基于PLC 出租車計價器的設計

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1、寧 波 工 程 學 院畢 業(yè) 設計論文 任 務 書編號 學院電子與信息工程學院 專業(yè)計算機控制班級 計控051 畢業(yè)設計論文題目 基于PLC 出租車計價器的設計 專題題目 發(fā)題日期： 2008 年 2 月 19 日設計（論文）： 自200 8 年3 月 12 日完成期限： 至2008 年 5 月 31 日答辯日期： 2008 年 月 日學 生 姓 名： 呂正躍 指 導 教 師： 余輝晴 教研室主任： 駱再飛 學 院 院 長： 鮑吉龍 附：畢業(yè)實習單位名稱： 畢業(yè)實習時間： 2008 年2 月 19 日至2008 年 5 月 31 日1設計（論文）擬解決的主要問題運用PLC技術設計并制作出租車計

2、價器，要求實現(xiàn)市面上的出租車計價器的基本功能，根據(jù)行程進行計價。2設計（論文）的主要內容和基本要求具有里程計數(shù)及顯示功能具有價格累加及顯示功能具有里程單價顯示功能具有計費模式的切換功能系統(tǒng)控制3推薦參考文獻（5篇左右，其中外文文獻至少2篇）PLC原理與應用，齊從謙，機械工業(yè)出版社，2005PLC編程實用指南，宋伯生，機械工業(yè)出版社，2007PLC應用技術，徐國林，機械工業(yè)出版社，2007可編程邏輯設計技術及應用，高書莉，郵電出版社，2001 4進度安排 1-3周完成開題報告4-12周完成畢業(yè)設計并上交畢業(yè)論文初稿13-14周畢業(yè)論文定稿15-16周系統(tǒng)測試驗收指導教師（簽字） 余輝晴 2008

3、年 2 月 18 日教研室主任審核意見：教研室主任（簽字） 年 月 日寧 波 工 程 學 院畢業(yè)設計（論文）文獻綜述設計（論文）題目： 基于PLC 出租車計價器的設計 學 院 名 稱： 電子與信息工程學院 專 業(yè)： 計算機控制技術051班 學 生 姓 名： 呂正躍 學號： 0318145 指 導 教 師： 余輝晴 2008年3 月 15 日 畢 業(yè) 設 計（論文）文 獻 綜 述前言-出租車計價器是安裝在出租汽車上的專用計量儀器，能連續(xù)累加，指示出行程中任一時刻乘客應付費用總額數(shù)，作為出租車的一個重要組成部分，計價器關系著出租車司機和乘客雙方利益，起著重要的作用，因此，具有良好性能的計價器對廣大

4、出租車司機朋友來說是很必要的。目前市場上大多用的是基于單片機控制的計價器，雖然其性能較穩(wěn)定，但在長時間的運行工作中，也很容易出現(xiàn)故障。因此，研究具有更高性能的計價器具有著非常高的現(xiàn)實應用意義。主體部分我國第一家生產計價器的企業(yè)是重慶市起重機廠，最早的計價器全部采用機械齒輪結構，只能完成簡單的計程功能，可以說，早期的計價器就是一個里程表。隨著技術的發(fā)展，產生了第二代計價器。它采用了手搖計算機與機械像結合的方式，實現(xiàn)了半機械半電子化，同時它在計程的同時還可完成計價的工作。大規(guī)模集成電路的發(fā)展又產生了第三代計價器，也就是全電子化的計價器。它的功能也在不斷完善。當單片機出現(xiàn)并應用于計價器后，現(xiàn)代出租車

5、計價器的模型也就基本具備了，它可以完成計程、計價、顯示等基本工作。單片機以及外圍芯片的不斷發(fā)展促進了計價器的發(fā)展。出租車計價器在最初使用時具備的主要功能是根據(jù)行駛里程計價，要求精度高、靠性好，隨著電子技術的發(fā)展以及對計價器的不斷改進和完善，便產生了諸多的附加功能。例如:(1) LED顯示功能數(shù)碼管的使用讓計價器實現(xiàn)多屏顯示的功能，可同時顯示各項營運數(shù)據(jù)，使乘客一目了然；(2) 永久時鐘功能在非營運狀態(tài)下，日歷時鐘芯片的使用使計價器可以顯示永久時鐘；(3) 存儲功能可存儲多項營運數(shù)據(jù)，便于查詢。新型數(shù)據(jù)存儲器的應用使得計價器的營運數(shù)據(jù)在掉電情況下還可以保存；(4) 語音功能實現(xiàn)語音甘影渝及語音提

6、示等。可以說計價器的發(fā)展史反應了現(xiàn)代科技的發(fā)展史。雖然用單片機設計的計價器有著諸多的優(yōu)點，但同時也存在了不少的缺點，如：(1) 在長時間的運行中，計價器很容易出故障，例如硬件上損壞、計價不準確；(2) 出租車計價器的亂加單價問題出租車所計單價分白天單價和夜間單價，晝夜單價的轉換就是依據(jù)日歷時鐘芯片內部時鐘數(shù)據(jù)進行的。但在使用中我們發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)出租車計價器都存在有亂報單價的問題，同時在加價上也出現(xiàn)晝夜單價相互加錯的問題。(3) 計價器容易被改裝?，F(xiàn)在不少地區(qū)出現(xiàn)了計價器被私自改裝，方法也多種多樣，有的可通過調整內部的可變電阻而改變計價器中相應的K值，有的通過外部的遙控器使金額呈一定規(guī)律的增加，

