PLC智能排號系統(tǒng)

PLC智能排號系統(tǒng)摘要智能排號系統(tǒng)是在公共服務場所中，模擬人群排隊過程，通過取號、進隊、隊等待、叫號服務等功能代替人們站隊的辛苦，實現(xiàn)機器自動代替人排隊的過程。是基于分布式控制系統(tǒng)理論而設(shè)計的，包括主顯示屏、叫號系統(tǒng)器和窗口顯示屏組成分布式通信控制系統(tǒng)，實現(xiàn)按顧客到達的先后次序，自動排號。采用PLC進行排號管理和顯示，系統(tǒng)根據(jù)叫號請求將號碼依次發(fā)送給主顯示屏和窗口顯示屏，顧客根據(jù)顯示屏的提示到相應窗口享受“一對一”的服務。智能排號系統(tǒng)為客戶營造平等、合理、有序的良好環(huán)境，帶來輕松愉快的心情；為工作人員改善工作情緒，優(yōu)化工作環(huán)境，從而減少工作失誤，提高工作效率；為管理者實時提供工作人員服務和客戶排隊的動態(tài)信息，便于科學設(shè)置崗位，提高服務效率，便于進行準確的量化考核，提高工作人員的積極性，有利于提高服務質(zhì)量和管理水平，樹立良好形象，提高服務部門的經(jīng)濟效益和社會效益。可廣泛應用于銀行、電信、航空、醫(yī)院等公共服務部門，具有較好的應用前景。本文介紹了智能排號系統(tǒng)的應用及發(fā)展現(xiàn)狀；還介紹了PLC的發(fā)展歷史和的工作原理。分析了基于PLC智能排號系統(tǒng)的總體設(shè)計、工作原理；闡述了軟硬件的設(shè)計方案，并給出了詳細的程序及梯形圖。本次設(shè)計的重點是顯示模塊設(shè)計和部分軟件設(shè)計。關(guān)鍵詞：智能排號；PLC；數(shù)碼顯示PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第1頁。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第1頁。AbstractIntelligentqueuemanagementsystemisinthepublicserviceestablishments,peoplequeuingprocesssimulationbytakingnumbers,intotheteam,teamwaiting,callnumberservicesandotherfunctionsinsteadofthehardworkthatpeoplestandinlinetoachievethemachineautomaticallyinsteadofpeoplelinethecourse.Isbasedonthedistributedcontrolsystemtheoryanddesign,includingthemaindisplay,callingsystemandawindowdisplaydevicecomposedofadistributedcommunicationcontrolsystem,andtheorderaccordingtocustomerarrivesautomaticallyArranging.ArrangingwithPLCformanagementanddisplay,thesystemcallnumberaccordingtothenumbersinturnsendtherequesttothemaindisplayandwindowdisplay,customertipsaccordingtotheappropriatewindowdisplaytoenjoy"onetoone"service.Intelligentqueuemanagementsystemforcustomerstocreateequality,reasonable,well-orderedenvironment,bringpleasantmood;forthestafftoimprovetheworkingmood,optimizetheworkingenvironment,reducingjoberrors,improveefficiency;formanagerstoprovidereal-timeworkpersonnelservicesandcustomerqueuingdynamicinformation,tofacilitateestablishmentofscientificopportunities,andenhanceefficiency,facilitateaccuratequantitativeassessment,improvedstaffmotivation,willhelpimproveservicequalityandmanagementlevel,establishagoodimage,increasetheeconomicbenefitsoftheservicesectorandsocialbenefits.Canbewidelyusedinbanking,telecommunications,aviation,hospitalsandotherpublicservices,andhasgoodapplicationprospects.Thisarticledescribestheapplicationofintelligentqueuingsystemanddevelopmentofthestatusquo;alsodescribesthehistoryanddevelopmentofPLCworks.AnalysisofPLC-basedintelligentdesigninExhaustsystem,workingprinciple;describedthedesignofhardwareandsoftware,andgivesdetailedproceduresandladder.Thefocusofthisdesignispartofthedisplaymoduledesignandsoftwaredesign.Keywords:Intelligentqueue;PLC;digitaldisplayPLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第2頁。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第2頁。目錄引言 11緒論 11.1本課題設(shè)計的背景 11.2本課題設(shè)計的意義及目的 32系統(tǒng)控制方案的設(shè)計 32.1系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟 42.2智能排號系統(tǒng)功能分析 52.3智能排號系統(tǒng)設(shè)計 63PLC智能排號系統(tǒng)硬件設(shè)計 73.1PLC的選型方法 73.1.1輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算 73.1.2存儲器容量的估算 83.1.3響應時間 83.2機型的選擇 83.2.1PLC的類型 83.2.2輸入輸出模塊的選擇 83.2.3電源的選擇 93.2.4存儲器的選擇 93.2.5PLC機型的最終確定 93.3硬件配置簡介 103.4PLC智能排號系統(tǒng)的資源配置 113.4.1PLC智能排號系統(tǒng)的硬件接線圖 113.4.2PLC智能排號系統(tǒng)的輸入/輸出分配表 123.5面板設(shè)計 133.6數(shù)碼顯示部分設(shè)計 143.6.1主顯示屏設(shè)計 143.6.2窗口燈設(shè)計 143.6.3窗口顯示屏設(shè)計 143.6.4數(shù)碼顯示原理 154PLC智能排號系統(tǒng)的軟件設(shè)計 164.1PLC應用程序設(shè)計方法 164.1.1經(jīng)驗設(shè)計法 16PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第3頁。4.1.2邏輯設(shè)計法 16PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第3頁。