基于S7-300PLC的洗车控制系统设计(终版)

辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 电气控制与电气控制与PLCPLC技术技术 课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 基于基于S7 300PLCS7 300PLC的洗车控制系统设计的洗车控制系统设计 院 系 院 系 电气工程学院电气工程学院 专业班级 专业班级 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 学学 号 号 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 学生姓名 学生姓名 xxxxxxxxxxxxxx 指导教师 指导教师 签字 起止时间 起止时间 2016 7 4 2016 7 15 本科生课程设计 论文 I 课程设计 论文 任务及评语课程设计 论文 任务及评语 院 系 电气工程学院 教研室 自动 化 学 号学生姓名专业班级 课程设计 论文 题 目 基于S7 300PLC的洗车控制系统设计 课程设计 论文 任务 课题完成的设计任务及功能 要求 技术参数 实现功能实现功能 洗车厂有两个洗车车间 由一台 S7 300 PLC 控制 每个车间的洗车过程分为三道 工艺 泡沫清洗 清水冲洗和风干 系统设置 自动 和 手动 两种控制方式 出现 异常状态时系统可报警显示 设计任务及要求设计任务及要求 1 分析系统的工艺要求 确定系统设计方案 2 完成系统的硬件组态以及 PLC 电源 输入和输出模块 电机等关键器件的选型 3 编写整个系统的符号表 绘制 PLC 外部接线图 4 规划程序结构 绘制程序流程图 5 编写并调试程序 编写 FC1 和 FC2 分别实现 自动 手动 两种控制方式 编 写暖启动组织块 OB100 实现初始化功能 编写主程序 OB1 程序在 PLCSIM 中仿真调 试或者在实验室调试运行 6 按学校规定的书写格式 撰写 打印设计说明书一份 设计说明书应在 4000 字以上 要求认真独立完成所规定的全部内容 所设计的内容要求正确 合理 技术参数技术参数 1 泡沫清洗 清水冲洗和风干的时间分别为 10 20 8s 2 清洗 清水冲洗和风干电机分别为 1kW 2 kW 1 5kW 进度计划 1 布置任务 查阅资料 确定系统的方案 2 天 2 完成硬件设计 包括主要元器件选型 硬件组态 硬件电路图 2 天 3 规划程序结构 编写系统程序 3 天 4 模拟仿真 或实验室调试程序 1 天 5 撰写 打印设计说明书 1 天 6 验收及答辩 1天 指导教师评语及成绩 平时 论文质量 答辩 总成绩 指导教师签字 本科生课程设计 论文 II 注 成绩 平时20 论文质量60 答辩20 以百分制计算 摘 要 随着时代的发展 人们生活水平的提高 汽车的数量也越来越多 洗车行业也越来 越壮大 应用 PLC 的洗车控制系统可以提升服务质量 可以最大限度的节省洗车的人力 物力 同时也实现了手工业向自动化方向的转变 本设计以西门子 S7 300 为控制核心 设计了一个可以控制两个洗车车间的自动洗车 控制系统 系统由电机 传感器 接触器 按钮等部件组成 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 程的程序和手动控制洗车的程序 最后 为了验证设计的正确性与合理性 程序在实验 室模拟调试运行 基于 PLC 控制的洗车控制系统具有可靠性高 抗干扰能力强 适用性强 维护方便 改造方便等优点 可以提高了洗车的控制水平 提高生产力 关键词 洗车 西门子 S7 300 自动化 年 月 日 本科生课程设计 论文 III 目 录 第 1 章 绪论 1 第 2 章 课程设计的方案 2 2 1 概述 2 2 2 系统工艺流程 2 2 3 系统组成总体结构 3 第 3 章 硬件设计 4 3 1 PLC 的选型 4 3 2 