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第 1 页 共 6 页机电工程学院毕业设计工作规范（2013 年修订）为了培养学生综合应用所学知识，分析和解决实际问题的能力，增强学生创新意识，提高独立工作能力，按照教务处下发的“毕业设计（论文）工作改革指导意见”的精神，围绕学院培养高素质应用型人才的目标，机电工程学院特制定本毕业设计工作规范。一、毕业设计类型划分对学生毕业设计统一划分为三大类型:第一种：课题式毕业设计（论文） ；第二种：团队式毕业设计（论文） ；第三种：模块化组合式毕业设计;学生可自由选择以上三种类型中的任何一种。二、选做课题式毕业设计（论文）的组织管理选做课题式毕业设计（论文）的组织管理，参照电子科技大学中山学院本科毕业设计工作试行办法执行，格式规范按照机电工程学院本科毕业设计（论文）撰写规范 ，要求课题式毕业设计（论文）正文字数不低于 10000 字或正文内含图 22 页以上。课题式毕业设计（论文） “综合成绩” 由指导教师评定的过程成绩（30%） 、评阅教师评定的论文成绩（30%）和答辩成绩（40%）三部分组成，满分 100 分。三、选做团队式毕业设计（论文）的组织管理通过团队式毕业设计（论文） ，注重学生能力、知识和综合素质的第 2 页 共 6 页协调发展，培养学生的实践能力和团队协作精神，努力培养出社会所需的高素质应用型人才。（1）严格按照学校相关文件要求进行组织、管理，做好开题报告。（2）每个团队可以由同一专业的学生组成，也可以跨学科、跨专业组建，每个团队学生人数不超过 3 人。（3）团队指导教师根据需要由一名或多名教师组成。（4）选题要求科学、合理，符合本专业培养目标和教学要求；分工明确（任务书和开题报告中体现） ，内容有机联系；设计作品或论文整体质量较高。（5）团队毕业设计（论文）的质量 (包括字数)须不低于传统毕业设计（论文）的要求，字数不低于 12000 字或正文内含图 25 页以上。（6）团队的每位学生均需按个人答辩程序进行答辩，答辩内容除课题内容外，还需考核团队协作性和整体质量。（7）为方便组织和管理，学生团队设组长一名，负责师生之间的联系和工作协调，鉴于工作实施情况和效果可适当给予组长加分奖励。（8）团队式毕业设计（论文） “综合成绩” 由指导教师评定的过程成绩（30%） 、评阅教师评定的论文成绩（30%）和答辩成绩（40%）三部分组成，满分 100 分。同一团队的学生的评阅教师评定的论文成绩可相同，但要求指导教师评定的过程成绩和答辩专家组评定的答辩成绩需根据学生个人的实际学习情况分别给予评定。四、模块化组合式毕业设计的组织管理（一）毕业设计模块划分第 3 页 共 6 页模块化组合式毕业设计将毕业设计拆分为 7 个模块，贯穿从大一到大四的整个学习过程。根据学生所获得的成果等级情况，毕业设计各模块所占一定范围的学分。具体划分为：1、产品设计与科技制作：1-5 学分2、专业课程设计：2-6 学分3、与本专业有关的各类竞赛：1-5 学分4、综合性、创新性实验项目：1-3 学分5、与本专业有关的论文：2-5 学分6、与本专业有关的国家专利：1-6 学分7、参与本专业老师科研项目：1-3 学分对于选做模块化毕业设计的学生，要求在校四年中，需完成以上 7个模块中的至少二个模块，累计完成 8 个学分。（二）各模块成果等级对应学分标准及提交材料要求对于各模块的学分，学生应在选题时咨询指导老师并初步计算自己所选模块是否能完成 8 学分，不够的需与指导老师商议添加其他模块；对于所提交的材料，产品设计报告、课程设计报告需按照统一格式规范排版印刷，其余模块封面按照统一格式，所撰写文字材料内容的字体字号、段落、行间距、排版版面等参照机电工程学院本科毕业设计（论文）撰写规范的要求，指导老师需提醒并指导学生做好此项工作。具体学分及材料要求如下：1、产品设计与科技制作鼓励学生在校期间参与科技制作和产品设计等活动。凡完成科技制作和产品全过程设计，最终加工出样品并实现其设计功能的，由学生本第 4 页 共 6 页人写出设计说明书，连同实物一起交本学院毕业设计评审组认定，可计2-5 个学分。只有理论设计和图纸、未做出实物的计 1-3 学分。最多允许提交两份作品，最高计 5 个学分。产品设计要求学生尽量做出实物，要是有些题目实在难于做出实物的（如机械方向大型模具方面的） ，指导老师要严格把控学生设计的难度和工作量，不得出现产品设计比课程设计还简单的情况。学生完成此项模块，提交统一格式的产品设计报告，报告正文字数不低于 9000 字或 A4 标准 20 页（含图、表，不含附录与参考文献） 。2、专业课程设计用课程设计可代替毕业设计部分学分。教学计划内时间课程所做课程设计不能计算为毕业设计的学分，必须另选设计课题。每完成一个专业课程设计，根据完成情况计 2-3 学分，最多可选两门课程设计，最高计 6 学分。学生完成此项模块，提交统一格式的课程设计报告，报告正文字数不低于 6000 字或 A4 标准 15 页（含图、表，不含附录与参考文献等） 。3、与本专业有关的各类竞赛省级 国家级类别 校级一等奖一等奖 二等奖 三等奖 一等奖 二等奖 三等奖学分 1 4 3 2 5 4 3计分标准 集体项目只计算前两名，排名第一者按表中等级计算学分，第二名递减 1 学分。竞赛最多占到毕业设计 5 个学分。学生完成此项模块，提交统一封面装订的竞赛模块材料，包括不低于 3000 字的参赛作品设计说明书、获奖证书复印件等。第 5 页 共 6 页4、创新性实验项目以教务处相关规定为依据按教务处下发的毕业设计（论文）工作改革指导意见 ，校级大学生创新实验项目：学生可参加由教务处牵头，电子信息学院实验中心负责实施开展的校级大学生创新实验项目研究，须与专业相关，结题并评为一、二、三等奖项目的学生可获取相应毕业设计（论文）学分。