基于PLC的智能排号系统设计说明

1、 PAGE- 29 - / NUMPAGES40 学 号 毕 业 论 文（设计） 课 题基于PLC的智能排号系统设计 学生 院 部 专业班级 指导教师 二 一 五 年 六 月摘 要 智能排号系统在服务人类和方便人们生活中具有重大作用，通过模仿需要办理业务的人员排队，以此实现以取号、等待、叫号等功能为一体，智能改变传统排队繁杂问题的过程。智能排号的设计理论基础是基于分布式控制系统理论而实现的智能系统，这中间主要为主屏显示器、窗口显示器和智能叫号系统器组成立体网络式通信控制体系，办理业务的客户按到达的先后次序，来生成智能排号顺序。本文采用PLC系统的编程进行排号管理，生成由叫号请求通过排号系统逐一

2、发送给主显示屏以致完成系统显示，这样能给顾客带来更多的方便更好的服务。智能排号系统可以为客户创造平等、有序良好的等候环境，使顾客避免不必要的麻烦；使工作人员可以缓解压力，从而避免不必要的工作失误，提高工作人员工作效率；为管理者能更好地管理工作人员和掌握客户的动态信息，有利于合理安排职位，更好地进行管理，有利于提高工作人员的主动性，改善服务人员服务态度，而且能提高企业服务质量和增强企业自身管理水平，给顾客留下好感，增强自身可信度，为企业带来更多的收益。本文介绍了智能排号系统发展状态与对其应用的前景的展望；还介绍了PLC的发展历史和的工作原理。论文介绍了PLC排号系统对数据库设计方法与其它各个步骤

3、的原理设计，并简单的介绍了PLC系统的优点。阐述了基于PLC智能排号系统的总体设计、工作原理；本文的软硬件的设计是核心部分，对其设计分析是本文的重点，并且还会根据次设计梯形图，让设计更鲜明，具有可操作性。关键词：智能排号；PLC；数码显示Abstract Intelligent numeral system is in the public service places, simulate people queuing process, by waiting for take number, into the team, team, snarling service functions ins

4、tead of the people from hard, to realize automatic machines instead of people queuing process. Is based on the theory of distributed control system is designed, including the main screen, station to station system and the window display of a distributed communication control system, the implementati

5、on according to the customer order of arrival, automatic appointment. Using numeral management and display of PLC, the system will according to your request number, in turn, sent to the main screen and window display, customers according to the screen prompt to the corresponding window to enjoy the

6、one-to-one service. Intelligent numeral system for clients to create the good environment of equality, reasonable and orderly, brings the relaxed and happy mood; Work for staff to improve mood, optimize work environment, work to reduce errors, improve work efficiency; Provide staff service for manag

7、ers in real time and the customer in line dynamic information, facilitate scientific setting position, improve the service efficiency, facilitate accurate quantification assessment, improve the staffs enthusiasm, improve service quality and management level, establish a good image, improve service d

8、epartment of economic and social benefits. Can be widely used in banking, telecom, aviation, hospitals and other public services, has a good application prospect.This paper introduces the application of intelligent numeral system and current situation of the development; Also introduced the developm

9、ent history and the working principle of PLC. In the paper in detail discusses the brand system of database design and system implementation of the steps, and made a brief introduction of the prototype system. Analyzed based on the overall design of the PLC intelligent numeral system, work principle

10、; In this paper, the design of the hardware and software solutions, and gives the detailed procedures and ladder diagram. The focus of this design is to display module design and the software design part.Keywords: Intelligent queue; PLC; digital display目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc26014 摘 要 PAGER

11、EF _Toc26014 I HYPERLINK l _Toc20535 Abstract PAGEREF _Toc20535 II HYPERLINK l _Toc14884 第一章 绪论 PAGEREF _Toc14884 1 HYPERLINK l _Toc168 1.1 课题背景 PAGEREF _Toc168 1 HYPERLINK l _Toc10374 1.2 课题的目的与意义 PAGEREF _Toc10374 1 HYPERLINK l _Toc1562 第二章系统总方案的设计 PAGEREF _Toc1562 3 HYPERLINK l _Toc22402 2.1 系统设计

12、的可行性与功能分析 PAGEREF _Toc22402 3 HYPERLINK l _Toc10189 2.2 智能排号系统设计 PAGEREF _Toc10189 3 HYPERLINK l _Toc8336 2.3 系统需求定义 PAGEREF _Toc8336 4 HYPERLINK l _Toc5068 2.3.1客户用例图 PAGEREF _Toc5068 4 HYPERLINK l _Toc4667 2.3.2 业务员用例图 PAGEREF _Toc4667 5 HYPERLINK l _Toc31861 第三章 硬件设计 PAGEREF _Toc31861 6 HYPERLINK

