PLC智能排号系统

1、摘 要智能排号系统是在公共服务场所中，模拟人群排队过程，通过取号、进队、队等待、叫号服务等功能代替人们站队的辛苦，实现机器自动代替人排队的过程。是基于分布式控制系统理论而设计的，包括主显示屏、叫号系统器和窗口显示屏组成分布式通信控制系统，实现按顾客到达的先后次序，自动排号。采用PLC进行排号管理和显示，系统根据叫号请求将号码依次发送给主显示屏和窗口显示屏，顾客根据显示屏的提示到相应窗口享受“一对一”的服务。智能排号系统为客户营造平等、合理、有序的良好环境，带来轻松愉快的心情；为工作人员改善工作情绪，优化工作环境，从而减少工作失误，提高工作效率；为管理者实时提供工作人员服务和客户排队的动态信息，

2、便于科学设置岗位，提高服务效率，便于进行准确的量化考核，提高工作人员的积极性，有利于提高服务质量和管理水平，树立良好形象，提高服务部门的经济效益和社会效益。可广泛应用于银行、电信、航空、医院等公共服务部门，具有较好的应用前景。本文介绍了智能排号系统的应用及发展现状；还介绍了PLC的发展历史和的工作原理。分析了基于PLC智能排号系统的总体设计、工作原理；阐述了软硬件的设计方案，并给出了详细的程序及梯形图。本次设计的重点是显示模块设计和部分软件设计。关键词：智能排号；PLC；数码显示AbstractIntelligent queue management system is in the publ

3、ic service establishments, people queuing process simulation by taking numbers, into the team, team waiting, call number services and other functions instead of the hard work that people stand in line to achieve the machine automatically instead of people line the course. Is based on the distributed

4、 control system theory and design, including the main display, calling system and a window display device composed of a distributed communication control system, and the order according to customer arrives automatically Arranging. Arranging with PLC for management and display, the system call number

5、 according to the numbers in turn send the request to the main display and window display, customer tips according to the appropriate window display to enjoy "one to one" service.Intelligent queue management system for customers to create equality, reasonable, well-ordered environment, bri

6、ng pleasant mood; for the staff to improve the working mood, optimize the working environment, reducing job errors, improve efficiency; for managers to provide real-time work personnel services and customer queuing dynamic information, to facilitate establishment of scientific opportunities, and enh

7、ance efficiency, facilitate accurate quantitative assessment, improved staff motivation, will help improve service quality and management level, establish a good image, increase the economic benefits of the service sector and social benefits. Can be widely used in banking, telecommunications, aviati

8、on, hospitals and other public services, and has good application prospects.This article describes the application of intelligent queuing system and development of the status quo; also describes the history and development of PLC works. Analysis of PLC-based intelligent design in Exhaust system, wor

9、king principle; described the design of hardware and software, and gives detailed procedures and ladder. The focus of this design is part of the display module design and software design.Keywords: Intelligent queue; PLC; digital display目 录引言11 绪论11.1 本课题设计的背景11.2 本课题设计的意义及目的32 系统控制方案的设计32.1 系统设计的基本步

10、骤42.2 智能排号系统功能分析52.3 智能排号系统设计63 PLC智能排号系统硬件设计73.1 PLC的选型方法73.1.1输入输出（I/O）点数的估算73.1.2存储器容量的估算83.1.3 响应时间83.2 机型的选择83.2.1PLC的类型83.2.2输入输出模块的选择83.2.3电源的选择93.2.4存储器的选择93.2.5PLC机型的最终确定93.3 硬件配置简介103.4 PLC智能排号系统的资源配置113.4.1PLC智能排号系统的硬件接线图113.4.2PLC智能排号系统的输入/输出分配表123.5 面板设计133.6 数码显示部分设计143.6.1主显示屏设计143.6.