电机的选型 7 3 3 检测传感器的选型 8 3 4 声光报警器的选型 9 3 5 继电器的选型 9 3 6 开关和按钮的选型 9 3 7 I O 地址分配表 10 3 8 外部接线图 11 第 4 章 软件设计 12 4 1 编程软件介绍 12 4 2 硬件组态 12 4 3 程序流程图 13 4 4 程序初始化 15 4 5 主程序 15 4 6 手动模式子程序 17 4 7 自动模式子程序 17 第 5 章 系统调试与分析 19 5 1 仿真调试软件介绍 19 5 2 系统仿真调试 19 本科生课程设计 论文 IV 第 6 章 课程设计总结 22 参考文献 23 本科生课程设计 论文 1 第 1 章 绪论 自从 19 世纪第一辆汽车诞生以来 汽车行业随着现代科技技术的发展有了 质的飞跃 随着时代的发展 人们生活水平的提高 人们对汽车的需求量也逐渐 加大 随之而来的便是汽车的保养 其中汽车的清洗便是不可缺少的内容 目前 国内的汽车清洗由传统的人工完成 对于当今社会 高科技的发展实现了各行各 业的自动化控制 但是在汽车清洗行业 大部分仍是靠人工来完成 传统的洗车 业通常由人工完成 利用人力资源 对汽车进行涂抹泡沫 然后采用高压水泵 利用水泵对汽车进行冲洗 再在自然光及风等自然条件下 让清洗的汽车进行自 动风干 虽然可以达到清洗汽车的目的 但过分依赖于劳动力 操作时间长 洗 车过程慢 并且浪费了大量的水资源 经济性差 不适合洗车业的发展需求 目 前比较大型的汽车美容公司 虽然实现了汽车的清洗 打蜡 喷漆等自动化工程 但成本比较高 其自动控制系统不是适合小型的 专门的汽车清洗行业 因此 相对于中小型城市 汽车清洗业有着巨大的发展潜力 如何实现高效 高质量并 且适用于小型工厂的汽车自动清洗装置 就成了汽车清洗行业发展的必然要求 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 具有重要意义 基于 PLC 控制的洗车控制系统的具有可靠性高 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 控制的自动洗车控制系统相比基于其他控制方式的洗车控制系统有许多无 可比拟的优点 所以现在市面上大部分洗车控制系统是基于 PLC 控制 PLC 的编 程语言容易掌握 是电控人员熟悉的梯形语言 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 控制的自动洗车的优越性 本科生课程设计 论文 2 第 2 章 课程设计的方案 2 1 概述 本次设计主要是综合应用所学知识 设计基于西门子 S7 300 的洗车控制系统 并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练 能够较全面地巩固和应用课程中 所学的基本理论和基本方法 并初步掌握 PLC 控制系统设计的基本方法 以西门子 S7 300 为控制核心 设计了一个可以控制两个洗车车间的自动洗车 控制系统 可以实现每个车间的泡沫清洗 清水冲洗和风干三道工艺的洗车过程 通过系统设置能实现 自动 和 手动 两种控制方式的选择 自动模式下可以 进行洗车的自动控制过程 手动模式下可以自由的对洗车的工艺过程进行控制 出现异常状态时系统可报警显示 2 2 系统工艺流程 通过分析洗车控制过程可以知道 当按下系统启动按钮并且选择自动洗车过 程时 系统开启自动洗车模式 可以准备洗车 当光电传感器检测到汽车进入清 洗范围时 首先负责泡沫清洗的电动机启动进行泡沫清洗 随后负责清水冲洗的 电动机启动 最后负责风干过程的电动机启动 结束后汽车可以离开车间 自动 洗车过程结束 启动系统后 选择在手动模式下 可以通过按钮来任意控制洗车 车间的清洗工艺过程 在整个清洗过程中如果出现故障 则可以按下系统停止按 钮来结束系统运行 为此 设计出洗车控制系统的工艺流程图 如图 2 1 所示 泡沫清洗10秒 是否为自动洗车模式系统启动 手动控制模式 