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1、基于PLC的智能排号系统设计 毕 业 论 文（设计） 课 题 基于PLC的智能排号系统设计 学生姓名 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，生成号码由叫号请求通过排号系统逐一发送给主显示屏以致

2、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及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及其它各个步骤的原理设计，并简单

3、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 instead of t

4、he 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 implementation accord

5、ing 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 one-to-on

6、e 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 managers in re

7、al 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 department

8、 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 development histo

9、ry 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; In this

10、 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 插图清单表格清单第一章 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

11、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。本系统应用范围广泛，涉及面广，在

12、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，运用自动化工程及计算机控制技术而研制成的一种稳定性可靠的、运用范围广的、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

13、工业旅游业服务业在内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 课题的目的及意义 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

14、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，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，不安顺序排队等不好现象； 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

15、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 系统设计的可行性及功能分析 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及率覆盖广泛，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

16、个系统的功能设计过程中，以下几方面要我们重点注意及亟需解决的问题: （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。根据功能要求及设计方案确定输入及输出设备。 （3）根据I/O点数选择合适的PLC类型。 （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）进行硬件性能检测及分析，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

17、,首先应当了解国内客户对此的使用观念，操作条件及使用方法，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及注重的方面进行调理改造，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、条件及范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。图 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号码；

18、 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及前面的等 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 2-2 客户用例图2.3.2 业务员用例图图 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

19、依据PLC的选型不同而设计不同工艺流程方案，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及外部条件对点数的影响，为了避免余量不足，尽量扩展内存容量来扩充余量。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

20、：系统设立至少2个取号键盘，6个叫号键盘，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及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内存容量应尽

21、量大一点，最好选择能储存2500条程序顺序梯形图，这样方便更好的设计及系统可以很好的得到响应，避免内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、内存、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

22、，国内基本上都选选择220V交流电源，这样可以保持与国内电网功电压一致。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、可操作以及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的性能及价格，选用时应多

23、方面着入，而且还要根据CUP、存储器等也应考虑进去。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及发展到现在，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，实用范围广，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

24、术指标。 技术性能分为：一般性能，见表3-1；功能性能，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

25、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集电极开路晶体管绝缘光-电隔离 输入电压内部源电压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 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内置存储 附带寄存器盒可扩展到16KB指 令逻辑指令27条

26、（包括MC/MCR,CJP/EJP,S/R）步进梯形指令2条（STL,REJ）功能指令128个内置指令，最大可用256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）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 3-4 输出性能输出类型继电器输出绝缘继电器

27、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-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 3-1 硬件接线图3.4.2 PLC智能排号系统的输入/输出模块分配表 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键SB0X000控制数码显示

28、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

29、键SB9X0113.5 面板设计智能排号控制系统如下图所示：图 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。 图 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

30、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。图 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号码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