1、 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 月学 号 铜陵学院毕业论文（设计）I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
2、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
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；数码显示贾伟 基于 PLC 的智能排号系统设计II铜陵学院毕业论文（设计）IIIAbstractIntelligent numeral system is in the public service places, simulate people queuing process, by waiting for take number, into the tea
4、m, team, snarling service functions instead 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 communi
5、cation control system, the implementation 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
6、 the corresponding window to enjoy the “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 eff
7、iciency; Provide staff service for managers 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, e
8、stablish a good image, improve service department 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 d
9、evelopment; Also introduced the development 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 in
10、telligent numeral system, work principle; 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贾伟 基于 P
11、LC 的智能排号系统设计目录摘 要 IAbstractII第一章 绪论 .11.1 课题背景 11.2 课题的目的及意义 1第二章系统总方案的设计 .32.1 系统设计的可行性及功能分析 32.2 智能排号系统设计 32.3 系统需求定义 42.3.1 客户用例图 42.3.2 业务员用例图 .5第三章 硬件设计 .63.1 PLC 的选型方法 .63.1.1 输入输出（I/O）点数的估算 .63.1.2 存储器容量的估算 .63.2 机型的选择 63.2.1 PLC 的类型 .63.2.2 电源的选择 .63.2.3 PLC 机型的最终确定 73.3 硬件配置简介 73.4 智能排号系统资源
12、分配 93.4.1 智能排号系统的硬件接线图 .93.4.2 PLC 智能排号系统的输入/输出模块分配表 .93.5 面板设计 103.6 数码显示部分设计 113.6.1 主显示屏设计 113.6.2 窗口显示屏设计 113.6.3 数码显示原理 11第四章 软件设计 .134.1 PLC 应用程序设计方法 .134.1.1 经验设计法 134.1.2 逻辑设计法 134.1.3 状态流程图设计法 134.2 智能排号系统设计分析 144.3 程序梯形图设计与分析 154.3.1 人数的查询与等待 .154.3.2 排队区取号 .154.3.3 窗口叫号按钮 .154.3.4 主屏叫号显示
13、.174.3.5 LED 灯的闪烁设计 .174.3.6 窗口暂停按钮设计 .20第五章 硬件制作及系统的调试 .21铜陵学院毕业论文（设计）5.1 电路的原理图的设计 215.2 系统调试及运行 .22第六章 总结与展望 .24参考文献 .25致 谢 .26附 录 .27贾伟 基于 PLC 的智能排号系统设计插图清单图 2 -1 智能排号系统框图 .3图 2 -2 客户用例图 .4图 2 -3 业务员用例图 .5图 3 -1 硬件接线图 .9图 3 -2 控制面板 .10图 3 -3 窗口键盘 .10图 3 -4 系统呼叫窗口显示图 .11图 3 -5 数码管显示图 .12图 4 -1 主程
14、序流程图 .14图 4 -2 查询等待人数程序图 .15图 4 -3 排队取号程序 .15图 4 -4 叫号按钮梯形图 .16图 4 -5 主显示屏设计流程图 .17图 4 -6 窗口 LED 灯闪烁程序图 .19图 4 -7 窗口暂停流程图 20图 5 -1 按键输入电路图 .21图 5 -2 发光二极管电路图 .21图 5 -3 24V 转 5V 电路图 22图 5 -4 程序检查 .23铜陵学院毕业论文（设计）表格清单表 3 -1 一般性能 .7表 3 -2 输入性能 .7表 3 -3 功能特性 .8表 3 -4 输出性能 .8表 3 -5 其它功能 8表 3 -6 输入/输出分配表 .