11、2窗口灯设计143.6.3 窗口显示屏设计143.6.4数码显示原理154 PLC智能排号系统的软件设计164.1 PLC应用程序设计方法164.1.1经验设计法164.1.2逻辑设计法164.1.3状态流程图设计法174.1.4本课题采用的设计法174.2 智能排号系统设计分析174.3 程序流程图184.4 程序梯形图设计及分析194.4.1通电启动和清零194.4.2查询等待人数194.4.3排队取号194.4.4窗口叫号按钮204.4.5主显示屏叫号显示214.4.6窗口LED灯闪烁234.4.7窗口暂停按钮264.4.8窗口显示265 硬件模型制作及系统调试285.1硬件模型的制作2

12、85.1.1电路原理图的设计285.1.2PCB电路板的制作305.1.3电路板的焊接315.2 系统调试及运行316 结论33谢 辞34参考文献35附 录36 第41页 共41页引言在一向以人口众多著称的中国，人们似乎早已习惯了排队。不管是在工商、税务、银行、医院、车站、电信局或是电力交费大厅等其它一些服务场所，人们前拥后挤地排成一队，有时一排就是几个小时。作为车管所、税务、工商、银行等窗口性服务行业的管理人员，经常为排队问题所困扰，拥挤、夹塞、排错队等现象经常发生，不仅影响客户情绪和等候环境，更影响了工作人员的工作心情和工作效率。随着市场经济的发展，客户在市场交易中的地位越来越重要，所以现

13、在的很多服务性的企业都提出了各种尊重客户、维护客户利益的制度与行为准则，“客户就是上帝”是现在的很多的企业对员工提出的要求，但是针对现在的市场情况，就要真正站在客户的角度来考虑问题。 个人化的服务已成趋势，所以，近些年来“一米线”的服务已满足不了人们的需求。站立等候已经过时，舒适的环境已成竞争的重要手段，许多银行、医院等营业厅不仅有了沙发、报纸，还有纯净水、糖果和咖啡。传统柜台服务存在不安全隐患，偷盗密码已经不再是个别案例。多窗口类别的服务往往让人无所适从，客户盼望只排一个队，只接受“一对一”的服务。 为了改善企业的服务质量，树立良好的企业形象，解决服务行业长期存在排队混乱无序等弊端，智能排号

14、系统应运而生。智能排号系统，是利用现代网络通信技术和计算机信息管理技术来代替传统排队的系统。近年来已经开始逐步应用于我国的银行、工商、税务、电信、医院和各类窗口服务单位。智能排号系统为客户营造平等、合理、有序的良好环境，带来轻松愉快的心情；为工作人员改善工作情绪，优化工作环境，从而减少工作失误，提高工作效率；为管理者实时提供工作人员服务和客户排队的动态信息，便于科学设置岗位，提高服务效率，便于进行准确的量化考核，提高工作人员的积极性，有利于提高服务质量和管理水平，树立良好形象，提高服务部门的经济效益和社会效益。智能排号系统已经成为各类窗口服务单位的必要组成部分，是迅速提高服务质量的有力的电子化

15、工具。其设计方案有许多种，本文是基于PLC的智能排号系统设计。可编程控制器（PLC）的软硬件系统功能强大、可靠性好, 逻辑编程方法简单, 易于开发复杂控制系统、有丰富的扩展模块和联网能力和应用范围十分广泛的特点结合起来, 使系统易于实现。十分适合应用于智能排号系统的设计。1 绪论1.1 本课题设计的背景智能排号系统是利用电脑的科学管理功能代替人工排队的系统，很好地解决客户在服务机构办理业务时所遇到的拥挤、夹塞、混乱、个别人的插队而发生争吵及排错队等现象；不仅免除客户站立之苦，客户也不用担心失去在队列中的位置，为客户和员工提供良好的等候环境和工作环境。本系统适用于电信局营业厅、银行、邮政营业厅、

16、工商、税务、财政营业厅、劳动局、人事局、社保中心、政府一站式服务厅、民航、铁路、车站、驾校、保险、车辆管理所、交通管理局营业厅、领事馆、出入境、海关、卫生局、技术监督局、产品客户服务中心等窗口服务性行业。系统可以对多个窗口、多种服务类型和随机出现的客流自动进行分类管理，顺序呼唤客户到对应的窗口前办理业务，实现服务人员与客户间的自动匹配服务，使客户能够充分地而且轻松自由地利用排队时间，真正做到人人平等，合理公正，次序井然。系统不但可以创造轻松的排队环境，对服务机构而言，还是形象工程的具体体现，给予客户优质的服务，提高企业自身形象，并且能够通过完善的系统管理功能，统计出客户流量、服务状况、员工的工

