PLC自助洗车机

0 1 1 绪论绪论 1 1 课程背景及自助洗车机的优点 当今的社会汽车行业发展迅猛 汽车维修保养行业竞争更是愈演愈烈 洗车机由 此得以广泛应用 自助洗车机分为龙门往复式和隧道式两种机型 通过对毛刷 水泵 机体行走机构和风机等部件的驱动控制 全自动完成对车辆的刷洗和风干 龙门往复 式洗一辆车仅耗时 1 5min 4min 隧道式满负荷运行时每辆车仅耗时 1 5min 左右 避 免了手工洗车用水的随意性 洗车机配备专用的水处理设备后 可对洗车污水进行回 收净化循环利用 可以节约水资源 是一个很有发展前景的符合现代化建设需要的机 电一体化产品 PLC 可靠性高 编程简单且易维护 用作自助洗车机控制系统的核心 更能体现它的这些完美品质 自助洗车机的优点包括 1 使用洗车机洗一辆车的时间只需要 3 4 分钟 效率高 2 使用自助洗车机能大大减少劳动力 降低劳动强度 节省成本 3 一般使用新科技研发的自助洗车机清洗与人员手洗比起来更容易吸引客户 在 提高整体形象的同时 又能大幅度提高的经济收入 4 自助洗车机完全可以采用循环水设备 水用量在原有上可减少 1 3 更可有效 的合理利用水资源 节能环保 1 2 课题内容和主要工作 本课程设计主要是检验学生对 PLC 技术的理解和对实际 PLC 应用的掌握程度 本 课程设计内容和控制基本要求如下 1 基本设计内容 1 设计投币 100 元自助洗车机 2 有 3 个投币孔 分别为 5 元 10 元及 50 元 3 种 当投币合计大于等于 100 元 时 按启动开关洗车机才会动作 启动灯亮 7 段数码管会显示投币金额 用 BCD 码 投币超过 100 元时 可按退币按钮 7 段数码管会退回零 找回余额 退币选作 1 2 控制基本要求 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 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 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 2 2 2 PLCPLC 简介及选型简介及选型 2 1 PLC 简介 PLC 即可编程控制器 Programmable logic Controller 是指以计算机技术为基 础的新型工业控制装置 在 1987 年国际电工委员会 International Electrical Committee 颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义 PLC 是一种专门为在工业 环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置 它采用可以编制程序的存储器 用来 在其内部存储执行逻辑运算 顺序运算 计时 计数和算术运算等操作的指令 并能 通过数字式或模拟式的输入和输出 控制各种类型的机械或生产过程 PLC 及其有关的 外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体 易于扩展其功能的原则而设计 PLC 具有很多优点 可靠性高 抗干扰能力强 配套齐全 功能完善 适用性强 易学易用 深受工程技术人员欢迎 系统的设计 建造工作量小 维护方便 容易改造 体积小 重量轻 能耗低 此外 PLC 的应用领域也很广 目前 PLC 在国内外已广泛应用于钢铁 石油 化 工 电力 建材 机械制造 汽车 轻纺 交通运输 环保及文化娱乐等各个行业 2 2 PLC 系统组成及各部分的功能 1 CPU 运算和控制中心 起 心脏 作用 纵 当从编程器输入的程序存入到用户程序存储器中 然后 CPU 根据系统所赋予的 功能 把用户程序翻译成 PLC 内部所认可的用户编译程序 横 输入状态和输入信息从输入接口输进 CPU 将之存入工作数据存储器中或输入 映象寄存器 然后由 CPU 把数据和程序有机地结合在一起 把结果存入输出映象寄存 器或工作数据存储器中 