清水冲洗20秒风干8秒 是 否 是否有车进入车间 是 否 是否有车进入车间 否 是 图 2 1 洗车控制系统的工艺流程图 本科生课程设计 论文 3 2 3 系统组成总体结构 根据控制系统要求的功能 设计出系统的整体框图 如图 2 2 所示 PLC 电机1 电机2 电机3 电机4 电机4 电机5 电机6 电机6 报警 按钮 光电传感器 手动 自动转 换开关 图 2 2 系统整体框图 本系统采用西门子 S7 300 作为控制核心 用一个转换开关来实现 自动 和 手动 两种控制方式的选择 在每一个车间中按钮部分则由 5 个按钮组成 每 个车间控制方式独立 其中启动和停止按钮来实现系统的启停 在手动模式下可 以用 3 个按钮来控制一个车间 3 台电机的启动和停止 在自动模式下在每个车间 中的 3 台电机可自动执行洗车工艺过程 其中电机 1 电机 2 电机 3 为一个洗 车车间的 电机 4 电机 5 电机 6 为另一个洗车车间的 3 台电机在一个车间中 分别执行清洗 清水冲洗和风干的工艺过程 光电传感器为检测是否有车进入洗 车车间 另外根据电机的通断状态和光电传感器的检测状态可以判断系统是否出 现故障 每个车间都有各自的报警系统 当出现故障时可以报警 本科生课程设计 论文 4 第 3 章 硬件设计 3 1 PLC 的选型 3 1 1 西门子 S7 300 PLC 介绍 S7 300 是一种模块化了的小型 PLC 系统 其所拥有的优越的性能价格比 使之逐渐的成为了中小规模控制系统的理想的选择 S7 300 PLC 由以下几部分组 成 1 中央处理单元 CPU 各种 CPU 有不同的性能 例如有的 CPU 集成有数字量和模拟量输入 输出点 有的 CPU 集成有 PROFIBUS DP 等通信接口 CPU 前面板上有状态故障指示灯 模式开关 24V 电源端子 电池盒与存储器模块盒 有的 CPU 没有 S7 300 有 20 种不同型号的 CPU 以适应不同等级的控制系统 有的 CPU 上 集成有输入 输出点 有的 CPU 上集成有 PROFIBUS DP 通信接口 有的 CPU 上 集成有 PtP 接口等 目前大致可以分为以下几类 紧凑型 CPU 带有集成功能和 I O CPU3l2C 313C 313C PtP 313C 2DP 314C PtP 和 314C 2DP 重新定义的 CPU CPU312 314 和 315 2DP 标准的 CPU CPU313 314 315 315 2DP 和 316 2DP 户外型 CPU CPU312IFM 314IFM 314 户外型和 315 2DP 高端 CPU 317 2DP 和 CPU318 2DP 故障安全型 CPU CPU3l5F 和 CPU317F 2DP 2 负载电源模块 PS 负载电源模块用于将 AC220V 电源转换为 DC24V 电源 供 CPU 和 I 0 模块 使用 额定输出电流有 2A 5A 和 10A 三种 过载时模块上的 LED 闪烁 3 信号模块 SM 信号模块是数字量输入 输出模块和模拟量输入输出 输出模块的总称 它们使 不同的过程信号电压或电流与 PLC 内部的信号电平匹配 信号模块主要有数字量 输入模块 SM321 和数字量输出模块 SM322 模拟量输入模块 SM331 和模拟量输 出模块 SM332 模拟量输入模块可以输入热电阻 热电偶 DC4 20mA 和 DC0 10V 等多种不同类型和不同量程的模拟信号 每个模块上有一个背板总线连 接器 现场的过程信号连接到前连接器的端子上 S7 300 有多种数字量输入 输 本科生课程设计 论文 5 出模块 其输入 输出电缆最大长度为 1000m 屏蔽电缆 或 600m 非屏蔽电缆 4 功能模块 FM 功能模块主要用于对实时性和存储容量要求高的控制任务 例如计数器模块 快速 慢速进给驱动位置控制模块 电子凸轮控制器模块 步进电动机定位模块 伺服电动机定位模块 定位和连续路径控制模块 闭环控制模块 工业标识系统 的接口模块 称重模块 位置输入模块 超声波位置解码器等 