PLC智能排号系统

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Abstract 1 1 3.1.1输入输出(I/O)点数的估算 7 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PLC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、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CnalElectricalCommitteePLC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。”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；客户可以充分利用等候时间做其他事，节约客户的时间。(2)工作人员方面优化工作环境，减少工作失误，提高工作效率；真正实现“一对一”的服务；体现“一米线的功能”。(3)管理者方面控；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案的设计根据控制要求确定硬件配置(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(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(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(6)将程序输入PLC进行软件测试，查找错误，使系统程序更加完善。(7)智能排号系统整体调试，在PLC软硬件和模型制作完成后，就可以进行整能分析的基本功能包括：号票打印、排队、显示/呼叫、重呼(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。号票机一般放在入口处由客户自主使用，也可以由服务人(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。(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。PPL1-4C等待人数两位数窗口灯闪烁显示窗口两位数码显(1)输入系统：②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：②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，汉字用贴字即号时，窗口灯闪烁用以提醒顾客。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、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，通常采用存储器容存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的10~15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。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间=输入滤波时间+输出滤波时间+扫描周期。3.2机型的选择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室安装O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，应考虑简介选用的输出模块类型，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则接择容量更大，档次更高的存储器。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FX-48MR。在此简单的介绍该机型的一些技术指标。2N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；输入环境无腐蚀气体，无导电尘埃DCVVDC4V±8V/输出逻辑梯形图和指令清单使用步进梯形图能8000步内置使用附加寄存器盒可扩展到2条(STL,REJ)30点，减法计数(0~999)1点，加/减计数(0~999999)，最大2KHz程序检查(和，语法，电路)，定时监视，电池电压，电源电压锁存辅助继电器状态(锁存)计数器(锁存)高速计数器(锁存)输出负荷感性负荷OFF-ON响应时间ON-OFFVA输入等待人数查SB0询按钮SB2示个位控制1号窗SB3控制2号窗SB4口LED控制3号窗Y016口LED控制4号窗Y017口LEDYY3YY3YOYYOY功能YY7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。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006号顾客到号窗口办理请图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(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在方案一中的显示方法直观明了、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。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=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AAAABCD。逻辑设计法是以控制系统中各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，那么采用逻辑设计法就(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。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。4.2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，得出正在排队等待的人队号码。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，4.3程序流程图NYNYNYAVXXXXD据加1。当按下查询等待人数(1)主显示屏设计方案一(2)主显示屏设计方案二位断开，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mAAA次设计电路分别串(3)数码管显示电路原理图：数码管静态显示时，推荐使用10-15mA；动态时，16/1动态扫描时，平均电流为4-5mA，峰值电流50-60mA。本次设计选用的是静态显示，所以应串联300—500欧的电由于PLC自带的输出电源是24V，而本次设计的电路不需要这么高的电压，所(5)绘制好电路原理图后，便可以根据原理图绘制出PCB电路图。在Protel(1)打印印版图(2)将电路印在敷铜板上净的敷铜板上(可用砂纸打磨敷铜板)，用家用电熨斗(非蒸汽式)熨烫贴有热转印(3)揭去热转印纸(4)腐蚀、清洗敷铜板敷铜板放入三氯化铁液体中腐蚀，腐蚀完后取出用“LaquerThinner”(一种稀释剂)冲洗，并用纸巾迅速擦去墨粉，印刷电路板便制作成功(5)钻孔小技巧：建议使用惠普(HP)打印机和硒鼓，质量较好。来打印相片的相片纸，绘图纸等，请自行试验选定覆盖整个敷铜板上的电路部分，用力熨烫纸的背面至少，将相应的元器件焊到电路板上，整个硬件就制作完成了。在2系统调试及运行FXGP_WIN-C的程序检查功能来检查程序的电路和语法是否错误。使用计算机的RS-检查电源、接地及输入/输出导线连接情况并将PLC的输入/输出端与硬件模型连接(1)按下SB1(查询等待人数按钮)时，两位数码管显示等待人数；(2)按下SB2(取号按钮)时，系统将顾客号码送入排队；(3)按下SB3(1号窗口呼叫按钮)时，两位数码管显示顾客号码，一位数码(4(4)按下SB4(2号窗口呼叫按钮)时，两位数码管显示顾客号码，一位数码(5)按下SB5(3号窗口呼叫按钮)时，两位数码管显示顾客号码，一位数码(6)按下SB6(4号窗口呼叫按钮)时，两位数码管显示顾客号码，一位数码(7)按下SB7(1号窗口暂停按钮)时，1号窗口发光二极管熄灭。(8)按下SB8(2号窗口暂停按钮)时，2号窗口发光二极管熄灭。(9)按下SB9(3号窗口暂停按钮)时，3号窗口发光二极管熄灭。(10)按下SB10(4号窗口暂停按钮)时，4号窗口发光二极管熄灭。(11)当4窗口的暂停按钮按下时，两组数码管都显示“00”。(12)当各个窗口的发光二极管处于闪烁状态时，系统处于互锁状态，各个窗智能排号运行过程、控制系统的运用。并且初步试着用自己所学在完成本次设计的过程中遇到了很多困难，但是经过不断的努力，翻阅资料和C行性。所以通过这次的设计，使我更好地掌握了所学的知识，同时又加强了自己独立思考问题和解决问题的能力。本次设计中运用了AUTOCAGXDeveloper和为今后的工作打下了很好的