PLC智能排号系统.docx

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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，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

Abstract

Intelligentqueuemanagementsystemisinthepublicserviceestablishments,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;digitaldisplay

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、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（ProgrammablelogicController）。

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（ProgrammableController）。

但由于PC容易与个人计算机（ProgrammableController）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（InternationalElectricalCommittee）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；

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

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。

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。

（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。

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；

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：

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；

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，汉字用贴字即可。

③窗口显示——显示当前处理的业务号码（01——99，可自动循环；00表示暂停服务）。

④窗口灯——当该窗口叫号时，窗口灯闪烁用以提醒顾客。

3PLC智能排号系统硬件设计

3.1PLC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、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。

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

AC110~120V/220~240V单相50/60Hz

电源波动

AC93.5~132V/187~264V，10ms以下瞬时断电，控制不受影响

环境温度

0~55度

环境湿度

45%~95%，无凝露

抗振动

10~55Hz，0.5mm，最大2g（重力加速度）

抗冲击

10g，3轴X、