基于PLC控制的自动洗车系统设计

l 浙浙江江工工业业职职业业技技术术学学院院 毕业论文毕业论文 2013 届届 基于 PLC 控制的自动洗车系统设计 学生姓名学生姓名 学学 号号 分分 院院 电气工程分院 专专 业业 电气自动化技术 指导教师指导教师 完成日期完成日期 2013 年 5 月 12 日 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 基于基于 PLCPLC 控制的自动洗车系统设计控制的自动洗车系统设计 摘摘 要要 本课题设计了一个全自动洗车机的控制系统 首先 在进行充分调研 和系统功能需求分析的基础上 完成了自动洗车系统的总体方案设计 系统由电机 传感器 接触器 变频器等部件组成 其次 完成了系统的硬件设计和软件设计 硬 件设计包括所有元器件的选型和电路设计 软件设计包括控制自动洗车过程的所 有程序 如汽车移动 刷子动作 风干动作等 最后 为了验证设计的正确性 搭建了 洗车模拟系统并进行了调试 采用上下位机协作模式 以 S7 200PLC 作为下位机处 理核心 负责采集门站现场数据 以组态王作为上位监控软件组态工具 通过组态 一系列典型界面 设计变量来处理数据与归档 远程操作现场系统等手段 采用 PLC 进行控制 通过合理的选择和设计 提高了洗车机的控制水平 利用 PLC 作为控制系统 已成为当今制造业领域进行设备革命 提高生产力和市场竞争 力的重要手段 特别是生产的自动化改造 PLC 控制已成为一种技术潮流之一 关键词关键词 洗车机 PLC 逻辑控制 全自动 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 目目 录录 第一章 绪论 1 1 1 课题研究背景 1 1 2 自动洗车介绍 1 1 3 PLC 控制全自动洗车机的优越性 2 1 4 本课题的初步分析 3 第二章 自动洗车系统的原理及其分析 6 2 1 总体设计 6 2 2 系统的工作原理 6 第三章 PLC 控制的自动洗车系统的硬件设计 8 3 1 自动洗车的硬件设计 8 3 2 系统的硬件选型 9 3 2 1 PLC 的选型 10 3 2 2 电机的选型 11 3 2 3 变频器及控制方式选择 12 3 2 4 接触器的选择 14 3 2 5 开关的选型 15 3 2 6 喷头的选型 16 3 2 7 水泵的选型 16 第四章 PLC 控制的自动洗车系统的设计 18 4 1 I O 分配 18 4 2 外部接线 19 4 3 系统的工作流程 19 4 4 PLC 程序 24 4 4 1 左移程序 24 4 4 2 右移程序 24 4 4 3 启动灯程序 24 4 4 4 复位灯程序 25 4 4 5 喷水动作程序 25 4 4 6 刷子动作程序 26 4 4 7 清洁剂动作程序 26 4 4 8 风扇动作程序 27 第五章 基于组态王的系统监控设计 28 5 1 建立监控画面 28 5 2 编写循环脚本程序 28 5 3 启动监控机系统后自动运行组态王 32 结 论 34 致 谢 35 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 附录 38 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 引引 言言 当今社会是一个科技高速发展的社会 是一个自动化盛行的社会 有人开玩笑地说 自动化技术是聪明人为懒人发明的技术 这句话的前 半句是有些道理 后半部分就不太确切了 因为自动化技术的发明和发 展并不是用来为懒人服务的 而是为了让人有多余的时间去做更多的 事情 本课题设计的自动洗车机是利用可编程控制器控制各部件来清 洗汽车的一种专业设备 全自动运行 清洗速度极快 无需人工干预 其 主要由控制系统和各动作实现部件构成 随着汽车保有量的迅速提高 汽车清洗行业迎来了一个重要的发展机遇 汽车清洗机作为洗车工作 必不可少的设备 其清洗效果 清洗速度 清洗成本以及对节水和环境 保护的要求 成为其开发和生产必须要考虑的内容 随着社会自动化的 不断发展 各种类型的自动洗车机必将取代传统的手工洗车方式 并形 成以其为中心的产业链 1 第一章第一章 绪论绪论 1 11 1 课题研究背景课题研究背景 在当前中国洗车市场领域 存在着人工洗车 半自动洗车 全自动洗 车等三种主要方式洗车的应用 人工洗车方式的主要优点在于资金投 资少 洗车管理较方便 洗车质量最优质 但其缺点也极其突出 主要在 于较浪费水资源 浪费人力以及人工难管理 半自动洗车方式的优点在 资金投入比全自动洗车机便宜 但是不可避免的暴露了不能较好的节 省水电 也不能较好的节省人力 并且由电脑程序控制流程 洗车效率 