13、 l _Toc864 3.1 PLC的选型方法 PAGEREF _Toc864 6 HYPERLINK l _Toc31558 3.1.1输入输出（I/O）点数的估算 PAGEREF _Toc31558 6 HYPERLINK l _Toc5458 3.1.2存储器容量的估算 PAGEREF _Toc5458 6 HYPERLINK l _Toc2791 3.2 机型的选择 PAGEREF _Toc2791 6 HYPERLINK l _Toc17457 3.2.1 PLC的类型 PAGEREF _Toc17457 6 HYPERLINK l _Toc23205 3.2.2 电源的选择 PAG

14、EREF _Toc23205 6 HYPERLINK l _Toc24318 3.2.3 PLC机型的最终确定 PAGEREF _Toc24318 7 HYPERLINK l _Toc3781 3.3 硬件配置简介 PAGEREF _Toc3781 7 HYPERLINK l _Toc19752 3.4 智能排号系统资源分配 PAGEREF _Toc19752 9 HYPERLINK l _Toc23629 3.4.1 智能排号系统的硬件接线图 PAGEREF _Toc23629 9 HYPERLINK l _Toc30117 3.4.2 PLC智能排号系统的输入/输出模块分配表 PAGERE

15、F _Toc30117 9 HYPERLINK l _Toc9270 3.5 面板设计 PAGEREF _Toc9270 10 HYPERLINK l _Toc31716 3.6 数码显示部分设计 PAGEREF _Toc31716 11 HYPERLINK l _Toc4397 3.6.1主显示屏设计 PAGEREF _Toc4397 11 HYPERLINK l _Toc26888 3.6.2窗口显示屏设计 PAGEREF _Toc26888 11 HYPERLINK l _Toc5187 3.6.3数码显示原理 PAGEREF _Toc5187 11 HYPERLINK l _Toc19

16、542 第四章 软件设计 PAGEREF _Toc19542 13 HYPERLINK l _Toc16452 4.1 PLC应用程序设计方法 PAGEREF _Toc16452 13 HYPERLINK l _Toc29628 4.1.1经验设计法 PAGEREF _Toc29628 13 HYPERLINK l _Toc16514 4.1.2逻辑设计法 PAGEREF _Toc16514 13 HYPERLINK l _Toc9683 4.1.3状态流程图设计法 PAGEREF _Toc9683 13 HYPERLINK l _Toc20323 4.2 智能排号系统设计分析 PAGEREF

17、 _Toc20323 14 HYPERLINK l _Toc20697 4.3 程序梯形图设计与分析 PAGEREF _Toc20697 15 HYPERLINK l _Toc29170 4.3.1 人数的查询与等待 PAGEREF _Toc29170 15 HYPERLINK l _Toc32359 4.3.2 排队区取号 PAGEREF _Toc32359 15 HYPERLINK l _Toc10549 4.3.3 窗口叫号按钮 PAGEREF _Toc10549 15 HYPERLINK l _Toc6646 4.3.4 主屏叫号显示 PAGEREF _Toc6646 17 HYPER

18、LINK l _Toc3879 4.3.5 LED灯的闪烁设计 PAGEREF _Toc3879 17 HYPERLINK l _Toc18541 4.3.6 窗口暂停按钮设计 PAGEREF _Toc18541 20 HYPERLINK l _Toc17534 第五章 硬件制作与系统的调试 PAGEREF _Toc17534 21 HYPERLINK l _Toc16724 5.1 电路的原理图的设计 PAGEREF _Toc16724 21 HYPERLINK l _Toc32167 5.2系统调试与运行 PAGEREF _Toc32167 22 HYPERLINK l _Toc24156

19、 第六章 总结与展望 PAGEREF _Toc24156 24 HYPERLINK l _Toc12448 参考文献 PAGEREF _Toc12448 25 HYPERLINK l _Toc31833 致 PAGEREF _Toc31833 26 HYPERLINK l _Toc12947 附 录 PAGEREF _Toc12947 27插图清单 TOC h z c 图 * MERGEFORMAT HYPERLINK l _Toc29092 图 2 -1 智能排号系统框图 PAGEREF _Toc29092 3 HYPERLINK l _Toc13200 图 2 -2 客户用例图 PAGER

20、EF _Toc13200 4 HYPERLINK l _Toc23997 图 2 -3 业务员用例图 PAGEREF _Toc23997 5 HYPERLINK l _Toc23483 图 3 -1 硬件接线图 PAGEREF _Toc23483 9 HYPERLINK l _Toc22022 图 3 -2 控制面板 PAGEREF _Toc22022 10 HYPERLINK l _Toc15484 图 3 -3 窗口键盘 PAGEREF _Toc15484 10 HYPERLINK l _Toc15764 图 3 -4 系统呼叫窗口显示图 PAGEREF _Toc15764 11 HYPE