7、乘客稍不注意，便得為乘坐這輛車多付些額外的錢。(4) 出租車計價器的抗干擾問題出租車計價器的運行環(huán)境惡劣，通常會有很多的干擾信號，例如汽車啟動時的干擾信號相當大。雖然現(xiàn)在有很多抗干擾措施，但是，在反反復復多次的干擾下，計價器難免會出錯，甚至損壞。在工業(yè)控制過程中，繼電接觸器控制系統(tǒng)因其沒有運算、處理、通訊等功能，而不能完成復雜的控制方式，20世紀60年代可編程控制器（Programmable Logic Controller簡稱PLC）應運而生，PLC是一種專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的數(shù)字運算電子系統(tǒng)，它將計算機技術、自動控制技術和通訊技術融為一體，成為實現(xiàn)單機、車間、工廠自動化的核心設備，具有

8、可靠性高、抗干擾能力強、組合靈活、維修方便等諸多優(yōu)點。隨著技術的進步，其控制功能由簡單的邏輯控制、順序控制發(fā)展為復雜的連續(xù)控制和過程控制，成為自動化領域的三大技術支柱（PLC、機器人、CAD/CAM）之一。 PLC本就是為在工業(yè)控制中而設計的，因此，它可以在很惡劣的環(huán)境下正常工作，其壽命至少在5年以上 ，并且它本身的抗干擾性能也相當卓越，對于汽車啟動時的高電壓干擾信號根本沒有影響。同時，PLC中的指令功能強大，就其內部構成來說，本身就相當于是一套完整的單片機系統(tǒng)，完全可以完成單片機所能完成的功能。因此，研究PLC出租車計價器是具有很高的現(xiàn)實意義的。參考文獻：PLC原理與應用，齊從謙，機械工業(yè)出

9、版社，2005PLC編程實用指南，宋伯生，機械工業(yè)出版社，2007PLC應用技術，徐國林，機械工業(yè)出版社，2007可編程邏輯設計技術及應用，高書莉，郵電出版社，2001 寧 波 工 程 學 院畢業(yè)設計（論文）開題報告設計（論文）題目： 基于PLC出租車計價器的設計 學 院 名 稱： 電子與信息工程學院 專 業(yè)： 計算機控制技術051班 學 生 姓 名： 呂正躍 學號： 0318145 指 導 教 師： 余輝晴 2008年 2月 19日畢 業(yè) 設 計（論文）開 題 報 告1本課題的選題依據(jù)和研究意義本次畢業(yè)設計我所做的課題是“出租車計價器的設計”。隨著社會的發(fā)展，出租車已經同城市居民的日常生活息

10、息相關，其便捷、舒適的特點使之成為目前世界各個城市的主要運輸方式之一。出租車運輸是一種常見的運輸方式，因此，出租車的收費問題也自然成了我們所關心的話題，為了解決這個問題，人們把計價器應用到了出租車上。計價器作為出租車的一個重要組成部分，關系著出租車司機和乘客雙方利益，起著重要的作用，因此，具有良好性能的計價器對廣大出租車司機和乘客來說是很必要的。目前市場上大多用的是基于單片機控制的計價器，雖然其性能較穩(wěn)定，但在長時間的運行工作中，也很容易出現(xiàn)故障，而且其維修費用也頗高，據(jù)寧波一些司機的修理單據(jù)顯示，更換一個塑料齒輪的價錢為50元，一個集成板的個別元件損壞，質監(jiān)局一般采取的措施都是換掉整塊板，收

11、費150元、300元，這種價格難免讓人無法接受。在自動化控制領域，PLC是一種重要的控制設備。2003年，中國PLC市場規(guī)模達26.8億人民幣，小型PLC占64%，由于中國制造業(yè)的高速發(fā)展，市場未來可望保持年15%的增長率，2004年，中國PLC市場規(guī)模大約在30多億人民幣，推廣和普及PLC技術對提高我國的工業(yè)自動化水平及生產效率具有十分重要的意義。用PLC設計的出租車計價器功能強大，性能較單片機控制的更為穩(wěn)定，不易出現(xiàn)故障，靈活性好、可靠性高。2本課題的國內外研究動態(tài)1911年美汽車公司引進的法國雷諾牌汽車裝有計價器。這種計價器，按實用行駛英里計費，路程及車價均可顯示，計費起碼1英里，以后以

12、每1/4英里遞增計費。這種計價器此后在上海未推廣應用。上海解放后，采取以里程計費，依據(jù)路碼表記錄的實際行駛公里。但憑路碼表結算車費依據(jù)單一，且有誤差。1985年上海市錦藝微電腦廠和上海興達數(shù)字儀器廠在上海工業(yè)大學、上海市出租汽車公司科研室等有關科研單位的支持配合下，設計試制了上海第一代SJQJYI型和ATM6B型汽車電腦式計價器，1986年8月通過鑒定，同年9月獲得上海市標準計量局頒發(fā)的中華人民共和國制造計量器具許可證并正式投產。在總結經驗的基礎上，市客管處會同市計量局有關部門制訂了上海市出租汽車計價器技術標準，提出了具體的設計要求、檢驗條件和與之相配套的檢測手段。上海滬光電表廠投入了第二代計

