基于PLC的自助洗車機(jī)設(shè)計(jì) (2)

1、學(xué)號(hào)2010210408電氣控制與可編程控制技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì)（ 2010級(jí)本科）題 目：基于S7-200PLC 自動(dòng)洗車機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì)系（部）院： 物理與機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 作者姓名： 何子正 指導(dǎo)教師： 張 靜 職稱： 副 教 授 完成日期： 2013 年 6 月 27 日設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 生 姓 名何子正學(xué) 號(hào)2010210408專 業(yè) 方 向電氣工程及其自動(dòng)化班 級(jí)10級(jí)（3）班題 目 名 稱基于S7-200PLC自動(dòng)洗車機(jī)的PLC控制設(shè)計(jì)一、控制要求試使用西門子S7-200設(shè)計(jì)一汽車自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)，具體控制要求如下：1設(shè)計(jì)投幣100元自助洗車機(jī)。2有3個(gè)投幣

2、孔，分別為5元、10元及50元3種，當(dāng)投幣合計(jì)100元或超過(guò)時(shí)，按啟動(dòng)開(kāi)關(guān)洗車機(jī)才會(huì)動(dòng)作，啟動(dòng)燈亮起。7段數(shù)碼管會(huì)顯示投幣金額（用BCD碼），當(dāng)投幣超過(guò)100元時(shí)，可按退幣按鈕，這時(shí)7段數(shù)碼管會(huì)退回零，表示找回余額（退幣選作）。洗車機(jī)動(dòng)作流程。(1）按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)之后，洗車機(jī)開(kāi)始往右移，噴水設(shè)備開(kāi)始噴水，刷子開(kāi)始洗刷。(2）洗車機(jī)右移到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往左移，噴水機(jī)及刷子繼續(xù)動(dòng)作。(3）洗車機(jī)左移到達(dá)左極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往右移，噴水機(jī)及刷子停止動(dòng)作，清潔劑設(shè)備開(kāi)始動(dòng)作噴灑清潔劑。(4）洗車機(jī)右移到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往左移，繼續(xù)噴灑清潔劑。(5）洗車機(jī)左移到達(dá)左極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往右移，清潔劑停

3、止噴灑，當(dāng)洗車機(jī)往朽移3s后停止，刷子開(kāi)始洗刷。(6）刷子洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往右移，右移3s后，洗車機(jī)停止，刷子又開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往右移，到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)停止，然后往左移。(7）洗車機(jī)往左移3s后停止，刷子開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往左移3 s后停止，刷子開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往左移，直到碰到左極限開(kāi)關(guān)后停止，然后往右移。(8）洗車機(jī)開(kāi)始往右移，并噴灑清水與洗刷動(dòng)作，將車洗干凈，當(dāng)碰到右極限開(kāi)關(guān)時(shí)，洗車機(jī)停止前進(jìn)并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動(dòng)作，直到碰到左極限開(kāi)關(guān)后停止，并開(kāi)始往右移。(9）洗車機(jī)往右移，風(fēng)扇設(shè)備動(dòng)作將車吹干，碰到右極限開(kāi)關(guān)時(shí)，洗車機(jī)停止并往

4、左移，風(fēng)扇繼續(xù)吹干動(dòng)作，直到碰到左極限開(kāi)關(guān)，則洗車整個(gè)流程完成，啟動(dòng)燈熄滅。3原點(diǎn)復(fù)位設(shè)計(jì)。若洗車機(jī)正在動(dòng)作時(shí)發(fā)生停電或故障，則故障排除后必須使用原點(diǎn)復(fù)位，將洗車機(jī)復(fù)位到原點(diǎn)，才能做洗車全流程的動(dòng)作，其動(dòng)作就是按下復(fù)位按鈕，則洗車機(jī)的右移、噴水、洗刷、風(fēng)扇及清潔劑噴灑均需停止，洗車機(jī)往左移，當(dāng)洗車機(jī)到達(dá)左極限開(kāi)關(guān)時(shí)，原點(diǎn)復(fù)位燈亮起，表示洗車機(jī)完成復(fù)位動(dòng)作。二、設(shè)計(jì)任務(wù)學(xué)生根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行自助洗車機(jī)運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 設(shè)