21、RLINK l _Toc22580 图 3 -5 数码管显示图 PAGEREF _Toc22580 12 HYPERLINK l _Toc25945 图 4 -1 主程序流程图 PAGEREF _Toc25945 14 HYPERLINK l _Toc8181 图 4 -2 查询等待人数程序图 PAGEREF _Toc8181 15 HYPERLINK l _Toc9380 图 4 -3 排队取号程序 PAGEREF _Toc9380 15 HYPERLINK l _Toc28716 图 4 -4 叫号按钮梯形图 PAGEREF _Toc28716 16 HYPERLINK l _Toc232

22、71 图 4 -5 主显示屏设计流程图 PAGEREF _Toc23271 17 HYPERLINK l _Toc16515 图 4 -6 窗口LED灯闪烁程序图 PAGEREF _Toc16515 19 HYPERLINK l _Toc16061 图 4 -7窗口暂停流程图 PAGEREF _Toc16061 20 HYPERLINK l _Toc2821 图 5 -1 按键输入电路图 PAGEREF _Toc2821 21 HYPERLINK l _Toc7723 图 5 -2 发光二极管电路图 PAGEREF _Toc7723 21 HYPERLINK l _Toc11907 图 5 -

23、3 24V转5V电路图 PAGEREF _Toc11907 22 HYPERLINK l _Toc29734 图 5 -4 程序检查 PAGEREF _Toc29734 23表格清单 TOC h z c 表 * MERGEFORMAT HYPERLINK l _Toc29472 表 3 -1 一般性能 PAGEREF _Toc29472 7 HYPERLINK l _Toc6414 表 3 -2 输入性能 PAGEREF _Toc6414 7 HYPERLINK l _Toc11750 表 3 -3 功能特性 PAGEREF _Toc11750 8 HYPERLINK l _Toc13157

24、表 3 -4 输出性能 PAGEREF _Toc13157 8 HYPERLINK l _Toc108 表 3 -5其它功能 PAGEREF _Toc108 8 HYPERLINK l _Toc17484 表 3 -6输入/输出分配表 PAGEREF _Toc17484 9第一章 绪论1.1 课题背景 正直目前的服务业快速发展时期，但我国大部分地区还是都在以传统的排队等候方式办理业务。在此形式的影响下，很多时候会导致秩序混乱，而且还会使效率低下，让客户倍生不满情绪，导致业绩不好。然而，随着社会经济的转变和人员工作向服务业的转型，服务行业的快速发展也以日趋完善，以前传统排队方式已不再适合新型服务

25、行业的服务要求水准，对行业的发展直接导致了一定的局限性，致使工作人员的工作效率低下。因此在此情况下本文设计了一个牌号系统功能，解决服务行业里混乱的局面。智能排号是利用计算机的智能功能来替代公共场所中人们以排队方式办理业务的一种简便省时而有效的方法，它可以有效地避免客户在服务机构办理业务可能会出现的各种不良现象，如抱怨，谩骂，插队等。本系统应用围广泛，涉与面广，在电信局营业厅、银行、劳动保障局，税务、政府机关部门、教育局、公安局、人事局、铁路、车站、驾校、监督局、产品客户服务中心旅游业的第三产业都可以得到很好地应用。排号系统能通过分流、跨服务等不同方法对取号智能排队的客户进行合理的顺序安排，通过

26、大厅的人工或智能叫号系统对排队等候的客户进行叫号业务办理，真正实现服务人员与客户之间合理安排互动，减少潜在麻烦，减少时间1。PLC是由微形处理器为运载核心，运用自动化工程与计算机控制技术而研制成的一种稳定性可靠的、运用围广的、能够适应现代工业中各种极端环境的一种资源节约型耐用型工作可靠性强的一种新型工业智能控制处理器。通过多年的更新换代与应用的改进，现已是包括工业旅游业服务业在的各种行业的最有效的处理器。同时，PLC的问世，也是当今工业进步的表现社会进步的表现，人类进步的具体体现6。由此，对微型控制处理器的智能排号系统的研究与运用，可以从一定程度上带动人类产业进步，提升人类文明。大力发展PLC

27、技术的开发与应用，还能为科研领域与工业领域提供大量有效的数据价值。1.2 课题的目的与意义智能排号系统现代社会进步的产物，它集合现代网络信息技术为核心充分运用计算机智能管理为载体从而快速发展起来的一种处理公共场所的由以往传统排队所带来的各种不良现象的一种排号呼叫智能系统。而且由于排号系统的应用，可以量化生成数据，提供客户动态信息便于为服务人员设立指标，方便管理。由于智能排号系统的推广与运用，为很多客户提供了良好的服务，为工作人员提供良好的工作环境，提高了服务效率和服务质量，有利于为服务机构自身提升经济效益和社会效益，为自身带来更多收益2。以此，下面我们来充分说明智能排号系统代替传统排队的优益，