一等奖 8 个学分，二等奖 5 个学分，三等奖 3 个学分。本学院学生可自行申报理工类创新实验项目。学生完成此项模块，提交统一封面的创新实验项目模块材料，包括：题报告、论文作为归档材料（若项目团队由多个成员组成，除结题报告外，各成员需根据自身承担的项目研究部分撰写专题论文） 。5、与本专业有关的论文论文级别 CN 级普通刊物 专业核心刊物 中文核心期 刊国家一级刊物或SCI、EI、ISTP收录学分 2 3 4 5记分标准 最多计算两篇论文、不超过 5 个学分。只计第一作者学生完成此项模块，提交统一封面装订的发表论文模块材料，包括所发刊物的封面、目录、本人所发论文、封底等复印件。6、与本专业有关的国家发明专利专利类别 发明专利（注：实用新型、外观设计不算）学分 6记分标准 参与专利发明的学生，只计算到第二名。并比第一发明人相 应减少 1 个学分。专利最多占到毕业设计 6 个学分。学生完成此项模块，提交统一封面的专利模块材料，包括专利申请报告（专利申请书） 、专利授权书复印件等。7、参与本专业老师科研项目第 6 页 共 6 页凡参与老师科研项目的学生，由学生本人写出参与项目工作部分的总结报告，由项目主持老师考核学生在项目中所起到的作用和贡献大小。最终评定出 1-3 个学分。学生完成此项模块，提交统一封面的参与科研模块材料，包括所参与的科研项目立项批准书复印件、针对本人所承担工作撰写不低于 3000字的科研项目总结。（三）模块化毕业设计成绩评定本学院成立毕业设计评审小组，对选择模块化组合式毕业设计的学生所作的毕业设计进行评审。成绩划分为:指导教师成绩评定占 50%；评审小组成绩评定占 50%。五、工作量计算方法1.学生综合成绩“优秀”：按 10 个工作量/人。2.学生综合成绩“及格及以上”：按 8 个工作量/人。3.学生综合成绩“不及格”：先按 8 个工作量/人计算；采取指导教师负责制，即每位应届毕业生选题选定指导教师后，该生的毕业设计（论文）指导始终由该位教师负责，直至该生毕业设计（论文）及格，指导工作量只计算一次，不作重复计算。4.对毕业设计拆分的 7 个模块，学生至少要选做两种。不管是做哪一种，均应安排老师进行指导。对于指导老师的工作量，也按对应的 7个不同模块分别计算。总的原则是学生每完成 1 个学分给指导老师核计1 个工作量。本规定从 2010 级毕业生的毕业设计开始实施，本规定由机电工程学院负责解释。电子科技大学中山学院毕业设计（论文）任务书学生姓名 巫胜帅 学号 2013100501021 专业班级 13 电气工程 A 班题目名称 基于 PLC 的自助洗车控制系统指导教师 吴佳楠 职称 讲师 所在单位 机电工程学 院 电话 13726040121课题类型 工程设计、产品开发；理论性研究、调研报告、案例分析；软件开发；应用（实验） ；其他课题来源 科研； 社会生产实践；实验；其他 毕业设计（论文）时间 2016 年 11 月 20 日 至 2017 年 05 月 05 日阶段工作进度安排：2016 年 11 月 20 日2016 年 12 月 25 日 资料查阅和收集，设计整体方案。2016 年 12 月 26 日2017 年 01 月 31 日 设计方案确定，论文大纲完成，电路设计。2017 年 02 月 01 日2017 年 03 月 08 日 模块制作与调试，论文撰写，中期检查。2017 年 03 月 09 日2017 年 04 月 06 日 软硬件联调、优化，完成论文初稿。2017 年 04 月 07 日2017 年 05 月 05 日 完成毕业设计论文修订，准备毕业答辩。设计（论文）的主要内容和要求：1. 查阅资料，了解课题的来源及背景；2. 采用 PLC、触摸屏实现自助洗车控制系统的设计；3. 掌握自助洗车控制系统的工作原理及开发方法，画出电气原理图，设计梯形图；4. 完成硬件设计，进行软硬件联调；5. 运用所学的知识和技能，理论联系实际解决实际问题；论文撰写概念准确，条理清晰，内容正确，格式规范。推荐参考文献：1 史国生.电气控制与可编程技术M.化学工业出版社 .2010.2 安英奇.基于 PLC 的自助清洗机控制系统设计J.现代企业教育 .2013 年 24 期. 3 张婷.几例基于三菱 PLC 运用的分析J.电子技术与软件工程.2013.4 田强.浅析 PLC 在自动洗车控制系统中的应用J.商.2013 .指导教师签名： 年 月 日毕业设计（论文）专家组意见：同意下达任务书不同意下达任务书负责人签名： 年 月 日注：阶段工作包括查阅文献、调研、撰写开题报告、实验或设计、撰写毕业设计（论文）或设计说明书、定稿及答辩等。1设计投币支付 50 元自助洗车机。2有 2 个投币孔，分别 10 元及 50 元 2 种，当投币合计达到 50 元，按启动开关洗车机才会动作，启动灯亮起，计时器开始计时（以分钟为单位） 。3.洗车机动作流程：1） 按下启动开关之后，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。2） 洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，喷水机及刷子继续动作。3） 洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，喷水机及刷子停止动作，清洁剂设备开始动作喷洒清洁剂。4） 洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，继续喷洒清洁剂。 5） 洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，清洁剂停止喷洒，当洗车机往 朽移 3s 后停止，刷子开始洗刷。