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基于plc的大楼物业供水系统设计
目 录
第1章 绪 论 - 3 -
1.1 自动售货机的理论背景与实际意义 - 3 -
1.2 自动售货机的主要内容 - 3 -
1.3 自动售货机的设计思路 - 4 -
第 2 章 自动售卖机研究现状以及相关技术应用研究 - 5 -
2.1 国外自动售卖机研究现状 - 5 -
2.2 国内自动售卖机研究现 - 6 -
第 3 章 自动售卖机研究流程与方法 - 8 -
3.1 目标市场研究分析 - 8 -
3.1.1 珠江新城的总体介绍 - 8 -
3.1.2 珠江新城房价概况 - 9 -
3.2 珠江新城消费人群分析 - 13 -
3.3 自动售卖机现状分析 - 14 -
3.3.1 自动售卖机的结构 - 14 -
3.3.2 自动售卖机的用户研究 - 16 -
3.3.3 现有自动售卖机的调研分析 - 19 -
第 4 章 PLC简述 - 21 -
4.1 PLC的定义 - 21 -
4.2 PLC的简介 - 21 -
4.3 PLC的工作原理 - 21 -
4.4 PLC的工作方式 - 22 -
4.5 PLC的硬件组成 - 23 -
4.6 PLC的编程语言 - 24 -
4.7 PLC的特点 - 24 -
第 5 章 自动售货机的设计 - 27 -
5.1 系统的硬件设计 - 27 -
5.1.1 PLC的选型 - 27 -
5.1.2 I/O分配表 - 27 -
5.1.3 PLC接线图 - 27 -
5.2 系统的软件设计 - 28 -
5.2.1 主程序流程框图 - 28 -
5.2.2 投币、显示流程框图 - 29 -
5.2.3 比较币值子程序流程图 - 30 -
5.2.4 饮料选择子程序流程框图 - 31 -
5.2.5 退币子程序流程框图 - 31 -
5.3 程序梯形图 - 32 -
5.3.1 主程序梯形图 - 32 -
5.3.2 判键、显示子程序P1及比较币值子程序P2 - 33 -
5.3.3 饮料选择子程序P3 - 34 -
5.3.4 退币子程序P4 - 35 -
第 6 章 仿真与调试 - 37 -
6.1 GX Developer的特点： - 37 -
6.2 程序的仿真过程与步骤 - 37 -
第 7 章 自动售卖机的创新构想 - 39 -
7.1 自动售卖机的功能与结构 - 39 -
7.1.1 功能创新 - 39 -
7.1.2 自动售卖机的结构设计 - 39 -
7.2 自动售卖机的工作流程设计 - 42 -
7.3 自动售卖机的效果图 - 43 -
结 论 - 46 -
致 谢 - 47 -
参考资料 - 48 -

第1章 绪 论

1.1 自动售货机的理论背景与实际意义

自动售货机是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来。它又被称为24小时营业的微型超市。在日本，70％的罐装饮料是通过自动售货机售出的；全球著名饮料商可口可乐公司在全世界就布有50万台饮料自动售货机。
在中国,自动售货机1999年开始进人中国市场．如今，在机场、地铁、商场、公园等客流较大的场所，已不难发现自动售货机的身影。
从自动售货机的发展趋势来看，它的出现是由于劳动密集型的产业构造向技术密集型社会转变的产物。大量生产、大量消费以及消费模式和销售环境的变化，要求出现新的流通渠道；而相对的超市、百货购物中心等新的流通渠道的产生，人工费用也不断上升；再加上场地的局限性以及购物的便利性等这些因素的制约，无人自动售货机作为一种必须的机器便应运而生了
它的售货领域非常广泛，是发达国家商品零售的一种主要方式。近几年，自动售货机逐渐被越来越多的消费者所接受。但由于售货机分布零散、范围广阔的特点，自动售货机在为消费者带来方便的同时，也为经营者在监控、管理、维护等方面带来很大的不便。目前售货机运行的各种情况都需要由人工判断，包括缺货、缺零钱、币箱已满、售货机机械故障等，经营者普遍采用人工定时巡回视察的管理办法，既费时费力，又无法及时准确获取自动售货机状态报告，给经营者增加了管理成本和难度，也有可能给消费者的正常消费造成不便。
　　本系统的设计和实现可以使自动售货机的经营者可以根据网络统计的销售状况进行商品销售状况分析，预测商品的销售走势，确定合理的采购和配送策略，以期获得最高的投资回报率。同时售货机的一些故障信息和警报信息可以实时的传送到相应运营人员，从而可以在第一时间内发现并解决问题。