13、價器的設計生產。1989年9月，上海第二電表廠設計生產了全國第一臺具有打印裝置功能的計價器。此時形成了計價器多家生產的競爭局面，各廠不斷開發(fā)新技術，先后又開發(fā)了第三代、第四代功能齊全的計價器。上海第二電表廠生產的計價器還進入國際市場，遠銷泰國、西班牙、日本等國家和香港。計價器的全面推廣使用，促進了服務質量的提高也有利于行業(yè)管理和企業(yè)經營管理。近年，上海市出租汽車公司研制成功使用IC卡（Integrated Circuit Card）又稱“智能卡”的計價器。這種IC卡分兩類。一類是用于支付車費的卡，乘客持有這種預先支付若干金額購得的乘車卡，在到達目的地下車前插入計價器，即可結算車費，并在計價器顯

14、示屏上反映乘車卡上的余額，同時小型打印機可打出本次業(yè)務費用結算情況。另一類是司機卡，作為企業(yè)管理用，每個營業(yè)司機人手一卡。司機卡能控制計價器進入、退出營業(yè)狀態(tài)，并記錄駕駛車輛的車號、司機工號、脈沖設置值、開機時間、關機時間、當班營業(yè)累計數(shù)據(jù)、當班各次業(yè)務詳細數(shù)據(jù)。每次業(yè)務包括上車日期、時間、下車時間、單價、計價里程、計價時間、車費金額、IC卡卡號、IC卡原額、車次間空駛里程等內容。每張司機卡可以記錄最多80次的詳細業(yè)務數(shù)據(jù)，存儲量為2K字節(jié)。每個駕駛員在上班時必須持本人司機卡打開計價器，使計價器進入營業(yè)準備工作狀態(tài)，然后只要操作空車燈即可進入或退出載客狀態(tài)。當1個班次的營業(yè)結束，駕駛員持司機卡

15、進行結賬（數(shù)據(jù)傳遞），將記錄在計價器內的各種有關數(shù)據(jù)傳送及記錄到該司機卡上，即關斷計價器。目前，一種新型的出租車計價器出租車稅控計價器正在發(fā)展中，已有部分地區(qū)進行試點使用?？梢哉雇?，今后的出租車計價器功能將會具有更高的精確性、可靠性及更完善的功能。3本課題擬解決的主要問題運用PLC技術設計并制作出租車計價器，要求實現(xiàn)市面上的出租車計價器的基本功能;根據(jù)行程進行計價。計算里程、金額并顯示金額；超出基價公里數(shù)費用另計；超出免費停車時間費用另計；到終點時顯示總額，按四舍五入取整數(shù).4本課題研究步驟、方法和研究措施在確定選擇這個課題后，首先要做的就是查閱大量的書籍、資料，了解本課題現(xiàn)階段的研究發(fā)展狀況

16、，熟悉出租車計價器的工作方式及現(xiàn)有的出租車計價標準；其次，熟練掌握PLC的指令功能，在參閱文獻資料的同時，確定自己的基本設計步驟，同時參照現(xiàn)有的單片機控制的出租車計價器的設計方案，吸取經驗教訓、開拓思路、進行比較，初步構思課題的工作流程圖；在此基礎上，設計工作流程圖，再根據(jù)其設計梯形圖以及編寫程序。調試程序、修改程序，直至實現(xiàn)各步功能；進行硬件設計及元件參數(shù)的計算、選擇、制作。最后，根據(jù)自己的設計過程，加上對前期資料的整理和修改加工，確定論文的中心及重點，撰寫畢業(yè)設計論文，經反復修改直至最終定稿。5本課題研究工作進度進度安排：1-3周： 檢索、消化資料、調研出租車計價現(xiàn)狀、完成開題報告；4-5

17、周： 確定初步設計方案；6-8周： 設計程序流程圖、程序梯形圖、程序指令，I/0元件分配表；9-10周： 程序調試、硬件設計、制作及調試；11-12周 完成畢業(yè)設計并上交畢業(yè)論文初稿13-14周：完成并上交畢業(yè)論文定稿。；15-16周：周系統(tǒng)測試驗收并答辨 6設計（論文）提綱1、論述總體方案設計；2、論述程序流程圖；3、論述軟件設計，介紹流程圖；4、論述硬件設計及調試過程；5、介紹軟件使用說明。指導教師意見：對畢業(yè)設計選題任務進行了較細致的探討，提出的方案和措施較具體，研究方法可行，難度和工作量適中，選題具有一定的應用開發(fā)價值，同意開題。指導教師： 余輝晴 2008年03月10日教研室審核意見

18、： 教研室主任： （親筆簽名） 年 月 日 寧 波 工 程 學 院 畢 業(yè) 設 計（論 文）設計（論文）題目： 基于PLC 出租車計價器的設計 學 院 名 稱： 電子與信息工程學院 專 業(yè)： 計算機控制技術 班 級： 計控 051班 學 號： 0318145 姓 名： 呂正躍 指 導 教 師： 余輝晴 定稿日期： 2008 年 4 月 28 日摘要本文具體介紹了如何使用PLC設計出租車計價器。出租車計價器是安裝在出租汽車上的專用計量儀器，能連續(xù)累加，并指示出行程中任一時刻乘客應付費用總額數(shù)及出租車行駛的里程。作為出租車的一個重要組成部分，計價器關系著出租車運營方和乘客的雙方利益，起著重要的作用