6） 刷子洗刷 5s 后停止，洗车机继续往右移，右移 3s 后，洗车机停止，刷子又 开始洗刷 5s 后停止，洗车机继续往右移，到达右极限开关停止，然后往左移。 7） 洗车机往左移 3s 后停止，刷子开始洗刷 5s 后停止，洗车机继续往左移 3 s 后停止，刷子开始洗刷 5s 后停止，洗车机继续往左移，直到碰到左极限开关后停止，然后往右移。 8） 洗车机开始往右移，并喷洒清水与洗刷动作，将车洗干净，当碰到右极限开 关时，洗车机停止前进并往左移，喷洒清水及刷子洗刷继续动作，直到碰到左极限开关后停止，并开始往右移。 9） 洗车机往右移，风扇设备动作将车吹干，碰到右极限开关时，洗车机停止并 往左移. 10） 风扇继续吹干动作，直到碰到左极限开关，则洗车整个流程完成，启动灯熄灭，计时器停止计时。4.原点复位设计： 若洗车机正在动作时发生停电或故障，则故障排除后必须使用原点复位，将洗车机复位到 原点，才能做洗车全流程的动作，其动作就是按下复位按钮，则洗车机的右移、喷水、 洗刷、风扇及清洁剂喷洒均需停止，洗车机往左移，当洗车机到达左极限开关时，原点复 位灯亮起，表示洗车机完成复位动作.注释：plc 型号为 FX2N-64MR 触摸屏型号为：西门子 smart line 700硬件应该包括：灯泡、小电机、数码显示器（2 位数） 。论文字数1万字，知网查重，30%plc是用三菱FX2N-64MR 交货时间1月23号电子科技大学中山学院毕业设计（论文）任务书学生姓名 巫胜帅 学号 2013100501021 专业班级 13 电气工程 A 班题目名称 基于 PLC 的自助洗车控制系统指导教师 吴佳楠 职称 讲师 所在单位 机电工程学 院 电话 13726040121课题类型 工程设计、产品开发；理论性研究、调研报告、案例分析；软件开发；应用（实验） ；其他课题来源 科研； 社会生产实践；实验；其他 毕业设计（论文）时间 2016 年 11 月 20 日 至 2017 年 05 月 05 日阶段工作进度安排：2016 年 11 月 20 日2016 年 12 月 25 日 资料查阅和收集，设计整体方案。2016 年 12 月 26 日2017 年 01 月 31 日 设计方案确定，论文大纲完成，电路设计。2017 年 02 月 01 日2017 年 03 月 08 日 模块制作与调试，论文撰写，中期检查。2017 年 03 月 09 日2017 年 04 月 06 日 软硬件联调、优化，完成论文初稿。2017 年 04 月 07 日2017 年 05 月 05 日 完成毕业设计论文修订，准备毕业答辩。设计（论文）的主要内容和要求：1. 查阅资料，了解课题的来源及背景；2. 采用 PLC、触摸屏实现自助洗车控制系统的设计；3. 掌握自助洗车控制系统的工作原理及开发方法，画出电气原理图，设计梯形图；4. 完成硬件设计，进行软硬件联调；5. 运用所学的知识和技能，理论联系实际解决实际问题；论文撰写概念准确，条理清晰，内容正确，格式规范。推荐参考文献：1 史国生.电气控制与可编程技术M.化学工业出版社 .2010.2 安英奇.基于 PLC 的自助清洗机控制系统设计J.现代企业教育 .2013 年 24 期. 3 张婷.几例基于三菱 PLC 运用的分析J.电子技术与软件工程.2013.4 田强.浅析 PLC 在自动洗车控制系统中的应用J.商.2013 .指导教师签名： 年 月 日毕业设计（论文）专家组意见：同意下达任务书不同意下达任务书负责人签名： 年 月 日注：阶段工作包括查阅文献、调研、撰写开题报告、实验或设计、撰写毕业设计（论文）或设计说明书、定稿及答辩等。1设计投币支付 50 元自助洗车机。2有 2 个投币孔，分别 10 元及 50 元 2 种，当投币合计达到 50 元，按启动开关洗车机才会动作，启动灯亮起，计时器开始计时（以分钟为单位） 。3.洗车机动作流程：1） 按下启动开关之后，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。2） 洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，喷水机及刷子继续动作。3） 洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，喷水机及刷子停止动作，清洁剂设备开始动作喷洒清洁剂。4） 洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，继续喷洒清洁剂。 5） 洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，清洁剂停止喷洒，当洗车机往 朽移 3s 后停止，刷子开始洗刷。6） 刷子洗刷 5s 后停止，洗车机继续往右移，右移 3s 后，洗车机停止，刷子又 开始洗刷 5s 后停止，洗车机继续往右移，到达右极限开关停止，然后往左移。 7） 洗车机往左移 3s 后停止，刷子开始洗刷 5s 后停止，洗车机继续往左移 3 s 后停止，刷子开始洗刷 5s 后停止，洗车机继续往左移，直到碰到左极限开关后停止，然后往右移。 8） 洗车机开始往右移，并喷洒清水与洗刷动作，将车洗干净，当碰到右极限开 关时，洗车机停止前进并往左移，喷洒清水及刷子洗刷继续动作，直到碰到左极限开关后停止，并开始往右移。 9） 洗车机往右移，风扇设备动作将车吹干，碰到右极限开关时，洗车机停止并 往左移. 10） 风扇继续吹干动作，直到碰到左极限开关，则洗车整个流程完成，启动灯熄灭，计时器停止计时。4.