基于PLC的地鐵自動(dòng)售票機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉樂(lè) 文一潏 聶云鵬 李躍龍

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，地鐵列車(chē)也開(kāi)始廣泛地出現(xiàn)在人們的視野中。地鐵列車(chē)以其形式快捷、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，在各大城市得到了迅速發(fā)展。PLC系統(tǒng)自推出以來(lái)，在人們的生活和工作中得到了很好的發(fā)展，并引起了廣泛的關(guān)注。本文從可編程控制器的角度，對(duì)地鐵售票系統(tǒng)進(jìn)行了科學(xué)的設(shè)計(jì)，為地鐵建設(shè)提供了重要的幫助，促進(jìn)了地鐵行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：售票系統(tǒng);優(yōu)勢(shì);PLC

1前言

地鐵，大多數(shù)城市軌道交通系統(tǒng)用于承載城市中的通勤者，在許多情況下，城市軌道交通系統(tǒng)將被視為城市交通的骨干。一般來(lái)說(shuō)，城市軌道交通系統(tǒng)是許多城市用來(lái)解決交通擁擠問(wèn)題的方法。隨著中國(guó)城市的快速發(fā)展，地鐵承擔(dān)著越來(lái)越重要的任務(wù)——緩解城市交通壓力。

可編程序控制器（PLC）是以微機(jī)技術(shù)為核心的通用工業(yè)控制裝置。它具有功能強(qiáng)大、環(huán)境適應(yīng)性好、編程簡(jiǎn)單、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制和傳統(tǒng)工業(yè)改造中得到了廣泛的應(yīng)用。易控組態(tài)軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件。它集成了過(guò)程控制、現(xiàn)場(chǎng)操作和工廠資源管理，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化管理。本設(shè)計(jì)是一種采用PLC實(shí)現(xiàn)的地鐵售票機(jī)控制系統(tǒng)和采用簡(jiǎn)易控制組態(tài)實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.地鐵售票機(jī)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

2.1地鐵售票機(jī)的設(shè)計(jì)要求

地鐵自助售票機(jī)系統(tǒng)功能分要求：在本控制系統(tǒng)中，自助售票機(jī)根據(jù)乘客選擇的起點(diǎn)站和終點(diǎn)站的不同，只售4種不同價(jià)格的車(chē)票：3元、4元、5元、6元。自助售票機(jī)設(shè)有兩種投幣口，紙幣投幣口可識(shí)別“1元”、“5元”“10元”的紙幣;硬幣投幣口只能識(shí)別“1元”的硬幣。退幣設(shè)有一個(gè)出幣口，當(dāng)金額多于所需金額時(shí)可以退出“1元”、“5元”“10元”三種幣。

其控制原理是：首先由乘客從面板上點(diǎn)擊“購(gòu)票”，線路被激活，此時(shí)乘客可以從線路上選擇起點(diǎn)站和終點(diǎn)站，車(chē)票張數(shù)默認(rèn)為“一張”，如乘客需要，可以通過(guò)手動(dòng)按鈕來(lái)增加車(chē)票張數(shù)，當(dāng)面板上顯示“請(qǐng)投幣”時(shí)，乘客根據(jù)“應(yīng)付金額”的提示進(jìn)行投幣。若在30秒內(nèi)為收到“應(yīng)付金額”的錢(qián)幣數(shù)，則系統(tǒng)自動(dòng)回到初始界面。

當(dāng)投入錢(qián)幣后，面板上顯示出“確認(rèn)”和“放棄”兩個(gè)選項(xiàng)，當(dāng)點(diǎn)擊“確認(rèn)”時(shí)，則輸出車(chē)票;若此時(shí)點(diǎn)擊“放棄”，則停止購(gòu)票，直接退幣。當(dāng)乘客點(diǎn)擊了“確認(rèn)”，面板上顯示“請(qǐng)取票”，乘客根據(jù)提示取出車(chē)票，若此時(shí)還有余額，則面板上顯示出“繼續(xù)購(gòu)票”和“退幣”兩個(gè)選項(xiàng)，若點(diǎn)擊“繼續(xù)購(gòu)票”，這再次進(jìn)入購(gòu)票。

2.2地鐵售票機(jī)的方案比較及論證

2.2.1繼電器及可編程控制器的方案比較論證

本次設(shè)計(jì)的題目為地鐵售票機(jī)的控制方案設(shè)計(jì)，結(jié)合前期對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的了解，以及通過(guò)專(zhuān)業(yè)課所學(xué)的知識(shí)考量，首先使用繼電器作為地鐵售票機(jī)的控制器。雖然地鐵售票機(jī)控制簡(jiǎn)單，但是如果用繼電器的話，會(huì)造成控制柜接線復(fù)雜，并且接線柜體積龐大，不利于在現(xiàn)場(chǎng)的安裝，也不利于后期的修改維護(hù)。因此本次設(shè)計(jì)選用PLC作為控制器，目前國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的PLC有許多種，比如三菱，西門(mén)子，歐姆龍等，因?yàn)閷W(xué)校設(shè)計(jì)更多的PLC是三菱，因此本次選擇三菱PLC作為控制器，型號(hào)為FX-2N-32MR，本次設(shè)計(jì)所選用的PLC為以后的升級(jí)改造留下了充足的I/O點(diǎn)余量。