17、作情况等重要信息，为企业科学地管理各部门，制定下一步的发展计划提供重要依据。该系统投资少，见效快，绝对是一项物超所值的投资，也是社会文明发展的必然趋势。1969年美国数字设备公司（DEC）研制出世界第一台可编程控制器，并成功地应用在美国（GM）的生产线上。但当时只能进行逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器。简称PLC（Programmable logic Controller）。70年代后期，随着微电子技术和计算机的迅猛发展，使PLC从开关量的逻辑控制扩展到数字控制及生产过程控制领域，真正成为一种电子计算机自动化控制装置，故称为可编程控制器，简称PC（Programmable Controller

18、）。但由于PC容易与个人计算机（Programmable Controller）相混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程控制器的缩写。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“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

19、计。”PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动化技术而开发的新一代工业控制器。它具有可靠性高、适应工业现场的高温、冲击和振动等恶劣环境的特点，已成为解决自动控制问题的最有效工具，是当前先进工业自动化的三大支柱之一。因此，进行基于PLC的智能排号系统设计，可以推动智能排号系统行业的发展，扩大PLC在自动控制领域的应用，具有一定的经济和理论研究的价值。1.2 本课题设计的意义及目的智能排号系统是利用现代网络通信技术和计算机信息管理技术来代替传统排队的系统，从本质上改善传统排队管理所存在的一些拥挤、嘈杂、混乱现象，避免各种不必要的纠纷，减轻了工作人员的工作压力，提高了服务质量和工作效率。同时

20、还能利用排队系统生成的各种数据信息统计报表，量化考核指标，科学设置服务岗位，提高服务管理水平。使用排队系统以后，更优化了服务和工作环境，使客户和工作人员的情绪得以放松，提高了服务效率和质量，树立了服务部门的良好形象，有利于提高服务机构的经济效益和社会效益。 可以从客户、工作人员和管理三个方面来充分体现排队系统的作用：（1）客户方面 系统按序自动安排客户到最近空闲的窗口办理业务，真正实现了“个人化” 服务和“互换式”服务； 避免发生排错队、插队等情况和混乱、拥挤、嘈杂的现象，减少许多不必要的纠纷； 营造平等、合理、有序的良好环境，给客户带来轻松愉快的心情； 尊重人性，保护客户隐私权利；

21、 客户可以充分利用等候时间做其他事，节约客户的时间。（2）工作人员方面尊重客户的同时也得到客户的尊重，有利于改善工作情绪；优化工作环境，减少工作失误，提高工作效率；系统的多种功能带来了工作的灵活和变通。如：暂停、转移、插队等；真正实现“一对一”的服务；体现“一米线的功能”。（3）管理者方面 系统实时提供工作人员服务和客户排队的动态信息，并可利用网络传送到远程计算机进行监控；提高服务质量，提高管理水平，树立良好形象，有利于提高服务部门的经济效益和社会效益。2 系统控制方案的设计2.1 系统设计的基本步骤确定课题研究课题确定方案查找资料设计电气原理图根据控制要求确定硬件配置根据控制要求编

22、写程序系统结构的设计测试程序记录运行结果并分析总结错误智能排号系统设计的主要步骤如图2.1所示：图2.1 智能排号系统设计步骤在智能排号系统的设计过程中，主要要考虑以下几点：（1）深入了解智能排号系统的工艺条件和技术要求。（2）确定I/O设备。根据智能排号系统的功能要求，确定系统所需要的用户输入、输出设备。（3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。（4）分配I/O点，分配PLC的输入输出点，编制出输入输出分配表或者输入输出端子的接线图。（5）设计智能排号系统的梯形图程序，根据工作要求设计出周密完整的梯形图程序，这是整个智能排号系统设计的核心工作。（6）将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使

23、系统程序更加完善。（7）智能排号系统整体调试，在PLC软硬件和模型制作完成后，就可以进行整个系统的联机调试，调试中发现的问题要逐一排除，直至调试成功。2.2 智能排号系统功能分析国内现有的智能排号系统的基本功能包括：号票打印、排队、显示/呼叫、重呼处理和特呼插队、VIP业务优先处理。（1）取号本系统中排队的方式是以分类号票进行自动排号，系统可以设置一台或多台号票打印机(以下简称号票机)，号票机能够由客户选择其所需的服务类别，自动打印该客户当天到达该服务机构的时间及顺序号码。客户在号票机上取得号票后即自动进入排号系统，同时号票上还有提示客户等候的区域位置及该客户前面还有多少位客户在排队等候等信息