4.1.3狀態(tài)流程圖設(shè)計法 174.1.4本課題采用的設(shè)計法 174.2智能排號系統(tǒng)設(shè)計分析 174.3程序流程圖 184.4程序梯形圖設(shè)計及分析 194.4.1通電啟動和清零 194.4.2查詢等待人數(shù) 194.4.3排隊取號 194.4.4窗口叫號按鈕 204.4.5主顯示屏叫號顯示 214.4.6窗口LED燈閃爍 234.4.7窗口暫停按鈕 264.4.8窗口顯示 265硬件模型制作及系統(tǒng)調(diào)試 285.1硬件模型的制作 285.1.1電路原理圖的設(shè)計 285.1.2PCB電路板的制作 305.1.3電路板的焊接 315.2系統(tǒng)調(diào)試及運行 316結(jié)論 33謝辭 34參考文獻 35附錄 36PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第4頁。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第4頁。引言在一向以人口眾多著稱的中國，人們似乎早已習慣了排隊。不管是在工商、稅務、銀行、醫(yī)院、車站、電信局或是電力交費大廳等其它一些服務場所，人們前擁后擠地排成一隊，有時一排就是幾個小時。作為車管所、稅務、工商、銀行等窗口性服務行業(yè)的管理人員，經(jīng)常為排隊問題所困擾，擁擠、夾塞、排錯隊等現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，不僅影響客戶情緒和等候環(huán)境，更影響了工作人員的工作心情和工作效率。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，客戶在市場交易中的地位越來越重要，所以現(xiàn)在的很多服務性的企業(yè)都提出了各種尊重客戶、維護客戶利益的制度與行為準則，“客戶就是上帝”是現(xiàn)在的很多的企業(yè)對員工提出的要求，但是針對現(xiàn)在的市場情況，就要真正站在客戶的角度來考慮問題。個人化的服務已成趨勢，所以，近些年來“一米線”的服務已滿足不了人們的需求。站立等候已經(jīng)過時，舒適的環(huán)境已成競爭的重要手段，許多銀行、醫(yī)院等營業(yè)廳不僅有了沙發(fā)、報紙，還有純凈水、糖果和咖啡。傳統(tǒng)柜臺服務存在不安全隱患，偷盜密碼已經(jīng)不再是個別案例。多窗口類別的服務往往讓人無所適從，客戶盼望只排一個隊，只接受“一對一”的服務。為了改善企業(yè)的服務質(zhì)量，樹立良好的企業(yè)形象，解決服務行業(yè)長期存在排隊混亂無序等弊端，智能排號系統(tǒng)應運而生。智能排號系統(tǒng)，是利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和計算機信息管理技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)排隊的系統(tǒng)。近年來已經(jīng)開始逐步應用于我國的銀行、工商、稅務、電信、醫(yī)院和各類窗口服務單位。智能排號系統(tǒng)為客戶營造平等、合理、有序的良好環(huán)境，帶來輕松愉快的心情；為工作人員改善工作情緒，優(yōu)化工作環(huán)境，從而減少工作失誤，提高工作效率；為管理者實時提供工作人員服務和客戶排隊的動態(tài)信息，便于科學設(shè)置崗位，提高服務效率，便于進行準確的量化考核，提高工作人員的積極性，有利于提高服務質(zhì)量和管理水平，樹立良好形象，提高服務部門的經(jīng)濟效益和社會效益。智能排號系統(tǒng)已經(jīng)成為各類窗口服務單位的必要組成部分，是迅速提高服務質(zhì)量的有力的電子化工具。其設(shè)計方案有許多種，本文是基于PLC的智能排號系統(tǒng)設(shè)計。可編程控制器（PLC）的軟硬件系統(tǒng)功能強大、可靠性好,邏輯編程方法簡單,易于開發(fā)復雜控制系統(tǒng)、有豐富的擴展模塊和聯(lián)網(wǎng)能力和應用范圍十分廣泛的特點結(jié)合起來,使系統(tǒng)易于實現(xiàn)。十分適合應用于智能排號系統(tǒng)的設(shè)計。1緒論PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第5頁。1.1本課題設(shè)計的背景PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第5頁。智能排號系統(tǒng)是利用電腦的科學管理功能代替人工排隊的系統(tǒng)，很好地解決客戶在服務機構(gòu)辦理業(yè)務時所遇到的擁擠、夾塞、混亂、個別人的插隊而發(fā)生爭吵及排錯隊等現(xiàn)象；不僅免除客戶站立之苦，客戶也不用擔心失去在隊列中的位置，為客戶和員工提供良好的等候環(huán)境和工作環(huán)境。本系統(tǒng)適用于電信局營業(yè)廳、銀行、郵政營業(yè)廳、工商、稅務、財政營業(yè)廳、勞動局、人事局、社保中心、政府一站式服務廳、民航、鐵路、車站、駕校、保險、車輛管理所、交通管理局營業(yè)廳、領(lǐng)事館、出入境、海關(guān)、衛(wèi)生局、技術(shù)監(jiān)督局、產(chǎn)品客戶服務中心等窗口服務性行業(yè)。系統(tǒng)可以對多個窗口、多種服務類型和隨機出現(xiàn)的客流自動進行分類管理，順序呼喚客戶到對應的窗口前辦理業(yè)務，實現(xiàn)服務人員與客戶間的自動匹配服務，使客戶能夠充分地而且輕松自由地利用排隊時間，真正做到人人平等，合理公正，次序井然。系統(tǒng)不但可以創(chuàng)造輕松的排隊環(huán)境，對服務機構(gòu)而言，還是形象工程的具體體現(xiàn)，給予客戶優(yōu)質(zhì)的服務，提高企業(yè)自身形象，并且能夠通過完善的系統(tǒng)管理功能，統(tǒng)計出客戶流量、服務狀況、員工的工作情況等重要信息，為企業(yè)科學地管理各部門，制定下一步的發(fā)展計劃提供重要依據(jù)。該系統(tǒng)投資少，見效快，絕對是一項物超所值的投資，也是社會文明發(fā)展的必然趨勢。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出世界第一臺可編程控制器，并成功地應用在美國（GM）的生產(chǎn)線上。但當時只能進行邏輯運算，故稱為可編程邏輯控制器。簡稱PLC（ProgrammablelogicController）。70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計算機的迅猛發(fā)展，使PLC從開關(guān)量的邏輯控制擴展到數(shù)字控制及生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域，真正成為一種電子計算機自動化控制裝置，故稱為可編程控制器，簡稱PC（ProgrammableController）。但由于PC容易與個人計算機（ProgrammableController）相混淆，故人們?nèi)粤晳T地用PLC作為可編程控制器的縮寫。在1987年國際電工委員會（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計?！盤LC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第6頁。PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)與自動化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。它具有可靠性高、適應工業(yè)現(xiàn)場的高溫、沖擊和振動等惡劣環(huán)境的特點，已成為解決自動控制問題的最有效工具，是當前先進工業(yè)自動化的三大支柱之一。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第6頁。因此，進行基于PLC的智能排號系統(tǒng)設(shè)計，可以推動智能排號系統(tǒng)行業(yè)的發(fā)展，擴大PLC在自動控制領(lǐng)域的應用，具有一定的經(jīng)濟和理論研究的價值。1.2本課題設(shè)計的意義及目的智能排號系統(tǒng)是利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和計算機信息管理技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)排隊的系統(tǒng)，從本質(zhì)上改善傳統(tǒng)排隊管理所存在的一些擁擠、嘈雜、混亂現(xiàn)象，避免各種不必要的糾紛，減輕了工作人員的工作壓力，提高了服務質(zhì)量和工作效率。同時還能利用排隊系統(tǒng)生成的各種數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計報表，量化考核指標，科學設(shè)置服務崗位，提高服務管理水平。使用排隊系統(tǒng)以后，更優(yōu)化了服務和工作環(huán)境，使客戶和工作人員的情緒得以放松，提高了服務效率和質(zhì)量，樹立了服務部門的良好形象，有利于提高服務機構(gòu)的經(jīng)濟效益和社會效益。

