基于PLC的自助洗車機設(shè)計 (2)

1、學(xué)號2010210408電氣控制與可編程控制技術(shù)課 程 設(shè) 計（ 2010級本科）題 目：基于S7-200PLC 自動洗車機的PLC控制設(shè)計系（部）院： 物理與機電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 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)計任務(wù)書學(xué) 生 姓 名何子正學(xué) 號2010210408專 業(yè) 方 向電氣工程及其自動化班 級10級（3）班題 目 名 稱基于S7-200PLC自動洗車機的PLC控制設(shè)計一、控制要求試使用西門子S7-200設(shè)計一汽車自動清洗控制系統(tǒng)，具體控制要求如下：1設(shè)計投幣100元自助洗車機。2有3個投幣

2、孔，分別為5元、10元及50元3種，當投幣合計100元或超過時，按啟動開關(guān)洗車機才會動作，啟動燈亮起。7段數(shù)碼管會顯示投幣金額（用BCD碼），當投幣超過100元時，可按退幣按鈕，這時7段數(shù)碼管會退回零，表示找回余額（退幣選作）。洗車機動作流程。(1）按下啟動開關(guān)之后，洗車機開始往右移，噴水設(shè)備開始噴水，刷子開始洗刷。(2）洗車機右移到達右極限開關(guān)后，開始往左移，噴水機及刷子繼續(xù)動作。(3）洗車機左移到達左極限開關(guān)后，開始往右移，噴水機及刷子停止動作，清潔劑設(shè)備開始動作噴灑清潔劑。(4）洗車機右移到達右極限開關(guān)后，開始往左移，繼續(xù)噴灑清潔劑。(5）洗車機左移到達左極限開關(guān)后，開始往右移，清潔劑停

3、止噴灑，當洗車機往朽移3s后停止，刷子開始洗刷。(6）刷子洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往右移，右移3s后，洗車機停止，刷子又開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往右移，到達右極限開關(guān)停止，然后往左移。(7）洗車機往左移3s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往左移3 s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往左移，直到碰到左極限開關(guān)后停止，然后往右移。(8）洗車機開始往右移，并噴灑清水與洗刷動作，將車洗干凈，當碰到右極限開關(guān)時，洗車機停止前進并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動作，直到碰到左極限開關(guān)后停止，并開始往右移。(9）洗車機往右移，風扇設(shè)備動作將車吹干，碰到右極限開關(guān)時，洗車機停止并往

4、左移，風扇繼續(xù)吹干動作，直到碰到左極限開關(guān)，則洗車整個流程完成，啟動燈熄滅。3原點復(fù)位設(shè)計。若洗車機正在動作時發(fā)生停電或故障，則故障排除后必須使用原點復(fù)位，將洗車機復(fù)位到原點，才能做洗車全流程的動作，其動作就是按下復(fù)位按鈕，則洗車機的右移、噴水、洗刷、風扇及清潔劑噴灑均需停止，洗車機往左移，當洗車機到達左極限開關(guān)時，原點復(fù)位燈亮起，表示洗車機完成復(fù)位動作。二、設(shè)計任務(wù)學(xué)生根據(jù)控制要求，明確設(shè)計任務(wù)，擬定設(shè)計方案與進度計劃，運用所學(xué)的理論知識，進行自助洗車機運行原理設(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計，提高理論知識工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括：1. 設(shè)