24、。号票机一般放在入口处由客户自主使用，也可以由服务人员代为操作。取票界面由flash动画制作。可以任意修改。（2）呼叫窗口工作人员通过呼叫器呼叫客户，呼叫器有物理呼叫器和虚拟呼叫器两种，可由用户根据需求进行选择。如窗口工作人员暂未配置工作电脑，可先采用物理呼叫器，待配置工作电脑后，可升级为虚拟呼叫器，使工作台面更整洁。虚拟呼叫器：由软件实现呼叫，是电脑图形化的呼叫器，操作员可通过热键激活界面，适用于采用Windows操作系统的窗口。工作人员输入工号、密码登录系统，系统自动识别其所办理的业务。硬件呼叫：有顺呼、重呼、特呼、转移业务等功能。两行LCD汉字显视：如：等待人数：3 和当前号码：A011

25、。（3）显示系统提示客户的方式是：动态信息显示屏和语音呼叫两种形式，显示屏有主显示屏和窗口显示屏两种。主显示屏可以根据服务机构的环境布局和业务办理特点设置多块，系统自动将呼叫命令分别送到不同的显示设备中。对于语音呼叫，可选择启动或不启动该功能。（4）控制管理排号信息的控制管理由主控器完成，一个系统中可以配备一台主控器，主控器完成排号请求的分类、存储并根据各服务窗口的工作状况分配客流。可查询、设置打印服务内容、声音大厅选择、LED显示屏（集中屏、各窗口服务屏）、服务窗口人员信息和服务内容。2.3 智能排号系统设计在设计智能排队叫号系统时,应充分考虑了国内用户的使用习惯，系统设计以结构简单、易于操

26、作、工作可靠和极少维护为原则。根据对智能排号系统的功能分析以，以及考虑到制作硬件模型的实际条件，初步确定其系统控制功能，由此设计出智能排号系统的基本控制功能框架图，并在其基础上设计智能排号系统的硬件和软件。图2.2为智能排号系统框图。取号键盘柜台键盘1-4PLC窗口两位数码显示1-4显示主显示屏四位数码显示窗口灯闪烁显示10秒等待人数两位数码显示图2.2 智能排号系统框图本系统由输入、plc控制和输出系统组成。（1）输入系统：取号键盘客户通过键盘进行取号；柜台键盘工作人员可以通过键盘叫号和暂停服务，一共设计四个。（2）输出系统：等待人数显示设计为两位七段数码管，可以显示出当前正在排队等待的人数

27、；主显示屏显示设计主显示屏用于向在休息区等待的顾客提示被呼叫的号码和相应的窗口号。用4位数码管分别显示顾客号和窗口号，汉字用贴字即可。窗口显示显示当前处理的业务号码(0199，可自动循环；00表示暂停服务)。窗口灯当该窗口叫号时，窗口灯闪烁用以提醒顾客。3 PLC智能排号系统硬件设计3.1 PLC的选型方法在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、

28、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。 3.1.1输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展 余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行

29、圆整。本次设计的输入输出点如下：输入点：取号键盘2个，叫号键盘8个，总共10个输入点。输出点：两组两位数码管显示， 16个输出点；一个一位数码管显示，4个输入点；4个窗口灯，4个输入点；总共24个输入点。3.1.2存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。 存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资

30、料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的1015倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。经估算后，本次课题的PLC内存容量应选择能储存2000条梯形图，这样才能在以后的改造过程中有足够的空间。3.1.3 响应时间可编程控制器顺序扫描的工作方式使它不能可靠的接收持续时间小于扫描周期的输入信号。系统响应时间是指输入信号产生时刻与由此而使输出信号状态发生变化时刻的时间间隔。系统响应时间=输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期。3.2 机型的选择3.2.1PLC的类型PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和控制

31、室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度出发，通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型控制系统；模块型PLC提供多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置控制系统的I/O点数，功能扩展方便灵活，一般用于大中型控制系统。本次设计的智能排号系统主要应用于银行、医院等服务场所，属于小型控制系统，所以选用整体型PLC即可。3.2.2输入输出模块的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输

32、出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等，与应用要求应一致。可根据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等。本次智能排号系统的设计有输入信号10个，输出信号24个。其中，外部输入元件为按钮；输出元件有：3个共阴极数码管、4个发光二极管。按照上述配置，所选I/O点不得低于34点，结合实际情况，所选I/O点为48点。 3.2.3电源的选择PLC的供电电源，除了引