19、。ABSTRACTThis article mainly introduced how to design the rental car mileage fare meter with PLC.The taxi mileage fare meter is a special-purpose gaging instrument which installs on the taxi, it can accumulate continuously, and instructs in the travelling schedule no matter what a time passenger acc

20、rued expenditure total fixed number and rental car travel course. As a rental car important constituent, the mileage fare meter is relating the rental car operation side and passengers bilateral benefit, is playing the vital role.關鍵詞：出租車計價器,計量儀器,PLC控制KEYWORDS：taxi fare meter,gaaing instrument,PLC co

21、ntrol目錄一.引言 11出租車計價器的發(fā)展概況12課程設計來源和現(xiàn)狀二總體方案設計2.1 出租車計價器的計價原理2.2 計價器的計程方法2.3 計價器的計時方法2.4 寧波市出租車計價器計價標準2.5 計價器工作流程圖2.6 I/O分配表2.7 PLC的選型三軟件設計3.1 程序梯形圖3.2 程序語句四硬件設計4.1 元器件介紹4.2 主電路的設計五.系統(tǒng)調試與檢測六.參考文獻七.致謝八.產品使用說明書一.引言1.1 出租車計價器的發(fā)展概況出租車計價器最早出現(xiàn)在我國是在1911年，當時，美國汽車公司引進的法國雷諾牌汽車就裝有計價器，這種計價器，按實用行駛英里計費，路程及車價均可顯示，計費起

22、碼1英里，以后以每1/4英里遞增計費。由于各種原因，這種計價器此后在上海未推廣應用出租車行業(yè)在我國是八十年代初興起的一項新興行業(yè)，隨著出租車的產生，計價器也就應運而生。但當時在全國還沒有一家企業(yè)能夠生產，因此早期的計價器是由臺灣引進的。我國第一家生產計價器的企業(yè)是重慶市起重機廠，最早的計價器全部采用機械齒輪結構，只能完成簡單的計程功能，可以說，早期的計價器就是一個里程表。臺灣是計價器的主要生產場地，目前全世界的計價器中有90%為臺灣所生產?，F(xiàn)今我國生產計價器的企業(yè)有上百家，但由于技術原因，大部分廠家的產品都不能達標，因此生產廠家主要還是集中在北京、上海、沈陽和廣州。近年來，隨著改革開放的深入，

23、市場日益繁榮，作為現(xiàn)代都市象征之一的出租汽車得到蓬勃發(fā)展。經濟的發(fā)展，人民生活水平的提高，促使出租汽車越來越普及。與此相應，人們對出租汽車的合理收費也提出越來越高的要求。因此，出租汽車計價器得到人們的日益重視，已成為必不可少的營運專用設施。不僅受到客運管理部門的監(jiān)督，同時還受到國家計量機關定期的強制檢定。出租車計價器已成為乘客和駕駛員之間公正合理收費的依據(jù)，起到雙方“公平秤”的作用。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，出租車計價器已發(fā)展到了第三代，這種計價器集稅控、IC卡、計價、自動打印等功能于一體，乘客卡、司機卡、管理卡三類IC卡，分別用于運費支付、營運鎖定、營運數(shù)據(jù)采集和營運結算，現(xiàn)在很多地區(qū)都在推行這種

24、稅控計價器。1.2課程設計來源和現(xiàn)狀 出租車計價器是安裝在出租汽車上的專用計量儀器，能連續(xù)累加，指示出行程中任一時刻乘客應付費用總額數(shù)，作為出租車的一個重要組成部分，計價器關系著出租車司機和乘客雙方利益，起著重要的作用，因此，具有良好性能的計價器對廣大出租車司機朋友來說是很必要的。目前市場上大多用的是基于單片機控制的計價器，雖然其性能較穩(wěn)定，但在長時間的運行工作中，也很容易出現(xiàn)故障。因此，研究具有更高性能的計價器具有著非常高的現(xiàn)實應用意義。二 總體方案設計出租車計價器是安裝在出租汽車上的專用計量儀器，作用是顯示出出租車行駛的里程和乘客所需要付的金額，具有良好性能的計價器是乘客和司機都希望的。2

25、.1 出租車計價器的計價原理乘客應付的金額值是路程和時間的函數(shù)，計程和計時是計價器計價的依據(jù)，為方便起見，計程劃分為起程和續(xù)程兩部分，計時也分起始時間和后續(xù)時間。起程、續(xù)程值和起始時間、后續(xù)時間值的大小，一般由當?shù)卣嘘P部門（如客運交通管理、物價部門）視當?shù)刂T因素如城市大小、交通情況、生活和物價水平等確定，通常起程、起始時間大于續(xù)程、后續(xù)時間。起程內的車費通稱為基本車費、基價或起步價，乘客乘車計程不足基價里程是按基價收費，超過基價里程時超出部分按后續(xù)單價累計；計價器設定有免費等候時間，即運營時乘客要求停車免費等候時間，超過免費等候時間按等候單價累計收費。計價器按照一定間隔作跳躍式變化（例如圖