5、計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等；2. 系統(tǒng)有啟動、停止功能；3. 運用功能指令進行PLC控制程序設(shè)計，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；5. 進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)自助洗車機的控制要求。三、設(shè)計報告課程設(shè)計報告要做到層次清晰，論述清楚，圖表正確，書寫工整；詳見“課程設(shè)計報告寫作要求”。第一周星期一 下達設(shè)計任務(wù)書，了解控制系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)知識星期二星期四 查閱文獻資料，確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計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)計及調(diào)試星期三星期四 撰寫課程設(shè)計說明書星期五 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53.1 自動洗車控制系統(tǒng)流程53.2 自動洗車控制系統(tǒng)梯形圖74 調(diào)試過程1941硬件調(diào)試1942軟件調(diào)試1943整機調(diào)試195 課設(shè)總結(jié)206參考文獻21摘要本文介紹自動洗車控制系統(tǒng)的設(shè)計思想、設(shè)計步驟以及可以實現(xiàn)的功能。采用S7-200系列PLC實現(xiàn)自動洗車控制，并利用STEP7-Micro/MIN32軟件完成梯形圖、指令表的程序設(shè)計。本文自動洗車控制系統(tǒng)采用了四輸入信號，分別為啟動開關(guān)I0.0、右極限開關(guān)I0.1、左極限開關(guān)I0.2、原點復(fù)位按鈕I

7、0.3；九個輸出信號，洗車機右移Q0.0、風扇動作Q0.1、刷子動作Q0.2、洗車機左移Q0.3、噴灑清潔劑Q0.4、噴水Q0.5、洗車機動作Q0.6、啟動燈Q0.7、復(fù)位燈Q1.0。其中洗車機右移和洗車機左移由電動機1的正反轉(zhuǎn)控制，刷子動作由電動機2控制，噴水及噴清潔劑由電磁閥控制。經(jīng)啟動后可自動完成清洗后自動停止，也可手動停止，但啟動前必須復(fù)位。根據(jù)輸入輸出數(shù)量采用CPU224即可滿足條件，自動洗車經(jīng)啟動后能順序完成要求動作，結(jié)束后自行停止，若斷電停止在得電后不會自行啟動，實現(xiàn)了理論上的自動化。關(guān)鍵詞;自動洗車;PLC控制；順序控制1緒論當今社會汽車行業(yè)發(fā)展迅猛，汽車維修保養(yǎng)行業(yè)競爭更是愈

8、演愈烈，洗車機由此得到廣泛應(yīng)用。自助洗車機分為龍門往復(fù)式和隧道式兩種機型，通過對毛刷，水泵，機體行走機構(gòu)和風機等部件的驅(qū)動控制，全自動完成對車輛的刷洗和風干。龍門往復(fù)式洗一輛車僅耗時1.5min-4min，隧道式滿負荷運行時每輛車僅耗時1.5min左右，避免了手工洗車用水的隨意性。洗車機配備專用的水處理設(shè)備后，可對洗車污水進行回收凈化循環(huán)利用，可以節(jié)約水資源，是一個很有發(fā)展前景的符合現(xiàn)代化建設(shè)需要的機電一體化產(chǎn)品。PLC可靠性高，編程簡單且易維護，用作自助洗車機控制系統(tǒng)的核心，更能體現(xiàn)它的這些完美品質(zhì)。以下是自助洗車機的優(yōu)點：（1） 使用自助洗車機效（2） 率高，能大大減少勞動力，降低勞動強度

9、，節(jié)省成本。（3） 一般使用新科技研發(fā)的自助洗車機清洗與人工手洗比起來更容易吸引客戶，在提高整體形象的同時，又能大幅度提高經(jīng)濟收入。（4） 自助洗車機完全可以采用循環(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)計選用西門子PLC控制，組態(tài)王來實現(xiàn)界面顯示，使監(jiān)控更為方便，達到對洗車機洗車過程中自主投幣、噴水、洗刷、噴灑清洗劑和風干等過程的全面監(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分配表輸入信號信號原件及應(yīng)用I0.0啟動開關(guān)I0.15元投幣孔I0.210元投幣孔I0.350元投幣孔I0.4確認投幣I0.5左極限開關(guān)I0.6