原点复位设计： 若洗车机正在动作时发生停电或故障，则故障排除后必须使用原点复位，将洗车机复位到 原点，才能做洗车全流程的动作，其动作就是按下复位按钮，则洗车机的右移、喷水、 洗刷、风扇及清洁剂喷洒均需停止，洗车机往左移，当洗车机到达左极限开关时，原点复 位灯亮起，表示洗车机完成复位动作.注释：plc 型号为 FX2N-64MR 触摸屏型号为：西门子 smart line 700硬件应该包括：灯泡、小电机、数码显示器（2 位数） 。I基于 PLC 自动洗车清洗系统的设计摘 要随着人们生活水平的不断提高，汽车作为代步工具也进入了普通家庭，汽车的出行数量也与日俱增，洗车慢、清洁度不高逐渐成为洗车行业面临的主要问题。针对这一问题，人们创造出了洗车效率高、节省劳动力的全自动洗车机以解决洗车的难题。本文以三菱 PLC，型号为 FX2N-64MR 作为下位机处理核心，负责采集门站现场数据；以西门子 Smart Line 700 作为上位机，采用 WinCC flexible 软件用于组态用户界面去操作和监视机器与设备，同时还能实现归档远程操控现场系统等该系统中还进行了原点复位设计，同时采用指示灯指示，保证了系统的可靠安全操作。本文采用欧姆龙 PLC 作为控制装置，通过车辆的自动来回运行对全自动洗车机的洗车模式进行控制和模拟。文中设计了基于 FX2N-64MR 的全自动洗车机的控制系统，提出了控制系统的硬件与软件设计方案。为了方便监控，更直观地反映全自动洗车机的运行过程，使用了 HMI 设计了人机界面对控制系统进行仿真。本设计实现了以 PLC和 HMI 为核心的全自动洗车机控制系统。关键词：自助洗车；PLC；WinCC FlexibleIIAbstractWith the continuous improvement of living standards, the car as a means of transport has entered the ordinary families, the number of travel of the car wash clean, slowly grow with each passing day, degree is not high and gradually become the major problem facing the car wash industry. In order to solve this problem, people have created a car washing machine with high efficiency and labor saving.This paper takes MITSUBISHI PLC, type FX2N-64MR as the lower computer processing center, responsible for collecting station field data; based on SIEMENS Smart Line 700 as the host computer configuration for user interface to the operation and monitoring of machinery and equipment by using WinCC flexible software, but also can realize the file, remote control system. The system in the field of the origin of reduction design, the indicator light, ensuring reliable and secure operating system.In this paper, the OMRON PLC is used as the control device to control and simulate the car washing mode of the automatic washing machine through the automatic running back and forth. In this paper, the control system of automatic washing machine based on FX2N-64MR is designed, and the hardware and software design of the control system is presented. In order to facilitate the monitoring, more intuitive to reflect the operation of automatic car washing machine, the use of HMI design of the man-machine interface of the control system simulation. The design and implementation of the PLC and HMI as the core of the automatic washing machine control system. Key Words: Automatic car washer; PLC; WinCC Flexible目 录摘 要 .IAbstract .II绪 论 .11 PLC 概述 .11.1 PLC 的诞生和发展 .11.2 PLC 的定义及特点 .21.3 PLC 的基本组成 .21.4 PLC 的工作方式 .41.5 PLC 的应用及发展动向 .41.5.1 PLC 的应用 .41.5.2 PLC 的发展动向 .51.6 人机交互界面 .51.6.1 人机界面技术的发展史 .51.6.2 人机交互界面的应用 .61.6.3 人机交互界面的发展趋势 .72 全自动洗车机系统组成 .72.1 行走系统 .82.2 喷洒系统 .92.3 风干系统 .93 PLC 控制自动洗车系统的硬件设计 .93.1 PLC 的选型 .93.1.1 PLC 的原理 .93.1.2 PLC I/O 分配 .93.1.3 外部接线 .113.2 电机的选型 .113.3 接触器的选型 .113.5 喷头的选型 .123.6 水泵的选型 .124 PLC 控制自动洗车系统的软件设计 .124.1 系统的工作流程 .124.2 PLC 程序 .144.2.1 右移程序 .144.2.2 左移程序 .144.2.3 启动灯程序 .154.2.4 复位灯程序 .154.2.5 喷水动作程序 .164.2.6 刷子动作程序 .164.2.7 清洁剂动作程序 .164.2.8 风扇动作程序 .165.上位机组态监控系统设计 .175.1 产品概述 .175.1.1 组态王组态软件的构成 .175.1.2 组态王组态软件的特点 .175.2 上位机组态王监控界面设计步骤 .18结束语 .22参考文献 .23致谢 .250绪 论随着经济和时代的飞速发展，汽车产量也逐渐升高，现在汽车已经逐渐成为人们出行首选的主要交通工具。尤其是在遇到多雨天气的情况下，浑身是泥的车身难以清洁，人工清理不再满足车辆清洗的速度和洁净的要求。传统的模式是人工洗车的方式，这是一种高劳动强度、低劳动效率的方法，对水和人力资源的浪费都比较严重。20 世纪 80 年代中期，开始采用的洗车方式属于机械化模式，但是由于技术的落后，导致了洗车工作不能达到预期的效果，汽车清洁工作只能做人工化的一半。虽然旧设备在一定程度上可以满足客户的需求，但是近几年来，我国的车辆产业愈发发达，旧设备已经远远不能满足发展的需求。相应而生的洗车机是一种省力、高效并且智能的机器，具有很广泛的发展前景。全自动洗车机和现在广泛使用的落后的手工清洗方式相比，有着无可比拟的优势：安全，可靠，高效，洗干净，环保，节水，不伤表面，节省人工。所以相比之下，全自动洗车机将会在现在乃至未来有很好的发展。PLC 即可编程控制器（ Programmable Logic Controller），采用的是可编程序的存储器，用来在其内部进行一系列的操作指令，如定时与计数运算、逻辑运算、顺序与选择运算等多种操作指令，以其强大的功能和简单的编程逐渐取代了传统的继电器控制技术。本文主要对全自动洗车机的原理和结构组成做出了相应的介绍，采用三菱 PLC 作为控制装置，设计出相应的程序对全自动洗车机进行控制和模拟。结合了 HMI 系统，有利于监控系统的模拟过程，可以直观的反映出全自动洗车机工作的过程。在设计中，采用了三刷式洗车模式，提高了洗车的清洁度。其次，在系统中采用了光电传感器作为限位开关，准确判断了车辆是否到达要求的位置。对于喷洒系统方面，采用电磁阀来控制阀门的开关。此外还使用了风机来进行清洁后的风干工作。在系统中通过定时器对每一步骤工作的时间来控制，完成了全自动洗车机系统的工作流程。1 PLC 概述1.1 PLC 的诞生和发展PLC 的概念是由美国通用汽车公司首次提出的 4。二十世纪六十年代末，该公司提出了一种新型的控制装置代替继电控制。在这种设想的基础上，美国数字设备公司研制出了世界上第一台 PLC，在它问世后凭借 PLC 优越的性能，发展极为迅速。二十世纪七十年代，日本、原西德和法国开发出了自己的 PLC。到八十年代中期，在 PLC 的表现方面，1得到了很大的提高。而九十年代中期之后，PLC 的各种智能化模块也逐渐被开发出来。如今的 PLC 系统已经融入了新的功能，这些功能涉及到控制和信息管理，使得更大更复杂的系统能够实现综合自动化控制。1.2 PLC 的定义 及特点PLC 通过可编程的存储器，进行大量的数字运算操作，在工业生产中被广泛应用。可编程存储器主要用来进行一系列的操作指令，如定时与计数运算、逻辑运算、顺序与选择运算等多种操作指令。这种系统可以通过输入和输出方式来控制各种生产过程，而这种方式又可以包括数字式和模拟式两种。可编程控制器与易于控制的系统联为一体，并扩大其设计的主要功能线，从而广泛应用于工业控制的各个领域。PLC 凭借其自身性能的优越性，在各项工程中得到广泛应用。PLC 的优越性表现在以下几个方面。（1）较强的灵活性和通用性。PLC 是通过存储在机内的程序来达到实现各种控制功能的途径的目的的。灵活性和通用性主要体现在只需修改程序就能实现控制的改动，这是一般的继电器所比不上的。（2）抗干扰能力强、可靠性较高。在 PLC 控制系统中，由于大多数开关的是依靠非接触式的半导体电路来完成动作的，并且在可编程控制器的硬件和软件方面具有较强的措施，因此它具有很高的可靠性和抗干扰能力。（3）编程语言简单易学。绝大多数 PLC 采用的是“ 梯形图”语言编程。这种编程方式清晰直观，不但方便，而且简单易学。（4）PLC 与外部设备的连接简单、使用方便。在通常情况下，PLC 的 I/O 接口已经准备好，一方面，可以直接连接到输入设备，例如按钮，传感器等，另一方面，输出接口可与接触器、电磁阀、线圈等其他设备直接相连，这样就为外部设备的接线省掉了很大的麻烦。（5）PLC 控制系统的设计、调试周期短。可编程控制器可以用于模拟系统的整个过程，以及系统的运行和调试，它在很大程度上减少了一定的工作量。（6）PLC 具有很强的适应性。由于不管处于什么样的环境下，均能适应，所以 PLC广泛应用于多个场所。1.3 PLC 的基本组成根据结构形式的不同 PLC 主要可以分为两大类，即：组合式和整体式 。2箱体式 PLC 是将各个功能单元安装在同一个箱体内，从而构成主机。