基于PLC洗車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGEPAGEIV PAGEIV哈爾濱工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）I-摘要伴隨機(jī)構(gòu)學(xué)和計(jì)算機(jī)研發(fā)以及自動(dòng)控制理論的發(fā)展,傳統(tǒng)的洗車設(shè)備正一步步的被PLC控制系統(tǒng)取代，隨著時(shí)代的進(jìn)步,自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展，自動(dòng)化控制設(shè)備走進(jìn)了千家萬戶，給人們的工作帶來了很多的方便，自動(dòng)洗車設(shè)備作為自動(dòng)化控制設(shè)備的一種，已經(jīng)廣泛用于汽車服務(wù)行業(yè)使用，人們也越來越認(rèn)可自動(dòng)化控制設(shè)備的發(fā)展和應(yīng)用。

自動(dòng)洗車分為橫移輸送、噴水清洗、風(fēng)干等三大主要部分，本文設(shè)計(jì)了一款自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)，采用西門子PLC作為電路硬件核心控制單元，根據(jù)項(xiàng)目需求完成自動(dòng)洗車控制部分，包括元器件選型、硬件電路設(shè)計(jì)和PLC軟件程序設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)洗車系統(tǒng)具有使用穩(wěn)，高效，擴(kuò)展性能高等特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)化；系統(tǒng)AbstractWiththemechanismsandresearchanddevelopmentofcomputerandthedevelopmentofautomaticcontroltheory,thetraditionalcarwashingequipmentisreplacedbyPLCcontrolsystemstepbystep,Withtheprogressofera,thefurtherdevelopmentofautomationtechnology,automationcontrolequipmententeredinnumberablefamilies,broughtalotofconveniencetopeople'swork,automaticcarwashingequipmentasakindofautomationcontrolequipment,hasbeenwidelyusedinautomobileserviceindustryuse,peoplealsomoreandmorerecognitiontothedevelopmentandapplicationofautomationcontrolequipment.Automaticcarwashintotransverseconveyor,waterjetcleaning,dryingandsoonthreemainparts,thispaperdesignedacarcontrolsystemautomatically,adoptmitsubishiPLCascorecontrolcircuithardwareunit,accordingtotheprojectneedstocompleteautomaticwashingcontrolsection,includingKeywords：PLC;automation;system

目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第1章緒論 11.1課題設(shè)計(jì)的意義 11.2課題研究的背景 11.3項(xiàng)目研究內(nèi)容 2本章小結(jié) 2第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 32.1方案的選擇 32.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 3本章小結(jié) 5第3章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 63.1PLC的確定 63.1.1PLC的概述 63.1.2PLC的特點(diǎn) 63.1.3PLC的選擇 73.1.4PLC的I/O地址分配 83.1.5PLC的外部電路 93.2傳感器的選型 93.3電機(jī)的選型 103.4其他硬件的介紹 123.4.1按鈕硬件的概述 123.4.2指示燈硬件的概述 133.4.3斷路器硬件的概述 143.4.4中間繼電器硬件的概述 143.4.5蜂鳴器硬件的概述 15本章小結(jié) 16第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 174.1TIAPortalV14軟件的介紹 174.2程序流程圖設(shè)計(jì) 17

4.3梯形圖的設(shè)計(jì)與分析 194.3.1啟動(dòng)及報(bào)警程序的設(shè)計(jì)與分析 194.3.2手動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與分析 214.3.3自動(dòng)模式程序的設(shè)計(jì)與分析 234.3.4輸出程序的設(shè)計(jì)與分析 294.4仿真軟件的概述 324.5仿真調(diào)試過程 34本章小結(jié) 38第5章系統(tǒng)調(diào)試 395.1調(diào)試準(zhǔn)備 395.2調(diào)試步驟 395.3調(diào)試結(jié)果 39本章小結(jié) 39結(jié)論 40致謝 41參考文獻(xiàn) 42附錄1主程序圖 43附錄2手動(dòng)子程序圖 50附錄3自動(dòng)子程序圖 52PAGE57 PAGE57第1章緒論1.1課題設(shè)計(jì)的意義 洗車設(shè)備在如今汽車服務(wù)行業(yè)中，清洗風(fēng)干是汽車洗車過程中必備的動(dòng)作流程段，在汽車服務(wù)行業(yè)中作業(yè)人員經(jīng)常頂著惡劣的環(huán)境進(jìn)行作業(yè)，長時(shí)間揮汗如雨般的作業(yè)，重復(fù)的清洗，風(fēng)干動(dòng)作，日復(fù)一日，作業(yè)人員長期以來會(huì)造成巨大的身體隱患，同時(shí)人工清洗，風(fēng)干的洗車效率相對于機(jī)器運(yùn)行設(shè)備而言是很慢的，畢竟機(jī)械在正常情況下可以連續(xù)24小時(shí)作業(yè)，而人們在惡劣的環(huán)境或者長時(shí)間下持續(xù)工作，工作效率是下降很快的，考慮到人工作業(yè)的效率低，勞動(dòng)成本等問題，在科技發(fā)展迅猛的今天，現(xiàn)在利用PLC控制技術(shù)應(yīng)用極為廣泛。利用PLC進(jìn)行控制自動(dòng)洗車系統(tǒng)可以提供生產(chǎn)的效率，PLC控制設(shè)備的發(fā)展技術(shù)如今已是國際化了，PLC控制系統(tǒng)既簡單明了，引人注目且易于修改。是目前應(yīng)用極其廣泛的新型流水生產(chǎn)線控制模式，利用PLC對自動(dòng)洗車設(shè)備進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制因此成為了首選控制方式，所以我選擇此課題作為研究對象。1.2課題研究的背景社會(huì)在不斷的進(jìn)步,科技在不斷的發(fā)展,隨著改革開放國外資本涌入中國市場,同時(shí)也帶來了全新的技術(shù)和設(shè)備。在這一時(shí)期,我國的設(shè)備自動(dòng)化的到了充分的發(fā)展,各種技術(shù)也開始不斷成熟。硬件數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床等加工的自動(dòng)生產(chǎn)線的出現(xiàn)標(biāo)志著我國工業(yè)自動(dòng)化的日趨成熟。

隨著技術(shù)的日趨成熟,設(shè)備的不斷改良,近年來,我國的工業(yè)自動(dòng)化水平有了顯著的提高,取得了巨大的成果,清洗行業(yè)也隨著工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展在工業(yè)清洗中產(chǎn)生了不小的變化。我國最早清洗方面采用人工手洗,極消耗人力成本與人工勞動(dòng)力,且生產(chǎn)效率較低，在洗車過程里面需要人為采用工具，如毛刷，抹布等對工具表面進(jìn)行清洗，該工作模式勞動(dòng)強(qiáng)度大并需設(shè)備停止工作,既有破壞性也影響生產(chǎn)，水力清洗法又稱噴射法,是基于利用水流動(dòng)能,使水沿管道,以大大超過工作時(shí)的速度運(yùn)動(dòng),屬機(jī)械清洗獨(dú)立形成的一分支。像換熱器等類似設(shè)備不需停止運(yùn)行就可水力清洗。該法簡單,不需專門的清洗設(shè)備,但僅適于易清除的沉積,并損失大量的水。經(jīng)過進(jìn)一步改進(jìn),產(chǎn)生了水槍清洗,需停止設(shè)備運(yùn)行,分別沖洗。近年來國內(nèi)外水槍清洗進(jìn)一步完善。特別是用高壓泵噴射槍清洗。國內(nèi)引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn),壓力可達(dá)500kgf/cm2左右。采用高壓泵提高了水力清洗的效率,擴(kuò)大了使用范圍,是發(fā)展最快的清洗方法,理論上可清除任何沉積,值得重視。不足之處是勞動(dòng)強(qiáng)度大,能量消耗大,須停產(chǎn)拆開設(shè)備，洗車風(fēng)干環(huán)節(jié)則是采取人工清洗后把工件放到指定的機(jī)械式風(fēng)干設(shè)備里面進(jìn)行風(fēng)干。