33、进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，与国内电网电压一致。重要的应用场合，应采用不间断电源或稳压电源供电。如果PLC本身带有可使用电源时，应核对提供的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC，对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采用简单的二极管或熔丝管隔离。根据硬件模型的配置，本次课题的系统使用PLC自带的24V电源。PLC则接220VAC电源。3.2.4存储器的选择由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLC的存储器容量，按48

34、个I/O点至少选2K存储器选择。需要复杂控制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。3.2.5PLC机型的最终确定选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影响。当点数增加到某一数值后，相应的储存器容量相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个控制系统有较合理的性能价格比。根据系统的设计要求并结合经济性的考虑，在这里我选用三菱的FX2N-48MR的PLC，这样就有24个输入和24个输出点。足够本设计智能排

35、号系统的使用。3.3 硬件配置简介PLC产品出现以来，它以面向工业控制的鲜明特点，普遍受到电器控制领域的欢迎。特别是中小容量PLC成功取代了传统的继电控制系统，使得控制系统的可靠性大大提高。目前各国生产的PLC品种繁多，发展速度快。本文所用到的产品是日本三菱FX系列超小型的FX2N-48MR。在此简单的介绍该机型的一些技术指标。技术性能分为：一般性能，见表3-1；功能特性（基本单元），见表3-2；输入性能，见表3-3；输出性能，见表3-4；其它性能，见表3-5。表3-1 一般性能电源AC110120V/220240V单相50/60Hz电源波动AC93.5132V/187264V，10ms以下瞬

36、时断电，控制不受影响环境温度055度环境湿度45%95%，无凝露抗振动1055Hz，0.5mm，最大2g（重力加速度）抗冲击10g，3轴X、Y、Z方向各3次抗噪声1000V,1us,30100Hz(噪声仿真器)绝缘耐压AC 1500V，1min(各端子与接地端之间)绝缘电阻5M,500V DC(各端子与接地端之间)接地小于100（如果不可能，也可以不接地）环境无腐蚀气体，无导电尘埃表3-2 输入性能输入类型无电压触点或NPN集电极开路晶体管绝缘光-电隔离 输入电压内部电源DC24V±4V,外部电源DC24V±8V输入阻抗近似3.3K工作电流OFF-ONDC4mA(最小)ON

37、-OFFDC1.5mA（最大）响应时间OFF-ON近似10ms(有8点可改变从060ms)ON-OFF近似10ms（有8点可改变从060ms）表3-3 功能特性执行方法周期执行存储的程序，集中输入/输出执行速度平均0.08us/步程序语言逻辑梯形图和指令清单 使用步进梯形图能生成SFC类型程序程序容量8000步内置 使用附加寄存器盒可扩展到16000步指 令逻辑指令27条（包括MC/MCR,CJP/EJP,S/R）步进梯形指令2条（STL,REJ）功能指令128个，最大可用298条应用指令程序记忆内部配置CMOS-RAM,EPROM/EEPROM卡辅助继电器无锁存128点锁存64点状态（锁存）

38、64点特殊16点数据寄存器64点定时器0.1s定时器24点（延时接通）0.1999s0.01s定时器8点（延时接通）0.0199.9s计数器（锁存）30点，减法计数（0999）高速计数器（锁存）1点，加/减计数（0999999），最大2KHz电池保护锂电池，寿命约5年诊断程序检查（和，语法，电路），定时监视，电池电压，电源电压表3-4 输出性能输出类型继电器输出绝缘继电器绝缘输出负荷电阻负荷2A/点感性负荷35V/A/300000次接通断开灯泡负荷100W漏电流0mA响应时间OFF-ON近似10msON-OFF近似10ms表3-5其它功能型号输入点输出点端子块功耗输入传感器电源F2N-48MR

39、24点24点可拆卸端子40V/A0.2A3.4 PLC智能排号系统的资源配置3.4.1PLC智能排号系统的硬件接线图智能排号系统硬件连接如图3.1所示：图3.1 硬件接线图3.4.2PLC智能排号系统的输入/输出分配表输入/输出分配表如表3-6所示：表3-6输入/输出分配表输 入输 出功 能元 件PLC地址功 能元 件PLC地址等待人数查询按钮SB0X000控制数码显示个位CD4511Y000-Y003取号按钮SB1X001控制数码显示十位CD4511YO04-Y0071号柜台呼叫按钮SB2X002控制数码显示个位CD4511YO10-Y0132号柜台呼叫按钮SB3X003控制1号窗口LEDL