1.2 自动售货机的主要内容
1、本次自动售货机可以投入1元、5元、10元。
2、自动售货机贩卖的饮料共有3种，分别为汽水、花茶、咖啡。如果顾客投入的币值超过12元，只可以选择汽水；如果顾客投入的币值超过15元，就可以选择汽水和花茶2种；如果顾客投入的币值超过20元，那么汽水、花茶、咖啡3种饮料都可以选。
3、当一种饮料可以选择时，对应的指示灯会亮，表示此类饮料可以选择购买。
4、当按下饮料的选择按钮时，对应的饮料指示灯会闪烁3秒，表示此类饮料已经被选中。
5、如果顾客不再想买物品，只需要按下退币键，自动售货机就会自动退出余额。如果余额超过10元，自动售货机会先退10元，在退1元。如果余额小于10元，自动售货机直接退1元。

1.3 自动售货机的设计思路
这次设计的题目是自动售货机，主要是采用三菱公司生产的FX2N系列PLC的梯形图来进行程序设计，并简单的介绍相关的专业知识。如： PLC的定义、PLC的编程语言、PLC的硬件组成等。根据设计内容和控制要求画出顺序功能图和梯形图，再根据PLC的相关知识设计出它的外部接线图，结合梯形图和外部接线图分析说明该设计的控制原理过程。
本次设计的主要内容在第三章的设计部分，即自动售货机的梯形图程序的设计。首先根据设计内容和控制要求来画出流程框图，然后根据流程框图来进行程序的编写。