26、2.1），顯示金額。 圖2.1出租車的行進狀態(tài)分為兩種：一種是在沒有乘客情況下的狀態(tài)，稱為空車；一種是在有乘客情況下的狀態(tài)，稱為重車。出租車上備有一個空車牌標志，當處于空車情況下時，空車牌翻上，此時計價器不計價；當有乘客上車時，首先翻下空車牌，表示重車，然后計營運數(shù)據(jù)。計價器是按計程和計時計價的，它可以有兩種不同的計價方式：一種叫做時距并計式，是指重車時等候時間和里程同時收費；另一種叫做時距分離式，是指重車時等候時間和里程分開收費。一般認為時距分離式計價對乘客有利，時距并計式對經營者有利，從采用的情況來看，世界上大多數(shù)國家采用時距并計式。在時距并計式收費方式下，切換速度是計價器從計程收費轉換為

27、時距并計收費的車速切換點，切換速度是對時距并計式計價器而言的，而對時距分離式計價器，由于計價時不需要進行速度判別，也就不存在切換速度的問題。2.2 計價器的計程方法現(xiàn)有的單片機式計價器計價方法是首先累計汽車輪胎轉動的圈數(shù)，然后將圈數(shù)乘以輪胎周長得到行駛的里程。在此次設計中，采用的計程方法略有不同：首先按輪胎周長計算好每公里車輪要轉的圈數(shù)，因為續(xù)乘部分的基本里程為1公里，1公里就成為一個關鍵值，因此，程序中只需要比較其是否到達一公里所需的圈數(shù)，若達到該值，便將里程寄存器中的內容加上1，采用這種方法可以有效的防止誤差的累積。2.3 計價器的計時方法計時是指營運時乘客要求等候時的時間計算，按找計價標

28、準，1分鐘為一個基本單位，因此可以設計一個1分鐘的振蕩程序，每到一分鐘，將時間寄存器中的內容加1。2.4 寧波市出租車計價器計價標準本文按照寧波市2005年11月30日起新執(zhí)行的計價標準中的普通型設計。其相關計價標準如下：基價里程為3公里，起租金額為8元，每公里租價為每車1.80元，車輛在營運時乘客要求停車等候的免費等候時間為5分鐘，超過5分鐘的按每分鐘0.40元計收（出租車司機如遇上述情況，按鍵計費），車輛拋錨、路阻、肇事、待渡等不屬于乘客原因造成的停車等候，不得向乘客收取等候費，凡23時至次日5時前租用客運出租車的，每公里加收0.20元，超過基價公里和免費等候時間計程和計時金額按實際四舍五

29、入到元（即當乘客乘足或等候時間足0.5元時起跳為1元），計價器顯示金額為整元。2.5 計價器工作程序流程圖2.6 I/O分配表表2.1 I/O分配表X0空車牌D12等候時間D24續(xù)程單價Y24-Y27里程百位X1輪胎手動脈沖D13等候金額D25等候單價備注：當里程及金額的較高位為零時，Y4-Y27相應的輸出點將作為消隱信號輸出。X2開始等候D15總額暫存D26時間（時）X3計算總額D16總額（角）Y0-Y3金額個位X4輪胎自動脈沖D17總額（元）Y4-Y7金額十位D8超出基價的金額D18總額（角）余數(shù)Y10-Y13金額百位D10輪胎圈數(shù)D19顯示的里程Y14-Y17里程個位D11行駛里程D23

30、起步價Y20-Y23里程十位圖2.2 程序流程圖2.7 PLC的選型PLC是一種通用工業(yè)控制裝置，功能的設置總是面向大多數(shù)用戶的。眾多PLC產品既給用戶提供了廣闊的選擇余地。PLC的選用不同于繼電器接觸器控制系統(tǒng)的元件的選用，它在應用設計的開始即可根據(jù)工藝提供的資料及控制要求等預先進行。本文從以下幾個放面考慮PLC的選型。2.7.1 成本的考慮目前，工業(yè)控制上所用到的PLC大致有三菱、歐姆龍、西門子三大類。設計控制系統(tǒng)時，成本是一項很重要的考慮因素，因此在保證系統(tǒng)質量的前提下，要盡可能地減少成本。相比之下，三菱PLC的價格較其它兩類更為實惠。2.7.2 功能上的需求PLC的選型基本原則是滿足控

31、制系統(tǒng)的功能需要?？刂葡到y(tǒng)需要什么功能，就選擇具有什么樣功能的PLC。當然也要兼顧維修、備件的通用性。對于小型單機僅需要開關量控制的設備，一般的小型PLC都可以滿足要求。到了90年代，小型、中型和大型PLC已普遍進行PLC與PLC、PLC與上位機的通信與聯(lián)網(wǎng)，具有數(shù)據(jù)處理、模擬量控制等功能，例如三菱的FX2與P X2C系列小型PLC。對于設計出租車計價器，需要有數(shù)據(jù)處理能力及邏輯控制功能，另外，在設計中加進了晝夜單價自動轉換，也就是用到了特殊功能（時鐘），對此，F(xiàn)X2型PLC是一個比較好的選擇。2.7.3 I/O 點數(shù)的確定根據(jù)課題控制要求及它需要的I/O點數(shù)，F(xiàn)X2N-48MR型PLC有足夠