28、我们从客户自身、服务人员和管理人员来侧面展现： (1)客户方面 1)系统通过客户取号时间来自动排号，做到快速、简洁的排队体系； 2）很好地避免了客户排队的极端心里，如乱插队，不序排队等不好现象；3）可以减少客户的排队等待时间，降低客户如烦躁等负面情绪，给客户带来良好等候心情。 4）利用多年管理经验充分考虑客户心里情绪，提高客户自身素质修养，提高社会文明程度。（2）工作人员方面1）减少了服务人员的一些不必要时间，为服务带来简便，提高工作效率；2）系统多方位多功能多位面地提供多种服务。如：暂停、转移、插队等；3）真正实现“一对一”的服务体系；（3）管理者方面1）系统通过智能化随时随地显示客户与服务

29、人员的互动服务动态；掌握有用信息；2）可以通过业务员的服务指标，改善机构服务水平，突出服务重点3。第二章 系统总方案的设计2.1 系统设计的可行性与功能分析 由于计算机网络和自动化工业的发展，智能排号技术在服务业也以低成本高效益的优点成为现代本领域首选技术，而且，随着现代计算机的普与率覆盖广泛，应用率强，智能排号通过网络就可以远程操控管理服务。在整个系统的功能设计过程中，以下几方面要我们重点注意与亟需解决的问题: （1）考虑智能排号系统的正常工作所需条件，解决问题，合理分配，合理设计。 （2）确定I/O设备。根据功能要求与设计方案确定输入与输出设备。 （3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。

30、 （4）对I/O点数进行合理处理，在上述基础上编制微型控制器从而绘制接线图，设计总体线路图。 （5）设计可行的梯形图，然后根据梯形图设计相应的程序编程制作简易模拟智能系统。 （6）进行硬件性能检测与分析，软件测试，查漏补缺，改正错误。 （7）最后调整体系，重新校正，不断调试直至成功4。2.2 智能排号系统设计在智能排号系统的设计与分析可运用过程当中,首先应当了解国客户对此的使用观念，操作条件与使用方法，系统设计尽量以结构简洁清晰、设计易于操作和方便改进、工作可靠性稳定和维护少或维护方便为设计原则。在上述条件下，由智能排号系统的本身应用能力，把握硬件在实际过程中的使用条件与注重的方面进行调理改造

31、，使其具有一定的自动控制功能，并且可以根据已掌握的知识、条件与围设计出总体框架图，然后在此基础上设计出强劲的软件模块可行的硬件模块使其初步成型，完成工作。图2-1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 SEQ 图 r2r* ARABIC 2-1 智能排号系统框图本系统由输入、plc控制系统和输出系统组成。（1）输入系统： 1）取号键盘客户根据主机键盘提示的操作来随机取出系统已经编排好的排位； 2）叫号键盘工作人员由此系统键盘进行对客户的叫号服务和暂停服务权限；（2）输出系统： 1）排队人数显示通过

32、显示屏显示此刻正在排队等候被服务的顾客的具体数量； 2）主显示屏显示设计主显示屏以此方便客户了解当前办理业务人的位号与前面的等 待人数，系统智能提醒客户到相应窗口办理业务。 3)窗口闪烁灯主要用于显示被叫客户排号，以提醒客户到闪烁灯闪烁的窗口办理相关业务5。2.3 系统需求定义2.3.1客户用例图图 SEQ 图 r2r* ARABIC 2-2 客户用例图2.3.2 业务员用例图图 SEQ 图 r2r* ARABIC 2-3 业务员用例图第三章 硬件设计3.1 PLC的选型方法PLC的控制方案在设计初始时要先得到确认，以根据此来用相应PLC设计。本设计主要依据PLC的选型不同而设计不同工艺流程方

33、案，以此使设计简便。再通过标量集成电路设计思路设计出一个方便简易的控制系统。利用汇编、C+等编程语言通过硬件软件配置，做出相应图表，减少一些不必要错误从而减少制作时间。而且在设计过程中，还要严格根据要求，明确步骤估算输入输出点，最后选出高性能低价位的PLC做相应的控制系统。3.1.1输入输出（I/O）点数的估算 I/O点数进行系统估算时应当充分考虑输入和输出点数以与外部条件对点数的影响，为了避免余量不足，尽量扩展存容量来扩充余量。在实际购买时，还要根据厂家的PLC自身特点进行输入输出点数调节，以此来达到自己所预期的结果。本次设计的输入输出点如下：输入点：系统设立至少2个取号键盘，6个叫号键盘，