整体式 PLC 的组成示意图如图 1-1 所示。图 1-1 整体式 PLC 的组成模块式 PLC 是将各个功能单元分别做成相应的模块或电路板。当然，各模块都能插在底板上，从而模块之间可以通过底板上的总线来建立联系。组合式 PLC 组成图如图 1-2 所示。 图 1-2 组合式 PLC 的组成示意图1.4 PLC 的工作方式PLC 的工作方式采用的是循环扫描的方式。3(1)公共处理阶段：在浏览之前，CPU 重置定时器来监视和检查用户内存的硬件部分以及其它的相关操作。(2)执行用户程序阶段：CPU 对用户程序按照由上至下、由左向右的顺序逐步进行解释工作、执行任务。(3)扫描周期计算处理阶段：对于一般的 PLC，时间计算处理扫描周期可视为零。(4)I/O 刷新阶段：在这一阶段的主要任务是刷新输入映像寄存器的内容和传送输出继电器元件映像寄存器的状态到达输出端。(5)外部设备端口服务阶段：该阶段中，中央处理器主要处理与外部设备端口相连接的外围设备的通信。1.5 PLC 的应用及发展动向1.5.1 PLC 的应用基于 PLC 的优良特性，使得它在现代工业中获得了广泛应用，尤其是在工业化较发达的国家，PLC 已经不仅仅在所有工业部门得以运用，应用已延伸至公共事业、楼宇自动化、商业、家庭自动化、测试设备和农业等领域，而且还在不断扩大其应用范围，以下几个方面表现突出：a）开关量的控制首当其冲，其作为 PLC 最基本的应用之一，也是传统继电系统的主要功能，利用与或非等逻辑指令实现电路的串并反向联接电路，在机床电气控制、运输带、电梯控制、化工系统中的各种阀门控制和电磁阀调节、铸造机械、冲压、包装机械等等方面；b）其次便是模拟量和数字量的控制，在工业生产过程中，通常要对温度、压力、流量、电压、电流、重量等等这些连续变化的模拟量进行控制和数据处理分析，而 PLC 可依靠内部的模拟量采集模块和 I/O 模块实现模拟量和数字量之间的 A/D 转换和 D/A 转换，另外 PLC 的 PID（比例- 微分-积分）闭环控制也被广泛的应用在了化工、电力、热力、机械、轻工等领域；c）大数据的处理方面，现代 PLC 已完全融入了微机技术，统一采用微处理器；d）PLC 的通信与联网，不在局限于同种类型设备的通讯，可自由的与不同的设备实现智能连接通讯，实现真正意义上的网络；4e）运动控制，这是近些年刚刚兴起的功能块，PLC 采用专用的运动控制模块，可以实现检测物体的有无、检测产品的瑕疵、计算运动物体的速度等方面，主要应用包括装配机械、机器人等。1.5.2 PLC 的发展动向PLC 经过这么多年的发展，基本已经成型、定性，但任何事物总是在发展、革新，PLC 也不例外，随着工业自动化的升级需求，PLC 的发展动向主要会呈现在以后几个方面：a）PLC 设备标会向两个极端前行，高端设备将拥有更多的 I/O 点数，更强劲的CPU，工作速度更快，容量也更大，而低端设备将分立为各个小模块，从而提供更契合需要的配置；b）相对于目前较多的开环控制，以后再 PLC 中进行闭环控制将现常态；c）通讯功能也将不断的增加，真正实现数据的无距离传输；d）设备更新加快，高端控制器不在局限于配备高端的微处理器来提速，更多的是，配备有协处理能力智能模块。；e）目前的编程工具丰富多样，各大厂商使用不一，为了使功能不断提高，用户体验更加协调，其编程语言也将趋向标准化，采用统一的格式标准，便于系统的开发；f）容错技术将在 PLC 中得到大面积的应用；g）追求软、硬件的标准化。1.6 人机交互界面所谓人机交互界面，英文译为 Human-Machine Interface，缩写 HMI，根据字面意思，“人”是指人类，“ 机”即是计算机、智能设备，“交互” 即是指互相交流，所以人机交互界面就是指人与计算机通过某种媒介或手段进行互相的信息交流的平台，进而实现人与计算机之间的通讯。1.6.1 人机界面技术的发展史谈及 HMI 的发展史，还得从 1946 年的 ENIAC 说起，此时的 HMI 是由繁多复杂的指示灯和机械开关组成，当人们需要对某个点进行操作的时候，通过对机械开关的操作，再观察指示灯反馈的明暗来看是否已经完成了此操作。到后来，在 1980 年前后，人机界面已经发展到由终端和键盘组成的字符界面，此时的控制较之前大为改观，也便捷了许多。1990 年前后，此时的计算机技术已经成熟，HMI 的发展也水涨船高，进入到崭新的5高度，已经做到由多种输入设备和光栅图形显示设备构成的图形用户界面、PC、工作站、WIMP(W-windows、I-icons、M-menu、P-pointing devices) 界面，做到了真正的所见即所得，被控对象可以实时的显示观测。1.6.2 人机交互界面的应用如今人类的生活、工作、学习等任何领域已离不开机器，那么与机器有一个恰当的交流手段是必不可少的，下面就来介绍几种人机交互的应用。a）生活中最为常见的交通指挥灯，1923 年由非裔美国人加莱特摩根发明，其作用就是为了人们和车辆在过交叉路口的时候有序通行，减少交通拥堵，通过红黄绿灯的变换提示人们是否可以通行。b）遥控器对于大家都不陌生，电视、空调、音响、电灯、冰箱几乎所有的电器都可以使用遥控器，它的出现，一定层面上降低了人们动作的繁琐程度，只需要轻轻的按下一个按键就可以对某个设备进行操作，方便省力。c）液晶显示屏，这个在生活中也非常常见，我们平时所看的电视、上网的电脑、打电话的智能手机、听音乐的 MP3、当然还有工业控制所要用的触摸屏，这些都是作为人与机器交流的平台。