32、的點數(shù)來完成出租車計價器的設計。2.7.4 程序存儲器容量的選擇PLC的程序存儲容量通常以字或步為單位。例如叫1K字、4K步等叫法。PLC的程序步是由一個字構成的，即每個程序步占一個存儲器單元。大多數(shù)PLC的存儲器采用模塊式的存儲器卡盒，同一型號的PLC可以選配不同容量的存儲器卡盒，實現(xiàn)可選擇的多種用戶存儲器的容量，例如FX2型PLC可以有2K步、8K步等。根據(jù)本課題的控制要求及流程圖可大致估算出：程序步數(shù)應為幾百步。因此三菱FX2系列的PLC擁有足夠的空間來存儲程序。2.7.5 PLC的可靠性選擇出租車計價器的工作環(huán)境較惡劣，因此對PLC的性能上有一定的要求。通過了解，三菱PLC的性能比較好

33、。綜上所述，并結合實際情況，最終選用三菱FX2N-48MR型PLC，編程工具使用FX-20P型簡易編程器。三軟件設計3.1 程序梯形圖3.2 程序語句0LDX062LDT204118ANIM121ZRST4063OUTT205119OUTT10Y0K2K50Y2066OUTM11122LDT106ZRST4067LDX1123INCP24D868ORM11D12D2269ANIX2126OUTM1211ZRST4070INCP24127LDM12M0D10128ANIM26M3073PLSM10129CMP1016MOV1275LDM10K5K8076CMP10D12D23K50M2321MO

34、V12D10136LDM24K18M0137ORM25D2483LDM1138ORM2626MOV1284INCP24139OUTM26K4D11140LDM26D2587RSTD10141SUBP2131MOV1290LDIM16D12D801591CMP10K5D26K3D1236ZCP11D11148OUTM30K5M3149LDM30K2398LDM4150MUL22D2699ANIM16D25M27100OUTM9D1245LDM27101RSTD11D1346ORM29104LDM9157LDX347MOV12105ORM16158ADD20K86106ANIX0D8D23107O

35、UTM16D2352MOV12108LDM16D15K20109MUL22165OUTT200D24D24K157LDX4D11169ADD2058ANIT205D8D1359OUTT204116LDX2D15K2117ANIM10D16176OUTT203213ORX0247ANIY11K1214ADD20248ANIY12179LDT203K3249ANIY13180DIV23D11250BIN19D16D19D24K10221LDM17K1Y10D17222ANIX0255LDIY20187CMP10223BCD18256ANIY21K5D17257ANIY22D18K3Y0258ANI

36、Y23M6228BCD18259ANIY24194LDM8D19260ANIY25195ANDX3K3Y14261ANIY26196ADD20233LDIY4262ANIY27K1234ANIY5263BIN19D17235ANIY6D24D17236ANIY7K1Y20203LDIT0237ANIY10268LDIY24204OUTT1238ANIY11269ANIY25K1239ANIY12270ANIY26207LDT1240ANIY13271ANIY27208OUTT0241BIN19272BIN19K2D24D24211OUTM17K1Y4K1Y24212LDM4246LDIY102

37、77END程序語句是由梯形圖轉化而來，主要意思說明如下：第1到第11步是在運行前對相應的輸出點、數(shù)據(jù)寄存器、輔助繼電器進行清零；第16到第31步是對相應的寄存器進行賦值，例如D23中存放的是起步價，D24中存放的是續(xù)程單價，D25中存放的是等候續(xù)時的單價，D26中存放的是起租時的時間（時）；第36到第52步是比較是否在晝夜單價轉換的時間段內，如是，則在單價上作相應的調整，如不是則按原來的程序進行；第57到第68步是在模擬運行時的兩種輪胎圈數(shù)脈沖產生方式，其中一種是頻率為150次/分鐘的自動脈沖，另一種則是手撥開關，每撥動一次代表輪胎轉一圈，兩種方式可自由選擇；第70到第109步為正常行駛時的里

38、程計算和續(xù)程部分金額的計算，其中第76到第87步是比較輪胎轉動圈數(shù)是否到達一公里所需的圈數(shù)（K的相應值，為了調試及演示時方便，此處K值設為50，實際中 k=1km/c,c為輪胎周長），若到達，則在里程寄存器中加1，同時對D10清零，以便再次累計，第90到第107步為比較行駛里程是否到達基價里程數(shù)，若到達，則對里程寄存器D11清零， M16及其聯(lián)鎖開關讓其只比較一次，以正確累計續(xù)程部分里程，第109步是計算續(xù)程部分的金額；第116到第150步為中途停車等待時的計時及計費，第119步是比較是否到達免費等候的時間（為了調試及演示的方便，此處K值設為50，實際中應設為5分鐘即K=3000）。每到一分鐘

39、，在時間寄存器中加1，當?shù)群蚪Y束并時間大于5分鐘時，計算超出部分的時間并計算相應的金額；第157到第228步是分步計算出總金額并完成單位轉換，以及顯示金額和里程；第233到第272步是在金額和里程的較高位為零時對相應的數(shù)碼管進行消隱。四 硬件設計4.1 元器件介紹4.1.1 七段數(shù)碼顯示管LED數(shù)碼管是目前最常用的數(shù)字顯示器，圖4.2(a)所示為共陰管的電路，圖4.2(b)為共陰型數(shù)碼管的引出腳功能圖。 (b) 引腳圖(a) 共陰連接（“1”電平驅動）圖4.2 LED數(shù)碼管4.1.2 電阻的選擇在數(shù)碼管的前面需要接合適的電阻進行限流，電阻的規(guī)格也有要求，即要能完成限流功能，還要讓通過的電流足夠