可以從客戶、工作人員和管理三個方面來充分體現(xiàn)排隊系統(tǒng)的作用：（1）客戶方面eq\o\ac(○,1)系統(tǒng)按序自動安排客戶到最近空閑的窗口辦理業(yè)務，真正實現(xiàn)了“個人化”服務和“互換式”服務；eq\o\ac(○,2)避免發(fā)生排錯隊、插隊等情況和混亂、擁擠、嘈雜的現(xiàn)象，減少許多不必要的糾紛；eq\o\ac(○,3)營造平等、合理、有序的良好環(huán)境，給客戶帶來輕松愉快的心情；eq\o\ac(○,4)尊重人性，保護客戶隱私權(quán)利；eq\o\ac(○,5)客戶可以充分利用等候時間做其他事，節(jié)約客戶的時間。（2）工作人員方面eq\o\ac(○,1)尊重客戶的同時也得到客戶的尊重，有利于改善工作情緒；eq\o\ac(○,2)優(yōu)化工作環(huán)境，減少工作失誤，提高工作效率；eq\o\ac(○,3)系統(tǒng)的多種功能帶來了工作的靈活和變通。如：暫停、轉(zhuǎn)移、插隊等；eq\o\ac(○,4)真正實現(xiàn)“一對一”的服務；eq\o\ac(○,5)體現(xiàn)“一米線的功能”。（3）管理者方面

eq\o\ac(○,1)系統(tǒng)實時提供工作人員服務和客戶排隊的動態(tài)信息，并可利用網(wǎng)絡(luò)傳送到遠程計算機進行監(jiān)控；eq\o\ac(○,2)提高服務質(zhì)量，提高管理水平，樹立良好形象，有利于提高服務部門的經(jīng)濟效益和社會效益。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第7頁。2系統(tǒng)控制方案的設(shè)計PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第7頁。2.1系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟確定課題研究課題確定方案查找資料確定課題研究課題確定方案查找資料設(shè)計電氣原理圖根據(jù)控制要求確定硬件配置根據(jù)控制要求編寫程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計測試程序記錄運行結(jié)果并分析總結(jié)錯誤圖2.1智能排號系統(tǒng)設(shè)計步驟PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第8頁。在智能排號系統(tǒng)的設(shè)計過程中，主要要考慮以下幾點：PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第8頁。（1）深入了解智能排號系統(tǒng)的工藝條件和技術(shù)要求。（2）確定I/O設(shè)備。根據(jù)智能排號系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需要的用戶輸入、輸出設(shè)備。（3）根據(jù)I/O點數(shù)選擇合適的PLC類型。（4）分配I/O點，分配PLC的輸入輸出點，編制出輸入輸出分配表或者輸入輸出端子的接線圖。（5）設(shè)計智能排號系統(tǒng)的梯形圖程序，根據(jù)工作要求設(shè)計出周密完整的梯形圖程序，這是整個智能排號系統(tǒng)設(shè)計的核心工作。（6）將程序輸入PLC進行軟件測試，查找錯誤，使系統(tǒng)程序更加完善。（7）智能排號系統(tǒng)整體調(diào)試，在PLC軟硬件和模型制作完成后，就可以進行整個系統(tǒng)的聯(lián)機調(diào)試，調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題要逐一排除，直至調(diào)試成功。2.2智能排號系統(tǒng)功能分析國內(nèi)現(xiàn)有的智能排號系統(tǒng)的基本功能包括：號票打印、排隊、顯示/呼叫、重呼處理和特呼插隊、VIP業(yè)務優(yōu)先處理。（1）取號本系統(tǒng)中排隊的方式是以分類號票進行自動排號，系統(tǒng)可以設(shè)置一臺或多臺號票打印機(以下簡稱號票機)，號票機能夠由客戶選擇其所需的服務類別，自動打印該客戶當天到達該服務機構(gòu)的時間及順序號碼。客戶在號票機上取得號票后即自動進入排號系統(tǒng)，同時號票上還有提示客戶等候的區(qū)域位置及該客戶前面還有多少位客戶在排隊等候等信息。號票機一般放在入口處由客戶自主使用，也可以由服務人員代為操作。取票界面由flash動畫制作?？梢匀我庑薷摹＃?）呼叫窗口工作人員通過呼叫器呼叫客戶，呼叫器有物理呼叫器和虛擬呼叫器兩種，可由用戶根據(jù)需求進行選擇。如窗口工作人員暫未配置工作電腦，可先采用物理呼叫器，待配置工作電腦后，可升級為虛擬呼叫器，使工作臺面更整潔。虛擬呼叫器：由軟件實現(xiàn)呼叫，是電腦圖形化的呼叫器，操作員可通過熱鍵激活界面，適用于采用Windows操作系統(tǒng)的窗口。工作人員輸入工號、密碼登錄系統(tǒng)，系統(tǒng)自動識別其所辦理的業(yè)務。硬件呼叫：有順呼、重呼、特呼、轉(zhuǎn)移業(yè)務等功能。兩行LCD漢字顯視：如：等待人數(shù)：3和當前號碼：A011。（3）顯示PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第9頁。系統(tǒng)提示客戶的方式是：動態(tài)信息顯示屏和語音呼叫兩種形式，顯示屏有主顯示屏和窗口顯示屏兩種。主顯示屏可以根據(jù)服務機構(gòu)的環(huán)境布局和業(yè)務辦理特點設(shè)置多塊，系統(tǒng)自動將呼叫命令分別送到不同的顯示設(shè)備中。對于語音呼叫，可選擇啟動或不啟動該功能。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第9頁。（4）控制管理排號信息的控制管理由主控器完成，一個系統(tǒng)中可以配備一臺主控器，主控器完成排號請求的分類、存儲并根據(jù)各服務窗口的工作狀況分配客流?？刹樵儭⒃O(shè)置打印服務內(nèi)容、聲音大廳選擇、LED顯示屏（集中屏、各窗口服務屏）、服務窗口人員信息和服務內(nèi)容。2.3智能排號系統(tǒng)設(shè)計在設(shè)計智能排隊叫號系統(tǒng)時,應充分考慮了國內(nèi)用戶的使用習慣，系統(tǒng)設(shè)計以結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、工作可靠和極少維護為原則。根據(jù)對智能排號系統(tǒng)的功能分析以，以及考慮到制作硬件模型的實際條件，初步確定其系統(tǒng)控制功能，由此設(shè)計出智能排號系統(tǒng)的基本控制功能框架圖，并在其基礎(chǔ)上設(shè)計智能排號系統(tǒng)的硬件和軟件。圖2.2為智能排號系統(tǒng)框圖。取號鍵盤取號鍵盤柜臺鍵盤1-4PLC窗口兩位數(shù)碼顯示1-4顯示主顯示屏四位數(shù)碼顯示窗口燈閃爍顯示10秒等待人數(shù)兩位數(shù)碼顯示圖2.2智能排號系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)由輸入、plc控制和輸出系統(tǒng)組成。（1）輸入系統(tǒng)：eq\o\ac(○,1)取號鍵盤——客戶通過鍵盤進行取號；PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第10頁。②柜臺鍵盤——工作人員可以通過鍵盤叫號和暫停服務，一共設(shè)計四個。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第10頁。（2）輸出系統(tǒng)：eq\o\ac(○,1)等待人數(shù)顯示——設(shè)計為兩位七段數(shù)碼管，可以顯示出當前正在排隊等待的人數(shù)；②主顯示屏顯示——設(shè)計主顯示屏用于向在休息區(qū)等待的顧客提示被呼叫的號碼和相應的窗口號。用4位數(shù)碼管分別顯示顧客號和窗口號，漢字用貼字即可。③窗口顯示——顯示當前處理的業(yè)務號碼(01——99，可自動循環(huán)；00表示暫停服務)。④窗口燈——當該窗口叫號時，窗口燈閃爍用以提醒顧客。3PLC智能排號系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1PLC的選型方法在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應的控制系統(tǒng)。