较高 节约水资源 但资金投入较大 后期维护较为麻烦 由于全自动洗 车方式具有洗车质量优质 洗车效率高等巨大优势 故广受用户欢迎 欧美发达国家早已普及这种全自动洗车方式 正是其巨大优势 使其能 够在欧美如此普及 当前国家正在号召建立节约型社会 故推广普及全 自动洗车机具有重要意义 1 21 2 自动洗车介绍自动洗车介绍 通常自动洗车机的洗车方式 车子使之定位后风干架前进至设定 距离后洗车架前进进行水洗车作业 完成后洗车架退后做蜡水洗车作 业 风干架后退做吹干流程 自动洗车机的特性是传统往复式的改良机 型 结构体为洗车打蜡系统和风干系统分开 洗车时再结合同时作业 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 2 省去了来回往复的时间 自动洗车机适合场地小 洗车量较大的洗车场 或者是加油站业者 自动洗车机在洗车过程中使用的是 pH 值为中兴偏酸的洗车液和 上光水蜡 利用机体内的发泡机 将其发泡喷射至车体 对汽车表面进 行清洁 这样既不会腐蚀车漆 也不会对车辆内部的密封圈 管路造成 腐蚀 而且洗车后汽车漆面光滑并留有清香 汽车在进入后 洗车机内 的传送带可带动洗车完成整个洗车过程 这其中包括 泡沫清洗 轮刷 同动 超软布刷 不伤车漆 底盘清洗 养护全车 水蜡喷洒 风干擦干 1 31 3 PLCPLC 控制全自动洗车机的优越性控制全自动洗车机的优越性 全自动洗车机目前拥有的控制方式有 PLC 单片机 FPGA 以及基于 PC 和 Lab View 的控制方式 由于基于单片机的控制方式扩展性较差 FPGA 较难适应全自动洗车机恶劣的工作环境 且由于其不太适用与装 备如此大型的机器 在处理速度上体现不出它的优势所在基于 PC 和 Lab View 的控制方式虽然在各方面都能满足洗车机的要求 但其售价 高昂 后期维修费用也高昂 所以从性价比 可扩展性及实用性等角度 决定了当前 PLC 控制是主流 基于 PLC 控制的全自动洗车机的具有可 靠性高 抗干扰能力强 功能完善 适用性强 维护方便 改造方便 体积 小 重量轻 能耗低等许多优点 由于基于 PLC 控制的全自动洗车机相 比基于其他控制方式的全自动洗车机有许多无可比拟的优点 所以现 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 3 在市面上大部分全自动洗车机是基于 PLC 控制 PLC 控制的全自动洗车机的编程语言容易掌握 是电控人员熟悉的 梯形语言 使用术语依然是 继电器 一类术语 大部分与继电器触头 链接相对应 使电控人员一目了然 PLC 控制使用简单 他的 I O 输入输 出信号可以直接连接 当工作程序需要改变时 只需要改变 PLC 的内部 重新编写程序 无需对外围进行重新的改动 从这些方面突出了使用 PLC 控制的自动洗车机的优越性 1 41 4 本课题的初步分析本课题的初步分析 在研究基于PLC控制的自动洗车机 初步设计清洗机的控制系统由 PLC 控制面板 检测信号 电磁阀 发光二极管 交流接触器组成 检测 信号包括各清洗毛刷的位置检测 吹风装置的位置检测 洗车机机体的 位置检测 所有的检测信号均以检测器件的常开点接人PLC的输入端 当系统出现问题时 则PLC上的状态指示灯会显示哪块信号出现问题 交流接触器 用作电机控制 直流电磁阀 用作汽缸及供水控制 发光 二极管 用作面板指示 则都接入PLC输出端的负载 在本系统中 控制 面板上的按钮 开关和检测信号输入到PLC 中 通过PLC 来控制各电机 电磁阀的启动 关闭以及指示灯的显示 PLC 是控制系统的核心 主要 完成对本系统所有信号的采集以实现对清洗机的自动控制 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 4 PLC在整套自动洗车机中发挥着至关重要的作用 它是这个控制系 统的核心 引导指挥着整套系统的运作顺序 所以选择PLC型号也应慎 之以慎 需要经过对清洗机性能的分析 控制系统实际需要的点数 以 及考虑到今后自动洗车机扩展的需要 合理选定PLC型号 另外由于全 自动洗车机长期工作在恶劣的环境中 因此需要解决全自动洗车机在 工作之前自检的问题 故需考虑在全自动洗车机加入传感器以及各种 保护装置 以保证其能够按照PLC控制的程序正常工作 另外为了防止 PLC被经常工作的的电磁阀 继电器以及电机干扰 需要对PLC采取抗干 扰的措施 通常采用的做法是在PLC的电源输人端加装超隔离变压器防 止电源干扰 在选定PLC的型号以及保护装置之后 接下来需要解决的 问题是对全自动洗车机运作顺序的设计 也就是对PLC进行编程 PLC的 程序设计大多采用类似于继电器控制线路的梯形语言 将控制过程按 