第 2 章 自动售卖机研究现状以及相关技术应用研究
2.1 国外自动售卖机研究现状
20世纪60年代，美国最早出现了出售口香糖的自动售货机，而这种自动售货机又最先出现在人流量集中的美国地铁里。当时，美国人用l美分可以在自动售货机上买到一块口香糖。然而直到20世纪80年代以后，这种截然不同的售卖方式才逐步出现在世界各地，尤其是发达国家。随着时代的发展，现在自动售货机已经进入了65个国家和地区。凭借巨大的人均硬币持有量这一先天优势，自动售货机入驻日本以后，其数量逐月攀升。根据美国《自动时代》统计，截止2013，日本的自动售货机数量已达到560万台，而其出售的商品更是琳琅满目，创造的利润高达7兆1 122亿日元。平均每23个人一台自动售货机这一耀眼的数字使得日本毫无疑问地成为了全世界最大的自动售货机之国。据统计，日本人均消费多达56000日元，。早在2008年，仅在日本可口可乐一家公司就有多达100万台自动售货机，其销售额占日本市场总销售额的70％；在北美，根据数据统计，美国2005年以前就有将近700万台的自动售货机，每40个人就有一台自动售货机，其销售额超过293亿美元，与此相比，欧洲平均每60人一台，而其日营业额更是多达50至100美元不等。通过上述一系列数据观察我们发现，在国外发达国家自动售货机已经进入了相对成熟的零售状态。现在，世界自动售卖机产品种类繁多，但是总体而言主要具有以下一些特点：
1、产品整体消费频率较高。与日常生活紧密相关的各种饮品、食物等主要摆放在密集人流区，例如机场、图书馆、高档小区内、繁华街区、旅游景点、大型商场和购物中心以及酒吧等娱乐场所内；
2、产品单品消费频率低，但是产品地域特征鲜明，在特定区域能够满足既定消费需求。
例如，放置在小区的牛奶自动售卖机出售瓶装鲜牛奶(如图2一l所示)；放置在快餐店的披萨自动售卖机(如图2-2所示)放置在钓鱼场内的自动售卖机通常是以鱼饵为主要售卖产品；而放置在游泳场等休闲娱乐场所的自动售卖机则以出售与其相关的休闲娱乐产品为主；海鲜市场则是出售融入了娱乐性的活龙虾；机场的售卖机主要出售轻便型化妆品以满足旅行者的即时需求；放置在酒店的售卖机则出售鞋类等产品来满足旅行者的消费需求。
3、产品价值高，并在出售产品的同时最大限度地实现品牌传播。
我们可以知道自动售卖机在日本发展是最好的，日本自动售卖机的人均台数是美国的2倍，是欧洲国家的3倍。而人均消费在日本也是遥遥领先，是美国的5．5倍，欧洲国家的9倍。自动售卖机的在日本能被广泛使用，主要是日本是一个人均硬币持有量最大的国家，这给自动售卖机消费者提供了很大的方便。而美国、欧洲国家的生活习惯是喜欢罐装的饮料，促进了饮料机的推广与发展。
2.2 国内自动售卖机研究现
我国国内自动售卖机的发展相对欧美国家而言并不发达。就出售的内容而言，我国的自动售卖机目前依然是以销售各种饮品、零食为主，销售产品总体单一； 就分布的区域而言，我国主要将自动售卖机摆放在机场、商超等有特定人员照看的地方。
事实上，在某些发达地区自动售货机已经相当普遍。虽然自动售卖机在我国存在和发展已久达10年，但是由于我国既定货币特征(人均持有银币量小)和生活习惯、生活方式，以及经济发展等各方面综合因素的影响，自动售卖机一直没有实现全面普及。1992年，我国才开始出现来自日本和韩国的旧机器。从完全引进国外自动售卖机到自主研发、制造自动售货机，经过几十年的艰难发展，我国自主研发的自动售卖机已经在国内零售市场开辟出了一片新天地。目前中国国内自动售货机市场分布己趋明晰，即从东南部沿海经济发达区域向中西部欠发达地区、从一线城市向二三级城市发展。
目前，我国国内自动售卖机市场还处于“蛮荒期”，商机无处不在，放眼望去
几乎处处都是尚未发掘的自动售卖机的“蛮荒地”。在这样一个充满商机的国内自动售卖机市场，其行业竞争力被无限缩小，经营自动售卖机的商人更多的是扮演一个“拓荒者”的角色。目前，据《中国市场调研在线》分析，中国拥有量约为4万台自动售货机，对总人口13亿的中国而言这个数字实在是微不足道。如果按照现在中国城市居住人口3．9亿来计算，分到每i0000城市人口才能有一台自动售卖机，但在欧美这些发达国家，自动售货机的产品销售营业额占据全国零售业销售营业额的六成以上，而且以每年超过10％的增长速度在发展。
中国市场庞大且有着很好的市场前景，使国内自动售货机制造厂家和运营商的信心大增。现在中国美好的市场吸引了国内自动售卖机的开发生产商超过10家，零售业市场运营商家40多家。另外，国外许多巨头也着手在中国的市场排兵布阵。
