電氣控制與PLC應(yīng)用課程設(shè)計(jì)汽車(chē)清洗控制系統(tǒng)

1、重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 電氣控制與PLC應(yīng)用 題 目： 汽車(chē)清洗控制系統(tǒng) 學(xué)生姓名： 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)電一體化 班 級(jí)： 2009級(jí) 5 班 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 2011 年 6 月 30 日 重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 機(jī)電一體化 專(zhuān) 業(yè) 2009 年級(jí) 5 班 一、設(shè)計(jì)題目 汽車(chē)清洗控制系統(tǒng)二、主要內(nèi)容2、信號(hào)分配啟動(dòng)按鈕、停止按鈕，使用輸入繼電器X0、X2；方式選擇開(kāi)關(guān)，使用輸入繼電器X1；清水沖洗按鈕，使用輸入繼電器X3；風(fēng)干按鈕，使用輸入繼電器X4；結(jié)束按鈕，使用輸入繼電器X5；泡沫清洗驅(qū)動(dòng)，使用輸出繼電器Y1；清水沖洗驅(qū)動(dòng)，使用輸出繼電器Y0；

2、風(fēng)干機(jī)驅(qū)動(dòng)，使用輸出繼電器Y2。三、具體要求根據(jù)控制要求編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，內(nèi)容包括：1設(shè)計(jì)過(guò)程和有關(guān)說(shuō)明。2PLC硬件配置電路。3PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。4PLC控制程序(梯形圖和指令表)，用仿真軟件和編程軟件將程序錄入計(jì)算機(jī)并進(jìn)行模擬調(diào)試。5其他說(shuō)明（如設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法、對(duì)課程設(shè)計(jì)的心得等）。6參考資料。四、進(jìn)度安排序號(hào)日期（起止天數(shù)）設(shè)計(jì)工作進(jìn)度16月20日指導(dǎo)老師介紹課程設(shè)計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)。26月21日6月24日收集相關(guān)資料，設(shè)計(jì)過(guò)PLC硬件配置電路；PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；PLC控制程序等。36月25日6月26日課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)。46月27日完成全部課程設(shè)計(jì)，并上交課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。五

3、、成績(jī)?cè)u(píng)定指導(dǎo)教師 簽名 日期 2011 年 7 月 日系主任 審核 日期 2011 年 7 月 日摘要本文利用PLC技術(shù)當(dāng)中的定時(shí)器，達(dá)到汽車(chē)清洗的自動(dòng)和手動(dòng)控制，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的汽車(chē)自動(dòng)清洗系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)清洗的自動(dòng)化。具體步驟：采用三個(gè)定時(shí)器以及三個(gè)電機(jī)，通過(guò)對(duì)定時(shí)器的時(shí)間設(shè)置以及定時(shí)器的線路通斷控制，實(shí)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)下，可以分別實(shí)現(xiàn)泡沫清洗、清水清洗以及清洗后的風(fēng)干；當(dāng)處于自動(dòng)狀態(tài)下，自動(dòng)完成汽車(chē)清洗的一套工序。上述試驗(yàn)已通過(guò)實(shí)驗(yàn)室的模擬實(shí)驗(yàn)，希望此系統(tǒng)能夠運(yùn)動(dòng)到相應(yīng)的汽車(chē)清洗工業(yè)中。關(guān)鍵詞：PLC 自動(dòng)化 定時(shí)器目錄一前言·····&#

4、183;·················································&#

5、183;·····二設(shè)計(jì)題目···········································

6、83;············三任務(wù)分析····································

7、3;···················四汽車(chē)清洗控制系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)····························

8、······4.1概述···········································&

9、#183;·············4.2流程圖及組成··································

10、3;··············4.3 PLC的選型··································

11、················· (1)歐姆龍系列·······························

12、83;·················· (2)西門(mén)子系列······························

13、···················· (3)PLC的選擇····························&#

14、183;·····················4.4電機(jī)的選擇···························

15、························· (1)直流電動(dòng)機(jī)·······················

16、83;·························· (2)異步電動(dòng)機(jī)······················

17、···························· (3)同步電動(dòng)機(jī)····················

18、83;····························· (4)電機(jī)的選擇···················

19、·······························五硬件的設(shè)計(jì)··················

20、····································· 5.1 PLC的CPU模塊 5.2 汽車(chē)清洗控制面板六軟件的設(shè)計(jì)·······