工艺流程分成若干个动作工序 再分别用梯形图语言编制各工序的处 理程序 这是设计中非常关键的地方 因为这关系到整套系统能否正 常工作 根据洗车工艺要求需要设计自动洗车机的控制程序 洗车机上 电后 循环采集输人端的各种信号 经存储在其中的用户程序处理后 对输出端的状态进行刷新 从而完成洗车过程的自动控制 分析任务要求及解决方案 1 分析任务 当发出启动命令时 清洗机开始工作 清洗机接触器和水阀门都打 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 5 开 汽车进入洗刷范围时 刷子接触器开启 进入刷洗程序 当检测器检 测到车子离开时 清洗机接触器 水阀门和刷子接触器全关闭 停止刷 洗 发出停机命令 结束刷洗 2 解决方案 我们通过以上的分析可以知道 先由人来发出启动命令 自动开启 清洗接触器和水阀门 传感器检测到汽车进入清洗范围时 刷子接触器 打开靠近汽车进行清洗 传感器检测到汽车离开清洗范围时 刷子接触 器停止刷洗 最后我们发出停止命令 清洗机接触器和水阀门停止和关 闭 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 6 第二章第二章 自动洗车系统的原理及其分析自动洗车系统的原理及其分析 2 12 1 总体设计总体设计 本系统是采用 PLC 程序控制的 在各个输入信号作用下 根据内部 状态和时间顺序 使生产过程中各个执行机构自动而有序地进行工作 用 PLC 进行生产过程的控制时 首先要根据系统工艺过程设计出程序 梯形图 图 2 1 系统的原理框图 2 22 2 系统的工作原理系统的工作原理 洗车机的主运动是左右循环运动 由左右行程开关控制 同时不同 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 7 循环次序伴随不同的其它动作 如喷水 刷洗 喷洒清洁剂及风扇吹干 动作等 系统还采用了复位设计 如在洗车过程中由其它原因使洗车停 止在非原点的其它位置 则需要手动对其进行复位 到位时复位灯亮 此时才可以启动 否则启动无效 洗车机经启动后可自动完成洗车动作 后自行停止 洗车机第一次右移时有喷水及刷洗动作 到达右极限使右极限开 关动作从而控制洗车机左移 而喷水及刷洗继续 直到碰到左极限开关 洗车机第二次右移时 喷水停止 刷子动作及清洁剂开始喷洒 直到右 极限行程开关动作 洗车机左移清洁剂继续喷洒 直到使左极限开关动 作 洗车机第三次右移时 洗车机右移 3s 停止 刷子刷洗 5s 连续两次 后继续右移 直到碰到右极限开关 其中 洗车机右移及刷子刷洗由接 通延时计时器 T37 和 T38 形成的震荡电路控制 直到碰到右极限开关 后通过互锁使刷子动作电路断开 刷子停止工作 此时洗车机左移 进 行和上次右移时同样的动作 直到碰到左极限行程开关 洗车机第四次 右移 喷洒清水及刷子动作 直到碰到右极限开关 洗车左移同时喷水 刷洗继续直到喷到左极限开关喷水刷洗停止 洗车机第五次右移 风扇 开始动作 直到碰到右极限开关 洗车机左移风扇继续动作 洗车机左 移直到碰到左极限开关 控制整个设备停止 洗车机完成洗车 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 8 第三章第三章 PLCPLC 控制的自动洗车系统的硬件设计控制的自动洗车系统的硬件设计 3 13 1 自动洗车的硬件设计自动洗车的硬件设计 汽车清洗机主要包括机架行走结构 大侧刷刷洗结构 小侧刷刷洗 结构 顶刷刷洗结构 吹干系统以及清洗液管路系统 机架采用两台交流异步电动机作为驱动源 通过控制行走电机的 正转 反转 使机架前进或后退 同时 为保证汽车清洗机在轨道上运行 的安全性 在轨道两端特设立两个行程开关 以控制机架行走的范围 机架行走电机的控制由手动前进按钮 手动后退按钮 两个行程开关等 控制两台电机的接触器来实现 大侧刷刷洗机构由大侧刷定位机构和刷子转动机构组成 刷子转 动由两台交流异步电动机作为驱动源 且需要对刷子转动通过对两个 交流接触器的控制来实现正反转控制 大侧刷定位机构以两支气缸作 为驱动源 气缸的状态通过控制电磁阀来实现 同时大侧刷要进行原位 中 间位置和与车头 车尾相碰位置的识别 这些位置识别则通过四个接近 开关和两个行程开关来实现 小侧刷刷洗机构由定位机构和刷子转动机构组成 刷子转动由两 台交流异步电动机作为驱动源 不需要对刷子进行正反转控制 小侧刷 定位机构以两支双作用的气缸作为驱动源 其运行通过控制电磁阀来 实现对小侧刷的定位 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 9 顶刷刷洗结构由定位机构和刷子转动机构组成 