10、右極限開關(guān)I0.7復(fù)位開關(guān)Q0.0高壓水槍噴水Q0.1刷子動作Q0.2洗車機右移Q0.3洗車機左移Q0.4噴灑清潔劑Q0.5風干Q0.6復(fù)位指示燈Q0.7運行指示燈2.1.2 自動洗車控制系統(tǒng)I/O接線圖23硬件接線圖3 系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 自動洗車控制系統(tǒng)流程根據(jù)要求，本次課程設(shè)計投幣100元自助洗車機。有三個投幣孔，分別為5元、10元及50元三種，當投幣合計100元時，按啟動開關(guān)洗車機開始工作，啟動燈亮起，洗車機動作流程;(1) 按下啟動開關(guān)之后，洗車機開始向右移，噴水設(shè)備開始噴水，刷子開始洗刷。(2) 洗車機右移到達右極限開關(guān)后，開始往左移，噴水機及刷子繼續(xù)動作。(3) 洗車機右移到達左

11、極限開關(guān)后，開始往右移，噴水機及刷子停止動作，清洗劑設(shè)備開始動作噴灑清洗劑。(4) 洗車機右移到達右極限開關(guān)后，開始往左移，繼續(xù)噴灑清潔劑。(5) 洗車機左移到達左極限開關(guān)后，開始往右移，清潔劑停止噴灑，當機車往右移3s后停止，刷子開始洗刷。(6) 刷子洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)向右移，右移3s后，洗車機停止，刷子又開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往右移，到達右極限開關(guān)停止，然后往左移。(7) 洗車機往左移3s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往左移3s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往左移，直到碰到左極限開關(guān)后停止，并開始往左移。(8) 洗車機開始往右移，并噴灑清水與洗刷動作

12、，將車洗干凈，當碰到右極限開關(guān)時，洗車機停止前進并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動作，直到碰到左極限開關(guān)后停止，并開始往右移。(9) 洗車機往右移，風扇設(shè)備動作將車風干，碰到右極限開關(guān)時，洗車機停止并左移，風扇繼續(xù)吹干動作，直到碰到右極限開關(guān)，洗車整個流程完成，啟動燈熄滅。3.2 自動洗車控制系統(tǒng)梯形圖4 調(diào)試過程為了準確發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的問題，需要進行系統(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完成。41硬件調(diào)試系統(tǒng)的硬件安裝過程及針對各單元模塊的硬件電路調(diào)試，檢驗其是否符合設(shè)計初衷，能否達到相應(yīng)指標。硬件調(diào)試主要包括按鍵電路的調(diào)試、驅(qū)動電路的調(diào)試、電源部分的調(diào)試幾部分。為保證整個

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控制系統(tǒng)的軟件調(diào)試過程，檢驗其是否符合設(shè)計初衷，能否達到相應(yīng)的指標，首先是投幣子程序的調(diào)試，這一部分的調(diào)試的關(guān)鍵是投幣時程序是否能得到信號，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，通過假定輸入一定的初值看看程序運行是否正常。43整機調(diào)試整個系統(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，當軟件與硬件都調(diào)試無誤之后，就可以整機調(diào)試，整機調(diào)試也就是整個系統(tǒng)設(shè)計的功能測試。5 課設(shè)總結(jié)通過本次設(shè)計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用了實際，又讓我們懂得了在實踐中遇見的問題怎樣用理論去解決。在本次設(shè)計中，還學(xué)習了大量以前沒有學(xué)到的的知識，在查閱資料的過程中，懂得了要判斷優(yōu)劣，取舍相關(guān)知識，不知不覺使我查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。在平時，我所學(xué)習的知識是有限的，在以后的工作中肯定會遇到許多未知領(lǐng)域，這方面的鍛煉使我受益匪淺。在設(shè)計過程中，總需要這樣活那樣的問題，有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要

15、做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心在其中建立了起來，為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強了信心。6參考文獻【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)場總線節(jié)制體系的預(yù)設(shè)和開發(fā)M北京：國防工業(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】 方承遠電情操制道理與預(yù)設(shè)M北京：機械工業(yè)出書社，2000 【8】 馬小軍修建電情操制技能M.北京：機械工業(yè)出書社，2003電氣控制與PLC課程設(shè)計