然后输出到输出接口 控制外部驱动器 组成 CPU 由控制器 运算器和寄存器组成 这些电路集成在一个芯片上 CPU 通 过地址总线 数据总线与 I O 接口电路相连接 3 2 存储器 具有记忆功能的半导体电路 分为系统程序存储器和用户存储器 系统程序存储器用以存放系统程序 包括管理程序 监控程序以及对用户程序做编 译处理的解释编译程序 由只读存储器 ROM 组成 厂家使用的 内容不可更改 断电 不消失 用户存储器 分为用户程序存储区和工作数据存储区 由随机存取存储器 RAM 组成 用户使用的 断电内容消失 常用高效的锂电池作为后备电源 寿命一般为 3 5 年 3 输入 输出接口 1 输入接口 光电耦合器由两个发光二极度管和光电三极管组成 输入接口电路工作过程 当开关合上 二极管发光 然后三极管在光的照射 下导通 向内部电路输入信号 当开关断开 二极管不发光 三极管不导通 向 内部电路输入信号 也就是通过输入接口电路把外部的开关信号转化成 PLC 内部 所能接受的数字信号 2 输出接口 工作过程 当内部电路输出数字信号 1 有电流流过 继电器线圈有电流 然 后常开触点闭合 提供负载导通的电流和电压 当内部电路输出数字信号 0 则没 有电流流过 继电器线圈没有电流 然后常开触点断开 断开负载的电流或电压 也就是通过输出接口电路把内部的数字电路化成一种信号使负载动作或不动作 4 编程器 编程器分为两种 一种是手持编程器 方便 我们实验室使用的就是手持编程 器 二种是通过 PLC 的 RS232 口 与计算机相连 然后敲击键盘 通过 NSTP GR 软 件 或 WINDOWS 下软件 向 PLC 内部输入程序 2 3 PLC 选型 基于对系统的 I O 的分配 以及其他相关性能要求 此课题设计中选用西门子的 PLC 3 3 系统总体方案设计系统总体方案设计 4 3 1 系统框图设计及组成原理 5 3 2 系统变量定义及分配表 表 2 1 系统的 I O 分配表 输入点输出点 I0 0左极限感测开关Q0 0刷子洗刷 I0 1启动开关Q0 1启动灯亮 I0 2复位开关Q0 2复位灯亮 I0 310 元投币口Q0 3汽车左移 I0 420 元投币孔Q0 4汽车右移 I0 550 元投币孔Q0 5喷水 I0 6退币孔Q0 6喷清洁剂 I0 7右极限感测开关Q0 7风扇动作 Q2 0 Q2 7 七段灯十位显示金额Q1 0 Q1 7七段灯个位显示金额 3 3 系统接线图设计 控制程序流程图设计控制程序流程图设计 开始 初始化 开始洗车 找余钱 开始投币 继续洗车 结束 达到 50 元 出现故障 复位 6 系统的外部接线图如下图所示 7 4 4 控制系统设计控制系统设计 4 1 洗车机控制程序顺序功能图设计 根据控制要求 系统的顺序功能图如下图所示 8 M0 0 M0 1Q0 1 Q0 4 Q0 5 Q0 0 M0 2Q0 3 Q0 5 Q0 0 Q0 1 M0 3 Q0 4 Q0 6 Q0 1 M0 4Q0 3 Q0 6 Q0 1 M0 5Q0 4 T37 Q0 1 M0 6Q0 0 T38 Q0 1 M0 7Q0 4 T39 Q0 1 M1 0Q0 0 T40 Q0 1 9 M1 1 Q0 4 Q0 1 M1 2 Q0 3 T41 Q0 1 M1 3 Q0 0 T42 Q0 1 M1 4Q0 3 T43 Q0 1 Q0 0 T44 Q0 1 M1 5 M1 6 M1 7 M2 0 Q0 3 Q0 1 Q0 4 Q0 5 Q0 0 Q0 1 Q0 3 Q0 5 Q0 0 Q0 1 M2 1 Q0 4 Q0 7 Q0 1 10 M2 2 Q0 3 Q0 7 Q0 1 4 2 洗车机控制程序梯形图设计 根据图 3 2 采用以转换为中心的转换方式 将顺序功能图转换为梯形图 见附录 1 4 3 投币控制设计简介 此自助洗车机中 I0 3 为 10 元投币孔 I0 4 为 20 元投币孔 I0 5 为 50 元投币 孔 当用户投币完成后 按下投币结束按钮后 系统开始计算金额 七段数码显示管显示 金额 4 3 原点复位设计简介 