5 通信处理器 CP 通信处理器用于 PLC 之间 PLC 与计算机和其他智能设备之间的通信 可以 将 PLC 接入 PROFlBUS DP AS I 和工业以太网 或用于实现点对点通信等 通 信处理器可以减轻 CPU 处理通信的负担 并减少用户对通信的编程工作 6 接口模块 IM 接口模块 IM 用于多机架配置时连接主机架 CR 和扩展机架 ER S7 300 通过分布式的主机架和 3 个扩展机架 最多可以配置 32 个信号模块 功能模 块和通信处理器 7 导轨 铝质导轨用来固定和安装 S7 300 上述的各种模块 除了带 CPU 的中央机架 CR S7 300 PLC 最多可以增加 3 个扩展机架 ER 每个机架可以插 8 个模块 不包括电源模块 CPU 模块和接口模块 IM 4 个机架最多可以安装 32 个模块 机架的最左边是 1 号槽 最右边是 11 号槽 电源模块总是在 I 号槽的位置 中央机架 0 号机架 的 2 号槽上是 CPU 模块 3 号槽是接口模块 这 3 个槽号被固定占用 信号模块 功能模块和通信处理器 使用 4 11 号槽 S7 300 PLC 的优越性 1 多种规格的处理器 系统采用独特的导轨安装 2 高速的指令处理 可满足快速程序控制要求 3 浮点数运算 可有效地实现更为复杂的数学运算 4 CPU 内集 MPI 接口 多种通讯模块能用来连接 AS I 接口 PROFIBUS 和工业以太网总线系统 5 具有时间 中断驱动 开环定位和 PID 等高级控制功能 6 I O 模块采用前连接器方式 维修或更换十分方便 7 系统自行组态 信号或通讯模块不受限制地随意安放 8 具有满足高速计数 步进电机和伺服定位控制等特殊应用的 l O 模块 9 STEP7 编程语言具有大量的以 STEP5 为基础的指令集 使程序的编制简 本科生课程设计 论文 6 单快捷 3 1 2 PLC 的模块选型 根据洗车控制系统的实际需求 PLC 的模块需要选择 CPU 模块和电源模块 利用 S7 300CPU 自带 I O 接口就可以达到目的 无需选择其他扩展模块 1 CPU 模块选型 PLC 的 CPU 选用 CPU314C 2PN DP 订货号为 6ES7 314 6EH04 0AB0 它 集成了 PROFIBUS DP 主站 从站以及 PROFINET IO 控制器 设备接口 用于 PROFIBUS 和 PROFINET 的分布式连接 这使得 CPU314C 2PN DP 可作为进行 快速处理的分布式单元使用 也可作为 PROFIBUS 和 PROFINET 系统中具有低 端现场总线的上位机控制器 全集成自动化概念和 STEP7 能与其它自动化系统协 同运行 实现了从硬件配置到共享数据库等所有层次上的集成 CPU 模块图如图 3 1 所示 图 3 1 CPU 模块图 2 电源模块 PS 的选型 电源模块用于将 AC 220V 的电源转换为 DC 24V 的电源 提供给 CPU 和 I O 模块使用 本文选择额定输出电流为 5A 的模块 型号为 PS307 5A 定货号为 本科生课程设计 论文 7 6ES7 307 1EA01 0AA0 电源模块图如图 3 2 所示 图 3 2 电源模块图 3 2 电机的选型 洗车控制系统一共负责两个车间 每个车间需要 3 台电机 分别负责泡沫清 洗 清水冲洗 风干工艺过程 电动机功率分别为 1 1kW 2 2kW 1 5kW 的三 相异步电动机 均采用 Y 型接法 额定电压 380V 三种电机的具体参数如下 表 3 1 表 3 2 表 3 3 所示 表 3 1 泡沫清洗的电机技术参数表 型号 Y80M2 2额定功率 1 1KW 额定电流 2 5 A转速 2830r min 额定电压 380V转矩 2 2 N m 表 3 2 清水冲洗的电机技术参数表 型号 Y90L 2额定功率 2 2KW 额定电流 4 8 A转速 2840r min 额定电压 380V转矩 2 2 N m 表 3 3 风干的电机技术参数表 型号 Y90S 