2.2.2單片機(jī)及可編程控制器的方案比較論證

（1）單片機(jī)控制方案

單片機(jī)本來(lái)抗干擾能力較低，從現(xiàn)在所要求的I/O總數(shù)來(lái)看，不論是MCS51系列還是MCS96系列單片機(jī)，都必須進(jìn)行大規(guī)模的擴(kuò)展，這樣系統(tǒng)電路更加復(fù)雜，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的可靠性。

單片機(jī)的售價(jià)并不貴，以目前市場(chǎng)價(jià)，較有名氣的ATMEL也不過(guò)十幾元錢(qián)一片而已，但簡(jiǎn)單從這表面上看這個(gè)問(wèn)題是不妥的，以本人幾年來(lái)單片機(jī)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)可知，要購(gòu)入單片機(jī)開(kāi)發(fā)裝置（如仿真器、燒錄器、電源）和還要開(kāi)模制版等，這都是一筆不小的費(fèi)用。加上開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)所投入的人力物力，其價(jià)錢(qián)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)應(yīng)用PLC開(kāi)發(fā)的費(fèi)用。另外由于設(shè)備是專(zhuān)用特殊設(shè)備，其控制系統(tǒng)專(zhuān)用性較強(qiáng)，通用性較差，為其投入過(guò)多的開(kāi)發(fā)費(fèi)用不值得。

單片機(jī)的開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)，從電路設(shè)計(jì)、開(kāi)模制版、編程、仿真、調(diào)試等經(jīng)歷非常長(zhǎng)的周期，工程師往往要花大部分的時(shí)間在硬件設(shè)計(jì)和編程調(diào)試處理上，對(duì)最為重要的工藝過(guò)程往往沒(méi)有更多的時(shí)間考慮。

利用單片機(jī)開(kāi)發(fā)的設(shè)備往往是專(zhuān)用的特殊設(shè)備，在市場(chǎng)上往往不能找到可替代的備件，所以不便于維護(hù)，這是用戶最不愿看到的。

對(duì)于此種方案，本課程設(shè)計(jì)中方不合適

（2）PLC控制方案

PLC誕生就是應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制，PLC的可靠性得到了工控業(yè)界的認(rèn)可。據(jù)最近行業(yè)統(tǒng)計(jì)顯示，目前采用PLC控制的設(shè)備份額達(dá)90%。就此設(shè)備的控制來(lái)說(shuō)，采用PLC來(lái)進(jìn)行的設(shè)備開(kāi)發(fā)和控制費(fèi)用都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于采用單片機(jī)或IPC的費(fèi)用，其系統(tǒng)可大可小，小的幾點(diǎn)，大的數(shù)千點(diǎn)，甚至上萬(wàn)點(diǎn)，很好解決工業(yè)控制問(wèn)題，適用于很多場(chǎng)合。

采用PLC進(jìn)行設(shè)備控制，工程師無(wú)須花太多的精力在硬件的處理上，采用積木式結(jié)構(gòu)很快可以形成系統(tǒng)電路，大部分精力集中在工藝的了解處理和程序的編寫(xiě)上，有利于設(shè)備的快速開(kāi)發(fā)，程序的編輯、修改和調(diào)試也都可隨時(shí)進(jìn)行，縮短了開(kāi)發(fā)時(shí)間。

隨著微電子控制技術(shù)的發(fā)展，PLC的處理能力也越來(lái)越強(qiáng)，其通訊能力、運(yùn)算處理能力、容量（I/O容量和程序容量）等都有長(zhǎng)足的發(fā)展。

（3）方案選擇

如果使用單片機(jī)作為控制器，雖然同樣可以實(shí)現(xiàn)地鐵售票機(jī)的各項(xiàng)功能，但是單片機(jī)屬于C語(yǔ)言編程，不利于前期開(kāi)發(fā)，并且后期維護(hù)很難找到專(zhuān)業(yè)人員，往往壞了一個(gè)小小的電子元器件就需要更換整塊電路板。并且單片機(jī)的穩(wěn)定性遠(yuǎn)不如在工業(yè)上早已使用成熟的PLC。

綜上所述，本次設(shè)計(jì)采用PLC作為控制器。

參考文獻(xiàn)

[1]鄂大辛.液壓傳動(dòng)與氣動(dòng)傳動(dòng).北京理工大學(xué)出版社，2007

作者簡(jiǎn)介：劉樂(lè)（1999-），男，漢，四川省綿陽(yáng)市，本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化

文一潏（2000-），男，漢，四川省儀隴縣，本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化

聶云鵬（1999-），男，漢，四川省江油市，本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化

李躍龍（1999-），男，漢，四川省眉山市，本科，研究方向，電氣工程及其自動(dòng)化