目前中国自动售货机市场还很小，普及度不高、数量少，且销售商品品种非常单一，主要是以饮料自动售货机为主，技术研究相对落后，有些自动售卖机质量还未完全过关，生产和运营成本相对较高，利润率同样也不高。导致这些现状产生的主要原因是中国国内自动售货机生产和销售企业没有找到合适的方式对自动售卖机进行创新，未能有效地解决成本，质量，运营等诸多现实问题。
自动售卖机现状综述：国外自动售卖机发展迅速，针对性比价强，针对不同商品而开发一款专卖自动售卖机。这能使产品生产商能够很快地将产品通过自动售卖机销售平台而推广到销售终端。中国自动售货机的发展还相对比较缓慢，这是多方面原因造成的。其中，最主要的障碍是中国消费者对目前自动售货机的信任度、易操作性等有疑虑。此外，自动售货机出售的商品比较单一，价格大多都高于便利店、超市的相同商品，现有自动售卖机只能识别硬币和特定的小额纸币，这些都影响到消费者的选择。自动售货机拥有技术含量高、市场潜力大、销售模式新、商品货真价实等优点，都决定了它广阔的市场发展前景。并且，它能够与电子购物等新型消费方式相结合，能创造巨大的商机。
本章小结：自动售卖机在中国的市场潜力是巨大的，但现有自动售卖机需要不断的进行改良设计，以满足不同的市场需求。本文所述的自动售卖机今后的发展一定会与强大的互联网结合，通过互联网来进行推广、营销，因此我们在选择控制系统时需要充分考虑其以后与互联网的结合。PLC能很好的与互联网结合，形成网络化，这是选择这个技术的重要原因。为了使PLC控制系统能更好地被使用，需要做到以下几点：1、充分发挥PLC控制系统的功能，能最大限度地满足被控对象的控制要求；2、确保PLC控制系统能够长期可靠、安全、稳定运行；3、力求操作简单、经济、使用以及维修方便；4、由于技术的不断发展，对控制系统的使用要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。要达到以上要求，必须在设计之前进行充分的调查研究，同时还要注意和现场的工程技术人员、工程管理人员、现场操作人员等紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。
第 3 章 自动售卖机研究流程与方法
3.1 目标市场研究分析
本文研究的自动售卖机在市场上最大的竞争对手是便利店，而本文设计的自动
售卖机的目标是取代现有便利店。要能取代现有便利店，必须比它更有市场优势，
比如：1、运营成本低，这意味着商品价格同时也会下降；2、购买更方便、快捷；
3、消费群体更广泛；4、营业时间更长。因此，需要找到一个细分市场能最大化的
展示自动售卖机与传统便利店在这些方面的一个矛盾。本文选择广州市珠江新城中
心地段作为目标市场，珠江新城作为目标市场的优势是：1、它是广州CBD，是经
济发展的中心，这里是广州房价最高的地段；2、珠江新城是集金融、旅游、艺术
活动等为一体，其消费人群相当复杂、广泛；3、珠江新城作为商业中心，其生活
节奏是非常快的，消费者更追求方便、快捷的生活方式。综上所述，珠江新城是我
们目标市场最好的一个选择。
3.1.1 珠江新城的总体介绍
中国广州在珠三角经济圈的整合中与作为世界金融中心的香港都扮演着越来越重要的角色，它们都是区域发展的领军城市。广州珠江新城作为新的CBD，其发展的目标定位于辐射整个广州、珠三角乃至整个华南地区，并应该朝着现代化、信息化、产业化、高品质、高起点的方向，把广州打造成具有较强辐射力、区域集聚效应和竞争力的规模化的现代CBD。吸引来自全世界国际大企业、金融机构把其总部或区域总部设立在珠江新城，同时成为驻香港、澳门、台湾的国际大型企业、跨国公司在亚洲的总部向北上进、向西进发的落脚点和桥梁。因此，广州CBD的发展应在目前的基础上进行调整、充实、提高以满足国际大型企业、跨国公司的需求。应该以珠江新城作为发展中心，打造成一个以新城市的中轴线(即北起广州火车站东站、延伸至珠江新城向南经天河北路、天河城和正佳广场、天河体育中心东西两翼、)为主核(即南北线)和以天河路(西接环市东路的传统商务区)作为次核(即东西线)的“十字架式”的CBD。
珠江新城是位于新城市的中轴线之上，这显示其在广州未来发展的重要性。珠
江新城作为广州的市中心，其定位是：21世纪中央金融商务区(CBD)，未来规划
发展是成为集国际金融、行政、文娱、商业、贸易与居住等最先进、最前沿的设施
于一体，并推动国际文化交流与合作的重要基地。
3.1.2 珠江新城房价概况
根据《满江红地产》数据，近年珠江新城的商业写字楼项目如下表：
表3．1珠江新城商业写字楼项目