2额定功率 1 5KW 本科生课程设计 论文 8 额定电流 3 4 A转速 2840r min 额定电压 380V转矩 2 2 N m 3 3 检测传感器的选型 现代传感器在原理与结构上千差万别 如何根据具体的测量目的 测量对象 以及测量环境合理地选用传感器 是在进行某个量的测量时首先要解决的问题 当传感器确定之后 与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了 测量结 果的成败 在很大程度上取决于传感器的选用是否合理 根据洗车控制系统的实际需求 本设计采用光电传感器来进行检测洗车车间 是否有车 光电传感器分类 1 标准光电传感器 1 漫反射型 一般型或能量型 聚焦式 带背景抑制功能型 带背景分析 功能型 2 反光板反射式光电开关 光电传感器 一般型 带偏振滤波功能型 带透 明体检测功能型 带前景抑制功能型把发光器和收光器装入同一个装置内 在它 的前方装一块反光板 利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式 或反 射镜反射式 光电开关 正常情况下 发光器发出的光被反光板反射回来被收光器 收到 一旦光路被检测物挡住 收光器收不到光时 光电开关就动作 输出一个开 关控制信号 3 对射式光电传感器 若把发光器和收光器分离开 就可使检测距离加大 由一个发光器和一个收 光器组成的光电开关就称为以射分离式光电开光 简称对射式光电开关 它的检 测距离可达几米乃至几十米 使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径 的两侧 检测物通过时阻挡光路 收光器就动作输出一个开关控制信号 2 安全光电传感器 1 安全对射光电 2 安全光栅 3 安全光幕 4 安全控制器 3 门控光电传感器 1 雷达传感器 区域检测型 2 主动式传感器 单光束型 多光束型 区域检测型 本科生课程设计 论文 9 3 被动式传感器 区域检测型 4 电梯光幕 5 通用光电 槽形 对射型等 通过分析比较 应该采用 M18 漫反射型 NPN 常开光电传感器 具体参数如 下表 3 4 所示 表 3 4 漫反射型光电传感器技术参数表 产品名称 M18漫反射型光电开关外观尺寸 直径18mm 长度70mm 导线长度 2m工作电压 直流10V 36V 工作电流 200mA检测距离 0 3m可调 工作温度 25 至70 输出形式 NPN 3 4 声光报警器的选型 声光报警器又叫声光警号 是为了满足客户对报警响度和安装位置的特殊要 求而设置 同时发出声 光二种警报信号 产品专用领域 钢铁冶金 电信铁塔 起重机械 工程机械 港口码头 交通运输 风力发电 远洋船舶等行业 是 工业报警系统中的一个配件产品 本文选用旋转式声光报警器 额定电压直流 24V 利用 PLC 即可驱动 满足 设计要求 3 5 继电器的选型 继电器是一种电控制器件 是当输入量 激励量 的变化达到规定要求时 在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器 它具有控制系统 又称输入回路 和被控制系统 又称输出回路 之间的互动关系 通常应用于 自动化的控制电路中 它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种 自动开关 故在电路中起着自动调节 安全保护 转换电路等作用 本设计中的 PLC 输出 DC24V 开关量信号要接到中间继电器线圈 由继电器 线圈的得失电控制常开触点的闭合 常闭触点的断开 然后由触点来控制电机的 启停 本文选用西门子继电器 订货号为 3TH80 40E 40 0X 额定工作电压 380V 额定电流 6A 线圈驱动电压 24V 满足设计需求 本科生课程设计 论文 10 3 6 开关和按钮的选型 本设计中手动模式和自动模式的选择开关采用二段自锁选择转换开关 洗车 控制系统启动和停止的启停开关选用自复位按钮 其他手动控制电机按钮选用可 