在科技發(fā)展迅猛的今天,自動(dòng)化生產(chǎn)流水線已經(jīng)逐漸進(jìn)入我們的視線中,自動(dòng)化生產(chǎn)線這種高端生產(chǎn)線設(shè)備在八十年代初,我們只能通過電影的情節(jié)中才可以看到自動(dòng)化這種高端生產(chǎn)線設(shè)備,如今在這個(gè)時(shí)代里那一些可以舉手投足的高端自動(dòng)化設(shè)備,那一些樣樣精通的自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)到處可見,在工廠里有很多自動(dòng)化設(shè)備已經(jīng)開始代替了許多工人在做著的事情以及人力無法勝任的工作，因此我在畢業(yè)的設(shè)計(jì)課題里面選取了關(guān)于自動(dòng)化作業(yè)的題目。1.3項(xiàng)目研究內(nèi)容本系統(tǒng)的核心控制器為德國西門子公司生產(chǎn)的PLC，用來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)洗車流程的控制功能，根據(jù)項(xiàng)目所需的自動(dòng)洗車流程要求,完成自動(dòng)洗車的控制,包括元器件選型、硬件電路設(shè)計(jì)和PLC軟件程序設(shè)計(jì)，并利用對應(yīng)的PLC仿真軟件進(jìn)行模擬演示，根據(jù)確定好的洗車流程來設(shè)計(jì)出自動(dòng)化，高性能的自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)需求總結(jié)所做的主要工作如下：

（1）選擇合適的PLC型號，實(shí)現(xiàn)可編程序控制梯形圖程序的指令編寫。

（2）控制自動(dòng)洗車系統(tǒng)的傳送電機(jī)，清洗，風(fēng)干的正常運(yùn)行；

（3）解決CAD硬件圖紙的繪制。

（4）PLC程序的仿真調(diào)試。本章小結(jié)本章節(jié)主要是對洗車系統(tǒng)的研究內(nèi)容做一個(gè)概述，包括洗車系統(tǒng)的發(fā)展，課題的研究含義，系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用西門子PLC對洗車系統(tǒng)進(jìn)行程序的設(shè)計(jì)，以及對洗車系統(tǒng)搭建模型進(jìn)行一個(gè)實(shí)物的調(diào)試，最后利用CAD軟件繪畫出對應(yīng)的電路圖。

第2章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)非常重要，它直接決定了接下來的工作方向，如果方案設(shè)計(jì)選擇有偏差的話，將會(huì)直接影響整個(gè)設(shè)計(jì)的進(jìn)程和正確性。所以選擇一個(gè)最佳方案將會(huì)使接下來的設(shè)計(jì)變得高效便捷。結(jié)合所學(xué)知識，通過查找資料和論證，可通過以下方案來實(shí)現(xiàn)課題要求實(shí)現(xiàn)的課題指標(biāo)，本次自動(dòng)洗車系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案介紹如下所示。2.1方案的選擇基于傳統(tǒng)繼電器控制的洗車控制系統(tǒng)采用硬件接線方式，利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)串聯(lián)或并聯(lián)延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制系統(tǒng)，該種系統(tǒng)是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，機(jī)械觸點(diǎn)有明顯的抖動(dòng)現(xiàn)象，要對其進(jìn)行定期維修檢查，不利于長期工作。且其精度低、對環(huán)境要求較高等因素也不利于自動(dòng)洗車機(jī)系統(tǒng)里面的策略調(diào)整。

基于PLC控制的洗車系統(tǒng)，可編程控制器PLC采用的控制系統(tǒng)是程序模塊化的系統(tǒng)，程序在其內(nèi)部編寫利用計(jì)數(shù)，定時(shí)，邏輯處理等操作指令編寫好，操作者可以根據(jù)實(shí)際情況修改程序，但不需要改變外部硬件設(shè)備的連接方式，只需要通過改變指令的開關(guān)量或者模擬量的邏輯處理關(guān)系即可，同時(shí)可編程控制器系統(tǒng)具備和上位機(jī)通信連接，具備易于擴(kuò)展的功能，如今在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，可編程控制器PLC采用的是電子技術(shù)，其內(nèi)部具有大量的軟元件控制，這樣就可以省下大量的繼電器等硬件成本。

單片機(jī)作為最常見的控制器，它的擁有技術(shù)成熟，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。但是它的控制不穩(wěn)定，抗干擾能力不好，集成度不高且現(xiàn)場布線復(fù)雜的生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用并不常見，工控機(jī)作為專業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)控制設(shè)備它的控制方式簡單，控制性能優(yōu)異，控制效果好適用于各種工業(yè)環(huán)境下的控制系統(tǒng)，但是工控機(jī)設(shè)備價(jià)格高昂所以最好用于控制要求高的中大型控制系統(tǒng)。

綜上所述接觸器控制系統(tǒng)如今已經(jīng)淘汰，不適用于控制洗車機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)穩(wěn)定性有待提高，采集精度不高，抗干擾能力一般，驅(qū)動(dòng)大功率電機(jī)能力一般，工控系統(tǒng)昂貴，不適合用于小型控制系統(tǒng)，PLC是一種常見的控制器，它的價(jià)格相對便宜，控制性能好，硬件集成度相對較高現(xiàn)場排線方便能夠適應(yīng)各種工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的要求。且PLC的編程語言豐富，學(xué)習(xí)相對簡單能夠滿足不同用戶的編程需要，所以本次設(shè)計(jì)選擇PLC為控制器來控制洗車系統(tǒng)。2.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析本次是設(shè)計(jì)一個(gè)具有橫移傳送，清洗，風(fēng)干一體化的洗車控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由PLC進(jìn)行控制，本次設(shè)計(jì)的PLC自動(dòng)洗車系統(tǒng)動(dòng)作流程如下所示：圖2-1洗車系統(tǒng)流程圖如上圖2.1所示為本次自動(dòng)清洗系統(tǒng)的流程圖，自動(dòng)洗車系統(tǒng)有2個(gè)模式，一個(gè)是手動(dòng)模式，一個(gè)是自動(dòng)模式，當(dāng)系統(tǒng)起到后，系統(tǒng)初始化程序，然后選擇當(dāng)前洗車系統(tǒng)的模式，當(dāng)選擇手動(dòng)模式后，可以點(diǎn)動(dòng)洗車系統(tǒng)的左移動(dòng)，右移動(dòng)，點(diǎn)動(dòng)洗車系統(tǒng)的刷子，點(diǎn)動(dòng)洗車系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)運(yùn)行，點(diǎn)動(dòng)洗車系統(tǒng)的噴水閥運(yùn)行，點(diǎn)動(dòng)洗車系統(tǒng)的清洗劑運(yùn)行，如果選擇洗車系統(tǒng)的自動(dòng)模式后，洗車系統(tǒng)先判斷洗車設(shè)備是否在原點(diǎn)位置，如果洗車設(shè)備不在原點(diǎn)位置，那么此時(shí)復(fù)位燈點(diǎn)亮，系統(tǒng)開始控制洗車設(shè)備復(fù)位，當(dāng)復(fù)位完畢后開始正式進(jìn)入洗車環(huán)節(jié)，首先洗車系統(tǒng)開始右移動(dòng)，同時(shí)噴水閥打開，刷子運(yùn)行洗刷工作，當(dāng)洗車系統(tǒng)移動(dòng)到右限位后，那么洗車系統(tǒng)開始反方向移動(dòng)，如果洗車系統(tǒng)還沒到右限位，那么持續(xù)該動(dòng)作。如果洗車系統(tǒng)到達(dá)左限位后，此時(shí)噴水閥門停止運(yùn)行，洗車刷子停止運(yùn)行，開始進(jìn)入噴清洗劑環(huán)節(jié)，這時(shí)洗車系統(tǒng)開始右移動(dòng)，清洗劑閥門保持接通，當(dāng)運(yùn)行到右限位后，洗車系統(tǒng)開始往反方向移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到左限位后，清洗劑閥門停止運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行完畢后開始進(jìn)入風(fēng)干環(huán)節(jié)，風(fēng)干環(huán)節(jié)容洗車系統(tǒng)右邊開始移動(dòng)，移動(dòng)到位后反方向移動(dòng)，當(dāng)回到左限位時(shí)，那么洗車結(jié)束，系統(tǒng)等待下一次的運(yùn)行。通過上述過程實(shí)現(xiàn)洗車系統(tǒng)自動(dòng)洗車過程，根據(jù)洗車系統(tǒng)自動(dòng)洗車工藝需求，本次利用可編程控制器PLC進(jìn)行洗車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)流程如下：1、設(shè)計(jì)洗車的自動(dòng)洗車系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)循環(huán)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)調(diào)試模式，完成系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)；2、選擇硬件并設(shè)計(jì)可行的硬件電路；3、控制系統(tǒng)軟件及程序設(shè)計(jì)，并完成系統(tǒng)的調(diào)試；