34、以此达到输入点数不小于8个。输出点：数码显示管设立2个，16个输出点；4个输入点；4个窗口灯，4个输出点；总共24个输出点7。3.1.2存储器容量的估算 存储器容量的大小是决定着PLC控制器功能强大与否的重要凭证，存储器容量越大则系统存储和处理数据的能力以与通过传输的对数据的分析和处理能力就越强，本设计只要保证程序运行容量低于存储器自身容量即可，然而，编程程序的存储空间大小在设计阶段我们无法提前知道，需要在设计一个完整的程序并通过运行诊断我们才能确定其所占容量。因此，通常我们会通过一定方法合理估算程序容量。估算后，本次研究课题的可编程控制器存容量应尽量大一点，最好选择能储存2500条程序顺序梯

35、形图，这样方便更好的设计与系统可以很好的得到响应，避免存不足而无法继续对程序设计。3.2 机型的选择3.2.1 PLC的类型PLC按结构形式可分为整体式、模块式和分散式三种类型；按用途分为顺序控制PLC，闭环控制PLC，多级分布PLC。整体式的PLC是将CPU、存、I/O接口、电源等集中在一个箱体中的结构8。特点是体积小、安装简单、结构紧凑、成本较低，但由于输入输出点数固定，使用具有局限性，不够灵活。本次设计的PLC智能排号系统为小型控制系统，主要应用在银行，民政医院的公共服务场所，我们选用整体式PLC比较合理。 3.2.2 电源的选择一般情况下，国基本上都选选择220V交流电源，这样可以保持

36、与国电网功电压一致。如果有特殊要求的根据此系统承受能力选用用特殊电源或稳压器稳压电源。通常情况下，若PLC自身携带电源，应检查自身电源是否满足设计应用的要求，若不满足，应另行提供外电源供电，或把自身电源通过一定方法隔离开来。鉴于本次课题的PLC排号系统应用于银行、医疗小型行业，应选用自带24V电源，同时接220V交流电源。3.2.3 PLC机型的最终确定选择并确定PLC时，根据其价格、性能、对比考虑，选用性价比比较高的。还要求其具有安全，可靠，可持续、可操作以与方便快捷等多方面优点。然而输入输出点的大小直接影响着PLC的性能与价格，选用时应多方面着入，而且还要根据CUP、存储器等也应考虑进去。

37、综合以上对系统的分析要求并结合其价格优廉、性能稳定、寿命较长、操作方便等多因素的考虑，我们选用日本三菱公司的FX2N-48MR的PLC，本PLC有24个输入和24个输出点是性价比比较高的应用系统11。3.3 硬件配置简介 自可编程控制器的产生与发展到现在，随着性能的提升和使用的方便它以普遍被人类所接受和应用，它取代了传统的继电器，已经发展成自身独立成一体系应用。它具有可靠性高，功能完善，实用围广，易于学习与应用，维护方便，容易改造，体积小，能耗低，重量轻等优点，被广泛应用与各个行业。在此简单的介绍本次设计所用的FX2N-48MR机型的一些技术指标。 技术性能分为：一般性能，见表3-1；功能性能

38、，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 SEQ 表 r3r* ARABIC 3-1 一般性能电源AC110120V/220240V单相50/60Hz电源波动AC93130V/185265V，10ms以下立刻断电，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，60秒(接地与端子之间击穿电压)绝缘电阻5M,500V DC(各接地与端子之间最大电阻)接地小于100（如果不可能，也可以不接地）

39、环境无腐蚀气体，无导电尘埃表 SEQ 表 r3r* ARABIC 3-2输入性能输入类型无电压触点或集电极开路晶体管绝缘光-电隔离 输入电压部源电压DC24V4V,外部源电压DC24V8V输入阻抗近似3.3K工作电流OFF-ONDC4mA(最小)ON-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 SEQ 表 r3r* ARABIC 3-3 功能特性执行方法定期运行存储器的程序，集中运放输入/输出执行速度平均0.08us/步程序语言 使用步进梯形图运用逻辑语言生成SFC类型程序程序容量8KB置存储

40、附带寄存器盒可扩展到16KB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个置指令，最大可用256条应用指令程序记忆部配置CMOS-RAM,EPROM/EEPROM卡辅助继电器无锁存128点锁存64点状态（锁存）64点特殊16点数据寄存器64点定时器0.1s定时器16点（延时接通）0.1999s0.01s定时器8点（延时接通）0.0199.9s电子计数器（锁存）20点，减法计数（0999）高速计数器（锁存）1点，加/减法计数（099999），最大2KHz电池保护聚合物锂离子电池，寿命6年左右诊断原程序侦测，定时检测，电源电压表