以自锁的按钮 按钮按下电机启动 按钮弹起电机停止 3 7 I O 地址分配表 系统共有输入点 16 个 开关量输出点 12 下表 3 5 为 PLC 的 I O 点分配表 表 3 5 地址分配表 名称符号地址 车间 1 启动SB1I0 0 车间 1 停止SB2I0 1 车间 1 手动模式SA1I0 2 车间 1 自动模式SA1I0 3 车间 2 启动SB3I0 4 车间 2 停止SB4I0 5 车间 2 手动模式SA2I0 6 车间 2 自动模式SA210 7 车间 1 泡沫清洗SB5I1 0 车间 1 清水冲洗SB6I1 1 车间 1 风干SB7I1 2 车间 2 泡沫清洗SB8I1 3 车间 2 清水冲洗SB9I1 4 车间 2 风干SB10I1 5 车间 1 光电检测ST1I1 6 车间 2 光电检测ST2I1 7 车间 1 启动指示灯HL1Q0 0 车间 1 停止指示灯HL2Q0 1 车间 2 启动指示灯HL3Q0 2 车间 2 停止指示灯HL4Q0 3 车间 1 泡沫清洗电机KM1Q0 4 车间 1 清水冲洗电机KM2Q0 5 本科生课程设计 论文 11 车间 1 风干电机KM3Q0 6 车间 2 泡沫清洗电机KM4Q0 7 车间 2 清水冲洗电机KM5Q1 0 车间 2 风干电机KM6Q1 1 车间 1 报警HA1Q1 2 车间 2 报警HA2Q1 3 3 8 外部接线图 根据系统实际需求和 I O 地址分配表 绘制 CPU 上的数字量输入和数字量输 出的外部接线图 如图 3 3 所示 CPU314C 2PN DP I0 0 I0 3 I0 6 L I0 1 I0 2 I1 0 I0 4 I0 5 I0 7 I1 2 I1 3 I1 4 I1 5 I1 6 I1 7 M2 I1 1 L Q0 0 Q0 1 Q0 2 Q0 3 Q0 4 Q0 5 Q0 6 Q0 7 Q1 0 M1 M2 Q1 1 Q1 2 Q1 3 Q1 4 Q1 5 Q1 6 Q1 7 24V 24V SB1 SB2 SA1 SA1 SB3 SB4 SA2 KM2 SB7 SA2 SB5 SB6 SB8 SB9 SB10 ST1 ST2 KM5 KM4 KM1 HL2 HA2 KM6 HL3 HL4 HL1 KM3 HA1 图 3 3 外部接线图 本科生课程设计 论文 12 第 4 章 软件设计 4 1 编程软件介绍 西门子 STEP 7 是用于 SIMATIC S7 300 400 站创建可编程逻辑控制程序的标 准软件 可使用梯形图逻辑 功能块图和语句表进行编程操作 STEP7 编程软件 是一个用于 SIMATIC 可编程逻辑控制器的组态和编程的标准软件包 STEP7 标 准软件包中提供一系列的应用工具 如 SIMATIC 管理器 符号编辑器 硬件诊 断 编程语言 硬件组态 网络组态等 STEP7 编程软件可 以对硬件和网络实现 组态 具有简单 直观 便于修改等特点 该软件提供了在线和离线编程的功能 可以对 PLC 在线上载或下载 利用 STEP7 可以方便地创建一个自动化项目 4 2 硬件组态 组态是制作自动化项目不可缺少的一个环节 它是在 STEP 7 软件窗口中对 机架 模块 分布式 I O DP 机架以及接口子模块等进行排列 硬件组态图如 图 4 1 所示 图 4 1 硬件组态图 根据本次设计的任务要求编写程序符号表 程序中所用到的符号表如图 4 2 所示 本科生课程设计 论文 13 图 4 2 符号表 4 3 程序流程图 由于用一台 PLC 去控制两个洗车车间 车间 1 和车间 2 程序流程相同 以一 个车间程序流程为例 系统上电后首先进行程序初始化 由转换开关进行手自动 切换 下图 4 3 为主程序流程图 开始 程序初始化 是否为自动模式 是否 手动模式子程 序FC1 自动模式子程 序FC2 结束 图 4 3 主程序流程图 本科生课程设计 论文 14 当系统进入手动模式时 光电传感器先检测车间是否有车 如果有车就可以 执行手动控制 下图 4 4 为手动模式子程序流程图 