刷子转动由一台 交流异步电动机作为驱动源 不需要进行正反转控制 顶刷定位机构以 一支气缸作为驱动源 其运行通过控制电磁阀来实现 同时由于机架运 行状态要受顶刷位置的影响 为保证运行的安全 顶刷原位设计安装一 支定位接近开关 以判定顶刷是否回位 吹干系统包括风管运行机构和吹风系统 吹风系统由两台风机和 相应管路组成 它的通断可通过控制两支交流接触器来实现 风管运行 机构以一支气缸作为驱动源 其运行通过控制电磁阀来实现 但由于吹 干效果受风管仿形效果影响很大 加上风管坚硬 一旦与车体接触易造 成汽车外观的损伤 因此设计风管吹风定位光电开关和风管定位安全 接近开关来保证风管位置的精确识别 清洗液管路系统主要由一台潜水泵 一台水泵以及各种洗车药剂 的控制阀组成 潜水泵和水泵运转通过控制两支交流接触器来完成 而 管路的通断则由电磁阀来实现 总之 整个汽车清洗机运行需要各个机构以及管路电磁阀协调配 合 只有这样 才能保证洗车机安全运行 达到安全 高效清洗车辆的目 的 3 23 2 系统的硬件选型系统的硬件选型 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 10 3 2 13 2 1 PLCPLC 的选型的选型 S7 200 是一种小型的可编程序控制器 适用于各行各业 各种场合 中的检测 监测及控制的自动化设备 S7 200 系列的强大功能使其无论 在独立运行中 还是相连成网络皆能实现复杂控制功能 因此 S7 200 系列具有极高的性价比 S7 200 系列出色表现在以下几个方面 极高的可靠性 极丰富的指 令集 易于掌握 便捷的操作 实时特性 强劲的通讯能力 丰富的扩展 模块 S7 200 系列在集散自动化系统中充分发挥其强大的功能 使用范 围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制 应用领域 极其广泛 覆盖所有和自动检测 自动化控制有关的工业及民用领域 包括各种机床 机械 电力设施 民用设施 环境保护设备等 如 冲压机 床 磨床 印刷机械 橡胶化工机械 中央空调 电梯控制 运动系统 CPU 单元选择 CPU 221 具有 6 个输入点和 4 个输出点 CPU 222 具 有 8 个输入点和 6 个输出点 CPU 224 具有 14 个输入点和 10 个输出点 CPU 224XP 具有 14 个输入点和 10 个输出点 CPU 226 具有 24 个输入 点和 16 个输出点 集成的 24V 负载电源 可直接连接到传感器和变送器 执行器 CPU 221 222 具有 180mA 输出 CPU 224 CPU 224XP CPU 226 分别输出 280 400mA 可用作负载电源 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 11 本设计中使用了 CPU224 下面简单介绍一下 CPU224 CPU224 本机集成了 14 点输入 10 点输出 共有 24 个数字量 I O 它 可以连接 7 个扩展模块 最大扩展至 168 点数字量 I O 点或 35 路模拟 量 I O 点 CPU224 有 13K 字节程序和数据存储空间 6 个独立的 30KHz 高速计数器 2 路独立的 20KHz 高速脉冲输出 具有 PID 控制器 CPU224 配有一个 RS 485 通讯 编程口 具有 PPI 通讯 MPI 通讯和自由方式通 讯能力 是具有较强控制能力的小型控制器 3 2 23 2 2 电机的选型电机的选型 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 三相异步电 动机 Y100L2 4 如图 3 1 所示 图 3 1 三相异步电动机 Y100L2 4 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 12 3 2 33 2 3 变频器及控制方式选择变频器及控制方式选择 变频器是利用电力半导体元件的通断作用来将工频电源变换成为 另一频率的电能控制的装置 变频器主要是由整流 交流变直流 滤波 再次整流 直流变交流 制动单元 驱动单元 检测单元和微处理单元 等组成 系统中变频器的开关由总开关控制 而频率则由变送器通过模 拟量输出端口输出的 0 5V 或 4 20mA 电信号来控制 在工程的实际应用中 变频器的选型应根据不同的负载和不同控制 要求来合理选择 以达到资源的最佳利用 下面是变频器选型的一些依 据 选用变频器的目的 恒压控制或恒流控制等 变频器的负载类型 比如叶片泵或容积泵等 特别要注意负载的性 能曲线 因为性能曲线决定了其应用的方式方法 变频器与负载的匹配问题 1 