5、計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖等；2. 系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能；3. 運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，并有主程序、子程序和中斷程序；4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)；5. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自助洗車機(jī)的控制要求。三、設(shè)計(jì)報(bào)告課程設(shè)計(jì)報(bào)告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見(jiàn)“課程設(shè)計(jì)報(bào)告寫作要求”。第一周星期一 下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書，了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)星期二星期四 查閱文獻(xiàn)資料，確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)星期五至第二周星期一星期二 完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試星期三星期四 撰寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書星期五 答辯指導(dǎo)教師簽字：目錄摘要11緒論22系統(tǒng)的硬件

6、配置22.1 編程原件地址分配22.1.1 PLC的I/O分配表22.1.2 自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)I/O接線圖423硬件接線圖53 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53.1 自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)流程53.2 自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)梯形圖74 調(diào)試過(guò)程1941硬件調(diào)試1942軟件調(diào)試1943整機(jī)調(diào)試195 課設(shè)總結(jié)206參考文獻(xiàn)21摘要本文介紹自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)步驟以及可以實(shí)現(xiàn)的功能。采用S7-200系列PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)洗車控制，并利用STEP7-Micro/MIN32軟件完成梯形圖、指令表的程序設(shè)計(jì)。本文自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)采用了四輸入信號(hào)，分別為啟動(dòng)開(kāi)關(guān)I0.0、右極限開(kāi)關(guān)I0.1、左極限開(kāi)關(guān)I0.2、原點(diǎn)復(fù)位按鈕I

7、0.3；九個(gè)輸出信號(hào)，洗車機(jī)右移Q0.0、風(fēng)扇動(dòng)作Q0.1、刷子動(dòng)作Q0.2、洗車機(jī)左移Q0.3、噴灑清潔劑Q0.4、噴水Q0.5、洗車機(jī)動(dòng)作Q0.6、啟動(dòng)燈Q0.7、復(fù)位燈Q1.0。其中洗車機(jī)右移和洗車機(jī)左移由電動(dòng)機(jī)1的正反轉(zhuǎn)控制，刷子動(dòng)作由電動(dòng)機(jī)2控制，噴水及噴清潔劑由電磁閥控制。經(jīng)啟動(dòng)后可自動(dòng)完成清洗后自動(dòng)停止，也可手動(dòng)停止，但啟動(dòng)前必須復(fù)位。根據(jù)輸入輸出數(shù)量采用CPU224即可滿足條件，自動(dòng)洗車經(jīng)啟動(dòng)后能順序完成要求動(dòng)作，結(jié)束后自行停止，若斷電停止在得電后不會(huì)自行啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了理論上的自動(dòng)化。關(guān)鍵詞;自動(dòng)洗車;PLC控制；順序控制1緒論當(dāng)今社會(huì)汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，汽車維修保養(yǎng)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更是愈

8、演愈烈，洗車機(jī)由此得到廣泛應(yīng)用。自助洗車機(jī)分為龍門往復(fù)式和隧道式兩種機(jī)型，通過(guò)對(duì)毛刷，水泵，機(jī)體行走機(jī)構(gòu)和風(fēng)機(jī)等部件的驅(qū)動(dòng)控制，全自動(dòng)完成對(duì)車輛的刷洗和風(fēng)干。龍門往復(fù)式洗一輛車僅耗時(shí)1.5min-4min，隧道式滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)每輛車僅耗時(shí)1.5min左右，避免了手工洗車用水的隨意性。洗車機(jī)配備專用的水處理設(shè)備后，可對(duì)洗車污水進(jìn)行回收凈化循環(huán)利用，可以節(jié)約水資源，是一個(gè)很有發(fā)展前景的符合現(xiàn)代化建設(shè)需要的機(jī)電一體化產(chǎn)品。PLC可靠性高，編程簡(jiǎn)單且易維護(hù)，用作自助洗車機(jī)控制系統(tǒng)的核心，更能體現(xiàn)它的這些完美品質(zhì)。以下是自助洗車機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：（1） 使用自助洗車機(jī)效（2） 率高，能大大減少勞動(dòng)力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度