1、目前珠江新城的写字楼项目，按用途可分为三种：
(1)自用型写字楼
联通新时空广场、电信中心、华南电力通讯大厦、国税大厦等都是这种类型的写字楼。这样的写字楼几乎都是国企或政府出资建设。
(2)自用与商业合用写字楼
合景国际金融广场、信合大厦、广州保利大厦等就是这样的类型，这些楼盘一部分是自用，还有一部分出租商业使用。
(3)全商业型写字楼
勤建商务大厦、富力科讯大厦、富力盈隆广场等是这类型的楼盘，它们的规模面积比较大，适合商业用途，并且配套设施的标准比较高，以高价格商业销售为目的。
2、按照项目的设计规划可以分为：
(1)标准式写字楼
如勤建商务大厦、富力科讯大厦、富力盈隆广场就是标准式写字楼，它们的配套设施齐全，环境优雅。
(2)公寓式写字楼
如津滨腾越大厦、星辰财富港就是这个类型的写字楼，它们间隔很小，目的是满足小型创业型企业。
据《安居客市场研究部调研》得出目前珠江新城在售写字楼价格如下：

据房管局数据显示，广州2014年写字楼均价为31029元／m2，其中以珠江新城区域、天河区的天河北和越秀区的环市东区域的价格较高。
以上数据可得，珠江新城推售的写字楼价格均在51000元／m2以上，一方面这些写字楼主要是针对国内外大企业，标准较高，公共设施的配套硬件比较完善，而另一方面，政府大力推动珠江新城的发展，这使珠江新城的长远价值进一步展现，这使许多实力级的客户有意向地进驻珠江新城，从而从侧面助涨了珠江新城的房价。
现在很多价格非常高的楼盘都是有跨国企业或世界500强企业入驻。只有这样的企业才有能力承担这样的租金。而在租金方面，一些地理位置较好的、公共配置较高级(甲级)的写字楼项目其租金水平在250,--一320元／m2／月左右，而早期建成的楼盘或配置硬件相对落后的写字楼租金在120，---180元／m'／月左右。
以上概述了珠江新城在2014年主要商业大楼的房价，它们有以下特征：
1、价格高昂，低利润的企业无法在此生存
2、配置高档，适合大型金融企业、高档餐饮等
3、单间面积大，没有适合像便利店这样的小户型店面
针对以上珠江新城房价特征，自动售卖机有以下对应策略：
1、自动售卖机占地面积必须要小，并合理利用空间。
2、自动售卖机能利用非商业空间，这样能大大减少成本。
3、自动售卖机自身具备广告推广功能，不需要其他空间来做广告宣传。
3.2 珠江新城消费人群分析
普通商务人群
人群描述：在珠江新城写字楼工作的白领或金领阶层，工作、生活节奏都很快，学历高、收入高，消费观念与国际接轨。
人群消费特点：对日常用品、餐饮以及购物场所都有自己的选择，主观性比较强，这类群体注重购买商品过程的简便性和商业环境的品位。消费能力很强，追求时尚，有较强的品牌忠诚度。
商界精英
人群描述：比较成功的金融家、企业家、投资家等，CBD写字楼内大公司、特别是跨国公司的董事、高级领导或高层管理阶层，具有国际视野。
人群消费特点：这类人群具有迥然的消费能力和消费特点。他们收入丰厚，比较崇尚独一无二的高要求贵族化消费特点以及非常具有个性化商业服务，追求国际项级的品牌或量身定做高档消费品，对于中意的商品或服务能豪掷千金。
高级公寓居民
人群描述：居住在珠江新城的高级公寓内的富裕阶层。懂得享受生活、收入丰厚，多是事业成功人士。
人群消费特点：消费能力非常强，他们的行为模式和消费的价值观都是具有比较浓厚的富裕阶层社会特征，家庭日常用品都会在节假同集中去大型商业中心购买，把集中购物当做是家庭节假日休闲的一种形式与过程，追求安逸、舒适的生活方式，个人临时或应急购买追求便捷舒适。
游客、观光者、运动达人
人群描述：来自外地的游客来观看广州电视塔、广州省博物馆、歌剧院、图书馆等等，珠江新城广场面积宽广、环境优雅是户外运动的好场所，每天都有很多附近居民在此运动锻炼、散步。
人群消费特点：他们消费能力不强，他们追求实惠，快捷，方便的生活方式。
珠江新城的主要消费群体特点，这些消费群体有一些共性：
1、他们大多为高收入白领、金领以及大型企业管理阶层，是消费金字塔中高阶层；
2、追求品位，享受舒适生活，便捷的生活方式；
3、消费心理成熟且有特定的消费习惯与品牌忠诚度；
4、不盲目趋从、跟风，有着与众不同的判断力与鉴赏能力；
针对以上珠江新城人群特征，自动售卖机有以下对应策略：
l、自动售卖机必须货物丰富，满足不同阶层消费者的需求。
2、操作舒适、简单，支付方便快捷。
3、突出品牌产品特征，给消费者带来品质的满足感。
3.3 自动售卖机现状分析
3.3.1 自动售卖机的结构