电压匹配 变频器额定电压要与负载额定电压相符 2 电流匹配 普通的离心泵 变频器额定电流与电机额定电流相符 而对于特殊负载比如深水泵等则需要参考电机的性能参数 以最大的 电流确定变频器电流和过载能力 3 转矩匹配 这种情况只有在恒转矩负载或者有减速装置的情况下 才有可能发生 在使用变频器驱动高速电机的时候 由于高速电机的电抗小 高次 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 13 谐波增加导致输出的电流值增大 因此高速电机的变频器的选型时 容 量要稍大于普通电机的选型 变频器如果在长电缆运行时 此时要采取一些措施抑制长电缆对地 耦合电容的影响 避免变频器的出力不足 所以在这种情况下 变频器 的容量要放大一档或是安装一个输出电抗器在变频器的输出端 对于某些特殊的应用场合 如高温 高海拔 会引起变频器的降容 变频器容量需要放大一档 本系统对变频器的端口要求 运行 停止控制 故障状态输出 给定 运行频率输入功能 模拟量输出功能 还有就是选择变频器的产品质量 要稳定 可靠性要好 在本控制系统中 供水运行的下限频率 供水运行的上限频率由 PLC 控制系统进行设定 在本系统中 运行时下限频率设定为 20Hz 运行时 上限频率设定为 50Hz 变频器 ACS510 广泛的应用在工业领域 适用各 种类型负载 且 ACS510 还针对水泵应用作了特别的优化 普遍用于恒 压供水 冷却风机 地铁和隧道通风机等等 所以本设计特别选用 ABB 公司的 ASC510 系列变频器 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 14 表 3 2 3 变频器的参数 变频器 适用 电机 容量 KW 输出 额定 容量 KVA 输出 额定 电流 A 过载能力 电源额定输 入交流电压 频率 冷却 方式 ACS510 01 012A 45 59 112 150 60s 200 0 5s 3 相 380V 至 480V 50Hz 60Hz 强制风冷 3 2 43 2 4 接触器的选择接触器的选择 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 由于 CJX2 LC1 系列交流接触器适用于交流 50Hz 或 60Hz 电压至 660V 电流至 95A 的电路中 供远距离接通与断开电路以及频繁起动 控制交流电动机 接触器还可组装成积木式辅助触头组 空气延时头 机械联锁机构等部件 组成延时接触器 可逆接触器 星三角起动器 并 且可以和热继电器直接插接安装组成电磁起动器 所以施奈德 CJX2 LC1 系列比较适合本系统的要求 由产品的参数表可以得知要选 用 LC1 D18 交流接触器 该规格交流接触器的其主要参数如下 额定绝缘电压 Ur 690V 约定发热电流 It h 32A 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 15 外形尺寸 76X47X87 3 2 53 2 5 开关的选型开关的选型 本系统的万能转换开关主要用于工作方式的选择 由于 LW39 16 系列广泛运用于电气控制屏柜和机电控制中的测量 控制的等场合 有 A B C 三个系列可供选择 充分的考虑了各行各业用户的不同使用需求 LW39 16 系列万能转换开关造型美观 使用方便 安全可靠 约定发热 电流 16A 操作角度 30 45 90 触头系统最大节数 12 节 本系统选择一般型的 LW39 16A 即可 主开关的选择 供水系统的主开关对水泵起着控制 保护 安全隔离等作用 一般 选择低压断路器 本系统选择 multi9 cn65 低压断路器 主要是由于 C65 系列有下 面的特点 在以法国的优良 成熟产品的基础上考虑了中国低压配电的特 殊要求 更多更全的选择范围与更强的性能 满足了不同领域对配电的 要求 提供更丰富更方便安装的辅件及附件 真正满足自动化控制的 需要 分断能力较 C45 小型断路器有明显提高 且所有额定电流值的 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 16 分断能力相同而本系统选择的 C65N 为 60A IEC898 3 2 63 2 6 喷头的选型喷头的选型 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 为防止喷头发生锈蚀 材质选用不锈钢 喷头水力计算 喷头出口孔径为 5mm 为达到洗车效果 确定垂直射 流高度为 10m 则喷头水压为 0 20MPa 管嘴出水流量为 1 30m3 h 出口 有收缩 取流量系数为 0 94 喷头数量为 24 个 则总流量为 