摘要：為解決數(shù)量較大的硬幣自動分揀，降低分揀勞動強度和增加分揀準確率，設(shè)計了一個基于PLC的硬幣分揀控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由機械分揀部分，電氣控制部分和觸摸屏組成，能夠?qū)崿F(xiàn)對5角和1元硬幣進行分揀、計數(shù)、監(jiān)控功能。使用紅外線反射傳感器對硬幣進行檢測、PLC對系統(tǒng)進行控制，觸摸屏監(jiān)視系統(tǒng)工作狀態(tài)并顯示硬幣數(shù)量。該系統(tǒng)最終實現(xiàn)了對硬幣的成功分揀和計數(shù)，達到了預(yù)定目標。

    0 引言
    硬幣廣泛使用于公共交通、商品零售（自動／人工）等服務(wù)領(lǐng)域。由于硬幣體積小、不易損壞、便于保存和收納的特點，人民群眾樂于使用硬幣乘坐公共交通和購買小額商品；商家在人工或自動找補時，同樣也首選硬幣。大量的使用硬幣會帶來令商家和銀行頭疼的問題—清點硬幣。目前市面上已經(jīng)存在大量硬幣清點設(shè)備，如日本GLORY公司W(wǎng)R-4000型硬幣點算包裝機，LAUREL公司LAC-16、勞雷爾LPS-25等包括硬幣分揀和包裝的大型一體式處理設(shè)備。國內(nèi)溫州星耀電子有限公司生產(chǎn)的YT-518硬幣清分機，每分鐘可以清點1500枚硬幣。

    本文在充分考慮已有硬幣分揀機機械結(jié)構(gòu)和控制方案后，提出一種成本較低的基于PLC的硬幣分揀控制系統(tǒng)；希望在能夠滿足基本分揀功能的同時，實現(xiàn)清點數(shù)量·過程監(jiān)控和數(shù)據(jù)保存功能；在滿足基本功能的同時兼顧成本。

    1 機械結(jié)構(gòu)選擇
    項目重點在于控制系統(tǒng)的設(shè)計，機械結(jié)構(gòu)選擇目前已有成熟類型，如隔板式、差孔篩選式、振動式等，它們共同的特點是利用5角與1元硬幣大小不同進行分揀。除此之外，還可利用硬幣顏色和材質(zhì)不同進行分揀，但所需傳感器成本較高，安裝和維護難度較大。
    隔板式結(jié)構(gòu)是目前低成本硬幣分揀設(shè)備使用較多的機械結(jié)構(gòu)方案如圖1所示。圖1由兩部分構(gòu)成：電機及傳動帶、分揀軌道。硬幣由前側(cè)放入傳送帶，電機正轉(zhuǎn)帶動傳送帶運行，并將待分揀硬幣送至分揀軌道前端。

    分揀軌道向下傾斜一定角度，由活動掛扣與傳送帶側(cè)板連接，并可手動調(diào)整傾斜角度，使得硬幣可以順暢下滑。分揀軌道表面根據(jù)5角、1元硬幣大小挖孔，小孔在前，大孔在后，便于硬幣分類。孔下連接兩條與硬幣規(guī)格相符的下滑軌道，引導(dǎo)分揀后的硬幣滑向分類存儲箱。

    2 控制系統(tǒng)設(shè)計
    2.1傳感器方案選擇
    本方案傳感器主要用于對分揀以后的硬幣進行計數(shù)。傳感器的選擇需要考慮軌道材質(zhì)透明度，安裝與維護是否方便，控制成本，抵抗環(huán)境因素干擾的問題。光纖傳感器、磁性傳感器、紅外線傳感器在實際生產(chǎn)中大量的被應(yīng)用于需要對器件進行計數(shù)的場合。
    光纖傳感器結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高、檢測頻率高、灰度可調(diào)，但成本較高。目前市面上國產(chǎn)光纖頭配套轉(zhuǎn)換器價格在150元左右，進口產(chǎn)品價格是國產(chǎn)價格的3～5倍左右。磁性傳感器主要用于被測物體帶有磁性的場合，硬幣本身不帶磁性，所以無法檢測。紅外線反射式或?qū)ι涫絺鞲衅鞒杀据^低，安裝方便，且監(jiān)測距離可調(diào)，但要求被測物體不透明。
    綜合上述常用傳感器的優(yōu)缺點，并結(jié)合軌道透明度狀況，項目使用紅外線反射式傳感器對分揀后硬幣進行計數(shù)（24 V、100 mA、NPN型）。傳感器安裝于透明滑軌底部，當硬幣落入滑軌后經(jīng)過傳感器，由控制器采集傳感器型號進行計數(shù)。

    2.2控制方案確定
    控制系統(tǒng)選用S7-200系列224CN AC/DC/RLY型號PLC，配合基本按鈕、指示燈、繼電器和硬幣檢測紅外線傳感器對系統(tǒng)進行控制；采用觸摸屏對硬幣數(shù)量和工作過程進行監(jiān)視。電氣原理圖及輸入／輸出分配情況如圖2所示。

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