40、點亮數(shù)碼管，同時，功率不能超過電阻的額定功率。根據(jù)實驗室現(xiàn)有的元件，這里選擇510歐、0.25瓦的電阻，據(jù)測量，通過的電流能驅動數(shù)碼管（大約6ma），功率上也能符合電阻的額定功率。4.1.3 CC4511譯碼驅動器CC4511是共陰型BCD碼鎖存/七段譯碼/驅動器，其引腳排列如圖4.1所示。圖4.1 CC4511引腳排列其中：A、B、C、D為BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g為譯碼輸出端，輸出“1”有效，用來驅動共陰極LED數(shù)碼管。測試輸入端，=“0”時，譯碼輸出全為“1”。為消隱輸入端，=“0”時，譯碼輸出全為“0”。LE為鎖定端，LE=“1”時，譯碼器處于鎖定（保持）狀態(tài)，譯碼輸出

41、保持在LE =“0”時的數(shù)值，LE=“0”為正常譯碼。表4.1為CC4511功能表。CC4511內接有上拉電阻，故只需在輸出端與數(shù)碼管筆端之間串入限流電阻即可工作。譯碼器還有拒偽碼功能，當輸入碼超過1001時，輸出全為“0”，數(shù)碼管熄滅。表4.1 CC4511 功能表4.2 主電路的設計根據(jù)要求，計價器要顯示金額和里程，也就是要將PLC中相應寄存器中的內容通過硬件顯示出來，根據(jù)4.1中的元件說明，可設計出總的硬件電路圖如圖4.3所示。圖4.3中，1、2、3、4、5、6號元件為4511譯碼驅動芯片，1號譯碼百位金額，輸入信號為PLC上的Y13、Y12、Y11、Y10的BCD碼輸出信號；2號譯碼十

42、位金額，輸入信號為PLC上的Y7、Y6、Y5、Y4的BCD碼輸出信號；3號譯碼個位金額，輸入信號為PLC上的Y3、Y2、Y1、Y0的BCD碼輸出信號；其中，每個譯碼器的和端和Vcc端都接高電平（5V電源正極），LE端和Vss端都接低電平（5V電源負極），；a、b、c、d、e、f號元件為七段發(fā)光（LED）數(shù)碼管，信號經譯碼器譯碼后，由七個輸出端經限流電阻輸入至數(shù)碼管相應端口，該數(shù)碼管為共陰型數(shù)碼管，因此每個管中都有兩個端口需要接地（圖中未標出），否則數(shù)碼管不能工作。圖中的譯碼器及數(shù)碼管的詳細資料和功能可參照4.1中的介紹。根據(jù)實際情況，當金額及里程的較高位為零時，應該不顯示數(shù)值（消隱），由于硬件

43、上的這種接線無法完成消隱，因此這項功能需在軟件中通過編程實現(xiàn)，這個在軟件設計中已作相應說明。圖4.3 硬件電路圖五 系統(tǒng)調試與檢測5.1 軟硬件調試程序編寫完成之后，就要對所編的程序進行調試。調試前先將程序通過編程器輸入到PLC中，再模擬運行同時監(jiān)控PLC的工作狀態(tài)，以判定是否達到控制目的。在調試期間，我發(fā)現(xiàn)了很多問題，程序上也作了很大的改動，具體情況敘述如下：第一階段是對初步的設計程序進行調試。該部分程序完成的功能主要是正常的行駛計價，不包括金額、里程的顯示和中途等候計費，按照預先的設想，調試比較成功，但同時發(fā)現(xiàn)了幾點不足之處： 存放行駛里程的寄存器中的數(shù)值比較大； 沒有完成最終金額的四舍五

44、入功能； 系統(tǒng)運行前沒有對相應的寄存器及其它部件復位。這些問題在調試中未能解決。第二階段是在第一次的程序基礎上加入了中途等候計費及部分的運行前復位功能，調試時較好的解決了、兩個問題，同時也存在著諸多問題： 運行前雖對相應的寄存器等作了復位，但用的是RST指令，由于程序中用到的寄存器和輔助繼電器較多，占用的指令步數(shù)也較多，程序不簡潔； 當出租車行駛里程到一定值時，寄存器出現(xiàn)了溢出； 中途等候部分的程序單獨調試成功，但在串入之后，原先程序中的幾個寄存器里的內容出現(xiàn)了異常；期間通過反復的查找及修改，發(fā)現(xiàn)了問題的原因是：等候部分的程序中也用到了寄存器，由于寄存器的安排有點亂，執(zhí)行除法指令時占用了原來程

45、序中的個別寄存器，導致計算出錯。該問題已成功解決，但第一階段調試中發(fā)現(xiàn)的問題仍未解決。第三階段調試期間，經過指導老師的指導，對前面的梯形圖做了完善性的修改，主要內容是：原來計算里程是按圈計算的，即輪胎每轉一圈，就乘以周長送入寄存器，PLC中不能輸入小數(shù)，而實際輪胎周長往往是小數(shù)，若將其放大10倍或100倍，再加上單價也需按角為單位計算，總的算起來數(shù)據(jù)會比較大，如果可以將輪胎周長設為整數(shù)，又會發(fā)生誤差累積的問題，而現(xiàn)在寧波所執(zhí)行的計價標準中說明，里程1公里是一個基本的計量單位，因此，計程方法改成了現(xiàn)行的按每公里輪胎轉動圈數(shù)來計算，這樣即解決了程序中輪胎周長設定的困難，也有效防止了誤差的累積，這樣