3.1.1輸入輸出（I/O）點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～20%的可擴展

余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。本次設(shè)計的輸入輸出點如下：輸入點：取號鍵盤2個，叫號鍵盤8個，總共10個輸入點。輸出點：兩組兩位數(shù)碼管顯示，16個輸出點；一個一位數(shù)碼管顯示，4個輸入點；4個窗口燈，4個輸入點；總共24個輸入點。3.1.2存儲器容量的估算

PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第11頁。存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。

PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第11頁。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。經(jīng)估算后，本次課題的PLC內(nèi)存容量應選擇能儲存2000條梯形圖，這樣才能在以后的改造過程中有足夠的空間。3.1.3響應時間可編程控制器順序掃描的工作方式使它不能可靠的接收持續(xù)時間小于掃描周期的輸入信號。系統(tǒng)響應時間是指輸入信號產(chǎn)生時刻與由此而使輸出信號狀態(tài)發(fā)生變化時刻的時間間隔。系統(tǒng)響應時間=輸入濾波時間+輸出濾波時間+掃描周期。3.2機型的選擇3.2.1PLC的類型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。本次設(shè)計的智能排號系統(tǒng)主要應用于銀行、醫(yī)院等服務場所，屬于小型控制系統(tǒng)，所以選用整體型PLC即可。3.2.2輸入輸出模塊的選擇PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第12頁。輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統(tǒng)一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。可根據(jù)應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本?？紤]是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第12頁。本次智能排號系統(tǒng)的設(shè)計有輸入信號10個，輸出信號24個。其中，外部輸入元件為按鈕；輸出元件有：3個共陰極數(shù)碼管、4個發(fā)光二極管。按照上述配置，所選I/O點不得低于34點，結(jié)合實際情況，所選I/O點為48點。3.2.3電源的選擇PLC的供電電源，除了引進設(shè)備時同時引進PLC應根據(jù)產(chǎn)品說明書要求設(shè)計和選用外，一般PLC的供電電源應設(shè)計選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設(shè)計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。根據(jù)硬件模型的配置，本次課題的系統(tǒng)使用PLC自帶的24V電源。PLC則接220VAC電源。3.2.4存儲器的選擇由于計算機集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按48個I/O點至少選2K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。3.2.5PLC機型的最終確定選擇PLC時，應考慮性能價格比。考慮經(jīng)濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的儲存器容量相應增加，因此，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計要求并結(jié)合經(jīng)濟性的考慮，在這里我選用三菱的FX2N-48MR的PLC，這樣就有24個輸入和24個輸出點。足夠本設(shè)計智能排號系統(tǒng)的使用。3.3硬件配置簡介PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第13頁。PLC產(chǎn)品出現(xiàn)以來，它以面向工業(yè)控制的鮮明特點，普遍受到電器控制領(lǐng)域的歡迎。特別是中小容量PLC成功取代了傳統(tǒng)的繼電控制系統(tǒng)，使得控制系統(tǒng)的可靠性大大提高。目前各國生產(chǎn)的PLC品種繁多，發(fā)展速度快。本文所用到的產(chǎn)品是日本三菱FX系列超小型的FX2N-48MR。在此簡單的介紹該機型的一些技術(shù)指標。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第13頁。技術(shù)性能分為：一般性能，見表3-1；功能特性（基本單元），見表3-2；輸入性能，見表3-3；輸出性能，見表3-4；其它性能，見表3-5。表3-1一般性能電源AC110~120V/220~240V單相50/60Hz電源波動AC93.5~132V/187~264V，10ms以下瞬時斷電，控制不受影響環(huán)境溫度0~55度環(huán)境濕度45%~95%，無凝露抗振動10~55Hz，0.5mm，最大2g（重力加速度）抗沖擊10g，3軸X、Y、Z方向各3次抗噪聲1000V,1us,30~100Hz(噪聲仿真器)絕緣耐壓AC1500V，1min(各端子與接地端之間)絕緣電阻5MΩ,500VDC(各端子與接地端之間)接地小于100Ω（如果不可能，也可以不接地）環(huán)境無腐蝕氣體，無導電塵埃表3-2輸入性能輸入類型無電壓觸點或NPN集電極開路晶體管絕緣光-電隔離輸入電壓內(nèi)部電源DC24V±4V,外部電源DC24V±8V輸入阻抗近似3.3KΩ工作電流OFF-ONDC4mA(最小)ON-OFFDC1.5mA（最大）響應時間OFF-ON近似10ms(有8點可改變從0~60ms)ON-OFF近似10ms（有8點可改變從0~60ms）PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第14頁。表3-3功能特性PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第14頁。執(zhí)行方法周期執(zhí)行存儲的程序，集中輸入/輸出執(zhí)行速度平均0.08us/步程序語言邏輯梯形圖和指令清單使用步進梯形圖能生成SFC類型程序程序容量8000步內(nèi)置使用附加寄存器盒可擴展到16000步指令邏輯指令27條（包括MC/MCR,CJP/EJP,S/R）步進梯形指令2條（STL,REJ）功能指令128個，最大可用298條應用指令程序記憶內(nèi)部配置CMOS-RAM,EPROM/EEPROM卡輔助繼電器無鎖存128點鎖存64點狀態(tài)（鎖存）64點特殊16點數(shù)據(jù)寄存器64點定時器0.1s定時器24點（延時接通）0.1~999s0.01s定時器8點（延時接通）0.01~99.9s計數(shù)器（鎖存）30點，減法計數(shù)（0~999）高速計數(shù)器（鎖存）1點，加/減計數(shù)（0~999999），最大2KHz電池保護鋰電池，壽命約5年診斷程序檢查（和，語法，電路），定時監(jiān)視，電池電壓，電源電壓表3-4輸出性能輸出類型繼電器輸出絕緣繼電器絕緣輸出負荷電阻負荷2A/點感性負荷35V/A/300000次接通斷開燈泡負荷100W漏電流0mA響應時間OFF-ON近似10msON-OFF近似10ms表3-5其它功能型號輸入點輸出點端子塊功耗輸入傳感器電源F2N-48MR24點24點可拆卸端子40V/A0.2A3.4PLC智能排號系統(tǒng)的資源配置3.4.1PLC智能排號系統(tǒng)的PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第15頁。