(1)箱体外观
自动售卖机正面上部是商品展示玻璃窗口、退币按钮和商品金额显示窗、价格标签的中部设投币入口，在价格标签的附近设有选择商品的按键，正面下部做为退币出口和消费者取货出口。自动售货机箱体，必须坚固防盗防有意损坏、防雨通风、高雅美观等。面向消费者的机箱正面是商品价格展示、显示金额、接受投币、传动出商品和退币整个售卖过程的表体部分。
(2)商品样品
商品展示窗是由透明有机板窗、选购按钮、商品价格标签、照明灯和样品展示架组成，放置在前门体内部的是可开启样品门，它用来更换销售商品的样品和商品的价格标签。自动售卖机的展示窗相当于传统商店的橱窗或者柜台，把商品清晰明亮地展示和明码标价给消费者，增加消费者的信任度来招揽顾客。
(3)商品贮存部分
自动售卖机内部有保温内箱和保温门，里面有可垂直排放的各种同类产品的产品货架，根据机器售卖的产品类型设计尺寸的不同，货架贮存销售商品的种类和数量也相应的不同。商品垂直方式贮存，这样设计的目的是便于利用销售商品自重将其方便推出。
(4)保温装置主要目的是实现商品冷藏保鲜贮备，为消费者提供冷藏商品，提供人性化服务。
(5)商品驱动机构
根据销售商品包装尺寸的不同，采用运送商品结构的驱动技术可分成以下四种：
第一种是圆柱型的销售商品，如饮料、易拉罐等是以电磁阀来带动翻板的驱动方式来工作。
第二种是长方体型商品，如纸盒包装商品、饼干盒等是采用微电机带动连杆平推的驱动方式来工作。
第三种是对卡片型商品，如口香糖、磁卡等的是采用微电机带动捻拉机构的驱动方式来工作。
第四种是包装不规则商品，如袋装，上述三种驱动方式都是比较平稳的传送出商品，将商品传送落到取货口中，消费者就可以很方便的取到购买的商品。
(6)电子识币系统
电子识币系统是由电子识币器、退币机构和识币后的钞币自动分类贮存机构三个设备组合而成。它是一个独立的设备机构，可以自动识别不同钞币真伪，并能推出分类存储的货币，实现自动找零退币的功能，这是自动售货机的重要技术。
(7)微电脑控制系统
微电脑控制系统是消费者在支付的过程中，收到不同识币信号后，它会自动进行金额计算、外部金额数字显示、消费者按键完成付款后会自动运送出商品以及发出退币找零等信号的电路控制系统。而且，微电脑控制系统还有预设商品的价格、驱动自我检测、售出累计和故障自检等功能，是自动售卖机的“大脑” 。
(8)整机电源和照明系统
它具备稳定电压、变压分配、防干扰防漏电等功能以及对样品展示窗口的照明，是自动售卖机的电力系统。

3.3.2 自动售卖机的用户研究

中国自动售卖机的市场虽然是处于发展阶段，但自动售卖机已经遍布大城市的各个角落，是人们日常购买商品的一个重要平台。本文主要针对珠江新城地区而对自动售卖机进行创新设计，因此在消费人群的调研，本文也是针对珠江新城地区消费人群来展开调研分析。
为了能够更加深入的了解珠江新城消费人群的自动售卖机购买习惯，需要对这部分的目标人群进行用户研究，以明确研究的内容以及对下一步的需求分析进行指导。用户研究的内容包括问卷调查以及用户访谈两个大的部分。用户研究的最终目标也是希望可以通过对珠江新城消费者生活习惯、购买行为、消费心理等方面进行调查与研究，可以更好的对于他们目前面临的困难以及需求进行分析，通过发现问题、找到问题进而解决问题。对后面的针对珠江新城消费者的自动售卖机的设计给出一定的意见和建议。
一、问卷调查
问卷调查是通过有目的性和针对性的问题设计，来了解问卷填写者的真实情况以及想法。通过有效的问卷答案的统计和分析，希望可以通过这份问卷的结果来发现消费者在使用自动售卖机时面临的问题和可以通过哪些创新可以解决的问题点。在问卷的问题的假设方面，共将问卷分为三个部分：关于自动售卖机使用的体验、购买习惯以及对自动售卖机的改良建议。问卷假设问题时需要对希望调研了解的信息进行设计(图3—3)，然后根据相关信息提出问卷的假设性问题。三个部分的问题分别为了解珠江新城消费者使用自动售卖机的体验，购买商品的习惯以及针对现有自动售卖机的不足而给出建议。通过问卷的假设问题，希望能够通过调研结果对珠江新城消费人群的购买习惯和消费心理等方面的信息进行基本了解和把握，为设计出更适合消费人群使用的自动售卖机提供参考和支持。
通过对广州市珠江新城消费人群进行问卷(见附录)发放和回收，具体回收结果包括：问卷的发放数量共计100份，回收问卷数量为100份，其中有效问卷数为95份。通过对有效问卷的统计，对统计结果的分析，最终得出可以作为研究参考的依据。
绝大多数人只会偶尔使用自动售卖机，这就说明自动售卖机在某些方面的服务没有达到消费者的认可，需要进行改进和宣传推广。但机会所有人都用过自动售卖机，有亲身的体验。绝大部分人希望用银行卡来支付，因为银行卡操作方便快捷，不用找零钱。而现金支付需要特定面额钱币，找零为硬币，携带不方便。还有些消费者希望能网上支付，这就需要我们的自动售卖机能网络化。影响自动售卖机被广泛接受的的是产品单一和操作的便捷性，自动售卖机必须要丰富销售产品才能替代传统的便利店，带给人们便捷、实惠的生活方式。大部分人的习惯是在自己的腰部右手边拿去物品最舒适，这就需要我们在设计的过程中能结合人机工程学，带给消费者舒适、简便的购物体验。大部分人认为自动售卖机的商品价格过高，所以我们再创新设计时需要将自动售卖机的运营成本考虑进来，给消费者最实惠的价格。
绝大多数消费者希望所在小区或公司楼下有一台自动售卖机，这会使他们购买更加方便。很多人认为自动售卖机需要有加热或制冷的功能，有些商品在低温或高温的时候口感会更好，所以在创新设计中我们需要加入人性化设计，把对人的关怀做入到产品中，让消费者感受到人性化的服务。食品安全一直是消费者最关心的一个问题，自动售卖机也不例外，怎么让消费者彻底放心我们的商品是安全的，所以我们需要把诚信融入到自动售卖机中。自动售卖机给消费者的印象是冰冷的机器，缺乏互动。在以后的营销策划中，我们可以多加入些互动活动，使机器与人互动，或通过机器使人与人之间产生互动，这都可以吸引更多的消费者。
消费者提出针对自动售卖机的创新设计建议(图3-6)主要集中在外观、操作、支付、互动等方面。很多消费者希望自动售卖机形式更加丰富，增加触屏操作、手机支付、信用卡支付、公交卡支付等多种功能，开展一些互动活动。还有一些消费者希望自动售卖机与互联网销售推广相结合，比如推出积分制、网购等。