9、，節(jié)省成本。（3） 一般使用新科技研發(fā)的自助洗車機(jī)清洗與人工手洗比起來(lái)更容易吸引客戶，在提高整體形象的同時(shí)，又能大幅度提高經(jīng)濟(jì)收入。（4） 自助洗車機(jī)完全可以采用循環(huán)水設(shè)備，水用量在原有上可減少1/3，更可有效的合理利用水資源，節(jié)能環(huán)保。本次的總體設(shè)計(jì)選用西門子PLC控制，組態(tài)王來(lái)實(shí)現(xiàn)界面顯示，使監(jiān)控更為方便，達(dá)到對(duì)洗車機(jī)洗車過(guò)程中自主投幣、噴水、洗刷、噴灑清洗劑和風(fēng)干等過(guò)程的全面監(jiān)控。2系統(tǒng)的硬件配置2.1 編程原件地址分配2.1.1 PLC的I/O分配表輸入信號(hào)信號(hào)原件及應(yīng)用I0.0啟動(dòng)開(kāi)關(guān)I0.15元投幣孔I0.210元投幣孔I0.350元投幣孔I0.4確認(rèn)投幣I0.5左極限開(kāi)關(guān)I0.6

10、右極限開(kāi)關(guān)I0.7復(fù)位開(kāi)關(guān)Q0.0高壓水槍噴水Q0.1刷子動(dòng)作Q0.2洗車機(jī)右移Q0.3洗車機(jī)左移Q0.4噴灑清潔劑Q0.5風(fēng)干Q0.6復(fù)位指示燈Q0.7運(yùn)行指示燈2.1.2 自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)I/O接線圖23硬件接線圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1 自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)流程根據(jù)要求，本次課程設(shè)計(jì)投幣100元自助洗車機(jī)。有三個(gè)投幣孔，分別為5元、10元及50元三種，當(dāng)投幣合計(jì)100元時(shí)，按啟動(dòng)開(kāi)關(guān)洗車機(jī)開(kāi)始工作，啟動(dòng)燈亮起，洗車機(jī)動(dòng)作流程;(1) 按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)之后，洗車機(jī)開(kāi)始向右移，噴水設(shè)備開(kāi)始噴水，刷子開(kāi)始洗刷。(2) 洗車機(jī)右移到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往左移，噴水機(jī)及刷子繼續(xù)動(dòng)作。(3) 洗車機(jī)右移到達(dá)左

11、極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往右移，噴水機(jī)及刷子停止動(dòng)作，清洗劑設(shè)備開(kāi)始動(dòng)作噴灑清洗劑。(4) 洗車機(jī)右移到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往左移，繼續(xù)噴灑清潔劑。(5) 洗車機(jī)左移到達(dá)左極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往右移，清潔劑停止噴灑，當(dāng)機(jī)車往右移3s后停止，刷子開(kāi)始洗刷。(6) 刷子洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)向右移，右移3s后，洗車機(jī)停止，刷子又開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往右移，到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)停止，然后往左移。(7) 洗車機(jī)往左移3s后停止，刷子開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往左移3s后停止，刷子開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往左移，直到碰到左極限開(kāi)關(guān)后停止，并開(kāi)始往左移。(8) 洗車機(jī)開(kāi)始往右移，并噴灑清水與洗刷動(dòng)作

