课程设计-基于S7-200PLC控制汽车自动清洗装置控制设计.doc

学号1151401123电气控制与可编程控制技术课 程 设 计（ 2011级本科） 题 目：基于S7-200PLC汽车自动清洗装置的系统设计 系（部）院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 指导教师： 职称： 副教授完成日期： 2014 年 6 月 30 日课程设计任务书 学 生 姓 名学 号1151401123专 业 方 向电力系统班 级11级（1）班题 目 名 称基于S7-200PLC控制汽车自动清洗装置控制设计一、设计的主要内容1.完成控制系统的硬件设计，主要包括：电气元件的选择、电气原理图设计、可编程控制器输入输出接线图设计及控制面板设计等。2.完成控制梯形图的软件设计，主要包括：控制程序流程图设计、梯形图程序设计及仿真调试。 3.完成课程设计说明书的撰写，主要包括：封面、目录、设计任务书、设计总体思路、硬件设计、软件设计、总结体会、参考文献等二、设计要求及任务1设计要求汽车自动清洗装置控制系统的设计初步分为自动方式和手动方式，每个方式包括6个过程：强洗，中洗，弱洗，泡沫清洗过程、清水清洗过程、鼓风机风干过程，具体过程如下所示：1、自动方式：不按选择开关I0.0，按下I0.1启动按钮，则自动工作，然后按下I0.3或者I0.4，或I0.5来选择强洗，中洗还是弱洗然后泡沫发动机先开始工作，经过15s后，清洗发动机开始工作，清水对小车进行清洗。在经过25s后，鼓风发动机开始工作，对小车进行风干处理，经过15秒后，鼓风机停止工作，按下停止开关I0.2，停止工作。2、手动方式：按下选择开关I0.0，再按下I0.1启动按钮，手动工作，然后按下I0.3或者I0.4，或I0.5来选择强洗，中洗还是弱洗然后按下I0.6，泡沫发动机开始工作，按下I0.7清洗发动机开始工作，按下I1.0鼓风发动机开始工作，按下停止开关I0.2，停止工作。二、设计的主要内容1.完成控制系统的硬件设计，主要包括：电气元件的选择、电气原理图设计、可编程控制器输入输出接线图设计及控制面板设计等。2.完成控制梯形图的软件设计，主要包括：控制程序流程图设计、梯形图程序设计及仿真调试。 3.完成课程设计说明书的撰写，主要包括：封面、目录、设计任务书、设计总体思路、硬件设计、软件设计、总结体会、参考文献等三、设计进度安排第一周星期二 下达设计任务书，了解控制系统设计相关知识星期二星期四 查阅文献资料，确定控制系统的总体设计方案，完成控制系统的硬件设计星期五 完成控制系统的软件设计及调试第二周星期一星期二 继续完成控制系统的软件设计及调试星期三星期四 撰写课程设计说明书指导老师签字: 目 录第1章 设计的目的和意义1第2章 总体设计12.1课程设计内容12.2 课程设计要求分析12.3 汽车自动清洗装置控制系统设计22.3.1总体设计思想22.3.2设计方案论证2第3章PLC硬件外部接线图33.1 PLC的选择33.2汽车自动清洗结构图及组成和控制面板33.3 PLC硬件接线图4第4章 软件设计54.1 IO分析54.2 I/O地址分配64.3 梯形图6第5章调试仿真9第6章 课程设计总结16参考文献17第1章 设计的目的和意义 随着社会的发展，plc在各行各业应用的越来越广泛，工业、技术、机械、医疗、农业等等，PLC 的智能控制原则是控制系统的核心，采用PLC把各种信息输入相应的程序，对于不同的要求，我们只要根据需要，修改一些程序，这样就可以实现我们想要的效果。汽车自动清洗的广泛应用，大大提高了我们的效率，对于一些需要通过手动或者是机械性的操作具有明显效果。用可编程控制器实现汽车自动清洗的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，有效，通过分析汽车自动清洗在控制与管理带来的方便，结合实际情况阐述了汽车自动清洗控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的汽车自动清洗控制系统的PLC设计方案。可编程序控制器在工业自动化中的地位极为重要，广泛的应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、价格低、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。 第2章 总体设计2.1课程设计内容设计课题：设计汽车自动清洗装置控制系统设计（包括自动和手动）；设计任务及要求:掌握PLC工作原理、编程及调试方法及应用技术；根据控制要求，制定合理的设计方案；正确选用PLC，确定输入、输出设备；PLC的IO点分配，并绘制其连接图，及其外部硬件图；设计PLC控制程序；绘制有关图纸；编制设计说明书。