40、1Y0143号柜台呼叫按钮SB4X004控制2号窗口LEDL2Y0154号柜台呼叫按钮SB5X005控制3号窗口LEDL3Y0161号柜台暂停按钮SB6X006控制4号窗口LEDL4Y0172号柜台暂停按钮SB7X007控制数码显示个位CD4511Y020-Y0233号柜台暂停按钮SB8X010控制数码显示十位CD4511Y024-Y0274号柜台暂停按钮SB9X0113.5 面板设计智能排号控制系统面板如图3.2所示：图3.2 控制面板在图3.2中,控制面板具有2个按键，两位数码管。其中“查询显示”为等待人数呼叫键，客户在取号前，可以先按“查询显示”键，查看正在排队的人数（可由等待人数两位7

41、段数码管显示），如果人数可以接受则取号，如不合适则不取号。如要取号则按下“取号键”。叫号暂停 图3.3 窗口的键盘剩余8个键是4个窗口的键盘（如图3.3所示），每个柜台有两个键（叫号和暂停键）。当按“叫号”键时，说明业务办理完成脚下一个号码，这时系统估算等人数进行调整，这个柜台对应的两位7段数码管显示下一个叫号的号码。但按暂停键时，柜台显示00，表示暂停办理业务。3.6 数码显示部分设计3.6.1主显示屏设计（1）方案一：主显示屏用于向在休息区等待的顾客提示被呼叫的号码和相应的窗口号(如图3.4)。因为只有数字需要更新，所以，用三位数码管分别显示顾客号和窗口号，汉字用贴字即可：3请0666号

42、顾 客 到号 窗 口 办 理图3.4 显示屏外观主显示屏放置于顾客休息区，接收主机发来的号码信息，并用数码管显示，以提示顾客。一方面，它要与主机进行通信，是接收主机发来的数据，另一方面，又要完成自身的数据处理和显示工作。为了便于显示屏醒目，可采用大型LED数码管，即LED的每一段是由多个LED发光二极管串并联组成，使高度及亮度增加，但因导能电流大，导能电压高，要用专用的驱动器，本文主要是针对普通数码管而设计。（2）方案二： 用两位数码管来完成叫号的显示。当柜台按下叫号键时，数码管先显示当前被叫号码6秒，之后显示“00”6秒，然后再显示柜台号6秒。如此循环两次之后再显示被叫号码。在方案一中的显示

43、方法直观明了、程序简单、易于实现，但需要用到两组两位的数码显示，这样就需要占用比较多的输出点。而方案二的显示方法虽然程序比较复杂，也不如方案一那么直观，但只需要一组两位数码管就可以完成叫号的功能，可以节省输出点数，在点数不够的情况下可以选用。3.6.2窗口灯设计窗口灯的作用主要在于通过闪烁点亮提醒顾客该窗口正在叫号。当该窗口工作人员按下呼叫键时，该窗口灯就会闪烁点亮10秒从而提醒顾客。此外，窗口灯还具有表示该窗口工作状态的作用。当窗口灯一直亮着时，表示该窗口正在办理业务，当窗口灯熄灭时，表示该窗口暂停办理业务。3.6.3 窗口显示屏设计窗口显示屏显示该窗口的受理顾客号，为两位数码管显示。当某窗

44、口工作人员按呼叫键时，主机将顾客号发送到该窗口相对应的显示屏，就可以引导顾客到该窗口来办理业务。窗口显示屏通常安装于窗口上方，为方便安装和维护，尽量减少接线，我们将窗口显示屏作为一个独立设备。窗口显示屏接收主机发来的号码信息，并用数码管显示。一方面，它要与主机进行通信，主要是接收主机发来的数据，另一方面，又要完成自身的数据处理和显示工作。为了使显示屏醒目，可采用大型LED数码管，本文主要是针对普通数码管而设计。 因为已经有了主显示屏，所以柜台显示屏主要是起辅助作用，并不影响叫号功能的实现。但它所要占用的输出点是非常多的，所以可视实际情况来决定是否使用柜台显示屏。3.6.4数码显示原理在本设计中