通过以上问卷调研，我们可以知道以下几点：
1、使用自动售卖机的消费群体是巨大的。
2、产品单一、操作方式繁琐是阻碍消费者使用自动售卖机的两个重要问题。
3、消费者普遍接受银行卡(刷卡)的支付方式。
4、自动售卖机给人是冰冷的服务体验，可以增加活动、商品直接体验等互动手段来增加机器的人情味。
因此我们在对自动售卖机的创新设计中可以考虑，如：改变机器产品的出货方式，增加产品的多样性；改变现有现金支付的单一支付方式，能同时增加银行卡支付、网上支付等支付方式，给消费者多重选择；能将产品拿出冰冷的机器让消费者能非常直观的感受到商品，同时增加一些促销活动等互动手段来增加自动售卖机的人情味，吸引更多消费者使用自动售卖机。
3.3.3 现有自动售卖机的调研分析
通过深入市场调研和资料收集发现现有自动售卖机有以下问题：
l、市场现有自动售卖机大多是针对某一产品独立开发的专用售卖机，这样其在设计和开发时只是针对这单一产品，而忽略其他类别产品的适用性。同时有些消费者希望能买到更多商品，单一产品专卖机是无法满足消费者的多样性选择。如：饮料专卖机、咖啡专卖机、冰淇淋专卖机等。
2、现有自动售卖机的支付方式普遍采用现金支付，而这些现金也是特定面额的硬币或纸币，这就会给消费者带来不便。
3、现有自动售卖机缺乏自我销售能力，没有自媒体平台。大多自动售卖机只有产品展示窗口，没有播放商品推销广告的自媒体平台，影响商品的销售。
4、现有自动售卖机缺乏人性化设计，在设计之初没有考虑到特殊消费群体的使用情况，例如，大多售卖机的的出货口都是在机器的底部，不方便消费者拿取，特别对由于某些身体原因不能下蹲的消费者，这是很不符合现代人机工程学。
5、现有自动售卖机操作繁琐，现在已经是智能时代，一般都是数码触屏操作，简单快捷。而现有自动售卖机大多是按键式操作。如图：

本章小结：通过珠江新域目标区域的调查分析，了解到珠江新域房价是远远高于广州其他区域，传统便利店是无法在此生存或以高价格出售商品来支付过高的房价。而自动售卖机占地面积小并能很好的利用非商业的小空间，这就使运营成本大大降低。同时，通过对现有自动售卖机的调研发现存在的不足之处，这就给我们创新设计带来的机会点。在用户研究中，针对用户使用自动售卖机的体验、购买习惯、消费心理等方面的调研分析得到现有售卖机的不足以及消费者希望自动售卖机应该在哪些地方得到改善。这是我们后面的创新设计的目标更加明确，在后面文章将根据上述调研数据进行针对性创新。
第 4 章 PLC简述

