地铁自动售票机的触摸屏控制程序设计毕业设计精品精.docx
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地铁自动售票机的触摸屏控制程序设计毕业设计精品精
天津职业技术师范大学TianjinUniversityofTechnologyandEducation
毕业设计
专业:
电气工程与自动化
班级学号:
电自0901
学生姓名:
史珍东
指导教师:
肖宝兴高级工程师
二〇一三年六月
天津职业技术师范大学本科生毕业设计
地铁自动售票机的触摸屏控制程序设计Touchscreencontrolprogramdesignofthesubwayticketmachines
专业班级:
电自0901
学生姓名:
史珍东
指导教师:
肖宝兴高级工程师
学院:
自动化与电气工程
2013年6月
摘要
跟随计算机技术的猛速发展,计算机在每行每业管理中应用的普及,使用计算机实现每行每业信息化的管理已经势在必行。
这个系统是根据行业管理中实际的地铁售票系统运行过程中的需求并且经过了实际的需求分析,采用强大功能的WinCCflexible、STEP7MicroWIN做为这个系统的开发工具。
本着整个系统的设计符合操作简便快捷、灵活实用、易上手的要求出发,完成了售票管理的基本过程。
论文主要涉及到触摸屏与PLC之间的通信问题以及PLC程序执行等问题,所要完成的功能和开发的过程。
经过整理,它使用西门子公司的WinCCflexibl、STEP7MicroWIN等开发工具。
利用其提供的各种开发软件,尤其是数据窗口这个可以方便并且简洁操纵数据库的智能化对象。
首先在短时间内建立系统应用原型,然后,对初始原型系统进行需求迭代,不断修正和改进直到形成人们中意的地铁售票管理的可行性系统。
关键词:
地铁自动售票,plc,触摸屏,西门子
ABSTRACT
Followingthesharplydevelopmentofcomputertechnology,Thepopularityofcomputerapplicationinvirtuallyeveryindustryinthemanagement,Usingcomputertorealizevirtuallyeveryindustryinformatizationmanagementisimperative.Thissystemisaccordingtotheactualmetroticketingsysteminindustrymanagementoperationintheprocessofdemandanalysisandthroughtheactualdemand,usingthepowerfulfunctionofWinCCflexible,STEP7MicroWINasthesystemdevelopmenttools.
Basedonthedesignofthewholesystemconformstotheoperationconvenient,flexibleandpractical,easytofittherequirement,completestheaffairs.ThesismainlyinvolvestheproblemofcommunicationbetweentouchscreenwithPLCandPLCprogramexecution,etc,Tocompletethefunctionanddevelopmentprocess.
Afterthinking,ItUsingSiemensWinCCflexibl,STEP7MicroWINdevelopmenttools,etc.Usingthevariousdevelopmentofferedbythesoftware,particularlythedatawindowthiscanconvenientandconcisemanipulationdatabaseintelligentobjects.Buildsystemapplicationprototypeinashorttimefirst,andthen,theinitialprototypesystemneedsiteration,Alwaysreviseandimproveuntilformpeoplepreferredthefeasibilityofsubwayticketmanagementsystem.
KeyWords:
Metroticketing,PLC,Touchscreen,Siemens
1概述...................................................................................................................................11.1地铁自动售票机.....................................................................................................11.2触摸屏.....................................................................................................................11.3西门子PLC..............................................................................................................1
1.4设计目标及任务.....................................................................................................2
2现代触摸屏技术................................................................................................................42.1触摸屏概述.............................................................................................................42.2表面声波式触摸屏.................................................................................................42.2.1基本结构........................................................................................................42.2.2工作原理........................................................................................................42.2.3主要优缺点....................................................................................................52.3电阻式触摸屏.........