智能排號系統(tǒng)硬件連接如圖3.1所示：PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第15頁。圖3.1硬件接線圖3.4.2PLC智能排號系統(tǒng)輸入/輸出分配表如表3-6所示：PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第16頁。表3-6輸入/輸出分配表PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第16頁。輸入輸出功能元件PLC地址功能元件PLC地址等待人數(shù)查詢按鈕SB0X000控制數(shù)碼顯示個位CD4511Y000-Y003取號按鈕SB1X001控制數(shù)碼顯示十位CD4511YO04-Y0071號柜臺呼叫按鈕SB2X002控制數(shù)碼顯示個位CD4511YO10-Y0132號柜臺呼叫按鈕SB3X003控制1號窗口LEDL1Y0143號柜臺呼叫按鈕SB4X004控制2號窗口LEDL2Y0154號柜臺呼叫按鈕SB5X005控制3號窗口LEDL3Y0161號柜臺暫停按鈕SB6X006控制4號窗口LEDL4Y0172號柜臺暫停按鈕SB7X007控制數(shù)碼顯示個位CD4511Y020-Y0233號柜臺暫停按鈕SB8X010控制數(shù)碼顯示十位CD4511Y024-Y0274號柜臺暫停按鈕SB9X0113.5面板設(shè)計智能排號控制系統(tǒng)面板如圖3.2所示：圖3.2控制面板在圖3.2中,控制面板具有2個按鍵，兩位數(shù)碼管。其中“查詢顯示”為等待人數(shù)呼叫鍵，客戶在取號前，可以先按“查詢顯示”鍵，查看正在排隊的人數(shù)（可由等待人數(shù)兩位7段數(shù)碼管顯示），如果人數(shù)可以接受則取號，如不合適則不取號。如要取號則按下“取號鍵”。叫號暫停叫號暫停圖3.3窗口的鍵盤PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第17頁。剩余8個鍵是4個窗口的鍵盤（如圖3.3所示），每個柜臺有兩個鍵（叫號和暫停鍵）。當按“叫號”鍵時，說明業(yè)務辦理完成腳下一個號碼，這時系統(tǒng)估算等人數(shù)進行調(diào)整，這個柜臺對應的兩位7段數(shù)碼管顯示下一個叫號的號碼。但按暫停鍵時，柜臺顯示00，表示暫停辦理業(yè)務。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第17頁。3.6數(shù)碼顯示部分設(shè)計3.6.1主顯示屏設(shè)計（1）方案一：主顯示屏用于向在休息區(qū)等待的顧客提示被呼叫的號碼和相應的窗口號(如圖3.4)。因為只有數(shù)字需要更新，所以，用三位數(shù)碼管分別顯示顧客號和窗口號，漢字用貼字即可：33請0666號顧客到號窗口辦理圖3.4顯示屏外觀主顯示屏放置于顧客休息區(qū)，接收主機發(fā)來的號碼信息，并用數(shù)碼管顯示，以提示顧客。一方面，它要與主機進行通信，是接收主機發(fā)來的數(shù)據(jù)，另一方面，又要完成自身的數(shù)據(jù)處理和顯示工作。為了便于顯示屏醒目，可采用大型LED數(shù)碼管，即LED的每一段是由多個LED發(fā)光二極管串并聯(lián)組成，使高度及亮度增加，但因?qū)茈娏鞔?，導能電壓高，要用專用的?qū)動器，本文主要是針對普通數(shù)碼管而設(shè)計。（2）方案二：用兩位數(shù)碼管來完成叫號的顯示。當柜臺按下叫號鍵時，數(shù)碼管先顯示當前被叫號碼6秒，之后顯示“00”6秒，然后再顯示柜臺號6秒在方案一中的顯示方法直觀明了、程序簡單、易于實現(xiàn)，但需要用到兩組兩位的數(shù)碼顯示，這樣就需要占用比較多的輸出點。而方案二的顯示方法雖然程序比較復雜，也不如方案一那么直觀，但只需要一組兩位數(shù)碼管就可以完成叫號的功能，可以節(jié)省輸出點數(shù)，在點數(shù)不夠的情況下可以選用。3.6.2窗口燈的作用主要在于通過閃爍點亮提醒顧客該窗口正在叫號。當該窗口工作人員按下呼叫鍵時，該窗口燈就會閃爍點亮10秒從而提醒顧客。此外，窗口燈還具有表示該窗口工作狀態(tài)的作用。當窗口燈一直亮著時，表示該窗口正在辦理業(yè)務，當窗口燈熄滅時，表示該窗口暫停辦理業(yè)務。3.6.3窗口PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第18頁。窗口顯示屏顯示該窗口的受理顧客號，為兩位數(shù)碼管顯示。當某窗口工作人員按呼叫鍵時，主機將顧客號發(fā)送到該窗口相對應的顯示屏，就可以引導顧客到該窗口來辦理業(yè)務。窗口顯示屏通常安裝于窗口上方，為方便安裝和維護，盡量減少接線，我們將窗口顯示屏作為一個獨立設(shè)備。窗口顯示屏接收主機發(fā)來的號碼信息，并用數(shù)碼管顯示。一方面，它要與主機進行通信，主要是接收主機發(fā)來的數(shù)據(jù)，另一方面，又要完成自身的數(shù)據(jù)處理和顯示工作。為了使顯示屏醒目，可采用大型LED數(shù)碼管，本文主要是針對普通數(shù)碼管而設(shè)計。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第18頁。因為已經(jīng)有了主顯示屏，所以柜臺顯示屏主要是起輔助作用，并不影響叫號功能的實現(xiàn)。但它所要占用的輸出點是非常多的，所以可視實際情況來決定是否使用柜臺顯示屏。3.6.4數(shù)碼顯示在本設(shè)計中要用到多位數(shù)字顯示，如果直接用開關(guān)量輸出點來控制多位LED七段顯示器，所需的輸出點是很多的。在這里我用到了CD4511BCD碼輸出來控制多位數(shù)顯，這樣可以大量節(jié)省輸出點數(shù)。圖3.5是數(shù)顯其中的一個示意圖：圖3.5數(shù)碼管顯示圖CD4511是一個用于驅(qū)動共陰極LED（數(shù)碼管）顯示器的BCD碼—七段碼譯碼器，特點：具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動LED顯示器。其功能介紹如下：BI：4腳是消隱輸入控制端，當BI=0時，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第19頁。LT：3腳是測試輸入端，當BI=1，LT=0時，譯碼輸出全為1，不管輸入DCBA狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第19頁。LE：鎖定控制端，當LE=0時，允許譯碼輸出。LE=1時譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時的數(shù)值。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。4PLC智能排號系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1PLC應用程序設(shè)計方法用戶程序的設(shè)計是PLC應用中最關(guān)鍵的問題。在掌握PLC的指令以及操作方法的同時，還要掌握正確的程序設(shè)計方法，才能有效利用可編程控制器，使它在工業(yè)控制中發(fā)揮巨大作用。一般用戶程序的設(shè)計可分為經(jīng)驗設(shè)計法、邏輯設(shè)計法和狀態(tài)流程圖設(shè)計法等。4.1.1經(jīng)驗設(shè)計法它沿用了斷電器控制電路的設(shè)計方法來設(shè)計梯形圖。就是在基本控制單元和典型控制環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，依靠經(jīng)驗直接設(shè)計控制系統(tǒng)，不斷地改善和完善梯形圖。有時需要多次反復地調(diào)整和修改梯形圖，并通過增加中間編程元件，最后才能達到一個比較滿意的結(jié)果。這種方法沒有普遍規(guī)律可以遵循，具有很在的隨意性，最后的結(jié)果也不是唯一的。由于依賴經(jīng)驗設(shè)計，因此要求設(shè)計者具有豐富的經(jīng)驗，要能熟悉掌握控制系統(tǒng)的大量實例和典型環(huán)節(jié)。