21、83;··············································· 6.1I/O分配·

22、··················································

23、····6.2 PLC狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖············································

24、···6.3 PLC程序梯形圖·············································

25、···6.4指令程序··············································

26、;········七課程設(shè)計(jì)總結(jié)········································

27、3;···········一前言自從19世紀(jì)第一輛汽車(chē)誕生以來(lái)，汽車(chē)行業(yè)隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展有了質(zhì)的的飛躍，隨著時(shí)代的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對(duì)汽車(chē)的需求量也逐漸加大，隨之而來(lái)的便是汽車(chē)的保養(yǎng)，其中汽車(chē)的清洗便是不可缺少的內(nèi)容。目前，國(guó)內(nèi)的汽車(chē)清洗由傳統(tǒng)的人工完成。對(duì)于當(dāng)今社會(huì)，高科技的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了各行各業(yè)的自動(dòng)化控制，但是在汽車(chē)清洗行業(yè)，大部分仍是靠人工來(lái)完成。傳統(tǒng)的洗車(chē)業(yè)通常由人工完成，利用人力資源，對(duì)汽車(chē)進(jìn)行涂抹泡沫，然后采用高壓水泵，利用水泵對(duì)汽車(chē)進(jìn)行沖洗，再在自然光及風(fēng)

28、等自然條件下，讓清洗的汽車(chē)進(jìn)行自動(dòng)風(fēng)干。雖然可以達(dá)到清洗汽車(chē)的目的，但過(guò)分依賴(lài)于勞動(dòng)力，操作時(shí)間長(zhǎng)，洗車(chē)過(guò)程慢，并且浪費(fèi)了大量的水資源，經(jīng)濟(jì)性差，不適合和洗車(chē)業(yè)的發(fā)展需求。目前比較大型的汽車(chē)美容公司，雖然實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)的清洗、打蠟、噴漆等自動(dòng)化工程，但成本比較高，其自動(dòng)控制系統(tǒng)不是適合小型的、專(zhuān)門(mén)的汽車(chē)清洗行業(yè)，因此，相對(duì)于中小型城市，汽車(chē)清洗業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ绾螌?shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量并且適用于小型工廠的汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置，就成了汽車(chē)清洗行業(yè)發(fā)展的必然要求。因此，本次設(shè)計(jì)就是采用PLC控制，利用定時(shí)器，通過(guò)線路的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)自動(dòng)及手動(dòng)清洗流程。它可以最大限度的節(jié)省洗車(chē)的人力、物力資源，并且滿足不同

29、的客戶需求，同時(shí)它可以高效、準(zhǔn)確的完成洗車(chē)任務(wù)，為客戶提供便利，而且極大限度的節(jié)約水資源，符合當(dāng)代建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的時(shí)代需要。并且本次汽車(chē)清洗自動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，適合不同場(chǎng)合的需求，尤其是中小型公司。本論文由汽車(chē)清洗裝置設(shè)計(jì)方案、PLC間的比較以及運(yùn)行程序等部分組成。二設(shè)計(jì)題目汽車(chē)清洗控制系統(tǒng)三任務(wù)分析 本課程的設(shè)計(jì)目的是為了通過(guò)用實(shí)際的硬軟件的設(shè)計(jì)、所學(xué)電器元件的實(shí)際運(yùn)用、操作流程來(lái)達(dá)到軟件仿真的效果。四汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置的方案設(shè)計(jì) 4.1 概述 本次汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置的設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是PLC控制技術(shù)的的定時(shí)器應(yīng)用，設(shè)計(jì)汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置，并在實(shí)踐的中進(jìn)行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面的鞏固和應(yīng)用

30、“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握小型PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法。應(yīng)用場(chǎng)合：應(yīng)用于汽車(chē)美容公司或者是汽車(chē)清洗場(chǎng)，當(dāng)汽車(chē)進(jìn)入清洗車(chē)間，通過(guò)光電傳感器或者手動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)不同要求的清洗工作。汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置的主要功能是：當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)（COS）置于手動(dòng)方式，當(dāng)按下START啟動(dòng)按鈕后，實(shí)現(xiàn)按泡沫清洗按鈕，則運(yùn)行泡沫清洗；按清水沖洗按鈕，則運(yùn)行清水沖洗；按下風(fēng)干按鈕，則運(yùn)行風(fēng)干。當(dāng)方式選擇開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)方式，當(dāng)按下START啟動(dòng)后，自動(dòng)按洗車(chē)流程執(zhí)行。任何時(shí)候按下STOP，則所有輸出復(fù)位，停止洗車(chē)。本系統(tǒng)由控制面板，PLC系統(tǒng)，三個(gè)電機(jī)組成，結(jié)構(gòu)如圖2.1所示控制面板PLC控制系統(tǒng)汽車(chē)