4.1 PLC的定义
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

4.2 PLC的简介
PLC是以CPU为核心，综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，是现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。目前，世界上生产PLC的主要厂家有65个，其中最有名气的厂家在日本、美国和德国。日本的几个厂家为三菱、富士。日立、东芝、横河、立石、光洋、夏普等公司。美国的几个厂家为德州食品公司、通用电器公司、歌德公司、数字设备公司等。还有德国的西门子，荷兰的飞利浦，香港的鹰达等公司也是很有名气的。
日本三菱电机公司（MITSUBISHI）于1971年开始研制PLC，目前主要有F1,F2,FX,K,A等十几个系列几十种产品，在我国（主要是华东和华南地区）的工业控制领域具有一定的市场占有率。

4.3 PLC的工作原理
PLC的工作原理与计算机的工作原理基本是一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。PLC通电后，首先对硬件和软件作一些初始化操作，初始化反复不停地分阶段处理各种不同的任务（见图2-1）。但是PLC也有它自己的特点，PLC在确定了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描工作方式，系统工作任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的。

图2-1 各阶段处理任务

读取输入
处理通信要求
自诊断检查
改写输出
STOP状体
读取输入
执行用户程序
处理通信要求
自诊断检查
改写输出
RUN状体

4.4 PLC的工作方式
PLC的工作方式为循环扫描工作方式。对每个程序，CPU从第一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。PLC的扫描全过程如图2-2所示。
（1） 输入刷新阶段
在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。
（2） 程序执行阶段
在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。
（3） 输出刷新阶段
当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。

图2-2 PLC的扫描全过程

4.5 PLC的硬件组成
PLC的硬件主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。其中，CPU是PLC的核心；输入单元/输出单元是CPU与现场输入/输出设备之间的接口电路；通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备，其硬件构成图如图2-3。

图2-3 PLC硬件结构图

4.6 PLC的编程语言
PLC为用户提供了完善的编程语言来满足编制用户程序要求。它提供的编程语言通常有以下5种：梯形图（LAD）、语句表（STL）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）和结构文本（ST）。
4.7 PLC的特点
（1）抗干扰能力强，可靠性好
I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。
（2）控制系统结构简单，通用性强
PLC及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。
（3）编程方便，易于使用
PLC程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。
（4）功能完善
在PLC内部具有许多控制功能，诸如时序、计算机、主控继电器以及移位寄存器、中间寄存器等。
（5）设计、施工、调试、的周期短
PLC采用模块化积木式结构，故仅需按性能、容量等选用组装，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。
（6）体积小，维护操作方便
PLC体积小，质量轻，便于安装。
（7）易于实现网络化
PLC可连成功能很强的网络系统。
（8）可实现三电一体化
PLC将电控（逻辑控制）、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体。
第 5 章 自动售货机的设计
5.1 系统的硬件设计
5.1.1 PLC的选型
输入口有7个， 分别是3个投币口对应的光电耦合开关，汽水、花茶、咖啡对应3个饮料的按钮选择键以及1个退币键。其中投币口的工作原理是：正常情况下光电耦合开关是闭合的，当其中一投币口有硬币投入是会切断关电耦合开关，产生一个脉冲信号，以这个脉冲信号作为PLC输入的开关信号。输出口有13个，其中Y0~Y7接四位共阴极数码管，Y10~Y12对饮汽水，花茶，咖啡的指示灯，Y13对应10元退币的指示灯，当退币一次，灯就闪烁一次，Y14对应1元退币的指示灯。考虑到负载电流较小，且为直流，所以选择晶体管输出型比较适合。
综上分析，且考虑到一定的I/O裕量，选择的PLC类型为FX2N-24MT型
5.1.2 I/O分配表

输入设备
输入端子
输出设备
输出端子
1元投币口SQ1
X000
共阴极数码管
Y000~Y007
5元投币口SQ2
X001
汽水指示灯
Y010
10元投币口SQ3
X002
花茶指示灯
Y011
汽水按钮SQ4
X003
咖啡指示灯
Y012
花茶按钮SQ5
X004
10元退币指示灯
Y013
咖啡按钮SQ6
X005
1元退币指示灯
Y014
退币按钮SQ7
X006

5.1.3 PLC接线图
PLC接线图(1)
5.2 系统的软件设计
5.2.1 主程序流程框图
程序整个流程分为判断投币，比较总币值，选择饮料种类，退币等部分。若没有人投币，则程序一直在调判键子程序，等待按键。一旦有键按下，则程序向下走，调显示，比较币值子程序，选择饮料子程序，退币子程序。
显示
有人投币
比较投币值
选择饮料种类
开始
退币
结束
N
Y

5.2.2 投币、显示流程框图

投币、显示子程序：投币、显示子程序首先是判断有没有键按下，如果有键按下，就将对对应