15、9铜陵学院毕业论文（设计）- 1 -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
16、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
17、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
18、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，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； 贾伟 基于 PLC 的智能排号系统设计- 2 -2）很好地避免了客户排队的极端心里，如乱插队
19、，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。铜陵学院毕业论文（设计）- 3 -第二章 系统总方案的设计2.1
20、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
21、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,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
22、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贾伟 基于 PLC 的智能排号系统设计- 4 -图 1-1 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；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
23、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 客户用例图铜陵学院毕业论文（设计）- 5 -2.3.2 业务员用例图图 3-3 业务员用例图贾伟 基于 PLC 的智能排号系统设计- 6 -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。
24、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：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
25、 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
26、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，使用具有局限铜陵学院毕业论文（设计）- 7 -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，国内
27、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，
28、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。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F
29、X2N-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，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 1-1 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
30、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）环境 无腐蚀气体，无导电尘埃表 2-2 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 贾伟 基于 PLC 的智能排号系统设计- 8 -输入电压 内部源电压 DC24V4V,外部源电压 DC24V8V输入阻抗 近似 3.3KOFF-ON DC4mA(最小)工作电流ON-OFF DC1.5mA（最大）OFF-ON 近似 10ms(有 8 点可改变从 060ms)响应时间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
31、，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逻辑指令 27 条（包括 MC/MCR,CJP/EJP,S/R）步进梯形指令 2 条（STL,REJ）指 令功能指令 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 卡无锁存 128 点锁存 64 点状态（锁存） 64 点辅助继电器特殊 16 点数据寄存器 64 点0.1s 定时器 16 点（延时接通）0.1999s定时器0.01s 定时器 8 点（延时接通）0.01
32、99.9s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 4-4 输出性能输出类型 继电器输出绝缘 继电器绝缘电阻负荷 2A/点感性负荷 35V/A/300000 次接通断开输出负荷灯泡负荷 100W漏电流 0mAOFF-ON 近似 10ms响应时间ON-OFF 近似 10ms表 5-5 其它功能型号 输入点 输出点 端子块 功耗 输入传感器电源铜陵学院毕业论文（设计）- 9 -F2N-48MR 24 点 24 点 可拆卸端子 40V/A
33、 0.2A3.4 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 6-6 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 SB0 X000控制数码显示个位 CD4511 Y000-Y003取号按键 SB1 X001 控制数码显 示十位 CD4511 YO04-Y0071 号柜台呼 SB2 X002 控制数码显 CD4511 YO10-Y013贾伟 基于 PLC 的智能排号系统
34、设计- 10 -叫按键 示个位2 号柜台呼叫按键 SB3 X003控制 1 号窗口 LED 闪烁L1 Y0143 号柜台呼叫按键 SB4 X004控制 2 号窗口 LED 闪烁L2 Y0154 号柜台呼叫按键 SB5 X005控制 3 号窗口 LED 闪烁L3 Y0161 号柜台暂停按键 SB6 X006控制 4 号窗口 LED 熄灭L4 Y0172 号柜台暂停按键 SB7 X007控制数码显示个位 CD4511 Y020-Y0233 号柜台暂停按键 SB8 X010控制数码显示十位 CD4511 Y024-Y0274 号柜台暂停按键 SB9 X0113.5 面板设计智能排号控制系统如下图所示
35、：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。叫号暂停铜陵学院毕业论文（设计）- 11 -图 4-3 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
36、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。图 5-4 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
37、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
38、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：请 08 号 客 户 到 5 号 窗 口 办 理 贾伟 基于 PLC 的智能排号系统设计- 12 -图 6-5 数码管显示图CD4511 是一片 CMOS BCD-所存驱动器，显示在 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，转换数码快控制范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，
39、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 的内部装有上拉电阻，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
40、使其在一定条件下工作。铜陵学院毕业论文（设计）- 13 -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
41、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，并没有规范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范思路，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
42、成熟，更具操作性。逻辑设计法通过逻辑代数为理论基础，从而在设计中通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、规范的生成逻辑序列。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，画出工艺流程图及绘制元件功能表，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
43、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。贾伟 基于 PLC 的智能排号系统设计- 14 -4.2 智能排号系统设计分析图 7-1 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
44、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号码，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号码到叫号窗口去办理和查询相关业务或选择暂停服务。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号码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。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
45、下一个取号了吗？是否有人等待完成了吗ANNNYYY铜陵学院毕业论文（设计）- 15 -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 8-2 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号码，号码区间只能是 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号码，
46、这样可以做到快速重复循环。再通过 SFWR 指令进行排队 12。图 9-3 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 四个窗口号码，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，同时传达指令同时贾伟 基于 PLC 的智能排号系统设计- 16 -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。大厅
47、窗口叫号按钮设计梯形图如下所示： 图 10-4 叫号按钮梯形图铜陵学院毕业论文（设计）- 17 -4.3.4 主屏叫号显示主显示屏设计方案如下：图 11-5 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号码，然后将此号码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号码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，常闭触点实现通电状
48、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。贾伟 基于 PLC 的智能排号系统设计- 18 -铜陵学院毕业论文（设计）- 19 -图 12-6 窗口 LED 灯闪烁程序图贾伟 基于 PLC 的智能排号系统设计- 20 -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 13-7 窗口暂停流程图