西門子PLC驅(qū)動(dòng)電機(jī)操作按鈕西門子PLC驅(qū)動(dòng)電機(jī)操作按鈕驅(qū)動(dòng)閥門故障檢測驅(qū)動(dòng)閥門故障檢測狀態(tài)顯示行程開關(guān)狀態(tài)顯示行程開關(guān)報(bào)警控制報(bào)警控制圖2.2系統(tǒng)框圖本章小結(jié)本章節(jié)主要是對洗車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行描述，首先對洗車洗車的控制系統(tǒng)進(jìn)行對比和選擇，最終選出PLC作為洗車系統(tǒng)的控制器，然后根據(jù)洗車系統(tǒng)的原理繪畫出洗車系統(tǒng)的原理圖，然后根據(jù)洗車系統(tǒng)的原理圖繪制出系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖。第3章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1PLC的確定3.1.1PLC的概述PLC又稱可編程邏輯控制器，作為一種專門適應(yīng)于各種工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的以數(shù)字運(yùn)算為操作方式的電子裝置。為了適用于各種工業(yè)環(huán)境和生產(chǎn)操作，PLC與其拓展的外圍設(shè)備都應(yīng)該按照便于與工業(yè)控制系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)整體和便于擴(kuò)展其他功能的原則而設(shè)計(jì)。PLC相比于其他工業(yè)電子裝置，其配套齊全，功能完善，其適用性較強(qiáng)；可靠性高，工作穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短，電路和程序容易更改，維護(hù)方便；易學(xué)易用，技術(shù)人員容易學(xué)習(xí)和培訓(xùn)周期短；組態(tài)靈活，可通過簡單的組合，便可靈活地改變控制系統(tǒng)的功能和規(guī)模；輸入、輸出功能模塊齊全，針對不同的現(xiàn)場信號，均有相應(yīng)的模版和工業(yè)現(xiàn)場的器件；體積小、能耗低、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。圖3-1PLC基本結(jié)構(gòu)框圖3.1.2PLC的特點(diǎn)隨著電子元件的發(fā)展，PLC（可編程邏輯控制器）于1969年左右發(fā)明。PLC的出現(xiàn)是為了取代繼電器。PLC的網(wǎng)絡(luò)功能從零開始發(fā)展到如今已經(jīng)十分發(fā)達(dá)。準(zhǔn)確來說，沒有PLC的出現(xiàn)，就沒有現(xiàn)代化的制造產(chǎn)業(yè)。PLC進(jìn)一步集成了OCS技術(shù)，發(fā)展成為可編程自動(dòng)化控制器。PAC能夠便捷地與企業(yè)網(wǎng)絡(luò)集成并實(shí)現(xiàn)信息工廠。Modbus也廣泛應(yīng)用于PLC網(wǎng)絡(luò)。通過近幾十年來電子水平的發(fā)展，PLC的體積比以前小很多。但小的程度是有限的。由于電阻器和電容器的體積難以降低，因此抗干擾措施需要這些分立元件。并且，想要讓操作起來更方便和強(qiáng)大，控制器的存儲(chǔ)器正在擴(kuò)展并且處理能力正在增加。PLC保證了靈活程度，可靠性和高性價(jià)比的優(yōu)點(diǎn)。并且，標(biāo)準(zhǔn)化和開放性取得了很大進(jìn)展，受到了許多用戶的青睞和應(yīng)用。PLC是通過單片微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行高集成組成的。在此基礎(chǔ)上PLC還有自我保護(hù)的功能，這也大大提高了PLC系統(tǒng)的可靠性。3.1.3PLC的選擇隨PLC發(fā)展至今國內(nèi)外已經(jīng)生產(chǎn)出許多種類、每個(gè)種類還有許多不同的型號,其功能和操作都有一定的差異，故此在設(shè)計(jì)以PLC為基礎(chǔ)的系統(tǒng)時(shí)，對PLC機(jī)型的選擇變得尤為重要，通常在選擇PLC機(jī)型時(shí)需要考慮以下幾個(gè)方面。

1.規(guī)模適中

PLC在選型過程中，I/O口的數(shù)量是一個(gè)至關(guān)重要的參考標(biāo)準(zhǔn)。I/O除了在系統(tǒng)中使用的數(shù)量外，還需留有總數(shù)的20%左右的剩余量。因此在選擇PLC的型號時(shí)，需要選擇I/O合適的，不宜過多，也不宜過少。若考慮到系統(tǒng)只要求實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化或者機(jī)電一體化，可選擇小型的PLC，其I/O點(diǎn)數(shù)較少，外部設(shè)備要求較低。若設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，其輸入和輸出點(diǎn)數(shù)較多，外部被控制設(shè)備較為分散，則需要選擇中大型PLC來滿足系統(tǒng)要求。

2.功能適中，結(jié)構(gòu)合理

若設(shè)計(jì)的系統(tǒng)為開關(guān)量控制的系統(tǒng)，則應(yīng)選擇低檔機(jī)來滿足要求?？蛇m當(dāng)?shù)募由显O(shè)計(jì)所需的外部模塊擴(kuò)展功能。

若控制類型較為復(fù)雜，其外部設(shè)備較多的系統(tǒng)，則要選擇功能較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的中高檔機(jī)型。