45、要用到多位数字显示，如果直接用开关量输出点来控制多位LED七段显示器，所需的输出点是很多的。在这里我用到了CD4511BCD码输出来控制多位数显，这样可以大量节省输出点数。图3.5是数显其中的一个示意图：图3.5 数码管显示图CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。其功能介绍如下： BI：4脚是消隐输入控制端，当BI=0 时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。LT：3脚是测试输入端，当BI=1，LT=

46、0 时，译码输出全为1，不管输入 DCBA 状态如何，七段均发亮，显示“8”。它主要用来检测数码管是否损坏。 LE：锁定控制端，当LE=0时，允许译码输出。 LE=1时译码器是锁定保持状态，译码器输出被保持在LE=0时的数值。A1、A2、A3、A4、为8421BCD码输入端。 a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。 CD4511的内部有上拉电阻，在输入端与数码管笔段端接上限流电阻就可工作。4 PLC智能排号系统的软件设计4.1 PLC应用程序设计方法用户程序的设计是PLC应用中最关键的问题。在掌握PLC的指令以及操作方法的同时，还要掌握正确的程序设计方法，才能有效利用可

47、编程控制器，使它在工业控制中发挥巨大作用。一般用户程序的设计可分为经验设计法、逻辑设计法和状态流程图设计法等。4.1.1经验设计法它沿用了断电器控制电路的设计方法来设计梯形图。就是在基本控制单元和典型控制环节基础上，根据被控对象对控制系统的具体要求，依靠经验直接设计控制系统，不断地改善和完善梯形图。有时需要多次反复地调整和修改梯形图，并通过增加中间编程元件，最后才能达到一个比较满意的结果。这种方法没有普遍规律可以遵循，具有很在的随意性，最后的结果也不是唯一的。由于依赖经验设计，因此要求设计者具有丰富的经验，要能熟悉掌握控制系统的大量实例和典型环节。4.1.2逻辑设计法逻辑设计法是以控制系统中各

48、种物理量的逻辑关系出发的设计方法。这种设计方法既有严密可循的规律性和可行的设计步骤，又有简便、直观和十分规范的特点。逻辑设计方法的理论基础是逻辑代数，它是从传统和继电器逻辑设计方法继承而来的。它的基本设计思想是，控制过程由若干个状态组成，每个状态由于接受了某个主令信号而建立；各记忆元件用于区分各种状态，并构成执行元件的输入变量；正确地写出各种中间记忆元件逻辑函数式，也就完成了程序设计的任务。因为这两个函数组，既是生产机械或生产过程内部逻辑关系和变化规律的表达式，又是构成控制系统实现控制目标的具体程序。逻辑设计法适用于单一顺序问题的程序设计，如果系统很复杂，包含了大量的选择序列和并行序列，那么采

49、用逻辑设计法就显得很困难了。逻辑设计法的设计大体可划分为以下步骤：(1)通过工艺过程分析，结合控制要求，绘制控制系统循环图和检测元件颁布图，取得电气执行元件功能表。(2)绘制控制系统状态转换表。通常由输出信号状态、表输入信号状态表、状态转换主令表和中间记忆状态表四部分组成。(3)根据状态转换表，进行控制系统的逻辑设计。包括写中间记忆元件的逻辑表达式和执行元件的表达式。(4)将逻辑函数转化为梯形图或语句表形式。由于语句表的结构和形式与逻辑函数非常相似，很容易由逻辑函数转化。而梯形图可以通过语句表过渡一下，或直接由逻辑函数转化。(5)程序的完善和补充。包括手动工作方式的设计、手动和自动方式的选择、

50、自动工作循环、保护措施等。4.1.3状态流程图设计法状态流程图又叫功能表图、状态转移图或状态图。它是完整地描述控制系统的控制过程、功能和牲的一种图形，是分析和设计电气控制系统顺序控制的一种重要工具。同时，它又是一种通用的技术语言，可以为不同专业的工程技术人员进行技术交流提供服务。4.1.4本课题采用的设计法为了设计出更简洁的、更好的程序，本课题主要采用的是经验设计法。4.2 智能排号系统设计分析本次设计的智能排号控制系统可以完全模拟人群排队过程，通过取号、进队、排队等待、叫号服务等功能代替人们站队，实现机器自动代替人排队的过程。在大厅明显处放置一台主机，顾客来到后按“查询取号”键，得出正在排队