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 按下 I0 2 将洗车机复位到原点 才能做洗车全流程的动作 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 Q0 2 亮起 表示洗车机完成复位动作 11 5 5 设计心得设计心得 时间过的很快 为期一周的 PLC 课程设计很快就过去了 在短短的 一周时间里大家都可谓是受益匪浅 首先要感谢胡浩老师对我的耐心指导 胡老师对这次的课程设计采 取了比较自由的管理方法 但设计的第一天胡老师还是面面俱到的把应该 注意的事项讲到位了 使大家对之前的不足做了弥补 在之后的设计过程 中大家在寝室进行了热烈的讨论 取得了很显著的成效 通过本次设计我根据控制要求 明确了设计任务 拟定了设计方案 与进度计划 运用所学的理论知识 进行了自助洗车机运行原理设计 硬 件系统设计 软件系统设计 创新设计 提高了理论知识工程应用能力 系统调试能力 分析问题与解决问题的能力 这是设计使我对 PLC 这门课程有了更深刻的认识 真可谓是受益匪 浅 12 参考文献参考文献 1 夏田 陈婵娟 祈广利 PLC 电气控制技术 M 北京 化学工业出版社 2007 2 袁任光 可编程控制器应用技术与实例 M 广州 华南理工大学出版社 2003 3 常晓玲 电气控制系统与可编程控制器 M 北京 机械工业出版社 2004 4 钟肇新 彭侃 可编程控制器原理与应用 M 广州 华南理工大学出版社 2004 5 钟肇新 可编程序控制器原理及应用 M 广州 华南理工大学出版社 2002 6 何有华 可编程序控制器及常用控制电器 M 北京 冶金工业出版社 2008 13 附录 1 洗车机控制程序指令表 Network1 Network2 LD M2 2 LD M0 0 A I0 0 A I0 4 O SM0 1 O M0 1 O M0 0 AN M0 2 AN M0 1 M0 1 AN M0 3 Q0 1 M0 0 Q0 4 Q0 5 Q0 0 Network3 Network4 LD M0 1 LD M0 2 A I0 7 A I0 0 O M0 2 O M0 2 AN M0 3 AN M0 4 M0 2 M0 3 Q0 3 Q0 4 Q0 5 Q0 6 Q0 0 Q0 1 Q0 1 Network5 Network6 LD M0 3 LD M0 4 A I0 7 A I0 7 O M0 4 O M0 5 AN M0 5 AN M0 6 M0 4 M0 5 Q0 3 Q0 4 Q0 6 Q0 1 Q0 1 TON T37 30 Network7 Network8 14 LD M0 5 LD M0 6 A T37 A T38 O M0 6 O M0 7 AN M0 7 AN M1 0 M0 6 M0 7 Q0 0 Q0 4 Q0 1 Q0 1 TON T38 50 TON T39 30 Network9 Network10 LD M0 7 LD M1 0 A T39 A T40 O M1 0 O M1 1 AN M1 1 AN M1 2 M1 0 M1 1 Q0 0 Q0 4 Q0 1 Q0 1 TON T40 50 Network11 Network12 LD M1 1 LD M1 2 A I1 7 A T41 O M1 2 O M1 3 AN M1 3 AN M1 4 M1 2 M1 3 Q0 3 Q0 0 Q0 1 Q0 1 TON T41 30 TON T42 50 Network13 Network14 LD M1 3 LD M1 4 A T42 A T43 O M1 4 O M1 5 AN M1 5 AN M1 6 M1 4 M1 5 Q0 3 Q0 0 Q0 1 Q0 1 TON T43 30 TON T44 50 Network15 Network16 LD M1 5 LD M1 6 A T44 A I0 2 O M1 6 O M1 7 15 AN M1 7 AN M2 0 M1 6 M1 7 Q