3.使用環(huán)境的外部條件

在工業(yè)生產(chǎn)的過程中不僅要考慮到系統(tǒng)的自身因素，往往還要結(jié)合工作環(huán)境的因素，來提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。所以在選擇PLC機(jī)型時(shí)，可以參考的外部工作環(huán)境因素有：相對濕度、工作溫度、抗干擾性能指標(biāo)、電源允許波動(dòng)的范圍等多個(gè)方面。

4.輸出方式

現(xiàn)如今PLC輸出形式可分：繼電器（R）、晶閘管（T）、雙向晶閘管（S）。

R-繼電器輸出方式用于交直流電路；T-晶閘管輸出方式用于直流電路；S-雙向晶閘管的輸出方式用于交流電路。

在研究設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，PLC主機(jī)要用到的輸入點(diǎn)數(shù)為13點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為13點(diǎn)，輸入方式為開關(guān)量控制，因此PLC的類型可以選擇繼電器輸出也可以晶體管輸出，根據(jù)負(fù)載的電壓使用條件，綜合設(shè)計(jì)所需功能和結(jié)構(gòu)上的要求以及自動(dòng)洗車機(jī)的工作環(huán)境等外部因素，根據(jù)西門子S7系列PLC選型手冊得知，S7-1214PLC具有14點(diǎn)輸入信號，10點(diǎn)輸出信號，需要擴(kuò)展功能模塊，需要額外擴(kuò)展3點(diǎn)輸出端的信號。3.1.4PLC的I/O地址分配隨系統(tǒng)的I/O地址分為輸入地址以及輸出地址，輸入地址是PLC輸入端的控制地址，在本次自動(dòng)洗車機(jī)系統(tǒng)里面主要由啟動(dòng)、停止，故障檢測，行程控制，模式選擇輸入信號，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)共需要13個(gè)輸入地址，其中模擬量輸入地址為0個(gè)，控制系統(tǒng)詳細(xì)的輸入地址分配見表3.1。表3.1系統(tǒng)輸入分配表輸入地址分配表序號檢測名稱地址元件備注1系統(tǒng)啟動(dòng)I0.0按鈕2系統(tǒng)停止I0.1按鈕3手動(dòng)模式I0.2按鈕4自動(dòng)模式I0.3按鈕5洗車左限位I0.4傳感器6洗車右限位I0.5傳感器7洗車移動(dòng)電機(jī)故障檢測I0.6熱繼電器8洗車風(fēng)干電機(jī)故障檢測I0.7熱繼電器9手動(dòng)洗車機(jī)左移動(dòng)I1.0按鈕10手動(dòng)洗車機(jī)右移動(dòng)I1.1按鈕11手動(dòng)刷子運(yùn)行I1.2按鈕12手動(dòng)噴水閥運(yùn)行I1.3按鈕13手動(dòng)清洗劑閥運(yùn)行I1.4按鈕PLC的輸出地址就是輸出系統(tǒng)把從輸入系統(tǒng)哪里接收到的指令信號傳給繼電器，對繼電器進(jìn)行通斷控制的端口,對洗車電機(jī)進(jìn)行控制，風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，對電磁閥門的控制。具體地說，輸出系統(tǒng)在接收到信號之后通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)，指示燈等，通過以上對控制系統(tǒng)輸出地址的分析，發(fā)現(xiàn)共需要13個(gè)輸出地址，控制系統(tǒng)詳細(xì)的輸出地址分配見表3-2。表3.2系統(tǒng)輸出分配表輸出地址分配表序號檢測名稱地址元件備注1系統(tǒng)運(yùn)行燈Q0.0燈泡2系統(tǒng)急停燈Q0.1燈泡3洗車機(jī)左移動(dòng)Q0.2電機(jī)4洗車機(jī)右移動(dòng)Q0.3電機(jī)5噴水閥門Q0.4電磁閥6清洗劑閥門Q0.5電磁閥7洗車刷子Q0.6電磁閥8風(fēng)機(jī)運(yùn)行Q0.7電機(jī)9洗車移動(dòng)電機(jī)故障報(bào)警Q1.0蜂鳴器10洗車風(fēng)機(jī)故障報(bào)警Q1.1蜂鳴器3.1.5PLC的外部電路圖3-2PLC外部接線圖本次洗車機(jī)自動(dòng)洗車系統(tǒng)的接線圖如圖3-2所示，本次系統(tǒng)的控制器由西門子S7系列的S7-1200PLC控制，圖紙上最右左邊的L和N為輸入端電壓供電，輸入電壓為24V供電，輸入端的M為輸入信號的公共端，西門子PLC的輸入端公共端是PNP輸入的，同時(shí)外部輸入的信號必須要與PLC輸入端的信號匹配一致，圖紙上的正極為外接24V電源的正極，圖紙上的負(fù)極為外接24V電源的負(fù)極，I0.0-I1.5為PLC的輸入端，其中I0.6和I0.7為電機(jī)過載保護(hù)信號，其他端口為開關(guān)按鈕和傳感器信號，圖紙下方1L,2L為PLC輸出端的公共端，Q0.0-Q1.1為輸出端接口。3.2傳感器的選型 傳感器是人類探知自然社會(huì)信息的觸角，在本設(shè)計(jì)中，傳感器是比較關(guān)鍵的一個(gè)部件，通過傳感器來感受被測物體的信息，傳感器的功能主要表現(xiàn)為：（1）信息收集；（2）信號數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，傳感器通常由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換電路三部分組成。其性價(jià)比的優(yōu)劣或者說是質(zhì)量的好壞在整個(gè)系統(tǒng)中將會(huì)起一個(gè)關(guān)鍵的作用，本次的設(shè)計(jì)中考慮到只需要檢測自動(dòng)洗車是否移動(dòng)到位的控制，那么采用壓電式光電傳感器以及接近開關(guān)，其主要有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）簡單的結(jié)構(gòu)，較小的體積，尺寸比較?。?/p>

（2）性能穩(wěn)定而且可靠，精度高；

（3）電路交換簡單；

（4）使用方便，維修簡單；

（5）頻率響應(yīng)好，可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)的測量；

利用接近開關(guān)控制自動(dòng)洗車機(jī)的橫移動(dòng)作是否完成，將接近開關(guān)布置在洗車設(shè)備兩側(cè)的機(jī)構(gòu)上，通過測量其接近程度來判斷開關(guān)是否完全到位。本次選取的接近開關(guān)采用德國知名品牌SICK的直流三線常開型輸出方式型接近開關(guān)，型號為IME12-04BPSZC0K。其實(shí)物圖如圖3-3所示，其參數(shù)如表3.3所示。圖3-3接近開關(guān)實(shí)示意圖表3.3IME12-04BPSZC0K的技術(shù)參數(shù)工作電壓DC12-36V檢測范圍1.5-20mm（可調(diào)）輸出方式PNP常開絕緣電阻1000M?3.3電機(jī)的選型本次洗車機(jī)自動(dòng)洗車系統(tǒng)采用了交流異步電機(jī)，為三相異步電動(dòng)機(jī)，這種電機(jī)在工業(yè)應(yīng)用范圍較為寬大，查閱資料后，經(jīng)過三相異步電機(jī)選型手冊選出合適的電機(jī)來進(jìn)行洗車系統(tǒng)工藝的控制，本次選取的電機(jī)型號為Y2系列Y132S2-2，其實(shí)物圖如圖3.5所示，其參數(shù)如表3.4所示，該款異步電機(jī)有以下這些優(yōu)點(diǎn)：維修簡便；穩(wěn)定性高；工作時(shí)所產(chǎn)生的噪音較低；工作時(shí)所使用的電能要求不高；工作效率很高；圖3-4電機(jī)的示意圖表3.4Y132S2-2的技術(shù)參數(shù)工作電壓DC12-36V電機(jī)功率7.5KW電流14.9A同步轉(zhuǎn)速3000r/min本次洗車機(jī)系統(tǒng)的主電路控制如下所示：圖3-5系統(tǒng)主電路圖上圖為本次洗車系統(tǒng)主電路圖，圖中KM1,KM2接觸器為自動(dòng)洗車系統(tǒng)橫移電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器，KM1接通，那么洗車系統(tǒng)橫移電機(jī)開始右移，KM2接通，那么電機(jī)反方向運(yùn)行，電機(jī)此時(shí)處于左移狀態(tài)，圖中KM3為后風(fēng)干電機(jī)接觸器。3.4其他硬件的介紹3.4.1按鈕硬件的概述此次設(shè)計(jì)需要的按鈕為系統(tǒng)啟動(dòng)，系統(tǒng)停止，手動(dòng)模式下的點(diǎn)動(dòng)操作按鈕，根據(jù)按鈕選型手冊查閱資料，本次選擇施耐德的操作按鈕，所以本次設(shè)計(jì)我選擇的按鈕型號為