是否有车进入 泡沫清洗电机 启动 清水清洗电机 启动 按钮2是否按下 风干电机启动按钮3是否按下 按钮1是否按下 按钮1是否按下 是 否 否 否 否 是 是 是 开始 返回 图 4 4 手动模式子程序流程图 下图 4 5 为自动模式子程序流程图 是否有车进入 泡沫清洗电机 启动 延时10秒 清水清洗电机 启动 泡沫清洗电机 停止 延时20秒 清水清洗电机 停止 风干电机启动 延时8秒 风干电机停止 返回 是 否 1 1 开始 图 4 5 自动动模式子程序流程图 本科生课程设计 论文 15 4 4 程序初始化 系统初始化程序写在 OB100 中 如图 4 6 所示 图 4 6 系统初始化程序 4 5 主程序 主程序写在 OB1 中 实现车间的启动 停止和手自动切换的功能 以一个车 间为例 如图 4 7 4 8 所示 图 4 7 主程序 1 本科生课程设计 论文 16 图 4 7 主程序 2 4 6 手动模式子程序 手动模式子程序写在 FC2 中 下图 4 8 为车间 1 的手动控制程序 本科生课程设计 论文 17 图 4 8 车间 1 的手动控制程序 4 7 自动模式子程序 自动模式子程序写在 FC1 中 自动执行泡沫清洗 清水清洗 风干工艺过程 下图 4 9 4 10 为车间 1 的自动控制程序 图 4 9 车间 1 的自动控制程序 1 本科生课程设计 论文 18 图 4 9 车间 1 的自动控制程序 2 本科生课程设计 论文 19 第 5 章 系统调试与分析 5 1 仿真调试软件介绍 S7 PLCSIM 是西门子公司开发的可编程控制器模拟软件 它在 Step7 集成状 态下实现无硬件模拟 也可以与 WinCC flexible 一同集成与 Step7 环境下实现上 位机监控模拟 S7 PLCSIM 是学习 S7 300 必备的软件 不需要连接真实的 CPU 即可以仿真运行 5 2 系统仿真调试 打开 S7 PLCSIM 软件并下载程序 然后添加输入变量和输出变量 将仿真 切换到 RUN 模式 此时程序已在运行 点击车间 1 启动按钮即 I0 0 会发现车 间 1 启动指示灯即 Q0 0 有变化 如图 5 1 所示 图 5 1 车间 1 启动的仿真图 车间 1 启动之后 可以将车间 1 进行手动模式洗车状态和自动洗车状态进行 切换 点击 I0 2 为手动洗车模式 此时可以自由的通过按钮来控制负责泡沫清洗 清水清洗 风干的电机 从而可以自由的控制车间 1 的洗车工艺过程 如图 5 2 所示为手动模式下的仿真图 本科生课程设计 论文 20 图 5 2 手动模式下的仿真图 点击 I0 3 为自动洗车模式 此时可以自动控制负责泡沫清洗 清水清洗 风 干的电机 当车间 1 光电检测开关检测到有车时就可以自动控制车间 1 的洗车工 艺过程 如图 5 3 所示为自动模式下的仿真图 图 5 3 自动模式下的仿真图 车间 1 启动之后 将车间 2 也启动 这样也可以将车间 2 进行手动模式洗车 状态和自动洗车状态进行切换 点击 I0 7 为自动洗车模式 车间 2 进入自动洗车 模式 然后点击 I0 2 将车间 1 切换为手动洗车模式 如图 5 4 所示车间 1 和车间 2 同时启动的仿真图 本科生课程设计 论文 21 图 5 4 车间 1 和车间 2 同时启动的仿真图 当没有车进入车间时 电机异常启动 为系统故障状态 会进入报警模式 如图 5 5 为车间 1 进入报警状态的仿真图 图 5 5 车间 1 进入报警状态的仿真图 本科生课程设计 论文 22 第 6 章 课程设计总结 通过这次对基于 S7 300PLC 的洗车控制系统设计 我对 PLC 的系统设计有 了更加清晰的认识 经过查阅资料 系统设计 器件选用 以及最后的仿真调试 顺利完成了此次基于西门子 S7 300PLC 控制系统设计 该设计符合课题的控制要 求 分别实现了 自动 手动 两种控制方式洗车的目的 为今后 PLC 的继续 学习积累了实践经验 同时也挺高了我们的动手能力 为以后发展打下良好的基 础 这次课程设计