4.1.2邏輯設(shè)計法邏輯設(shè)計法是以控制系統(tǒng)中各種物理量的邏輯關(guān)系出發(fā)的設(shè)計方法。這種設(shè)計方法既有嚴密可循的規(guī)律性和可行的設(shè)計步驟，又有簡便、直觀和十分規(guī)范的特點。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第20頁。邏輯設(shè)計方法的理論基礎(chǔ)是邏輯代數(shù)，它是從傳統(tǒng)和繼電器邏輯設(shè)計方法繼承而來的。它的基本設(shè)計思想是，控制過程由若干個狀態(tài)組成，每個狀態(tài)由于接受了某個主令信號而建立；各記憶元件用于區(qū)分各種狀態(tài)，并構(gòu)成執(zhí)行元件的輸入變量；正確地寫出各種中間記憶元件邏輯函數(shù)式，也就完成了程序設(shè)計的任務。因為這兩個函數(shù)組，既是生產(chǎn)機械或生產(chǎn)過程內(nèi)部邏輯關(guān)系和變化規(guī)律的表達式，又是構(gòu)成控制系統(tǒng)實現(xiàn)控制目標的具體程序。邏輯設(shè)計法適用于單一順序問題的程序設(shè)計，如果系統(tǒng)很復雜，包含了大量的選擇序列和并行序列，那么采用邏輯設(shè)計法就顯得很困難了。邏輯設(shè)計法的設(shè)計大體可劃分為以下步驟：PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第20頁。(1)通過工藝過程分析，結(jié)合控制要求，繪制控制系統(tǒng)循環(huán)圖和檢測元件頒布圖，取得電氣執(zhí)行元件功能表。(2)繪制控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表。通常由輸出信號狀態(tài)、表輸入信號狀態(tài)表、狀態(tài)轉(zhuǎn)換主令表和中間記憶狀態(tài)表四部分組成。(3)根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表，進行控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)計。包括寫中間記憶元件的邏輯表達式和執(zhí)行元件的表達式。(4)將邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)化為梯形圖或語句表形式。由于語句表的結(jié)構(gòu)和形式與邏輯函數(shù)非常相似，很容易由邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)化。而梯形圖可以通過語句表過渡一下，或直接由邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)化。(5)程序的完善和補充。包括手動工作方式的設(shè)計、手動和自動方式的選擇、自動工作循環(huán)、保護措施等。4.1.3狀態(tài)流程圖設(shè)計法狀態(tài)流程圖又叫功能表圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖或狀態(tài)圖。它是完整地描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和牲的一種圖形，是分析和設(shè)計電氣控制系統(tǒng)順序控制的一種重要工具。同時，它又是一種通用的技術(shù)語言，可以為不同專業(yè)的工程技術(shù)人員進行技術(shù)交流提供服務。4.1.4本課題采用的設(shè)計法為了設(shè)計出更簡潔的、更好的程序，本課題主要采用的是經(jīng)驗設(shè)計法。4.2智能排號系統(tǒng)設(shè)計分析PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第21頁。本次設(shè)計的智能排號控制系統(tǒng)可以完全模擬人群排隊過程，通過取號、進隊、排隊等待、叫號服務等功能代替人們站隊，實現(xiàn)機器自動代替人排隊的過程。在大廳明顯處放置一臺主機，顧客來到后按“查詢?nèi)√枴辨I，得出正在排隊等待的人數(shù)，顧客根據(jù)等待人數(shù)，可選擇是否取號。如要取號這按下“取號”鍵，得到排隊號碼。當大廳顯示屏出現(xiàn)序號和相應窗口號（如“請XX號顧客到XX號窗口辦理”）時，該顧客便可前往相應窗口接受“一對一”的服務。每位窗口工作人員使用呼叫器接受主機命令，可按“叫號”鍵受理序號，每服務完一位顧客后再按“叫號”鍵，呼叫器上的號碼自動跳到下一個序號受理序號，同時此號碼還會顯示在大廳主顯示屏及窗口顯示屏上。而在每個窗口前都有一個LED燈，以提示顧客前來接受服務，在辦理業(yè)務前先核對顧客的號碼是否與所呼叫的號碼一致，這樣就不會混亂秩序。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第21頁。整個系統(tǒng)的軟件用模塊化結(jié)構(gòu)的設(shè)計思想，它主要由若干不同功能程序構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單、實用性強。4.3程序流程圖主程序單元清零設(shè)工作方式啟動設(shè)備主程序單元清零設(shè)工作方式啟動設(shè)備傳給PLC計數(shù)單元加1送顯示下一個取號了嗎？是否有人等待完成了嗎ANNNYYY圖4.1主程序流程圖4.4程序梯形圖設(shè)計及分析PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第22頁。4.4.1通電啟動和清零PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第22頁。在該程序中，程序一啟動，得到一個初始脈沖M0，然后通過多點傳送指令FMOV把0分別送到數(shù)據(jù)寄存器D0—D111中，從而達到數(shù)據(jù)清零的作用。圖4.2為啟動清零程序梯形圖。圖4.2啟動清零程序4.4.2查詢等待人數(shù)在該程序中，數(shù)據(jù)寄存器D105中的數(shù)據(jù)是排隊人數(shù)，每按下一次取號鈕X001時，D105中的數(shù)據(jù)加1。數(shù)據(jù)寄存器D106中的數(shù)據(jù)是以被叫過的人數(shù)，沒按下一次叫號鈕（X002、X003、X004、X005）時，D106中的數(shù)據(jù)加1。當按下查詢等待人數(shù)按鈕X000時，把D105中的數(shù)據(jù)減去D106中的數(shù)據(jù)然后存到D107中并通過數(shù)碼管顯示出來。圖4.3為查詢等待人數(shù)程序梯形圖。圖4.3查詢等待人數(shù)程序4.4.3排隊取號PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第23頁。在該程序中，通過按下取號鍵X001來取得一個號碼，因為采用兩位數(shù)碼管顯示，號碼是01—99循環(huán)使用，所以要運用區(qū)間比較指令CMP（compare）。當D102中的數(shù)小于99時，D102中的數(shù)加1；當D102中的數(shù)等于99時，則將D102中的數(shù)置1。然后將D102中的數(shù)送到D0中，而D0中的數(shù)就是所取得的號碼。再通過SFWR指令進行排隊。圖4.4為排隊取號程序梯形圖。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第23頁。圖4.4排隊取號程序4.4.4窗口叫號按鈕在該段程序中，4個窗口的窗口號分別用1-4來表示，而且由于4個呼叫按鈕SB2-SB5具有互鎖功能，先按下者優(yōu)先，所以需要4個輔助繼電器M21-M24。當按下1號窗口呼叫按鈕時，X002得電，數(shù)字1傳送到數(shù)據(jù)寄存器D104，同時1號按鈕輔助繼電器M21得電；按下2號窗口呼叫按鈕時，X003得電，數(shù)字2傳送到數(shù)據(jù)寄存器D104，同時2號按鈕輔助繼電器M22得電。依次類推，按下4號窗口呼叫按鈕時，X005得電，數(shù)字4傳送到數(shù)據(jù)寄存器D104，同時4號按鈕輔助繼電器M24得電。圖4.5為柜臺叫號按鈕程序梯形圖。