2.2 课程设计要求分析汽车自动清洗装置控制系统的设计初步分为自动方式和手动方式，每个方式包括6个过程：强洗，中洗，弱洗，泡沫清洗过程、清水清洗过程、鼓风机风干过程，具体过程如下所示：1、自动方式：不按选择开关I0.0，按下I0.1启动按钮，则自动工作，然后按下I0.3或者I0.4，或I0.5来选择强洗，中洗还是弱洗然后泡沫发动机先开始工作，经过15s后，清洗发动机开始工作，清水对小车进行清洗。在经过25s后，鼓风发动机开始工作，对小车进行风干处理，经过15秒后，鼓风机停止工作，按下停止开关I0.2，停止工作。2、手动方式：按下选择开关I0.0，再按下I0.1启动按钮，手动工作，然后按下I0.3或者I0.4，或I0.5来选择强洗，中洗还是弱洗然后按下I0.6，泡沫发动机开始工作，按下I0.7清洗发动机开始工作，按下I1.0鼓风发动机开始工作，按下停止开关I0.2，停止工作。2.3 汽车自动清洗装置控制系统设计2.3.1总体设计思想 分别用S7-200 PLC的输入端I0.0,I0.1，I0.2分别控制系统的自动方式和手动方式的选择，启动，停止，I0.3选择强洗，I0.4选择中洗，I0.5选择弱洗，I0.6控制手动泡沫清洗，I0.7控制手动清水清洗，I1.0控制手动风干，在这里显示结果用plc的输出端子Q0.0模拟强洗指示灯，Q0.1模拟中洗指示灯，Q0.2来模拟弱洗指示灯，Q0.3来模拟泡沫清洗，Q0.4来模拟清水清洗，Q0.5风干过程。2.3.2设计方案论证 本设计采用PLC控制方式，选用西门子S7-200PLC作控制器,清洗过程显示用plc输出端子来模拟完成本设计要求的各项指标，实现汽车清洗系统的控制，设计框图如下： 图2.3.2.1 设计框图第3章PLC硬件外部接线图3.1 PLC的选择本汽车清洗控制系统共有输入9点，输出6点，根据实际情况，选择西门子S7-200系列的CPU224 PLC作为控制器。3.2汽车自动清洗结构图及组成和控制面板 图3.2.1 汽车清洗控制面板汽车自动清洗装置的主要功能是：当选择开关（COS）置于手动方式，当按下START启动按钮后，可以选择强洗，中洗，弱洗等方式，实现按泡沫清洗按钮，则运行泡沫清洗；按清水冲洗按钮，则运行清水冲洗；按下风干按钮，则运行风干。当方式选择开关置于自动方式，当按下START启动后，自动按洗车流程执行。任何时候按下STOP，则所有输出复位，停止洗车。本系统由控制面板，PLC系统，三个电机组成，结构如图4.3.2所示控制面板PLC控制系统汽车电 机图3.2.2 汽车清洗结构图3.3 PLC硬件接线图根据设计任务要求PLC主机的硬件接线图如下图所示:图3.3.1 PLC控制接线图图3.3.2 PLC接线图第4章 软件设计4.1 IO分析 汽车自动清洗装置的主要功能是：当选择开关（COS）置于手动方式，当按下START启动按钮后，可以选择强洗，中洗，弱洗等方式，实现按泡沫清洗按钮，则运行泡沫清洗；按清水冲洗按钮，则运行清水冲洗；按下风干按钮，则运行风干。当方式选择开关置于自动方式，当按下START启动后，自动按洗车流程执行。任何时候按下STOP，则所有输出复位，停止洗车4.2 I/O地址分配 图4.4.1 I/O地址分配表 输入信号 输出信号名称输入点编号名称输出点编号自动、手动切换按钮SB1I0.0强洗显示Q0.0启动按钮SB2I0.1中洗显示Q0.1停止按钮SB3I0.2弱洗显示Q0.2强洗按钮SB4I0.3泡沫清洗Q0.3中洗按钮SB5I0.4清水清洗Q0.4弱洗按钮SB6I0.5风干显示Q0.5泡沫清洗按钮SB7I0.6清水清洗按钮SB8I0.7风干按钮SB9I0.84.3 梯形图根据控制程序流程图和输入/输出分配表编写梯形图如下第5章调试仿真根据题目要求，使用梯形图编译程序图5.2.1仿真图图5.2.1仿真图程序分析：图5.2.1是在自动方式下的泡沫强洗仿真图，按下I0.1和I0.3启动泡沫强洗过程，此时强洗指示灯Q0.0和泡沫清洗指示灯Q0.3亮，清洗过程持续15s后进入下一阶段。图5.2.2仿真图5.2.2仿真图程序分析：图5.2.2是在自动方式下的清水清洗强洗仿真图，此时强洗指示灯Q0.0和清水清洗指示灯Q0.4亮，清洗过程持续30s后进入下一阶段。图5.2.3仿真图5.2.3仿真图程序分析：图5.2.3是在自动方式下的强风风干阶段仿真图，此时强洗指示灯Q0.0和风干过程指示灯Q0.5亮，风干过程持续10s结束。