滑至一层，审核模块确认信息无误后将商品运至取货口。在执行动作完成后，确认是否关闭(顾客是否继续购买)，不关闭则继续等待上位机发送指令，进行下一个周期，关闭则结束整个流程。

本发明中系统的具体工作过程如下：

(1)顾客通过触摸屏选好所需要的商品，并通过纸币或者二维码支付进行付款；

(2)支付成功后，控制模块向可编程逻辑控制器PLC发送指令，然后PLC向驱动器发送信号；

(3)驱动器接收到信号，并根据编码器的读数控制电机移动至商品处，将商品弹出；

(4)通过传送装置将弹出的商品输送到售货机每层的窗口；

(5)最后商品通过螺旋滑梯送至取货口处，顾客将商品取走，完成交易。

本发明实现了24小时无人值守超市，可以满足人们最基本的生活需求，节约了人工成本和空间，并且配备了审核，备货系统，一段时间后由供应商人工补货，极大的节约了成本并且方便人们随时购买商品，具有很好的应用前景。

Claims (4)

1.一种新型的无人售货机控制系统，其特征在于，包括可编程逻辑控制器(1)、电源模块(2)、驱动器(3)、电机本体(4)、编码器(5)、控制模块(6)、触摸屏(7)、传送装置(8)、找零模块(9)；

其中，

所述可编程逻辑控制器，用于接收控制模块(6)的指令，并向驱动器(3)发送信号；

所述电源模块，用于给系统其他模块供电；

所述驱动器，用于接收可编程逻辑控制器(1)输出的信号，并控制电机(4)的运动；

所述电机本体，在编码器(5)的控制下，用于控制传送装置(8)的运动；

所述编码器，用于输出读数，该读数作为电机移动的方位及步数；

所述控制模块，用于向可编程逻辑控制器(1)发出指令；

所述触摸屏，用于输出信号给控制模块(6)；

所述传送装置，用于将商品传送至售货机每层的窗口；

所述找零模块，用于找零操作。

2.根据权利要求1所述的一种新型的无人售货机控制系统，其特征在于：所述可编程逻辑控制器(1)，采用可编程存储器PLC。

3.根据权利要求1所述的一种新型的无人售货机控制系统，其特征在于：所述控制模块(6)使用C++Builder，并且使用SQL Server分布式的关系型数据库管理系统。

4.根据权利要求1所述的一种新型的无人售货机控制系统，其特征在于：所述找零模块(9)中，硬币只接收1元和5角。