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第24頁。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第24頁。圖4.5柜臺叫號按鈕程序4.4.5主顯示屏叫號顯示（1）主顯示屏設(shè)計方案一圖4.6主顯示屏設(shè)計方案一程序PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第25頁。在該程序中，當輔助繼電器M1得電時，將數(shù)據(jù)寄存器D101中的顧客號碼送給數(shù)碼管顯示；將數(shù)據(jù)寄存器D104中的窗口號送給另一組數(shù)碼管顯示。圖4.6為主顯示屏設(shè)計方案一程序梯形圖。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第25頁。（2）主顯示屏設(shè)計方案二在該程序中，當輔助繼電器M1得電時，接通計時器T0線圈的電源，經(jīng)過0.3秒后，T0動作，第194、198邏輯行中T0的常開觸點閉合，使數(shù)碼管被點亮，同時接通計時器T1線圈的電源，又經(jīng)過0，3秒后，T1動作，第189邏輯行中T1的常閉觸點斷開，計時器T0線圈失電釋放，使194、198邏輯行中T0的常開觸點閉合復位斷開，數(shù)碼管熄滅。這樣就實現(xiàn)了數(shù)碼管的閃爍顯示。方案二中還使用了位移指令SFTL。在第161邏輯行中，由于M1的常開觸點閉合，通用繼電器M3的狀態(tài)為1。使得第189邏輯行中M3的常開觸點閉合，數(shù)碼管閃爍顯示數(shù)據(jù)寄存器D101中的數(shù)碼（顧客排隊的號碼）。經(jīng)過6秒后，第175邏輯行中的T7常開觸點閉合，使M2產(chǎn)生了一個寬度為一個掃描周期的上升沿微分脈沖，給第178邏輯行SFTL指令產(chǎn)生一個位移脈沖，把M3的置1狀態(tài)傳給M4……這樣反復進行，產(chǎn)生一個6秒的時鐘脈沖。從而實現(xiàn)閃爍顯示顧客號碼6秒，再閃爍顯示“00”6秒，再閃爍顯示柜臺窗口號6秒，如此循環(huán)2次，然后一直顯示顧客號碼（表示正在辦理該顧客的業(yè)務）。圖4.7為主顯示屏設(shè)計方案二程序梯形圖。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第26頁。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第26頁。圖4.7主顯示屏設(shè)計方案二程序4.4.6窗口LED燈閃爍PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第27頁。在該程序中，當輔助繼電器M21得電時，接通計時器T0線圈的電源，經(jīng)過0.3秒后，T0動作，第174、178邏輯行中T0的常開觸點閉合，使LED被點亮，同時接通計時器T1線圈的電源，又經(jīng)過0，3秒后，T1動作，第180邏輯行中計數(shù)器C0加1，第169邏輯行中T1的常閉觸點斷開，計時器T0線圈失電釋放，使174、178邏輯行中T0的常開觸點閉合復位斷開，LED熄滅。這樣就實現(xiàn)了1號窗口LED燈的閃爍顯示。這樣每循環(huán)一次計數(shù)器C0加1，當計到15次后，C0線圈的電源接通，第184邏輯行中C0常開觸點閉合，使輔助繼電器M55得電并自保持，第100邏輯行中M55常閉觸點斷開，輔助繼電器M21線圈失電釋；同時，第186邏輯行中常閉觸點M55閉合，使輔助繼電器M50線圈得電，第194邏輯行中常閉觸點M50閉合，使Y014的電LED燈一直保持點亮。同理可得出2、3、4號窗口LED燈閃爍點亮。圖4.8為窗口LED燈閃爍程序梯形圖。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第27頁。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第28頁。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第28頁。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第29頁。圖4.8窗口LED燈閃爍程序PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第29頁。4.4.7窗口暫停按鈕4個窗口中分別都有一個暫停按鈕，當任一個暫停按鈕被按下時，該柜臺窗口顯示屏顯示“00”表示該窗口暫停服務。當4個暫停按鈕都按下時，主顯示屏顯示數(shù)碼“00”表示所有窗口暫停服務。圖4.圖4.9窗口暫停按鈕程序4.4.8窗口顯示窗口顯示屏顯示該窗口的受理顧客號，當按下窗口呼叫按鈕時，窗口顯示屏顯示叫到的顧客號碼；當按下窗口暫停按鈕時，窗口顯示屏顯示“00”表示該窗口暫停辦理業(yè)務。圖4.10為窗口顯示程序梯形圖。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第30頁。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第30頁。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第31頁。圖4.10窗口顯示程序PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第31頁。5硬件模型制作及系統(tǒng)調(diào)試5.1硬件模型的制作本次設(shè)計的硬件模型比較簡單，主要是實現(xiàn)按鍵輸入、數(shù)碼管顯示和發(fā)光二極管閃爍點亮的功能。如果完全按照論文中的硬件設(shè)計方案進行設(shè)計，需要的PLC輸出點數(shù)比較多，而現(xiàn)有的PLC是三菱的FX2N-32MR的PLC，只有16個輸出點，所以在硬件制作時我把占用點數(shù)較多的窗口顯示屏模塊去掉，并把查詢等待人數(shù)的模塊和主顯示屏的顧客號碼顯示模塊共用一組兩位數(shù)碼管。這樣就剛好用完16個輸出點。5.1.1電路原理圖的設(shè)計制作硬件的第一步就是用protel繪制電路原理圖和PCB電路圖。（1）按鍵輸入電路原理圖：圖5.1按鍵輸入電路（2）發(fā)光二極管電路原理圖：PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第32頁。LED（發(fā)光二極管）的工作電壓隨制造材料不同也不同。普通做提醒指示用磷砷化鎵材料的在1.55V—1.85V之間;磷化鎵材料的在1.85V—2.15V之間，這種LED有紅、綠、黃、橙（雙色LED)多種發(fā)光顏色供選擇。一般工作電流很小，約在5—10mA(0.005A—0.010A),亮度不是很高，不能用于照明。因此，本次設(shè)計電路分別串聯(lián)4個500歐的電阻，使LED在0.010A的電流下正常工作。（電路如圖5.2所示）PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第32頁。圖5.2發(fā)光二極管電路（3）數(shù)碼管顯示電路原理圖：圖5.3數(shù)碼管電路在應用數(shù)碼管進行顯示時，首先需要考慮的問題就是驅(qū)動電流，與發(fā)光二極管相同，數(shù)碼管的發(fā)光段也需要串聯(lián)限流電阻。串聯(lián)的限流電阻阻值越大，電流越小，亮度越低；電阻值越小，電流越大，亮度越高。在使用限流電阻時需要在每一個段線上都串聯(lián)限流電阻，而不要在公共端上串聯(lián)電阻，如果只在公共端上串聯(lián)一個限流電阻，則在顯示不同的數(shù)字時，將會造成數(shù)碼管亮度的不同。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第33頁。數(shù)碼管靜態(tài)顯示時，推薦使用10-15mA；動態(tài)時，16/1動態(tài)掃描時，平均電流為4-5mA，峰值電流50-60mA。本次設(shè)計選用的是靜態(tài)顯示，所以應串聯(lián)300—500歐的電阻。，使其工作在10—15mA的額定電流下。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第33頁。（4）24V轉(zhuǎn)5V電路原理圖：由于PLC自帶的輸出電源是24V，而本次設(shè)計的電路不需要這么高的電壓，所以使用7805芯片實現(xiàn)24V轉(zhuǎn)5V。