41、SEQ 表 r3r* ARABIC 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 SEQ 表 r3r* ARABIC 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-48MR24点24点可拆卸端子40V/A0.2A3.4 智能排号系统资源分配3.4.1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 SEQ 图 r3* ARABIC 3-1 硬件接线图3.4.2PLC智能排号系统的输入/输出模块分配表 输入/输出分

42、配表如表3-6所示：表 SEQ 表 r3r* ARABIC 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键SB0X000控制数码显示个位CD4511Y000-Y003取号按键SB1X001控制数码显示十位CD4511YO04-Y0071号柜台呼叫按键SB2X002控制数码显示个位CD4511YO10-Y0132号柜台呼叫按键SB3X003控制1号窗口LED闪烁L1Y0143号柜台呼叫按键SB4X004控制2号窗口LED闪烁L2Y0154号柜台呼叫按键SB5X005控制3号窗口LED闪烁L3Y0161号柜台暂停按键SB6X006控制4号窗口LED熄

43、灭L4Y0172号柜台暂停按键SB7X007控制数码显示个位CD4511Y020-Y0233号柜台暂停按键SB8X010控制数码显示十位CD4511Y024-Y0274号柜台暂停按键SB9X0113.5 面板设计智能排号控制系统如下图所示：图 SEQ 图 r3* ARABIC 3-2 控制面板在图3-2中,图中显示的此控制面板具设立有2个虚拟按键，即“查询显示”和“取号键”按键，它们通过液晶显示屏显示出来。其中“查询显示”虚拟键为可以查看的正在排队等待的剩余客户数量，按下此键可查看在该客户之前排队等候的剩余人数，然后根据自己个人意愿选择取号或不取号9。 暂停 叫号图 SEQ 图 r3r* AR

44、ABIC 3-3 窗口键盘如图3-3所示，4个柜台叫号窗口按顺序分配剩余的8个键，每一个窗口都有“叫号”和“暂停”这两个按键。“叫号”键按下则表示业务办理已被系统介绍，并且根据等待人数进行排队处理。但按“暂停”键时，系统根据信息反馈，主系统识别并默认为暂停办理所需业务。3.6 数码显示部分设计3.6.1主显示屏设计在排号等待过程中，当顾客被叫号系统呼叫时，系统会通过主显示屏显示在所需办理业务的窗口上（如图3-4），客户到相应窗口即可办理业务。请 08 号 客 户 到 5 号 窗 口 办 理 图 SEQ 图 r3r* ARABIC 3-4 系统呼叫窗口显示图主机发出排号数据信息，然后通过主显示屏

45、显示出来，主显示屏位于大厅顾客排队等候区，这样可以显示信息，让顾客可以很好的掌握排队动态。主显示屏采用LED数码显示屏，并配带多个液晶发光二极管，以此增强主机控制强度，使提醒字幕醒目，便于让客户看到。本方案直观简明，易于实现，鉴于自身数码显示管的位数大小，占用的输出点多。3.6.2窗口显示屏设计窗口显示屏为两位数码管显示屏，它通过显示当前窗口办理业务的排位以起到提醒下位客户做准备。当窗口工作人员需要叫号时他会按下叫号按钮该窗口显示灯闪亮并通过主机叫号系统提醒下一位顾客到该窗口办理业务。某呼叫窗口显示屏一般会安装在该窗口上方。采用大屏液晶数码显示管可以更加鲜明醒目。 因为主显示屏的存在，它对这个

46、系统的运行操作起到总领作用，运用柜台显示屏对主显示屏的辅导作用，对排号叫号功能有互动促进相互补充的用处。而且由于柜台显示屏要求繁杂即所占用的输出点也比较多，所以该辅助显示屏的使用与否要视情况而定10。3.6.3数码显示原理 本设计要求LED显示要被多点多位数码显示并被开关输出量来多点控制需要多位输出点用来起到显示合理控制显示屏多段显示的效果。CD4511BCD码输出以此通过主机处理主显示屏显示来控制多位数显而使设计明显，节省输出点数减小了CPU所占容量。图3-5是数码管显示示意图：图 SEQ 图 r3r* ARABIC 3-5 数码管显示图CD4511是一片CMOS BCD-所存驱动器，显示在

47、BCD译码端，它可以数码管显示器从而达到显示屏显示数码的效果，具有驱动稳定性高，转换数码快控制围广的可提供大电流控制的LED译码器。可直接驱动LED显示器。其功能介绍如下： BI：BI为输入控制端，当BI=0 时，输入低电平有效，LED液晶数码管处于熄灭状态，显示屏不会显示数字。LT：LT为系统性输入端，当BI=1，LT=0 时，译码器控制输出显示全数字1，高电平有效，在输入端状控制态改变情况下，七段LED都会发亮，且显示“8”数字。 LE：控制器锁定端，当输入低电平时，输出有效，此时输出译码。 当输入高电平时译码器锁定以常态保持一段时间，低电平无效。A1、A2、A3、A4、为8421BCD码