XB5-AW33B1C。具體技術(shù)參數(shù)如下：XB5-代表它的型號及開孔尺寸為φ22mm，B表示它使用的材料為金屬，A表示它是平頭按鈕，3表示它的顏色為綠色，1表示它的觸點(diǎn)形式為1常開，C表示為中國制造，按鈕示意圖如下圖3-8所示。圖3-6按鈕示意圖如上圖所示為開關(guān)按鈕，其具有2組觸點(diǎn)，1組為常開觸點(diǎn)，1組為常閉觸點(diǎn)，應(yīng)用在本次設(shè)計(jì)的作用為，急停接在常閉觸點(diǎn)組，啟動(dòng)運(yùn)行按鈕接在常開觸點(diǎn)組，當(dāng)對應(yīng)的按鈕接通后，那么PLC捕捉到按鈕接通信號，從而進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序，本次設(shè)計(jì)按鈕具有顏色多款，機(jī)械壽命長，抗干擾強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，按鈕的詳細(xì)參數(shù)見3.5表所示。表3.5XB5-AW33B1C的技術(shù)參數(shù)復(fù)位方式自復(fù)位工作溫度-20-130額定電流10A觸點(diǎn)方式1常開/1常閉3.4.2指示燈硬件的概述根據(jù)選型指示燈選型手冊查閱資料，發(fā)現(xiàn)施耐德的指示燈型號全能，因此本次設(shè)計(jì)我選擇的指示燈型號有3種，它們分別對應(yīng)交流220V電壓下工作的報(bào)警指示燈，交流220V電壓下工作的運(yùn)行指示燈和直流24V電壓下工作的報(bào)警指示燈。具體的型號為：AD16-22D/r31、AD16-22D/g31、AD16-22D/r23。

具體的技術(shù)參數(shù)如下：AD16-表示型號、系列號，22表示頸部尺寸為22mm，D是它的輔助規(guī)格代號，r/g表示它的顏色為紅色/綠色，23/31是電壓代碼具體指它的工作電壓為24VDC/220VAC，，指示圖示意圖如下圖3-7所示，詳細(xì)參數(shù)件3.6表。

圖3-7指示燈模塊示意圖表3.6AD16-22D/r31指示燈的技術(shù)參數(shù)工作電壓DV24V工作溫度-20-55°C使用頻率AC50-60HZ光亮度大于100cd/m^23.4.3斷路器硬件的概述斷路器的選擇主要選擇它的工作電流，所以本次設(shè)計(jì)我選擇的斷路器型號有兩種它們分別是用在電源上的斷路器和用在負(fù)載電路上的斷路器。具體的型號如下:GV2ME25,GV2ME10。由于電源上的斷路器管多個(gè)負(fù)載所以斷路器選擇的工作電流要比負(fù)載電路上選擇的工作電流大，具體的技術(shù)參數(shù)如下：GV是它的型號，2是斷路器的系列號，ME表示斷路器的類型是熱磁型、按鈕式的進(jìn)口產(chǎn)品，25/10表示它的磁脫扣電流大小為25/10A，GV2系列的斷路器的最高工作高度為海拔2000米，斷路器示意圖如下圖3-8所示，參數(shù)如表3.7所示。圖3-8斷路器模塊示意圖表3.7GV2ME25的技術(shù)參數(shù)工作電壓AC220V工作溫度-20-55°C額定電流25A防護(hù)等級IP673.4.4中間繼電器硬件的概述中間繼電器也就是一種轉(zhuǎn)換信號低壓元件，主要用于信號的傳遞以及轉(zhuǎn)換，由于一些控制系統(tǒng)一般不具備控制220V或者380V交流信號，只可以驅(qū)動(dòng)24V直流信號，那么這種情況下就需要選擇中間繼電器作為轉(zhuǎn)換，在本次設(shè)計(jì)中，PLC只能輸出24V直流信號，但是電機(jī)是380V交流異步電機(jī)，那么采用24V直流繼電器，PLC驅(qū)動(dòng)24V直流繼電器的線圈，繼電器線圈接通，從而常開觸點(diǎn)閉合，把380V交流異步電機(jī)的線接到繼電器常開觸點(diǎn)處，以此來完成低壓控制高壓的目的，根據(jù)設(shè)計(jì)要求:選擇RXM2LB2P7中間繼電器,示意圖如圖3.9所示，參數(shù)如表3.8所示：圖3-9中間繼電器模塊示意圖表3.8RXM2LB2P7中間繼電器的技術(shù)參數(shù)工作電壓DV24V工作溫度-20-75°C觸點(diǎn)數(shù)量3對常開觸點(diǎn)/3對常閉觸點(diǎn)使用壽命電氣壽命1000W次3.4.5蜂鳴器硬件的概述當(dāng)自動(dòng)洗車機(jī)系統(tǒng)的電機(jī)溫度超出預(yù)設(shè)溫度時(shí)，那么利用蜂鳴器發(fā)出聲光報(bào)警，提示自動(dòng)洗車機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障，所以本次設(shè)計(jì)我選擇的蜂鳴器電器型號是LTE-1101J，帶有聲光旋轉(zhuǎn)報(bào)警功能，旋轉(zhuǎn)式聲光報(bào)警觸點(diǎn)電流大小為12A，機(jī)械使用壽命為5萬次，蜂鳴器示意圖如下圖3-10所示，詳細(xì)參數(shù)見表3.9。圖3-10蜂鳴器示意圖表3.9LTE-1101J蜂鳴器的技術(shù)參數(shù)工作電壓AC220V工作溫度-20-45°C使用頻率50AC-60AC赫茲使用壽命閃光100W次本章小結(jié)本章節(jié)主要是對洗車機(jī)的硬件方案進(jìn)行描述，先控制器PLC進(jìn)行介紹后，根據(jù)洗車機(jī)的流程圖擬定出洗車機(jī)系統(tǒng)的I/O地址分配表，然后利用I/O地址分配表設(shè)計(jì)出對應(yīng)的PLC外部電路圖，然后對洗車機(jī)的電機(jī)，傳感器，指示燈，蜂鳴器，按鈕進(jìn)行描述，設(shè)計(jì)出關(guān)于洗車機(jī)系統(tǒng)的硬件方案。