31 20m3 h 3 2 73 2 7 水泵的选型水泵的选型 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 总体要求为 洗车用水循环使用 悬浮物含量较高 要求耐磨蚀 水 泵设置在清水池顶板上 要求具有自吸功能切无需重复引流 自吸性能 稳定 自控能力强 方便与自动化系统配套使用 因此 水泵可采用无密封自控自吸泵 为降低造价 不在新设泵房 水泵采用露天工作 点击选用户外型 根据水力计算 自控自吸泵流量 为 41 52m3 h 扬程 48 42m 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 17 3 2 83 2 8 电气控制系统原理图设计电气控制系统原理图设计 根据洗车机的功能 设计出洗车机的洗车机主电路图如图 3 2 所示 图 3 2 电气控制系统原理图 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 18 第四章第四章 PLCPLC 控制的自动洗车系统的设计控制的自动洗车系统的设计 4 14 1 I OI O 分配分配 由系统的组成分析可知 系统共有输入点 14 个 开关量输出点 6 个 模拟量输入输出各一个 本文自动洗车控制系统采用了四个输入信号 分别为启动开关 I0 0 左极限开关 I0 1 右极限开关 I0 2 原点复位按钮 I0 3 九个输 出信号 洗车机右移 Q0 0 风扇动作 Q0 1 刷子动作 Q0 2 洗车机左移 Q0 3 喷洒清洁剂 Q0 4 喷水动作 Q0 5 洗车机停止 Q0 6 启动灯 Q0 7 复位灯 Q1 0 经启动后可自动完成清洗后自行停止 启动前必需 复位 根据输入输出数量采用 CPU224 即可满足需求 下表为 PLC 的 I O 点分配表 表 4 1 I O 点分配表 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 19 4 24 2 外部接线外部接线 如图为外部接线图 图 4 1 CPU224 的接线图 4 34 3 系统的工作流程系统的工作流程 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 2 洗车机右移到达右极限开关后 开始往左移 喷水机继续动作 3 洗车机左移到达左极限开关后 开始往右移 喷水机继续动作 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 清洁机停止喷洒 当洗车机往右移 3s 后停止 刷子开始刷洗 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 20 6 刷子刷洗 5s 后停止 洗车机继续往右移 右移 3s 后 洗车机停止 刷 子又开始刷洗 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 刷子开始刷洗 5s 后停止 洗车机继续 往左移 3s 后停止 刷子开始刷洗 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 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 喷洒清水继续动作 直到喷到左极限开 关后停止 然后往右移 9 洗车机往右移 风扇设备动作将车吹干 喷到右极限开关时 洗车 机停止并往左移 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 10 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 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 21 开始 在原点 复位到位 复位灯亮启动 汽车左移 喷水清洗 启动灯亮 喷水清洗 汽车右移 右极限 左极限 Y N 喷水清洗停 止 喷清洁 剂 汽车右移 右极限 A N Y N Y N Y 图 4 2 系统的主流程图 1 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 22 A 汽车左移 喷清洁剂 左极限 停喷清洁 剂 汽车右 移 右移3S 汽车停 刷 子刷洗 5S 刷子停 汽 车右移 右移3S B N Y N Y N Y N Y B 汽车停 刷 子刷洗 5S 刷子停 汽车右移 右极限 汽车左移 左移3S 汽车停 刷 子刷洗 5S C N Y N Y N Y N Y 图 4 3 系统的主流程图 2 图 4 4 系统的主流程图 3 