d）Siri ，苹果公司的一项语音识别控制系统，人们可以利用 Siri 完成让手机读短信、询问天气、通过语音直接拨打电话等操作，当然这些功能仅仅是最开始的，发展到现在，通过预先存入的语音识别，人们已经能够在任何情况下和 Siri 直接进行对话式的问答，Siri 会根据语音通过逻辑转换成数据然后进行分析，在最短的时间内进行回答，不仅可以在本机上，如果要搜索资料，联网的情况下，可以直接访问互联网进行播报，十分方便，如图 1-3 所示的演示界面，这是 21 世纪移动通讯设备领域一个里程碑式的标志，使人们和计算机真正实现了互联互通。6图 1-3 Siri 对话式人机交互界面1.6.3 人机交互界面的发展趋势在经历了第一代的机械开关、第二代的键盘数字式，到现在主流的纯数字式，以及还未完全发展起来的智能式人机交互界面，其往后的发展作为物联网产业的一个分支，生活中会将彩电、制冷机、冷冻机、台灯、电脑、音响、等家用电器设备联系集中到一个控制系统上，人们只需通过控制这个界面即可实现生活中全方位的操控。工业中将PLC、变频器、电机、相机、机械手、电源、驱动器等设备进行连接集中到一块触摸屏，以后也可以直接在移动终端进行显示，操控方便快捷，大大降低了系统的风险，此外，在航空和军事领域的发展就不必深究，那自然不言而喻。以后人机界面的改变将着重在形态上、功能上、适用地等方面。总体来讲，HMI 以后将朝向六个现代化：平台嵌入化、品牌民族化、设备智能化、界面时尚化、通讯网络化和节能环保化。2 全自动洗车机系统组成全自动洗车机系统主要由行走系统、喷洒系统、风干系统组成。在整个工作流程中，行走系统贯穿于整个洗车过程；喷洒系统在光电传感器检测到车头进入洗车机后开始启动，其中的喷水和喷清洁剂在喷洒系统中交替工作；风干系统在喷洒系统工作结束后才开始启动。大体工作流程如图 2-1 所示。7汽车前进到洗车间机喷清洁剂第一阶段冲洗洗车结束 风干 第二阶段冲洗图 2-1 洗车系统的总体流程图2.1 行走系统行走系统主要指洗车机的前进驱动、横刷和立刷的驱动系统。在洗车机的前向驱动上，主要采用的是传送带驱动方式。而对于横刷驱动系统，主要依靠弹簧结构的弹力作用和传感器控制限位开关，以此来判断车辆的高度。在车辆行走的过程中，要实现对车辆定位的控制，主要通过光电传感器来控制限位。本文选择了光电三极管作为光电传感器来进行限位开关的控制。以光电三极管的通断来判断车辆是否到达限位开关，即：光电三极管处于导通状态时，车辆未到达限位开关的位置，反之则到达。光电传感器是光电接近开关的简称，是通过物体对开关的遮光或反射来进行控制，由同步回路选通电路，从而检测物体的有无。光电传感器实际上是一种电量传感器，并利用光电效应理论基础，能够进行光电信号的相互转换，从而实现电路的通断。工作原理图如图 2-2 所示。图 2-2 光电传感器工作原理光电传感器是一种用于分析物体和光电元件、光源之间的关系来实现工作目标的设备，所以光电传感器的光源起着非常重要的作用 7。因为光电传感器的电源属于一种恒定8的光电源，因此电源是否稳定对于系统的稳定至关重要，检测的准确性将会直接受到光源的稳定性的影响。2.2 喷洒系统全自动洗车机的喷洒系统主要有喷水、喷清洁剂两种系统。这两种系统主要依靠电磁阀阀门的开关来控制。当光电传感器检测到汽车已经到达确定位置之后，电磁阀的阀门打开，开始喷水。当第一个喷水清洗环节结束后，喷清洁剂的阀门自动打开进行清洁剂喷洒，之后再次进入喷水冲刷环节。电磁阀主要由线圈组件、隔离组件、铁芯弹簧、阀体、阀口组成 8。电磁阀的工作主要通过油压来控制活塞的动作。当阀口闭合时，油都在左边腔室里；当阀口打开后，左边的腔室的油流动到右边的腔室内，这样活塞就可以根据油的压力大小来带动活塞杆，之后活塞杆再带动驱动机构 。这样就可以控制电磁阀进行机械运动。2.3 风干系统全自动洗车机的风干系统，也被称为空气干燥系统，它使用的原理并不是采用高温蒸发车身表面的水，而是在巨风的重压之下，吹走汽车车身表面的残留水分。通过这种方式，可以去除百分之八十到百分之九十的水分。其中大颗粒水珠会被巨风完全吹走，而剩余留在车身的水珠已经是相当小的水颗粒，几乎完全淡出人们的视线，只要汽车暴露在空气中几分钟，其余部分的水就可以是完全消失，这为洗车节省了大量的时间。3 PLC 控制自动洗车系统的硬件设计3.1 PLC 的选型3.1.1 PLC 的原理三菱 PLC 是一种集成型小型单元式 PLC。且具有完整的性能和通讯功能等扩展性。如果考虑安装空间和成本是一种理想的选择。3.1.2 PLC I/O 分配本洗车控制系统采用了 9 个输入信号和 14 个输出信号,故选用三菱 FX-2N 64MR 型PLC。表 3-1 I/O 点分配表地址说明 输入地址 地址说明 输出地址启动指示灯 Y0投入 10 元 X1 复位原点灯 Y19投入 50 元 X2 喷水动作 Y2退币按钮 X3 刷子刷洗 Y3右限位 X4 喷洒清洁剂 Y4启动按钮 X5 风扇动作 Y5复位按钮 X6 洗车机右移 Y6左限位 X7 洗车机左移 Y7超程开关 X10 充足灯 Y10急停开关 X11 不足灯 Y11左限位灯 Y12右限位灯 Y13超程灯 Y14急停灯 Y153.1.3 外部接线图 3-1 外部接线103.2 电机的选型在主电路中，电动机选择三相异步电动机 Y100L2-4，采用“Y”接法，功率 3KW;转速1500r/min额定电压 380(V) 额定电流 6.8(A) 安装尺寸和功率等级完全符合 IEC 标准电动机具有高效节能性能好振动小噪声低寿命长可靠性高维护方便起动转矩大等优点。3.3 接触器的选型将交流接触器的主触点接在主电路中，起到接通或断开电源，启动或停止电动机的作用，线圈和辅助触点接在控制电路中，可以按照要求来联接，也可以起到接通或断开控制电路某些分支的作用同时接触器还可以起欠压保护的作用选择接触器时，需要注意它的额定电流和线圈电压及触点数量3.5 喷头的选型喷头在自动洗车装置中至关重要，如果喷头发生堵塞或雾化效果达不到设计要求，则会影响清洗效果根据洗车特点，选用具有大流道，能提供均匀高冲击力喷雾的喷头根据清水池内悬浮物颗粒径及自动清洗过滤精度，选择喷头孔径为 5mm，喷流角度为 35时水压为 0.35-0.45MPa 的 P 型喷头。