................................................................................................52.3.1基本结构........................................................................................................52.3.2工作原理........................................................................................................52.3.3主要优缺点....................................................................................................62.4电容式触摸屏.........................................................................................................62.4.1基本结构........................................................................................................62.4.2工作原理........................................................................................................62.3.3主要优缺点....................................................................................................72.5红外线触摸屏.........................................................................................................72.5.1基本结构........................................................................................................72.5.2工作原理........................................................................................................72.5.3主要优缺点....................................................................................................82.6触摸屏的技术特性.................................................................................................82.6.1透光性能........................................................................................................82.6.2绝对坐标系统................................................................................................8
2.6.3检测与定位....................................................................................................8
3西门子S7-200PLC.............................................................................................................93.1PLC概述.................................................................................................................93.1.1可编程序控制器的典型产品.............................................................................93.1.2可编程序控制器的特性................................................................................9
3.2西门子PLC概述（10
3.3西门子S7-200PLC的主要功能（10
3.4西门子S7-200PLC的硬件系统结构（10
3.5西门子S7-200PLC的输入、输出（11
3.6西门子S7-200PLC扫描周期及工作方式（12
3.7西门子S7-200PLC通信模式（13
3.7.1PPI协议（13
3.7.2自由口通讯（13
3.7.3MPI协议（14
3.7.4PROFIBUS协议（14
3.8发展趋势（14
4本课题程序设计（16
4.1方案总体设计（16
4.1.1设计要求（16
4.1.2设计思路及技术改进（16
4.2西门子S7-200PLC的应用（17
4.2.1西门子S7-200PLC运算指令的应用（17
4.2.2西门子S7-200PLC通讯方式的选择与设置（17
4.3TP177B触摸屏及其组态软件WinCCflexible的应用（17
4.3.1HMI介绍（17
4.3.2TP177B触摸屏（18
4.3.3WinCCflexible概述（18
4.3.4建立项目（18
4.3.5建立组态画面（19
4.4S7-200PLC与TP177B触摸屏的通讯设置（19
4.4.1组态软件与PLC的连接要求（19
4.4.2组态软件与PLC之间的通讯（19
4.4.3创建S7-200的连接（20
4.4.4通讯参数的设置（20
4.5程序设计（20
4.5.1程序流程图（20
4.5.2主要实现的功能（22
4.5.3输入输出点的配置（22
4.5.4计算票价（22
4.5.5数钱（24
4.5.6计算找钱程序（25
4.5.7出票程序（27
4.5.8找零（28
4.5.9系统复位（29
结论（31
参考文献（32
致谢（33
1概述
1.1地铁自动售票机
日前,城市交通日益拥挤的问题越来越严重。
因此,全国各大城市都开始了地铁项目的建设。
城市与城际轨道交通的建设也逐渐成为近年国家投资的重点项目之一。
自动售检票系统（AutomaticFareCollectionSystem,简称AFC系统是集计算机技术、通信技术、机械制造于一身的自动化售票、检票系统,是利用计算机集中控制自动售票、自动检票以及自动收费、自动统计的自动化系统,是利用计算机集中控制自动售票、自动检票以及自动收费、自动统计的自动化系统。
该系统由以下几块组成:
CC（中央计算机系统;SC（车站计算机系统;TVM（自动售票机;AGM（自动检票机;AVM（自动加值机;BOM（人工售补票机;E/S（编码分拣机;TCM（自动查询机;紧急按钮及双电源设备以及其他辅助设备。
其中,自动售票机是自动售检票系统中车站硬件设备重要的组成部分,,主要的功能就是实现无人自动售票。
本章主要介绍了论文的背景,自动售票机（TVM发展现状,自动售票机（TVM的工作流程及组成。
1.2触摸屏
触摸屏（touchscreen也叫做“触控屏”、“触控面板”,是一种可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置,当接触了屏幕上的图形按钮时,屏幕上的触觉反馈系统可根据预先编程的程式驱动各种连结装置,可用以取代机械式的按钮面板,并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。
触摸屏作为一种最新的电脑输入设备,它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。
它赋予了多媒体以崭新的面貌,是极富吸引力的全新多媒体交互设备。
触摸屏在我国的应用范围非常广阔,主要是公共信息的查询;如电信局、税务局、银行、电力等部门的业务查询;城市街头的信息查询;此外应用于领导办公、工业控制、军事指挥、电子游戏、点歌点菜、多媒体教学、房地产预售等。
将来,触摸屏还要走入家庭。
1.3西门子PLC
它主要由中央处理单元、输入接口和输出接口、通信接口和其他组件组成。
其中CPU可以说是PLC的核心、I/O单元之间连接现场设备和CPU接口电路,通信接口用于连接到编程器和上位机。
对于完全整体式的PLC,所有部件都是放在一个机壳内,而对于模块化的PLC,每个功能单元独立封装,叫做模板,每个模块通过总线连接,安装
在框架或导轨的上面。
根据品牌的PLC在市场上很多,各种各样的品牌下还有具体型号,更具有不同的功能。
但看起来从结构、PLC具有相似的结构,包括CPU、内存、输入/输出端口,等等所组成。
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微机相同,基本构成为:
（1中央处理单元CPU
CPU是PLC的核心,其主要作用如下。
①读取用户输入的程序,并保存至程序存储器;
②读取I/O送入的现场信号,并存入相应的数据存储器;
③执行用户程序,完成各种逻辑运算和数学运算,并输出相应的动作信号实现程序预先规定的动作;
④系统自诊断,检测CPU自身的运行状态。
（2存储器
PLC的存储器用来存放PLC系统程序、用户程序和实时数据。
（3输入输出接口电路
输入输出接口是PLC与现场设备之间的连接端口。
微机的I/O接口为弱电信号,工作电压5V,而PLC的输入输出口可以工作在强电,其输出接口直接和大功率设备相连接,直接驱动大型设备工作。
小型PLC通常将I/O部分集成在PLC设备上,提供的端口也较少,而对于中、大型PLC,I/O部分通常做成专门的输入输出模块,用户可根据自己的需要选取不同功能、不同点数的I/O模块来满足系统的需要。
为便于检查,每个I/O点都接有指示灯,某点接通时,相应的指示灯发光指示。
用户可以方便地检查各点的通断状态。
PLC的输出接口在工业过程中通常可以实现开关量逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制以及数据处理等功能。
（4功能模块
如计数、定位等功能模块。
（5其他设备
PLC还可以配备录音机、打印机、EPROM擦除器及显示屏等图形监控设备等。
1.4设计目标及任务
地铁自动售票机应用于地铁站,它能利用现代智能化技术让地铁站有限的空间发挥出最大的潜能。
地铁自动售票机采用触摸屏作为人机进行信息传递的交互界面,并利用PLC作为内部控制核心,对信息进行集中处理。
在人将信息经触摸屏输入到PLC,
以及PLC将信息通过触摸屏进行显示的过程中,主要涉及到触摸屏与PLC之间的通信问题以及PLC程序执行等问题。
在该论文中详细的介绍以上问题,并将触摸屏的分类、特点、工作原理及应用场合等都做了详尽的描述。
在该系统设计中,选择西门子
S7-200系列的CPU226型PLC作为地铁售票机的主机,对由触摸屏控制器输入的信息进行处理;触摸屏选择的是西门子TP177B,可通过RS485接口与PLC进行通信,它对应的组态软件是WinCCflexible。
在实现自动售票机的基本功能外,还采用自动封锁技术,对取票托盘进行了改进,使整机更加以人为本。
在这个设计中,用到的硬件有西门子S7-200PLC、西门子TP177B触摸屏和计算机。
用到的软件有STEP7MicroWIN、WinCCflexible。
所选的触摸屏是西门子TP177B,它对应的组态软件是WinCCflexible。
触摸屏是整个系统的输入和输出设备,其输入和输出是由触摸屏控制器和PLC共同完成的。
触摸屏上的每一个按钮对应的是一个过程变量,该变量是在触摸屏组态软件中进行设定的。
选择的PLC是西门子S7-200中的CPU226。
该PLC与TP177B触摸屏可以通过PPI通信协议直接进行通讯。
并且该PLC有16个输出点,在本设计中已经足够。
西门子S7-200PLC与TP177B触摸屏之间的通讯用的PPI协议。
在用计算机对PLC和触摸屏进行编程时,用PC/PPI电缆,在PLC和触摸屏之间进行连接时可采用网络电缆。
在程序设计中,除完成地铁自动售票机的正常购票外,还对取票托盘进行了改进,即增加了制票及找零动作未完成前封锁取票托盘的控制。
因为在取票和取回零钱的过程中,很多人听到票或找回的硬币发出声音后,便打开托盘去取票。
其实,此时票或找回的硬币还未到达取票口,只是在通往取票口的过程中,所以当我们在票或找回的硬币还未到达取票口前打开取票托盘的话,当票或找回的硬币到达取票口后便会冲出取票口,造成比较麻烦的后果。
在设计中,增加了解决该问题的功能,使之更加完善。
2现代触摸屏技术
2.1触摸屏概述
我们在第一章已经大致介绍了触摸屏,本节我们主要介绍触摸屏的分类。
从技术原理来区分触摸屏,大致可以分为五个基本种类:
电阻技术触摸屏、矢量压力传感技术触摸屏、红外线技术触摸屏、电容触技术触摸屏和表面声波触摸屏。
其中的电阻触摸屏技术方向是准确的,但它的价格比较高,并且易碎怕磨损;矢量压力传感技术触摸屏已成为“文物”;红外线技术触摸屏价格低廉,但外框脆弱,容易产生光干扰,曲面情况下失真;电容触摸屏的概念设计是合理的,但是图像失真问题很难得到根本解决;表面声波触摸屏解决了以往触摸屏的各种缺陷,清晰而不容易被损坏,适于各种场合,缺点是如果屏幕表面有水滴和尘土会使触摸屏变得迟钝,甚至无法工作。
按照触摸屏的工作原理和传输信息的介质,把触摸屏分为四种,它们分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式。
每一类触摸屏都有其各自的优缺点,要了解哪种触摸屏适用于哪种场合,关键的就是要在于要懂得每一类触摸屏技术的工作原理和特点。
2.2表面声波式触摸屏
2.2.1基本结构
表面声波触摸屏的基本结构是:
由强化玻璃和超声波换能器组成,超声波换能器安置在玻璃屏的边角上。
2.2.2工作原理
以右下角的X-轴发射换能器为例:
发射换能器把控制器通过触摸屏电缆送来的电信号转化为声波能量向左方表面传递,然后由玻璃板下边的一组精密反射条纹把声波能量反射成向上的均匀面传递,声波能量经过屏体表面,再由上边的反射条纹聚成向右的线传播给X-轴的接收换能器,接收换能器将返回的表面声波能量变为电信号。
当发射
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