48、输入端。 a、b、c、d、e、f、g：为译码编程输出端，当输出为高电平时，译码器输出有效，当输出为低电平时，译码器输出无效。 CD4511的部装有上拉电阻，通过输入控制端和数码管之间接上可供控制电流即可带动设备使其在一定条件下工作。第四章 软件设计4.1 PLC应用程序设计方法软件设计是一个课题设计的重点，我们要充分了解PLC的基础上掌握PLC控制指令，找到正确设计方法，利用可编程控制处理器来处理我们所需要处理的问题。掌握正确的PLC程序设计方法，设计性能强的软件程序。用户可编程控制程序的设计有多种方法，一般大体为直接设计法和间接设计法。多数情况下，我们根据自己的定义的把可编程控制器的用户设计

49、方法分为经验设计法、逻辑设计法和流程图设计法。掌握状态流程图设计方案，充分利用间接逻辑设计法设计合适的可编程控制程序。4.1.1经验设计法它沿用以前的经验，利用控制系统中的控制环节来控制电路，然后根据性能和工作要求设计出PLC可编程控制梯形图。在之后的运用检测中不断校正修改，使其达到设计者本身设计目的。因为它是根据经验而来的，并没有规性或普遍性的规律可循，在设计时具有随意性运气性，因此设计结果往往会差强人意。因为是根据以往的经验基础上对程序的设计，它就要求程序设计者本身对程序设计一定要了解透彻，即具有丰富的经验积累和雄厚的阅历，一般不适合初学者。4.1.2逻辑设计法逻辑设计法是一种十分严密的逻

50、辑推导为体系的控制方法，它通过逻辑演算、推理、分化和逻辑排列给出规思路，严谨设计，合理推导，科学定位为一体。继承了传统继电器的逻辑方法，使本身更健全更成熟，更具操作性。逻辑设计法通过逻辑代数为理论基础，从而在设计过系统建立多个控制状态，每一个控制过程都由一个或多个控制状态控制，然后把控制量发送给记忆元，记忆元通过一定逻辑连接把各个元件控制器之间建立严格的逻辑关系，使其达到整体化一体化，快捷、有序、直观、规的生成逻辑序列。逻辑设计法大致可以用以下几个步骤来完成：(1)结合可编程控制器的要求，分析其工作原理，画出工艺流程图与绘制元件功能表，生成程序顺序序列。(2)由于设计过程中会有状态转化，数据传

51、输，要求绘制一个比较完整的状态转换表以此为根据掌握状态转化动态。(3)由状态转换表来执行逻辑转换设计合理有序的程序。(4)通过以上转换来的逻辑函数（即输出数据）以梯形图的形式直观地表现出来。(5)最后结合整体对程序进行完善处理，使其达到要求。4.1.3状态流程图设计法 状态流程图应用比较广泛，很多PLC程序设计中都会用到，它具有思路清晰设计简洁明了，图形客观性强，图形容易修改。而且，它还可以为不同技术人员提供相关技术交流与沟通，通过图形设绘画设计体现出设计者的想法与操作流程。4.2 智能排号系统设计分析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

52、了吗ANNNYYY 图 SEQ 图 r4r* ARABIC 4-1 主程序流程图 在图4-1所示的智能排号系统主程序设计流程图中，该设计方案以智能模仿人们公共场所排队等号过程，无需工作人员分配介入，自动生成一体化高效率服务体系，客户可以通过自动取号、排队等候、叫号服务等功能来替代传统的排队过程，实现智能代替人工排队服务的过程。通常情况下服务部门在大厅服务厅都会设立一台计算机取号机，客观可以通过此计算机查看或选择取号排队，当按下电脑中“取号”键时，系统会自动生成一个编排，然后客户则会进入等号排队过程，当系统主机叫号提醒客户过程中，该客户可以凭借自己的排队取号到叫号窗口去办理和查询相关业务或选择暂

53、停服务。当被叫号者被叫号三次而无果后，系统主机会默认该排队者放弃该次服务从而跳过该转到下一个编号者叫号服务。整个过程简单方便，实用性强，效率比传统排号高很多。4.3 程序梯形图设计与分析4.3.1 人数的查询与等待在程序设计当中，排队等候人数会显示在数据寄存器中以便提取叫号。当客户按下取号按钮X001时，数据存储器就会计1。数据存储器通过其中存储记忆的人数进行顺序生成编号(如图4-2所示）。图 SEQ 图 r4r* ARABIC 4-2 查询等待人数程序图4.3.2 排队区取号在此分程序设计中，显示屏通过两位数码显示管显示，区间只能是01-99。通过D102来进行加1重置，然后将得到的数码传输