51、等待的人数，顾客根据等待人数，可选择是否取号。如要取号这按下“取号”键，得到排队号码。当大厅显示屏出现序号和相应窗口号（如“请XX号顾客到XX号窗口办理”）时，该顾客便可前往相应窗口接受“一对一”的服务。每位窗口工作人员使用呼叫器接受主机命令，可按“叫号”键受理序号，每服务完一位顾客后再按“叫号”键，呼叫器上的号码自动跳到下一个序号受理序号，同时此号码还会显示在大厅主显示屏及窗口显示屏上。而在每个窗口前都有一个LED灯，以提示顾客前来接受服务，在办理业务前先核对顾客的号码是否与所呼叫的号码一致，这样就不会混乱秩序。整个系统的软件用模块化结构的设计思想，它主要由若干不同功能程序构成，结构简单、实

52、用性强。4.3 程序流程图主程序单元清零设工作方式启动设备传给PLC计数单元加1送显示下一个取号了吗？是否有人等待完成了吗ANNNYYY图4.1为主程序流程图图4.1 主程序流程图4.4 程序梯形图设计及分析 4.4.1通电启动和清零在该程序中，程序一启动，得到一个初始脉冲M0，然后通过多点传送指令FMOV把0分别送到数据寄存器D0D111中，从而达到数据清零的作用。图4.2为启动清零程序梯形图。图4.2启动清零程序4.4.2查询等待人数在该程序中，数据寄存器D105中的数据是排队人数，每按下一次取号钮X001时，D105中的数据加1。数据寄存器D106中的数据是以被叫过的人数，没按下一次叫号

53、钮（X002、X003、X004、X005）时，D106中的数据加1。当按下查询等待人数按钮X000时，把D105中的数据减去D106中的数据然后存到D107中并通过数码管显示出来。图4.3为查询等待人数程序梯形图。图4.3查询等待人数程序4.4.3排队取号在该程序中，通过按下取号键X001来取得一个号码，因为采用两位数码管显示，号码是0199循环使用，所以要运用区间比较指令CMP（compare）。当D102中的数小于99时，D102中的数加1；当D102中的数等于99时，则将D102中的数置1。然后将D102中的数送到D0中，而D0中的数就是所取得的号码。再通过SFWR指令进行排队。图4.

54、4为排队取号程序梯形图。图4.4排队取号程序4.4.4窗口叫号按钮在该段程序中，4个窗口的窗口号分别用1-4来表示，而且由于4个呼叫按钮SB2-SB5具有互锁功能，先按下者优先，所以需要4个辅助继电器M21-M24。当按下1号窗口呼叫按钮时，X002得电，数字1传送到数据寄存器D104，同时1号按钮辅助继电器M21得电；按下2号窗口呼叫按钮时，X003得电，数字2传送到数据寄存器D104，同时2号按钮辅助继电器M22得电。依次类推，按下4号窗口呼叫按钮时，X005得电，数字4传送到数据寄存器D104，同时4号按钮辅助继电器M24得电。图4.5为柜台叫号按钮程序梯形图。图4.5柜台叫号按钮程序4

55、.4.5主显示屏叫号显示（1）主显示屏设计方案一图4.6主显示屏设计方案一程序在该程序中，当辅助继电器M1得电时，将数据寄存器D101中的顾客号码送给数码管显示；将数据寄存器D104中的窗口号送给另一组数码管显示。图4.6为主显示屏设计方案一程序梯形图。（2）主显示屏设计方案二在该程序中，当辅助继电器M1得电时，接通计时器T0线圈的电源，经过0.3秒后，T0动作，第194、198逻辑行中T0的常开触点闭合，使数码管被点亮，同时接通计时器T1线圈的电源，又经过0，3秒后，T1动作，第189逻辑行中T1的常闭触点断开，计时器T0线圈失电释放，使194、198逻辑行中T0的常开触点闭合复位断开，数码管熄灭。这样就实现了数码管的闪烁显示。方案二中还使用了位移指令SFTL。在第161逻辑行中，由于M1的常开触点闭合，通用继电器M3的状态为1。使得第189逻辑行中M3的常开触点闭合，数码管闪烁显示数据寄存器D101中的数码（顾客排队的号码）。经过6秒后，第175逻辑行中的T7常开触点闭合，使M2产生了一个宽度为一个扫描周期的上升沿微分脉冲，给第178逻辑行SFTL指令产生一个位移脉