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 23 C 刷子停 汽 车左移 左移3S 汽车停 刷 子刷洗 5S 刷子停 汽 车左移 左极限 汽车右移 喷水清洗 右极限 D N Y N Y N Y N Y D 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 流程结束 启动灯灭 结束 N Y N Y N Y 图 4 5 系统的主流程图 4 图 4 6 系统的主流程图 5 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 24 4 44 4 PLCPLC 程序程序 使用 STEP7 Micro Win32 软件进行编辑 下面给出各个环节的 PLC 程 序 4 4 14 4 1 左移程序左移程序 图 4 7 左移程序 启动开关按下后 M0 0 保持得电 汽车到达右极限后 I0 1 得电 触发 M0 1 和 Q0 3 洗车机开始左移 4 4 24 4 2 右移程序右移程序 图 4 8 右移程序 按下启动开关 I0 0 闭合 M0 0 和 Q0 0 得电 洗车机右移 4 4 34 4 3 启动灯程序启动灯程序 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 25 图 4 9 启动灯程序 保证洗车机在原点 即 I0 3 通电 按下启动开关 运行 触发 M1 5 线圈和 启动灯信号后 启动灯亮起 M1 5 保持得电 4 4 44 4 4 复位灯程序复位灯程序 图 4 10 复位灯程序 按下复位开关 I0 3 得电 触发 M1 6 和 Q0 3 洗车机开始左移 当到达 左极限开关后 I0 2 得电 触发 Q1 0 复位灯亮起 4 4 54 4 5 喷水动作程序喷水动作程序 图 4 11 喷水动作程序 当洗车机开始运行 离开原点 Q0 5 触发 开始喷水 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 26 4 4 64 4 6 刷子动作程序刷子动作程序 图 4 12 刷子动作程序 Q0 2 出发后 刷子洗刷开始 以 5 秒为一个周期 并适当停止 4 4 74 4 7 清洁剂动作程序清洁剂动作程序 图 4 13 清洁剂动作程序 当线圈 M0 2 得电时 触发 M0 3 和 Q0 4 开始喷洒清洁剂 M0 3 线圈保 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 27 持得电 4 4 84 4 8 风扇动作程序风扇动作程序 图 4 14 风扇动作程序 左移 当到达左极限时 触发 M1 2 线圈和 Q0 0 Q0 1 洗车机右移 风扇 工作 通过上面各个程序的配置组合即可设计出一个完整的自动洗车程 序 详细语句 见附录 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 28 第五章第五章 基于组态王的系统监控基于组态王的系统监控设计设计 5 15 1 建立监控画面建立监控画面 组态王开发系统提供了丰富的图形对象和动画连接类型 如命令语 言连接 模拟值输入连接 模拟值输出连接 属性变化连接 闪烁 旋转 连接等 通过对画面中图形对象建立的动画连接及命令语言程序 实现 画面监控数据和现场数据的同步动态变化 如图 5 1 所示 5 1 监控界面 5 25 2 编写循环脚本程序编写循环脚本程序 通过循环脚本程序的编写并连接 PLC 得到输入输出信号来系统仿 真监控画面能够正确的展示出自动洗车机的运行流程 如图 5 2 所示 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 29 图 5 2 循环脚本编写对话框 循环脚本程序如下 汽车位移控制 if 本站点 右移 1 本站点 汽车 本站点 汽车 5 if 本站点 汽车 230 本站点 右极限 1 if 本站点 左移 1 本站点 汽车 本站点 汽车 5 if 本站点 汽车 0 本站点 左极限 0 喷水控制 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 30 if 本站点 喷水动作 1 本站点 清水变量 本站点 清水变量 4 本站点 清水流体变量 本站点 清水流体变量 2 if 本站点 清水变量 10 本站点 清水变量 0 if 本站点 清水流体变量 28 本站点 清水流体变量 0 喷洒清洁剂控制 if 本站点 喷洒清洁剂 1 本站点 清洁剂变量 本站点 清洁剂变量 3 本站点 清洁剂流体变量 本站点 清洁剂流体变量 