12、，將車洗干凈，當(dāng)碰到右極限開(kāi)關(guān)時(shí)，洗車機(jī)停止前進(jìn)并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動(dòng)作，直到碰到左極限開(kāi)關(guān)后停止，并開(kāi)始往右移。(9) 洗車機(jī)往右移，風(fēng)扇設(shè)備動(dòng)作將車風(fēng)干，碰到右極限開(kāi)關(guān)時(shí)，洗車機(jī)停止并左移，風(fēng)扇繼續(xù)吹干動(dòng)作，直到碰到右極限開(kāi)關(guān)，洗車整個(gè)流程完成，啟動(dòng)燈熄滅。3.2 自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)梯形圖4 調(diào)試過(guò)程為了準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)試的順序按照先硬件后軟件，先局部后整體的順序來(lái)完成。41硬件調(diào)試系統(tǒng)的硬件安裝過(guò)程及針對(duì)各單元模塊的硬件電路調(diào)試，檢驗(yàn)其是否符合設(shè)計(jì)初衷，能否達(dá)到相應(yīng)指標(biāo)。硬件調(diào)試主要包括按鍵電路的調(diào)試、驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)試、電源部分的調(diào)試幾部分。為保證整個(gè)

13、系統(tǒng)的正常工作，首先要保證電源系統(tǒng)正常工作。其次是驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)試，這一部分調(diào)試主要是I/O口的檢查。調(diào)試的關(guān)鍵在于確定數(shù)碼管電路連接是否正確。再次是按鍵電路的調(diào)試，這一部分主要是按鍵是否對(duì)應(yīng)好，接線是否正常，特別是相關(guān)復(fù)位按鍵。最后是洗車部分的調(diào)試，這一部分占了設(shè)備的絕大部分。42軟件調(diào)試本部分主要介紹了自助洗車機(jī)控制系統(tǒng)的軟件調(diào)試過(guò)程，檢驗(yàn)其是否符合設(shè)計(jì)初衷，能否達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)，首先是投幣子程序的調(diào)試，這一部分的調(diào)試的關(guān)鍵是投幣時(shí)程序是否能得到信號(hào)，在滿足條件的情況下能否得到響應(yīng)等。最后是主程序的調(diào)試，通過(guò)假定輸入一定的初值看看程序運(yùn)行是否正常。43整機(jī)調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試順序按照先硬件后軟件，

14、先局部后全部的順序調(diào)試，當(dāng)軟件與硬件都調(diào)試無(wú)誤之后，就可以整機(jī)調(diào)試，整機(jī)調(diào)試也就是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能測(cè)試。5 課設(shè)總結(jié)通過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用了實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇見(jiàn)的問(wèn)題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計(jì)中，還學(xué)習(xí)了大量以前沒(méi)有學(xué)到的的知識(shí)，在查閱資料的過(guò)程中，懂得了要判斷優(yōu)劣，取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺(jué)使我查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。在平時(shí)，我所學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中肯定會(huì)遇到許多未知領(lǐng)域，這方面的鍛煉使我受益匪淺。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，總需要這樣活那樣的問(wèn)題，有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，需要

15、做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心在其中建立了起來(lái)，為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。6參考文獻(xiàn)【1】 張曉峰 張靜等.電氣控制與可編程控制技術(shù)及應(yīng)用.國(guó)防工業(yè)出版社，2010【2】 邱公偉可編程節(jié)制器收集通信及應(yīng)用M北京：清華大學(xué)出書社，2000 【3】 鄒益仁等現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)制體系的預(yù)設(shè)和開(kāi)發(fā)M北京：國(guó)防工業(yè)出書社，2003【4】 廖常初. 可編步伐節(jié)制器的編程要領(lǐng)與工程應(yīng)用M，重慶：重慶大學(xué)出書社，2001 【5】 陳在平可編步伐節(jié)制器技能與應(yīng)用體系預(yù)設(shè)M北京：機(jī)械工業(yè)出書社，2002 【6】 宮淑貞可編程節(jié)制器道理及應(yīng)用M北京：人民郵電出書社，2002 【7】 方承遠(yuǎn)電情操制道理與預(yù)設(shè)M北京：機(jī)械工業(yè)出書社，2000 【8】 馬小軍修建電情操制技能M.北京：機(jī)械工業(yè)出書社，2003電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)