圖5.4為24V轉(zhuǎn)5V電路原理圖。圖5.424V轉(zhuǎn)5V電路（5）繪制好電路原理圖后，便可以根據(jù)原理圖繪制出PCB電路圖。在Protel中使用“網(wǎng)絡(luò)列表”的功能可以比較簡單的得出PCB圖。需要注意的是在制作封裝時，必須和實際尺寸相符。5.1.2PCB電路板的制作（1）打印印版圖用激光打印機將畫好的印版圖打印在熱轉(zhuǎn)印紙上，注意在打印前后，不要用手或其他東西碰熱轉(zhuǎn)印紙上的印版圖位置。（2）將電路印在敷銅板上將熱轉(zhuǎn)印紙的印有印版圖部分剪下，四邊留些空白，面朝下覆蓋在平坦、干凈的敷銅板上（可用砂紙打磨敷銅板），用家用電熨斗（非蒸汽式）熨燙貼有熱轉(zhuǎn)印紙的敷銅板，可多燙幾次，使融化的墨粉完全吸附在敷銅板上。（3）揭去熱轉(zhuǎn)印紙有兩種方法：濕揭法和干揭法。濕揭法：將貼有熱轉(zhuǎn)印紙的敷銅板放入熱水中浸泡5-10分鐘，可揭去一層熱轉(zhuǎn)印紙，再泡10多分鐘，再揭去熱轉(zhuǎn)印紙，如板上粘有剩余的紙，可用牙刷或拇指擦去。干揭法：敷銅板冷卻后揭去熱轉(zhuǎn)印紙。（4）腐蝕、清洗敷銅板PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第34頁。將揭去熱轉(zhuǎn)印紙的敷銅板放入三氯化鐵液體中腐蝕，腐蝕完后取出用“LaquerThinner”（一種稀釋劑）沖洗，并用紙巾迅速擦去墨粉，印刷電路板便制作成功了。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第34頁。（5）鉆孔最后一步就是在電路板上相應的焊盤位置鉆孔。一般用1mm的鉆頭。小技巧：建議使用惠普（HP）打印機和硒鼓，質(zhì)量較好。打印紙可選用噴墨打印機用來打印相片的相片紙，繪圖紙等，請自行試驗選定最合適的紙張。熨燙時，最好將熨斗覆蓋整個敷銅板上的電路部分，用力熨燙紙的背面至少1.5分鐘，可站在高處熨燙。當印版圖透過紙張顯現(xiàn)出來時，說明印版圖已經(jīng)印在敷銅板上了。如果在擦去打印紙的同時，將一些墨粉也擦掉了，用防腐材料填上即可。也可使用照片過塑機代替熨斗。將打印好的熱轉(zhuǎn)印紙覆蓋在敷銅板上，送入照片過塑機(調(diào)到180.5~200℃)來回壓幾次，使融化的墨粉完全吸附在敷銅板上。5.1.3電路板的焊接制作好電路板后，將相應的元器件焊到電路板上，整個硬件就制作完成了。在整個焊接過程中，使用手工焊接方法，使用的工具為電烙鐵。5.2系統(tǒng)調(diào)試及運行利用軟件FXGP_WIN-C編寫完控制程序后，讀程序確認其寫入的正確性，并通過FXGP_WIN-C的程序檢查功能來檢查程序的電路和語法是否錯誤。使用計算機的RS-232C串口與PLC進行通訊，在離線模式下傳送程序。在接通PLC的電源之前，應檢查電源、接地及輸入/輸出導線連接情況并將PLC的輸入/輸出端與硬件模型連接好。將小蓋板下方的RUN/STOP開關(guān)設(shè)置在RUN時，PLC開始運行。在運行過程中，當按下各個窗口的叫號鍵時，窗口的發(fā)光二極管并沒有如預期的那樣進行閃爍點亮。通過使用PLC編程軟件的程序檢查功能，發(fā)現(xiàn)原來是我的程序中出現(xiàn)了雙線圈的錯誤(如圖5.5所示)。經(jīng)修改后，運行正常。運行流程如下：（1）按下SB1（查詢等待人數(shù)按鈕）時，兩位數(shù)碼管顯示等待人數(shù)；（2）按下SB2（取號按鈕）時，系統(tǒng)將顧客號碼送入排隊；（3）按下SB3（1號窗口呼叫按鈕）時，兩位數(shù)碼管顯示顧客號碼，一位數(shù)碼管顯示窗口號碼“01”。同時，1號窗口的發(fā)光二極管閃爍顯示15次，然后一直點亮。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第35頁。（4）按下SB4（2號窗口呼叫按鈕）時，兩位數(shù)碼管顯示顧客號碼，一位數(shù)碼管顯示窗口號碼“02”。同時，2號窗口的發(fā)光二極管閃爍顯示15次，然后一直點亮。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第35頁。（5）按下SB5（3號窗口呼叫按鈕）時，兩位數(shù)碼管顯示顧客號碼，一位數(shù)碼管顯示窗口號碼“03”。同時，3號窗口的發(fā)光二極管閃爍顯示15次，然后一直點亮。（6）按下SB6（4號窗口呼叫按鈕）時，兩位數(shù)碼管顯示顧客號碼，一位數(shù)碼管顯示窗口號碼“04”。同時，4號窗口的發(fā)光二極管閃爍顯示15次，然后一直點亮。（7）按下SB7（1號窗口暫停按鈕）時，1號窗口發(fā)光二極管熄滅。（8）按下SB8（2號窗口暫停按鈕）時，2號窗口發(fā)光二極管熄滅。（9）按下SB9（3號窗口暫停按鈕）時，3號窗口發(fā)光二極管熄滅。（10）按下SB10（4號窗口暫停按鈕）時，4號窗口發(fā)光二極管熄滅。（11）當4窗口的暫停按鈕按下時，兩組數(shù)碼管都顯示“00”。（12）當各個窗口的發(fā)光二極管處于閃爍狀態(tài)時，系統(tǒng)處于互鎖狀態(tài)，各個窗口的呼叫按鈕都不起作用。圖5.5程序檢查6結(jié)論PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第36頁。我的畢設(shè)課題是基于PLC智能排號系統(tǒng)的設(shè)計。作為一名機械專業(yè)的學生，之前對PLC及電氣自動化方面的知識學的不是很深，所以這次的畢設(shè)對我來說不但是對學習總結(jié)的過程，更是進一步學習探索的過程。PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第36頁。在做畢設(shè)之初，我花了大量的時間熟悉PLC的知識及收集相關(guān)資料。從中了解了智能排號系統(tǒng)的起源和發(fā)展過程，并且加深了對智能排號運行過程、控制系統(tǒng)的認識，熟悉了可編程序控制器在智能排號系統(tǒng)中的運用。并且初步試著用自己所學的專業(yè)知識，對PLC控制系統(tǒng)進行分析與設(shè)計，從而進一步理解了PLC的工作原理和使用方法，提高了PLC梯形圖的編程能力，掌握了PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試技巧，更加熟悉了GXDeveloper7.0編程軟件的應用。在完成本次設(shè)計的過程中遇到了很多困難，但是經(jīng)過不斷的努力，翻閱資料和請教老師，還是很好地解決了。對PLC的相關(guān)知識有了很大的提高。通過本次的設(shè)計，從新復習了整個大學里所學到的知識。同時，又從實際的角度去考慮設(shè)計的可行性。所以通過這次的設(shè)計，使我更好地掌握了所學的知識，同時又加強了自己獨立思考問題和解決問題的能力。本次設(shè)計中運用了AUTOCAD、GXDeveloper和Protel等軟件，很好地減少了工作的量。同時又加強了自己運用這些軟件的能力。為今后的工作打下了很好的基礎(chǔ)。鑒于本人所學知識有限，經(jīng)驗不足，又是初次進行復雜的設(shè)計，在此過程中難免存在一些錯誤和不足之處，懇請各位專家和PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第37頁。

謝辭PLC智能排號系統(tǒng)全文共44頁，當前為第37頁。在我的論文完成之際，特別要感謝我的指導老師張保忠老師。這次設(shè)計的整個過程都是在張保忠老師的積極幫助和指導下完成的。張老師淵博的學識、嚴謹求實的治學態(tài)度、誨人不倦的優(yōu)良品德使我受益非淺，并為我樹立了榜樣。張保忠老師不僅教授了我們PLC的知識，還教導我們無論是在工作還是在學習等方面都要養(yǎng)成嚴肅、認真、守時的良好作風，并以身作則，每次的指導時間都比我們先到，直到我們把問題問清楚后才走。我衷心的感謝張老師對我們的指導，并希望自己能夠好好地向老師學習，成為一個對事情認真、并一絲不茍地完成的人。值此設(shè)計完成之際，謹向?qū)熤劣诔绺叩木匆夂陀芍缘母兄x。同時還要感謝學校的領(lǐng)導，在整個過程中對我們的督促，使我們能夠在預定的時間中完成每個時間段的工作，并為我們提供了大學生創(chuàng)新實踐基地這樣優(yōu)越環(huán)境，幫助我順利的完成了實體模型的制作，畢設(shè)才得以按時按質(zhì)完成。也要感謝每個同學在設(shè)計以