第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1TIAPortalV14軟件的介紹TIAPortalV14是西門子S7-300/400/1200/1500PLC中專用的編程軟件，S7-1200PLC在西門子PLC系列中是屬于小型的PLC，TIAPortalV14編程軟件支持編程梯形圖語言、編程指令表語言、順序SFC編程語言、編程ST高級語言以及編程塊FB語言、還編程Label高級語言等。TIAPortalV14軟件的特點(diǎn)有下面幾點(diǎn)，分別是：

1.軟件能夠擴(kuò)加其他的特殊功能模塊，例如運(yùn)動(dòng)控制模塊，PLC的數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成文檔文本的格式。

2.可以利用Windows的特性，來使得軟件的操作方便功能可以大大提升，還可以把office軟件里面Excel,Word里面的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3.程序的標(biāo)準(zhǔn)化

(1)標(biāo)號編程：三軟件可以用標(biāo)號的方式來進(jìn)行PLC程序編程，這樣就不需要對PLC里面的軟元件進(jìn)行先辨別再編程。

(2)功能塊：軟件可以采取功能塊模式進(jìn)行編程，功能塊又稱為FB塊，這種功能塊是用來提升順序控制的效率而研制出來的一種特殊功能塊，主程序可以多次調(diào)用子程序。這樣編寫的PLC程序就可以在特定的順序控制里面進(jìn)行反復(fù)多次調(diào)用，這樣使得順序控制的程序編寫起來變得更加容易。

(3)軟件支持多種協(xié)議通信方式，其可以對其他控制站點(diǎn)進(jìn)行通信連接起來變成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制組合。4.2程序流程圖設(shè)計(jì)如下圖2.1所示為本次自動(dòng)清洗系統(tǒng)的流程圖，自動(dòng)洗車系統(tǒng)有2個(gè)模式，一個(gè)是手動(dòng)模式，一個(gè)是自動(dòng)模式，當(dāng)系統(tǒng)起到后，系統(tǒng)初始化程序，然后選擇當(dāng)前洗車系統(tǒng)的模式，當(dāng)選擇手動(dòng)模式后，可以點(diǎn)動(dòng)洗車系統(tǒng)的左移動(dòng)、右移動(dòng)、刷子、風(fēng)機(jī)、噴水閥和清洗劑等過程運(yùn)行，如果選擇洗車系統(tǒng)的自動(dòng)模式后，洗車系統(tǒng)先判斷洗車設(shè)備是否在原點(diǎn)位置，如果洗車設(shè)備不在原點(diǎn)位置，那么此時(shí)復(fù)位燈點(diǎn)亮，系統(tǒng)開始控制洗車設(shè)備復(fù)位，當(dāng)復(fù)位完畢后開始正式進(jìn)入洗車環(huán)節(jié)，首先洗車系統(tǒng)開始右移動(dòng)，同時(shí)噴水閥打開，刷子運(yùn)行洗刷工作，當(dāng)洗車系統(tǒng)移動(dòng)到右限位后，那么洗車系統(tǒng)開始反方向移動(dòng)，如果洗車系統(tǒng)還沒到右限位，那么持續(xù)該動(dòng)作。如果洗車系統(tǒng)到達(dá)左限位后，此時(shí)噴水閥門停止運(yùn)行，洗車刷子停止運(yùn)行，開始進(jìn)入噴清洗劑環(huán)節(jié)，這時(shí)洗車系統(tǒng)開始右移動(dòng)，清洗劑閥門保持接通，當(dāng)運(yùn)行到右限位后，洗車系統(tǒng)開始往反方向移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到左限位后，清洗劑閥門停止運(yùn)行，然后進(jìn)入風(fēng)干環(huán)節(jié)，風(fēng)干環(huán)節(jié)洗車系統(tǒng)右邊開始移動(dòng)，移動(dòng)到位后反方向移動(dòng)，當(dāng)回到左限位時(shí)，那么洗車結(jié)束，系統(tǒng)等待下一次的運(yùn)行。圖4-1洗車系統(tǒng)流程圖