3.6 水泵的选型因洗车间隔时间为 3min 左右，水泵需频繁启动，而且要求水泵启动后立即出水，因此需要对水泵进行变频控制。自动洗车装置正常运行时无需人工操作，自动启停，要求水泵可以方便的进行自动控制。根据水力计算，自控自吸泵流量为 41-52m3/h，扬程 48-42m。4 PLC 控制自动洗车系统的软件设计4.1 系统的工作流程1 按下启动开关后清洗到右边，开始喷水设备。2 洗衣机移到右限位开关，开始向左移动，继续喷涂。3 洗车机左移到左限位开关，开始转向右继续喷，喷淋清洗。4 洗衣机移到右限位开关，开始向左移动，继续喷清洁剂。5 洗车机左移到左限位开关，开始转向，喷雾清洁剂停止洗衣机 3S 后停止的权利，开始清洁刷。11停止 6 刷 5S，洗衣机移动到右边，右后 3S，停止洗衣机，再刷 5s 停止刷牙后，洗衣机停止的权利，对权利的限制开关，然后向左移动。7 洗衣机左 S 停止，启动和停止后 5s 板刷，洗衣机停止左在 3 秒后开始 5s 停止清洗刷后，洗衣机移到左边，左边停限位开关，然后向右。8 洗衣机开始移位，并将水喷到洗车机清洗干净后，达到限位后，开关停止并向左移动，继续喷水后向左向右移动限位开关。9 洗衣机的权利，汽车风扇开始移动到正确的干燥后，限制开关到左边，风扇继续工作，直到它触及左限位开关，整个洗涤过程完成后，灯启动。10 如果洗衣机工作，断电或故障，排除故障后，必须用洗衣机将原点重置，重置为零，做洗衣动作的全过程，动作按下复位按钮，然后喷洗机，水、洗涤、风扇和清洁剂需要停止。洗衣机向左，当洗衣机左侧限位开关，复位远点灯，洗车机完全复位。系统的主流程图如下所示：开始在原点 ？启动启动灯亮喷水洗车汽车右移右极限 ？复位到位复位灯亮汽车左移喷水洗车左极限 ？NYYNN喷水清洗停止喷清洁剂汽车右移右极限 ？汽车左移喷清洁剂左极限 ？停喷清洁剂汽车右移右移 3 S ？汽车停止刷子刷洗5 S ?YNYYNNYNYA刷子停止汽车右移右移 3 S ？汽车停止刷子刷洗5 S ?刷子停止汽车右移右极限 ？A汽车左移左移 3 S ？汽车停止刷子刷洗5 S ？刷子停止汽车左移左移 3 S ？汽车停止刷子刷洗5 S ?刷子停止汽车左移左极限 ？BNYNYNYNYNYYNYNYN12B汽车右移喷水清洗右极限 ？汽车左移喷水清洗左极限 ？喷水清洗停止风扇工作汽车右移右极限 ？汽车左移风扇工作左极限 ？洗车结束启动灯灭结束YNYNYNYN图 4-1 流程图4.2 PLC 程序使用 GX developer 软件进行编辑。4.2.1 右移程序启动开关按下后，S20 保持得电，洗车机开始喷水，刷洗，右移，直至到达右极限。134.2.2 左移程序S21 保持得电，洗车机开始喷水，刷洗，左移，直至到达左极限。4.2.3 启动灯程序保证洗车机在原点，按下启动开关 X5，启动灯亮起， Y0 保持得电。144.2.4 复位灯程序按下复位开关，X6 得电，复位灯亮起,同时清除系统内部标志位和输出灯。4.2.5 喷水动作程序当洗车机开始运行，离开原点，Y2 触发，开始喷水154.2.6 刷子动作程序Y3 触发后，刷子开始工作，以 5 秒为一个周期，并适当停止。4.2.7 清洁剂动作程序当线圈 S23 得电时，触发 Y4，开始喷洒清洁剂，Y4 线圈保持得电。4.2.8 风扇动作程序S36 保持得电，洗车机开始风扇 Y5 动作，直至到达右极限。5.上位机组态监控系统设计5.1 产品概述组态王 KingView，是一款面向机器的自动化概念的 HMI 软件。5.1.1 组态王组态软件的构成（1）组态王工控组态软件可以分为 “组态王组态环境” 和“组态王运行环境” 两种，如图 5-1 所示。16构建动画 流程控制 报警组态设计报表构建动画 构建动画 构建动画构建动画组态软件核心实时数据库实时数据库连接设备构建动画组态环境运行环境图 5-1 组态王工控组态软件的整体结构组态王组态环境能够生成用户应用系统，用户可以在其中完成各种组态工作，它又被称为组态结果数据库。组态王运行环境可以完成对工程的控制工作。（2）组态王工程共分为五个部分。主控窗口主要是对一个或多个放置的窗口进行管理，将他们打开或关闭。设备窗口是被用来连接到外部设备和驱动的。用户界面窗口可以生产各种动画和图表，用来参考和比较。实时数据库项目的各个部分将组态王连接成一个有机的整体。运行策略这个窗口对已经完成的工程的运行流程进行控制。5.1.2 组态王组态软件的特点（1）简单易懂，普通人只需要进行简单的培训就能掌握监控系统的设计和使用。（2）功能多种多样，设计方便，MGGS 为解决在工程中出现的问题提供了很多方法，遇到困难时，有丰富的图形库可以供我们参考。（3）具备实时行和并行处理能力，能够同时处理多个任务互不干扰。（4）建立实时数据库，用户文件配置，各个部件能够独立的完成自己的控制，确保运行安全可靠。（5）“面向窗口 ”的设计方法，增加了可操作性，该系统配置界面的图形用户操作使配置简单，灵活。（6）丰富的“ 动画组态” 功能，可快速画出各种生动复杂的动态画面。（7） “运行策略 ”的概念，使运动流程更加自由精确。175.2 上位机组态王监控界面设计步骤启动组态王 6.53 软件，进入工程管理器中建立一个的新工程，如图 5-2 所示；图 5-2 工程建立画面1. 进入工程浏览器中，在左侧设备中设置上位机组态王软件和下位机 PLC 间的通信参数，如图 5-3 所示；18图 5-3 COM 口参数设置界面2. 在工程浏览
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