31、電 機(jī)圖2.1 汽車(chē)清洗結(jié)構(gòu)圖4.2 流程圖及組成 汽車(chē)清洗控制流程圖如圖2.2所示選擇開(kāi)關(guān)自動(dòng)運(yùn)行手動(dòng)運(yùn)行泡沫清洗清水清洗風(fēng) 干停 止停止開(kāi)關(guān)圖2.2 汽車(chē)自動(dòng)清洗流程圖4.3 PLC的選型(1) 歐姆龍系列OMRON C系列PLC產(chǎn)品門(mén)類(lèi)齊、型號(hào)多、功能強(qiáng)、適應(yīng)面廣。CPM型機(jī)是OMRON產(chǎn)品用戶目前選用最多的小型機(jī)系列產(chǎn)品。OMRON 中型機(jī)以C200H系列最為典型，主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型號(hào)產(chǎn)品。中型機(jī)在程序容量，掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機(jī)，除具備小型機(jī)的基本功能外，它同時(shí)可配置更完善的接口單元模塊，如模擬量I/O模塊、溫度

32、傳感器模塊、高速記數(shù)模塊、位置控制模塊、通訊聯(lián)接模塊等?？梢耘c上位計(jì)算機(jī)、下位PLC機(jī)及各種外部設(shè)備組成具有各種用途的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型PLC機(jī)要比大、中型機(jī)的應(yīng)用更廣泛。在電氣設(shè)備的控制應(yīng)用方面，一般采用小型PLC都能夠滿足需求。(2) 西門(mén)子系列德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門(mén)子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。（1）SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)

33、合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。 （2）SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.60.1s）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作

34、系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件；多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開(kāi)關(guān)，操作方式選擇開(kāi)關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫(xiě)用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過(guò)編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡(jiǎn)單

35、。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過(guò)多種通信處理器來(lái)連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來(lái)連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 （3） SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。S7-400 PLC采用模塊化無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級(jí)別（功能逐步升級(jí)）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專(zhuān)用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍?/p>

36、模板，便能使系統(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。（4） 人機(jī)界面（HMI）硬件 HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過(guò)軟件組態(tài)才能配合PLC使用(3)PLC的選擇經(jīng)過(guò)對(duì)幾家公司生產(chǎn)的PLC要從應(yīng)用、價(jià)格、可靠性和實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況考慮等各個(gè)方面因素的考慮，依據(jù)本設(shè)計(jì)需要6輸入口，3輸出口，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用西門(mén)子S7200系列，C

37、PU選擇CPU221。直流電動(dòng)機(jī)是依靠直流工作電壓運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，廣泛應(yīng)用于收錄機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、電動(dòng)剃須刀、電吹風(fēng)、電子表、玩具等。直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速性能好、起動(dòng)容易、能夠載重起動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，所以目前直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用仍然很廣泛，尤其在可控硅直流電源出現(xiàn)以后(2)異步電動(dòng)機(jī)異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，其負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關(guān)系。還隨著負(fù)載的大小發(fā)生變化。負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越低。異步電機(jī)包括感應(yīng)電機(jī)、雙饋異步電機(jī)和交流換向器電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱(chēng)感應(yīng)電機(jī)為異步電機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。異步電動(dòng)機(jī)主要廣泛應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)機(jī)床、水泵、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、起重卷?yè)P(yáng)設(shè)備、礦山機(jī)械、輕工機(jī)械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械等大多數(shù)工農(nóng)生產(chǎn)機(jī)械以及家用電器和醫(yī)療器械等。(3)同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)主要用于大型機(jī)械，如鼓風(fēng)機(jī)、水泵、球磨機(jī)、壓縮機(jī)、軋鋼機(jī)以及小型、微型儀器設(shè)設(shè)備或者充當(dāng)控制元件。其中三相同步電動(dòng)機(jī)是其主體。此外，還可以當(dāng)調(diào)相機(jī)使