4.3梯形圖的設(shè)計(jì)與分析4.3.1啟動(dòng)及報(bào)警程序的設(shè)計(jì)與分析圖4-2啟動(dòng)標(biāo)志程序如上圖所示當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，I0.0接通，此時(shí)輸出PLC內(nèi)部輔佐信號M0.0，M0.0輸出且自鎖，當(dāng)I0.1接通后，那么M0.0運(yùn)行標(biāo)志才會(huì)停止運(yùn)行，同時(shí)用傳送指令MOVE對QB0進(jìn)行復(fù)位，QB0表示Q0.0-Q0.7八個(gè)字節(jié)。圖4-3運(yùn)行指示燈程序圖4-4緊急停止程序如上圖所示當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)標(biāo)志M0.0啟動(dòng)后，輸出系統(tǒng)運(yùn)行指示燈Q0.0，此時(shí)Q0.0點(diǎn)亮，當(dāng)系統(tǒng)急停按鈕I0.1接通后，那么輸出系統(tǒng)停止指示燈I0.1，同時(shí)區(qū)間復(fù)位輔佐信號，區(qū)間復(fù)位輸出信號信號，系統(tǒng)停止運(yùn)行，同時(shí)返回初始步驟,等待下一次的啟動(dòng)。圖4-5電機(jī)報(bào)警程序如上圖所示，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，如果故障信號I0.6接通時(shí)，洗車橫移電機(jī)故障報(bào)警，利用PLC來進(jìn)行閃爍報(bào)警控制，同時(shí)復(fù)位Q0.3,Q0.4信號，禁止啟動(dòng)洗車系統(tǒng)橫移電機(jī)控制。圖4-6風(fēng)機(jī)報(bào)警程序如上圖所示，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，如果故障信號I0.7接通時(shí)，風(fēng)機(jī)電機(jī)故障報(bào)警，利用PLC來進(jìn)行閃爍報(bào)警控制，同時(shí)復(fù)位Q0.7信號，禁止啟動(dòng)風(fēng)機(jī)控制，同時(shí)輸出Q1.1洗車風(fēng)機(jī)故障報(bào)警指示。 4.3.2手動(dòng)程序的設(shè)計(jì)與分析圖4-7手動(dòng)標(biāo)志程序如上圖所示當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行后，選擇了手動(dòng)模式運(yùn)行，那么手動(dòng)模式信號I0.2接通，此時(shí)輸出PLC內(nèi)部輔佐信號M0.1，當(dāng)系統(tǒng)停止信號I0.1接通或者自動(dòng)模式I0.3接通，那么M0.1信號斷開運(yùn)行。圖4-8手動(dòng)模式指示燈程序如上圖所示，當(dāng)手動(dòng)模式接通后，此時(shí)手動(dòng)模式運(yùn)行燈Q0.2點(diǎn)亮，表示系統(tǒng)當(dāng)前處在手動(dòng)模式，同時(shí)調(diào)用子程序FC1進(jìn)行手動(dòng)控制程序。圖4-9手動(dòng)模式洗車機(jī)左移程序如上圖所示，當(dāng)手動(dòng)模式接通后，此時(shí)控制洗車機(jī)左移動(dòng)，左移動(dòng)和右移動(dòng)是互鎖的，防止系統(tǒng)洗車電機(jī)短路。圖4-10手動(dòng)模式洗車機(jī)右移程序如上圖所示，當(dāng)手動(dòng)模式接通后，此時(shí)控制洗車機(jī)右移動(dòng)，左移動(dòng)和右移動(dòng)是互鎖的，防止系統(tǒng)洗車電機(jī)短路。圖4-11手動(dòng)模式刷子啟動(dòng)程序圖4-12手動(dòng)模式噴水閥門和洗滌劑啟動(dòng)程序如上圖所示，當(dāng)手動(dòng)模式接通后，此時(shí)控制洗車機(jī)噴水閥門打開，控制洗車機(jī)清洗藥劑打開，洗車刷子運(yùn)行。4.3.3自動(dòng)模式程序的設(shè)計(jì)與分析圖4-13自動(dòng)模式啟動(dòng)程序如上圖所示當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行后，選擇了手動(dòng)模式運(yùn)行，那么自動(dòng)模式信號I0.3接通，此時(shí)輸出PLC內(nèi)部輔佐信號M0.2，當(dāng)系統(tǒng)停止信號I0.1接通或者手動(dòng)模式I0.2接通，那么M0.2信號斷開運(yùn)行。圖4-14自動(dòng)模式子程序如上圖所示，當(dāng)自動(dòng)模式接通后，此時(shí)自動(dòng)模式運(yùn)行，自動(dòng)模式子程序FC2運(yùn)行。圖4-15自動(dòng)模式復(fù)位程序如上圖所示，處在自動(dòng)模式時(shí)，如果一開始洗車系統(tǒng)不在原點(diǎn)位置，那么洗車系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位，如果在原點(diǎn)位置，那么洗車系統(tǒng)開始自動(dòng)工作，M0.5復(fù)位信號開始自動(dòng)復(fù)位，M1.0為不用自動(dòng)復(fù)位就開始自動(dòng)開始。圖4-16自動(dòng)模式運(yùn)行程序1如上圖所示，此時(shí)洗車系統(tǒng)開始進(jìn)行復(fù)位工作，洗車系統(tǒng)開始左移，同時(shí)洗車系統(tǒng)復(fù)位指示燈點(diǎn)亮。圖4-17自動(dòng)模式運(yùn)行程序2如上圖所示，M1.1接通后開始延時(shí)3S時(shí)間，3S時(shí)間后輸出M7.5信號開始進(jìn)行下一步控制。圖4-18自動(dòng)模式運(yùn)行程序3如上圖所示，此時(shí)洗車系統(tǒng)復(fù)位完成，開始準(zhǔn)備自動(dòng)工作，洗車機(jī)開始右移，當(dāng)洗車移動(dòng)到I0.5信號后，那么開始置位M1.2信號進(jìn)行下一步控制，復(fù)位M1.0信號，復(fù)位M1.1信號。圖4-19自動(dòng)模式運(yùn)行程序4圖4-20自動(dòng)模式運(yùn)行程序5如上圖所示，此時(shí)洗車系統(tǒng)開始左移，當(dāng)洗車機(jī)左移到位后，那么置位M1.3信號，復(fù)位M1.2信號，洗車機(jī)停止左移，開始進(jìn)行下一步信號。圖4-21自動(dòng)模式運(yùn)行程序6如上圖所示，此時(shí)洗車系統(tǒng)開始右移。圖4-22自動(dòng)模式洗滌劑運(yùn)行程序如上圖所示，此時(shí)洗車系統(tǒng)清洗閥門打開，當(dāng)清洗劑打開后，洗車機(jī)同時(shí)開始右移動(dòng)，置位M1.5信號，復(fù)位M1.4信號，進(jìn)行下一步。圖4-23自動(dòng)模式刷子運(yùn)行程序1如上圖所示，此時(shí)洗車系統(tǒng)刷子運(yùn)行，當(dāng)洗車機(jī)達(dá)到右限位的時(shí)候，置位M1.6信號，復(fù)位M1.5信號，洗車刷子保持運(yùn)行。圖4-24自動(dòng)模式運(yùn)行程序7如上圖所示，M1.6接通后開始延時(shí)2S時(shí)間，2S時(shí)間后輸出M11.3信號，此時(shí)洗車系統(tǒng)開始左移。圖4-25自動(dòng)模式刷子運(yùn)行程序2如上圖所示，此時(shí)洗車系統(tǒng)刷子停止運(yùn)行，置位風(fēng)機(jī)信號M11.4，當(dāng)洗車機(jī)到達(dá)右限位后，洗車機(jī)右移停止，開始進(jìn)入M2.0這一步驟。圖4-26自動(dòng)模式運(yùn)行程序8如上圖所示，此時(shí)洗車系統(tǒng)開始左移，當(dāng)左移完畢后，風(fēng)機(jī)停止完畢，表示一輪洗車工作完成，等待系統(tǒng)下一次啟動(dòng)。4.3.4輸出程序的設(shè)計(jì)與分析圖4-27洗車系統(tǒng)左移程序如上圖所示，利用輔佐信號M多次輸出洗車機(jī)左移線圈Q0.2。圖4-28洗車系統(tǒng)右移動(dòng)程序如上圖所示，利用輔佐信號M多次輸出洗車系統(tǒng)右移線圈Q0.3。圖4-29洗車系統(tǒng)噴水閥門程序如上圖所示，利用輔佐信號M多次輸出洗車系統(tǒng)清洗閥門Q0.4。圖4-30洗車系統(tǒng)洗車刷子程序如上圖所示，利用輔佐信號M多次輸出洗車系統(tǒng)刷子Q0.6。圖4-31洗車系統(tǒng)洗滌劑閥門程序如上圖所示，利用輔佐信號M多次輸出洗車系統(tǒng)清洗藥劑閥門Q0.5。圖4-32洗車系統(tǒng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行程序如上圖所示，利用輔佐信號M輸出洗車系統(tǒng)風(fēng)機(jī)Q0.7。4.4仿真軟件的概述洗車系統(tǒng)軟件的調(diào)試主要是在西門子博圖V14軟件里面的S7-PLCSIMV14軟件上進(jìn)行的，S7-PLCSIMV14軟件是德國西門子企業(yè)專門給博圖V14軟件對S7-1200系列的PLC編程用的，本次設(shè)計(jì)在博圖V14編程軟件上編寫出洗車機(jī)控制系統(tǒng)的梯形圖后，便通過S7-PLCSIMV14的仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)控，調(diào)試。圖4-33仿真開始程序圖在西門子博圖V14的編程軟件中在工具條上方對著仿真器，點(diǎn)擊雙擊操作，那么便會(huì)進(jìn)入仿真設(shè)置的環(huán)節(jié)。圖4-34仿真啟動(dòng)程序圖在開始進(jìn)行仿真的時(shí)候，必須要禁用其他在線接口，否則仿真和在線監(jiān)控會(huì)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致程序錯(cuò)亂，點(diǎn)擊確定選項(xiàng)后進(jìn)入下一步設(shè)置。圖4-35仿真下載程序圖1等待博圖S7-PLCSIMV14軟件對程序進(jìn)行自動(dòng)編譯以及下載。

