基于PLC的地铁自动售票机控制系统设计

刘乐 文一潏 聂云鹏 李跃龙

摘要：随着社会经济的快速发展，地铁列车也开始广泛地出现在人们的视野中。地铁列车以其形式快捷、价格低廉等优点，在各大城市得到了迅速发展。PLC系统自推出以来，在人们的生活和工作中得到了很好的发展，并引起了广泛的关注。本文从可编程控制器的角度，对地铁售票系统进行了科学的设计，为地铁建设提供了重要的帮助，促进了地铁行业的发展。

关键词：售票系统;优势;PLC

1前言

地铁，大多数城市轨道交通系统用于承载城市中的通勤者，在许多情况下，城市轨道交通系统将被视为城市交通的骨干。一般来说，城市轨道交通系统是许多城市用来解决交通拥挤问题的方法。随着中国城市的快速发展，地铁承担着越来越重要的任务——缓解城市交通压力。

可编程序控制器（PLC）是以微机技术为核心的通用工业控制装置。它具有功能强大、环境适应性好、编程简单、使用方便等優点。因此，近年来在工业自动控制和传统工业改造中得到了广泛的应用。易控组态软件是一种通用的工业监控软件。它集成了过程控制、现场操作和工厂资源管理，以实现优化管理。本设计是一种采用PLC实现的地铁售票机控制系统和采用简易控制组态实现的监控系统的设计。

2.地铁售票机系统方案设计

2.1地铁售票机的设计要求

地铁自助售票机系统功能分要求：在本控制系统中，自助售票机根据乘客选择的起点站和终点站的不同，只售4种不同价格的车票：3元、4元、5元、6元。自助售票机设有两种投币口，纸币投币口可识别“1元”、“5元”“10元”的纸币;硬币投币口只能识别“1元”的硬币。退币设有一个出币口，当金额多于所需金额时可以退出“1元”、“5元”“10元”三种币。

其控制原理是：首先由乘客从面板上点击“购票”，线路被激活，此时乘客可以从线路上选择起点站和终点站，车票张数默认为“一张”，如乘客需要，可以通过手动按钮来增加车票张数，当面板上显示“请投币”时，乘客根据“应付金额”的提示进行投币。若在30秒内为收到“应付金额”的钱币数，则系统自动回到初始界面。

当投入钱币后，面板上显示出“确认”和“放弃”两个选项，当点击“确认”时，则输出车票;若此时点击“放弃”，则停止购票，直接退币。当乘客点击了“确认”，面板上显示“请取票”，乘客根据提示取出车票，若此时还有余额，则面板上显示出“继续购票”和“退币”两个选项，若点击“继续购票”，这再次进入购票。

2.2地铁售票机的方案比较及论证

2.2.1继电器及可编程控制器的方案比较论证

本次设计的题目为地铁售票机的控制方案设计，结合前期对皮带运输机的了解，以及通过专业课所学的知识考量，首先使用继电器作为地铁售票机的控制器。虽然地铁售票机控制简单，但是如果用继电器的话，会造成控制柜接线复杂，并且接线柜体积庞大，不利于在现场的安装，也不利于后期的修改维护。因此本次设计选用PLC作为控制器，目前国内常见的PLC有许多种，比如三菱，西门子，欧姆龙等，因为学校设计更多的PLC是三菱，因此本次选择三菱PLC作为控制器，型号为FX-2N-32MR，本次设计所选用的PLC为以后的升级改造留下了充足的I/O点余量。

2.2.2单片机及可编程控制器的方案比较论证

（1）单片机控制方案

单片机本来抗干扰能力较低，从现在所要求的I/O总数来看，不论是MCS51系列还是MCS96系列单片机，都必须进行大规模的扩展，这样系统电路更加复杂，进一步降低了系统的可靠性。

单片机的售价并不贵，以目前市场价，较有名气的ATMEL也不过十几元钱一片而已，但简单从这表面上看这个问题是不妥的，以本人几年来单片机开发经验可知，要购入单片机开发装置（如仿真器、烧录器、电源）和还要开模制版等，这都是一笔不小的费用。加上开发周期长所投入的人力物力，其价钱已远远地超过应用PLC开发的费用。另外由于设备是专用特殊设备，其控制系统专用性较强，通用性较差，为其投入过多的开发费用不值得。

单片机的开发周期较长，从电路设计、开模制版、编程、仿真、调试等经历非常长的周期，工程师往往要花大部分的时间在硬件设计和编程调试处理上，对最为重要的工艺过程往往没有更多的时间考虑。

利用单片机开发的设备往往是专用的特殊设备，在市场上往往不能找到可替代的备件，所以不便于维护，这是用户最不愿看到的。

对于此种方案，本课程设计中方不合适

（2）PLC控制方案

PLC诞生就是应用于工业现场控制，PLC的可靠性得到了工控业界的认可。据最近行业统计显示，目前采用PLC控制的设备份额达90%。就此设备的控制来说，采用PLC来进行的设备开发和控制费用都要远远低于采用单片机或IPC的费用，其系统可大可小，小的几点，大的数千点，甚至上万点，很好解决工业控制问题，适用于很多场合。

采用PLC进行设备控制，工程师无须花太多的精力在硬件的处理上，采用积木式结构很快可以形成系统电路，大部分精力集中在工艺的了解处理和程序的编写上，有利于设备的快速开发，程序的编辑、修改和调试也都可随时进行，缩短了开发时间。

随着微电子控制技术的发展，PLC的处理能力也越来越强，其通讯能力、运算处理能力、容量（I/O容量和程序容量）等都有长足的发展。

（3）方案选择

如果使用单片机作为控制器，虽然同样可以实现地铁售票机的各项功能，但是单片机属于C语言编程，不利于前期开发，并且后期维护很难找到专业人员，往往坏了一个小小的电子元器件就需要更换整块电路板。并且单片机的稳定性远不如在工业上早已使用成熟的PLC。

综上所述，本次设计采用PLC作为控制器。

参考文献

[1]鄂大辛.液压传动与气动传动.北京理工大学出版社，2007

作者简介：刘乐（1999-），男，汉，四川省绵阳市，本科，研究方向：电气工程及其自动化

文一潏（2000-），男，汉，四川省仪陇县，本科，研究方向：电气工程及其自动化

聂云鹏（1999-），男，汉，四川省江油市，本科，研究方向：电气工程及其自动化

李跃龙（1999-），男，汉，四川省眉山市，本科，研究方向，电气工程及其自动化