图5.2.4仿真图图5.2.4仿真图程序分析：图5.2.4是在自动方式下的泡沫中洗仿真图，按下I0.1和I0.4启动泡沫中洗过程，此时中洗指示灯Q0.1和泡沫清洗指示灯Q0.3亮，清洗过程持续15s后进入下一阶段。图5.2.5仿真图5.2.5仿真图程序分析：图5.2.5是在自动方式下的清水中洗清洗仿真图，此时中洗指示灯Q0.1和清水清洗指示灯Q0.4亮，清洗过程持续30s后进入下一阶段。图5.2.6仿真图5.2.6仿真图程序分析：图5.2.6是在自动方式下的中风风干阶段仿真图，此时中风指示灯Q0.1和风干过程指示灯Q0.5亮，风干过程持续10s结束。 图5.2.7仿真图图5.2.7仿真图程序分析：图5.2.7是在自动方式下的泡沫弱洗仿真图，按下I0.1和I0.4启动泡沫弱洗过程，此时弱洗指示灯Q0.2和泡沫清洗指示灯Q0.3亮，清洗过程持续15s后进入下一阶段。图5.2.8仿真图5.2.8图程序分析：图5.2.8在自动方式下的清水弱洗清洗仿真图，此时弱洗指示灯Q0.2亮，清洗指示灯Q0.4亮，清洗过程持续30s后进入下一阶段。图5.2.9仿真图5.2.9真图程序分析：图5.2.9在自动方式下的弱风干阶段仿真图，此时弱风指示灯Q0.2亮，风干过程指示灯Q0.5亮，过程持续时间10s 后结束。图5.2.10仿真图5.2.10仿真图程序分析：图5.2.10在手动方式下的泡沫强洗仿真图，此时强洗指示灯Q0.0亮，泡沫指示灯Q0.3亮，按下I0.2结束此过程。图5.2.11仿真图图5.2.11仿真图程序分析：图5.2.11是手动方式下的清水强洗仿真图，此时强洗指灯Q0.0亮，清水清洗指示灯Q0.4亮，按下I0.2结束此过程。图5.2.12仿真图图5.2.12仿真图程序分析：图5.2.12是在手动方式下的强风风干仿真图，此时强洗指示灯Q0.0亮，风干指示灯Q0.5亮，按下I0.2结束此过程。图5.2.13仿真图图5.2.13仿真图程序分析：图5.2.13是在手动方式下的泡沫中洗仿真图，此时中洗指示灯Q0.1亮，泡沫指示灯Q0.3亮，按下I0.2结束此过程。图5.2.14仿真图图5.2.14仿真图程序分析：图5.2.14是在手动方式下的中洗清水清洗仿真图，此时中洗指示灯Q0.1亮，清水指示灯Q0.4亮，按下I0.2结束此过程。图5.2.15仿真图图5.2.15仿真图程序分析：图5.2.15是在手动方式下的中风风干仿真图，此时中风指示灯Q0.1亮，风干指示灯Q0.5亮，按下I0.2结束此过程。图5.2.16图5.2.16仿真图程序分析：图5.2.16是在手动方式下的弱洗泡沫清洗仿真图，此时弱洗指示灯Q0.2亮，泡沫清洗指示灯Q0.3亮，按下I0.2次过程结束。图5.2.17图5.2.17仿真图程序分析：图5.2.16是在手动方式下的弱洗清水清洗仿真图，此时弱洗指示灯Q0.2亮，清水清洗指示灯Q0.4亮，按下I0.2次过程结束。图5.2.18图5.2.18仿真图程序分析：图5.2.18是在手动方式下的弱风风干仿真图，此时弱风指示灯Q0.2亮，风干过程指示灯Q0.5亮，按下I0.2次过程结束。第6章 课程设计总结历时将近两个星期的课程设计结束时，回首这课设一路的坎坷和困难重重，不禁感慨万千。原以为此次的课题比较简单，但是在慢慢接触之后，从硬件原理图，到软件程序的编写，再到最后的程序调试，都使我深刻地体会到这个貌似简单的问题背后的不简单。 通过这次课程设计实践，我学到了很多知识。在没有做课程设计以前，我对以前的知识都是思想上的掌握，并且对一些细节不加重视，比如我们把自己想出来的程序运用到PLC中的时候，问题就出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。最后在我们的努力下和老师、同学的帮助下我们解决了一个个在调试中出现的问题，我们对PLC的理解得到加强，同时我也懂得了理论和实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的学到知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教是一个很好的方法，感谢老师的耐心指导，在老师的指导下，我不断的完善自己程序，最终完成设计的要求。本课程设计采用西门子S7-200PLC系统控制，达到对对汽车的自动及手动清洗目的，实现汽车清洗业的自动化。本设计除了具有了其自身特点外，还具备了结构简单明了、安装调试简便、操作简便易懂、经济实用的特点，具有高性价比，是汽车自动清洗装置的简单系统。并且，在清洗过程中，通过强洗，中洗，弱洗准确的控制了用水量及用水时间，大大的节约了水资源。而且可以满足客户的不同需求，分别进行泡沫清洗、清水清洗、清洗后的风干等操作，为客户提供了便利。但本系统不适合大型、复杂