圖4-36仿真下載程序圖2下載完畢后，出現(xiàn)如上圖所示的小窗口，該窗口便是進(jìn)入仿真界面的主控窗口，同時(shí)在下載預(yù)覽中點(diǎn)擊裝載程序。圖4-37仿真下載程序圖3裝載完畢后，選中裝載界面的全部啟動(dòng)選項(xiàng)，點(diǎn)擊后再點(diǎn)擊完成就可以仿真參數(shù)的初始化。圖4-38仿真運(yùn)行程序圖仿真器小窗口自動(dòng)變成RUN模式監(jiān)控，RUN模式綠燈自動(dòng)點(diǎn)亮，此時(shí)設(shè)計(jì)者可以根據(jù)需求對仿真器進(jìn)行界面設(shè)置。4.5仿真調(diào)試過程圖4-39仿真項(xiàng)目創(chuàng)建程序圖進(jìn)入仿真器內(nèi)部環(huán)境后，點(diǎn)擊左上角項(xiàng)目選項(xiàng)，開始創(chuàng)建一個(gè)新的仿真項(xiàng)目，該項(xiàng)目可以在后續(xù)調(diào)試的時(shí)候直接打開，這樣就不用進(jìn)行二次參數(shù)設(shè)置，極其方便。圖4-40仿真項(xiàng)目SIM表格創(chuàng)建程序圖1仿真項(xiàng)目創(chuàng)建完畢后，開始進(jìn)入SIM表格設(shè)置，在SIM表格里面可以對需要監(jiān)控的元件地址，比如I的狀態(tài)，Q的狀態(tài)，寄存器MW的狀態(tài)，都可以在表格上進(jìn)行監(jiān)控。圖4-41仿真項(xiàng)目SIM表格創(chuàng)建程序圖2在仿真項(xiàng)目里面對SIM表格進(jìn)行需要監(jiān)控的地址進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完畢后，開始切換到博圖V14編程軟件里面進(jìn)行程序下載。圖4-42系統(tǒng)運(yùn)行程序圖在博圖V14里面的編程軟件中把CPU切換到RUN模式，也就是運(yùn)行模式。圖4-43系統(tǒng)監(jiān)控程序圖切換到RUN模式后，在PLC工具條上方的在線選項(xiàng)中找到監(jiān)控模式。圖4-44系統(tǒng)開始程序圖操作I0.0按鈕接通，那么系統(tǒng)M0.0啟動(dòng)標(biāo)志接通，且M0.0自鎖保持運(yùn)行。圖4-45系統(tǒng)開始程序圖操作I0.0按鈕接通，那么系統(tǒng)M0.0啟動(dòng)標(biāo)志接通，且M0.0自鎖保持運(yùn)行，此時(shí)輸出Q0.0系統(tǒng)運(yùn)行指示燈，表示系統(tǒng)正在運(yùn)行。圖4-46手動(dòng)開始程序圖系統(tǒng)啟動(dòng)后，當(dāng)選擇手動(dòng)模式時(shí)，I0.2接通，此時(shí)M0.1接通且自鎖，同時(shí)開始調(diào)用FC1手動(dòng)子程序，且對應(yīng)的手動(dòng)模式標(biāo)志亮起來，表示系統(tǒng)處在手動(dòng)模式。圖4-47手動(dòng)檢修程序圖當(dāng)處在手動(dòng)模式后，那么當(dāng)I1.0按鈕接通時(shí)，那么控制對應(yīng)的洗車機(jī)左移，當(dāng)I1.1按鈕接通時(shí)，那么控制對應(yīng)的洗車機(jī)有一點(diǎn)，洗車機(jī)左移和右移為互鎖模式。本章小結(jié)本章節(jié)主要是對洗車系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行描述，首先對PLC的編程軟件進(jìn)行詳細(xì)的描述，然后利用編程軟件編寫出對應(yīng)的PLC程序，其中PLC程序是同個(gè)模塊化的方式進(jìn)行編寫的，其中分為主程序，手動(dòng)子程序，自動(dòng)子程序，主程序用于系統(tǒng)的啟動(dòng)，停止控制以及模式的選擇，系統(tǒng)的報(bào)警監(jiān)控功能，手動(dòng)子程序則是為調(diào)試，檢修模式，可以對系統(tǒng)的元件進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)調(diào)試，自動(dòng)子程序則是根據(jù)編寫好的梯形圖進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行，手動(dòng)子程序與自動(dòng)子程序?yàn)榛ユi模式。

系統(tǒng)調(diào)試5.1調(diào)試準(zhǔn)備通過PLC系統(tǒng)和自動(dòng)洗車系統(tǒng)的實(shí)物模型配合完成本次設(shè)計(jì)的調(diào)試。自動(dòng)洗車系統(tǒng)使用TIAPortalV14編程軟件，程序選擇梯形圖編寫。調(diào)試之前先要對PLC與電腦進(jìn)行聯(lián)機(jī)通信，在通信正常情況下將預(yù)先編譯好的程序下載到PLC中。再根據(jù)硬件接線圖將自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)實(shí)物模型與PLC進(jìn)行連線。最后通電調(diào)試。5.2調(diào)試步驟自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)調(diào)試步驟:

(1)檢查硬件，完成外接電路接線，打開電腦上的TIAPortalV14編程軟件，對PLC和電腦進(jìn)行通信，確保其通信正常。

(2)將已經(jīng)編譯好的程序下載到PLC中，并使PLC處于運(yùn)行狀態(tài)。

(3)檢查手動(dòng)運(yùn)行模式是否正常，選擇手動(dòng)運(yùn)行模式后，按下“啟動(dòng)”按鈕，再按下其他各個(gè)功能按鈕，觀察其能否實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，如果不能實(shí)現(xiàn)，再進(jìn)行程序修改和硬件方面的檢查。

(4)檢查自動(dòng)運(yùn)行模式是否正常，選擇自動(dòng)運(yùn)行模式后，按下“啟動(dòng)”按鈕，觀察系統(tǒng)整體運(yùn)行狀態(tài)，若不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，再進(jìn)行程序修改和硬件方面的檢查。

(5)人為設(shè)置故障，檢查控制系統(tǒng)是否具有發(fā)生故障后自我保護(hù)的功能。若出現(xiàn)故障PLC能夠自動(dòng)停機(jī)，則預(yù)期功能實(shí)現(xiàn)。5.3調(diào)試結(jié)果通過反復(fù)調(diào)試，觀察系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行過程，以確定控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。得出最終的結(jié)論，該控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)洗車的控制要求，在自動(dòng)運(yùn)行過程中，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的各種功能。當(dāng)洗車過程中遇到故障時(shí)，自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)能及時(shí)停機(jī)，能夠起到安全保護(hù)的作用。通過多次調(diào)試，本設(shè)計(jì)預(yù)期功能.均能實(shí)現(xiàn)。本章小結(jié)本章主要是調(diào)試過程前的準(zhǔn)備、調(diào)試步驟以及實(shí)際的調(diào)試結(jié)果，用來論證本次設(shè)計(jì)是否能達(dá)到預(yù)期的效果。就調(diào)試結(jié)果來看，本次設(shè)計(jì)滿足了自動(dòng)洗車的基本要求，具有可行性，實(shí)際思路上沒有錯(cuò)誤。

結(jié)論課題的研究和設(shè)計(jì)，從工作原理上對實(shí)際自動(dòng)洗車系統(tǒng)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)課題的設(shè)計(jì)流程，預(yù)擬課題所要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)需達(dá)到的實(shí)際作用。并通過對其功能和擬解決的問題的分析完成對自動(dòng)洗車系統(tǒng)的方案選擇、硬件選型、電氣路線的設(shè)計(jì)、軟件程序的設(shè)計(jì)。根據(jù)學(xué)到知識進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于系統(tǒng)基于PLC控制，因此方便檢修和施工人員操作，故障概率低，還可以根據(jù)實(shí)際需要修改或增添其他功能。契合實(shí)際，且憑借其優(yōu)點(diǎn)便于一般的控制系統(tǒng)，PLC的程序修改方式，當(dāng)