46、一來，問題及問題也得到了一定的改善，但問題仍未有效解決。第四階段調試時，將原先的RST復位指令改成了現(xiàn)行的ZRST成批復位指令，這樣一來，大大地減少了指令步數(shù)，有效解決了問題，同時，還加入了顯示功能，用的是七段譯碼指令SEGD，并調試成功，至此，出租車計價器已初具雛形。但經過反復研究，亦發(fā)現(xiàn)了新的問題： 運用SEGD指令雖然可以顯示出數(shù)據(jù)，但在這之前，需要將寄存器中的數(shù)據(jù)分成一個個一位數(shù)存放在不同的寄存器中，因為SEGD指令只對低四為進行譯碼，而且，每條SEGD指令需占用至少7個輸出點，而我們所選擇的PLC總共只有24個輸出點，這樣一來，便只能顯示金額，為了增加計價器的功能，必須尋找更簡潔的顯

47、示指令。經過反復比較PLC的指令功能，最后采用BCD碼轉換指令，它很好地解決了上述問題，除此之外，還利用了BIN變換指令將數(shù)據(jù)為零的較高位數(shù)碼管進行消隱。之后，經過很多次反復修改和調試，終于完成了出租車計價器的軟件設計。軟件完成之后便開始了硬件上的調試，由于電路中所用到的元件比較多，接線也比較復雜，盡管焊接的時候非常仔細，在調試時仍出現(xiàn)了很多的問題，比如數(shù)碼管顯示不清楚，有的根本不工作，但通過查手冊、書本并反復仔細的檢查每個焊點，問題都一一解決了。在完成硬件的單獨調試之后，便將PLC與硬件連接，進行聯(lián)合調試。雖然軟件硬件單獨調試都已成功，但在聯(lián)合調試中也出現(xiàn)了不少問題。剛開始數(shù)碼管無顯示，經過

48、多次的反復檢查，發(fā)現(xiàn)是排線的接法錯誤，通過了解排線的結構，重新安排每根線的走向，再次運行，數(shù)碼管已能顯示，但是數(shù)值仍有出錯，經過反復多次的排查測試，調試終于成功。 六 參考文獻1王兆義.小型可編程控制器實用技術M.北京:機械工業(yè)出版社,20042盧菊洪,程菊花,傅越千,等.數(shù)字電路與邏輯設計實訓教程M.北京:科學出版社,20033陳有根.可編程控制器概述J.大眾用電雜志，(1)：34-354陳浩.新技術形勢下PLC的發(fā)展前景J.機械工程與自動化，2004，84-855顧克勤.出租汽車計價器發(fā)展現(xiàn)狀之我見J.中國計量第34期6廖常初.PLC的發(fā)展趨勢J.電氣時代，2003，(12):53-557

49、蔡慶.出租車計價器的計價標準及其設計思想J.特區(qū)科技，1996，(6)：12-138楊建潮.出租車計價器的計價原理J.上海計量測試，2001，(1)：27-299王澤民.出租車計價器的發(fā)展J.特區(qū)科技，1994，8(1)：13-1510馬永翔.可編程控制器在應用中的細節(jié)問題J.電氣開關，2001，411張萬忠，袁新生.可編程控制器的時間設立及時間控制淺析J.蘇鹽科技，2001，(1):13-14七 致謝為期四個月的畢業(yè)設計終于順利結束了。本次畢業(yè)設計得到指導老師余輝晴老師的悉心指導，老師嚴謹求實的治學作風，豐富的實踐經驗和廣泛的專業(yè)知識使我受益非淺，為我以后的發(fā)展奠定了良好的基礎，在此表示深深

50、的感謝。三年的大學時光轉眼即逝，回顧這三年所學的知識，感覺就像一盤沙，沒有用處。通過此次畢業(yè)設計，我對以前的知識有了更深層的理解，同時，設計中涉及到了幾門不同的學科，這就需要了解兩者之間的相互聯(lián)系，這樣才能將它們結合起來使用。通過這次畢業(yè)設計，我對以前的知識進行了總結與聯(lián)系，使這些知識更加地系統(tǒng)化，可以說，因為這次畢業(yè)設計，以前的知識才真正的成為是自己的東西，感謝學校給我們提供這么好的機會。最后，對一直以來支持和鼓勵我的同學及朋友們表示誠摯的謝意，沒有你們的支持，也就沒有我的成功！八 產品使用說明書使用說明：乘客上車后翻下空車牌，表示重車，計價器開始工作，數(shù)碼管上顯示車子行駛里程及乘客所應付的金額；中途乘客若要求停車等候，則接通X2，進行等候計時，等候時間超過免費等候的時間后，所收的費用將與等候前的金額相加并顯示在數(shù)碼管上；X3為計算金額按鈕，一般均為接通，不需要撥動；到達目的地并結清費用后乘客下車，翻上空車牌，表示空車。該計價器量程：里程 0