3 if 本站点 清洁剂变量 10 本站点 清洁剂变量 0 if 本站点 清洁剂流体变量 44 本站点 清洁剂流体变量 0 风干机控制 if 本站点 风扇动作 1 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 31 本站点 风干风扇变量 本站点 风干风扇变量 30 if 本站点 风干风扇变量 360 本站点 风干风扇变量 0 毛刷转动控制 if 本站点 刷子动作 1 if 本站点 毛刷正转变量 360 本站点 flag 1 if 本站点 毛刷反转变量 0 本站点 毛刷旋转变量 本站点 毛刷正转变量 if 本站点 毛刷反转变量 0 本站点 flag 0 else 本站点 毛刷旋转变量 0 5 35 3 启动监控机系统后自动运行组态王启动监控机系统后自动运行组态王 操作方法 在组态王工程管理器里将需要运行的用户工程设置为当前工程 将组态王软件安装生成的 touchtone Exe 运行系统快捷方式拷贝 到 系统开始 程序 启动 中 图 5 3 工程管理器 以上工作完成后 经过组态的外部 I O 及现场数据就能实时传递给 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 33 监控系统并进行生产过程控制 为实现组态王监控功能 必须保证组态王系统对操作系统 内存 CPU 等的要求 运行组态王设备配置向导以及设置 COM 串口时 参数设 置必须正确 否则组态王和设备间无法建立通信连接 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 34 结结 论论 本文完成了对 PLC 控制的自动洗车系统 的设计和分析 下 面进行一些总结 本设计基本上达到了设计目的 利用通用 PLC 实现了对洗车机的 控制 通过合理的设备选型 参数设置和软件设计 改善了洗车机运行 的合理性 并节约了电能 更重要的是该洗车剂全自动运行 大大降低 了劳动人员的强度 提高了工作效率 总之 这次毕业设计不是简简单 单的完成了一个课题 而是使我初步的掌握了科学研究的步骤与方法 巩固了我的专业知识 练习了我的实际操作能力 锻炼了我分析解决问 题的能力 也感到自身知识的贫乏 希望在日后的努力中能做出更完善 的系统 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 35 致致 谢谢 本论文是在黄芳指导老师的悉心教诲指导下完成的 在整个毕 业设计期间 得到了导师的认真指导和帮助 导师的严谨学风和渊博 学识使本人受益匪浅 在此表示诚挚的敬意和由衷的感谢 同时要感 谢分院领导和老师给我们提供了良好的环境和热心指导 在软件编 程中 还得到金嘉栋等同学的积极帮助 在此一并表示感谢 感谢浙江工业职业技术学院 在这里 我开阔了见识 增长了知识 锻炼了能力 最后感谢在百忙中评阅论文和参加答辩的各位领导和老师 由于 首次作论文的设计 错误 漏洞一定不少 望各位老师不吝赐教 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 36 参考文献参考文献 1 洪志育等 例说PLC 北京 人民邮电出版社 2006 2 晁样 胡军 熊伟 可编程控制器原理应用与实例解析 北京 清华 大学出版社 2007 3 吕卫阳 徐昌荣 PLC工程应用实例解析 北京 中国电力出版社 2007 4 张伶艳 陆一平 李建平 小型汽车清洗设备的研制 机械设计与 制造 2007 4 5 王慧英 PLC在自动洗车控制系统中的应用 机电工程 2009 3 6 于晓薇 李铁骑 李宝龙 PLC在机车清洗机控制系统中的应用 机电工程 2004 1 7 惠民 周柏华 叶素珠 PLC在清洗机中的应用 机车车辆工艺 2001 2 8 张兴国 可编程序控制器技术及应用 北京 中国电力出版社 2006 9 杨公源 黄琦兰 可编程控制器应用与实践 北京 清华大学出版 社 2007 10 弭洪涛 王忠礼 PLC实用技术 北京 科学出版社 2005 11 马红旗 PLC在自动洗车机中的应用 机电一体化 2004 1 12 龙志文 张帆 PLC控制技术在城市公交车洗车机中的应用 昆 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计 37 明冶金高等专科学校学报 2006 1 13 高钦和 PLC 应用开发案例精选 北京 人民邮电出版社 2008 14 李方园 PLC 行业应用实践 北京 中国电力出版社 2007 15 刑灿华 PLC 在定位清洗机控制系统中的应用 programmable controller automation factory 1