54、致D0由此来输送致显示屏显示出来，因为D0中所得到的数就是要显示，这样可以做到快速重复循环。再通过SFWR指令进行排队12。图 SEQ 图 r4r* ARABIC 4-3 排队取号程序4.3.3 窗口叫号按钮 在该程序设计中，设计4个窗口以此编辑01-04四个窗口，由于呼叫按键利用PLC互锁功能通过之间相互限制，被叫号者系统会分配一个排号给该客户，且该排号要早于下一个被叫号者的排号优先被服务，在设计中要用到4个辅助继电保护器M21-M24，当LED显示屏显示1号窗口呼叫响应时，使X002得电运行，同时传达指令同时传输到1号继电器M21得电；以此类推分别可是M22、M23、M24继电器相继得电。

55、大厅窗口叫号按钮设计梯形图如下所示： 图 SEQ 图 r4r* ARABIC 4-4 叫号按钮梯形图4.3.4 主屏叫号显示 主显示屏设计方案如下：图 SEQ 图 r4r* ARABIC 4-5 主显示屏设计流程图在此工作程序中，当主机传导使M1得到电流后，数据存储器接收信号生成，然后将此以波段信号形式发送给数码显示管用以通过显示屏显示所接收到的数据信号，然后由主机处理再转换成在窗口显示屏中显现出来13。4.3.5 LED灯的闪烁设计在如4-6所设计的梯形图流程中，首先由辅助继电器M21得到电流，电流流过计时器经过T0线圈，使计时器自动开始启动计时工作使计时器常开触点实现闭合状态，常闭触点实现

56、通电状态，LED显示灯闪亮，工作完成使计时器计时一圈，C0加1。通电持续中就会使1号窗口LED灯闪烁，当逻辑线路中T1接口实现常闭触点断开状态，常开触点闭合状态，计时器线圈持续放电使其实现断电，LED灯熄灭。通过以上经过往复循环，在重复循环累次中，计数器C0根据循环次数以此加1，如此我们实现1号窗口LED闪烁灯的点亮和熄灭。2、3、4号窗口的点亮和熄灭原理同1号窗口一样，只需要重复上述原理就可得以实现对3、3、4号窗口闪烁灯的控制。图 SEQ 图 r4r* ARABIC 4-6 窗口LED灯闪烁程序图4.3.6 窗口暂停按钮设计 在智能排号系统中，每个业务办理应用窗台都会设计一个暂停按键，当按

57、下该系统按键时，窗口柜台业务办理会处于停止状态，并且柜台显示屏会显示“暂停服务”字样以提醒客户该窗口现在不予办理任何业务，系统处理处于智能识别中，主机会根据该窗口的暂停发出信息而传给显示器，计时器接收电流暂停计时，该柜台处于暂停状态14。下图为窗口暂停流程梯形图。图 SEQ 图 r4r* ARABIC 4-7窗口暂停流程图第五章 硬件制作与系统的调试5.1 电路的原理图的设计本论文为智能窗口排号叫号设计，采用单个输入口输入，多个输出口输出响应，输出点比较繁杂。本篇设计采用日本三菱公司的FX2N系列FX2N-32MR 可编程控制器制作。PLC原理图绘制如5-1图：按键输入电路原理图：图 SEQ

58、图 r5r* ARABIC 5-1 按键输入电路图（2）发光二极管电路原理图：发光二极管的正常发光电压和制造材料的种类有密切关系，由使用材料决定工作电压的正常工作情况。普通的LED显示管电压在1.5V1.8V之间，磷化镓材料的电压比较合适，性能优益，价格低廉，因此可以在该种类显示管中被广泛应用。这种LED如彩虹一般有多种颜色，能够按照用户意愿自主改变。但是，缺点是当发光时电流较小,亮度较低，不能用于正常照明。因此，本次设计电路分别串联4个500欧的电阻，使LED在0.010A的电流下正常工作15。图 SEQ 图 r5r* ARABIC 5-2 发光二极管电路图（3）24V转5V电路原理： 下图

59、为24V转5V电路原理图：图 SEQ 图 r5r* ARABIC 5-3 24V转5V电路图5.2系统调试与运行利用本次三菱公司的FX2N系列可编程控制器，编写完控制智能排号系统的用户程序，读程序确认其写入的正确性(如图5-5所示)。经修改后，运行正常。运行流程如下： （1）调节SB1按钮时，主要来显示查询在该客户之前的等待人数，通过两位数码管在显示屏中显示出来； （2）调节SB2按钮，客户通过该按钮来取得自己当前，控制系统自动将顾客送入排队等待中； （3）调节SB3-SB6按钮，则按顺序表示1-4号窗口的排队等待客户，通过两位数码管显示当前需要被服务的排队的顾客。这时，一位数码显示管的显示屏会在该柜台窗口显示“01