自动洗车机plc专业课程设计.docx

目录1 系统概述11.1 应用背景及意义21.2 系统描述及设计要求22 方案论证43 硬件设计53.1 系统原理方框图53.2 系统主电路原理图53.3 I/O 分配73.4 PLC 选择83.5 PLC 控制原理图93.6 PLC 控制接线图113.7 元器件选型124 软件设计134.1 主步骤图134.2 梯形图14设计心得17参考文件181 系统概述1.1 应用背景及意义汽车行业伴随科学技术发展有了质飞跃。伴随时代发展，大家生活水平提升，大家对汽车需求逐步增加，随之而来便是汽车保养。其中汽车清洗便是不可或缺一项内容。当今社会，高科技发展实现了各行业自动化控制，不过在汽车清洗行业，大部分仍是人工完成。传统洗车业利用人力，对汽车涂抹泡沫，然后利用水泵对汽车进行冲洗，再在自然光及风等条件下，使清洗后汽车进行自然风干。即使实现汽车清洗，但过分依靠人力，操作时间长，浪费大量水资源，经济性差，不利于洗车业发展。现在比较大型汽车美容企业，即使实现了汽车清洗、打蜡、喷漆等自动化，但成本高，其自动控制系统不适合小型、专门汽车清洗行业。所以，对于中小型城市，汽车清洗业有着巨大发展潜力。怎样实现高效、高质量而且适适用于小型汽车自动清洗，就成了汽车清洗行业发展肯定要求。此次设计采取 PLC 控制，经过线路通断来实现汽车自动清洗。它能够节省人力、物力资源，高效、准确完成洗车任务，为用户提供便利，而且极大节省水资源，符合建设节省型社会时代需要。这套汽车自动清洗系统结构简单，成本低，适合不一样场所需求，尤其是中小型企业。1.2 系统描述及设计要求自动洗车机由门式框架组成，门式框架有一台三相异步电机拖动，4KW 380V 50HZ，在车头和车尾处分别设置有一个行程开关，门式框架上安装有 3 个刷子（上、左、右各 1 个），分别有 1 台单相电机拖动，1.5KW 220V 50HZ，同时门式框架上安装有 3 组喷水喷头（上、左、右各 1 个），由一台水泵电机拖动 1KW 220V 50HZ，喷头由电磁阀控制 DC24V 5W。洗车机外部框架结构示意图图 1.2.1 所表示。洗车机门式框架左刷子 上刷子右刷子 车头限位置开关车辆检测靠近传感器车尾限位置开关图 1.1 洗车机外部框架结构图具体功效实现：1、按下开启按钮，洗车机框架开始由车头向车尾移动，喷水设备开始喷水。2、门式框架移动抵达车尾限位开关后，开始返回，并保持继续喷水。3、门式框架移到车头限位置后，保持喷水，同时刷子开始工作，框架开始向车尾移动。4、门式框架移到车尾限位置后，保持喷水，刷子转动，框架开始向车头移动。5、反复上面第 3、4 步，框架向车头移动至限位开关停止。洗车整个过程完成。开启灯熄灭2 方案论证使用 PLC 控制洗车机。自动洗车机有开启、停止、复位功效，设计时需要三个输入口输入信号。本方案，按下开启按钮，开启指示灯亮，自动洗车机启动；洗车机由车头向车尾移动，喷水设备喷水；当抵达车尾限位置时，触动行程开关 SQ2，洗车机向车头移动，保持喷水；当抵达车头限位置时，行程开关SQ1 动作，计数器 C0 动作，保持喷水，刷子开始工作，洗车机向车尾移动；当抵达车尾限位置后，保持喷水，刷子转动，洗车机向车头移动；洗车机抵达车头限位置后反复刷子开始工作后过程一次，洗车机再次回到车头限位置后停止工作，整个洗车过程完成，开启灯熄灭。若在工作过程中发生停电等突发事情造成洗车机停止工作，可经过复位按钮使洗车机复位，然后开启重新工作。单片机关键应用于办公自动化设备、机电一体化、实时过程控制、日常生活及家用电器等领域。在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提升测试自动化程度和精度，简化仪器仪表硬件结构，提升其性能价格比；含有以下特点：（1） 片内存放容量越来越大。（2） 芯片引线齐全，轻易扩展。（3） 运行速度高，控制功效强。（4）单片机内部数据信息保留时间很长，有芯片能够达成 100 年以上。但其也存在速度慢，功效不强，精度低、易受环境影响等缺点。也可采取常规低压电器控制方法实现功效，缺点很显著，对人力消耗较大。为了达成方案要求，本设计采取 PLC 控制模块化设计。关键模块包含：PLC 控制系统、喷水系统、传感器系统、机械系统。3 硬件设计3.1 系统原理方框图PLC控制此次设计思绪是经过开启、停止、复位三个按钮来控制洗车机运作。依靠 PLC 控制整个洗车过程具体实现。总体设计过程以下图图 3.1 系统原理方框图所表示。洗车机移向车尾开启洗车机移向车头停止复位喷水机喷水刷子洗刷 图3.1 系统原理方框图3.2 系统主电路原理图主电路中，采取断路器来进行限流，用过热继电器预防过热。系统主电路原理图图 3.2 所表示 图3.2 系统主电路原理图3.3 I/O 分配经过对控制过程和要求分析确定具体控制任务是在汽车进入后，按下启动按钮，则能够进行自动刷洗，洗完自动停止，也可人工停止。确定了要完成动作后，再确定动作次序。具体 I/O 分配表如表 3.3.1 所表示。输入地址号信号名称输入地址号信号名称X0车头限位置开关 SQ1Y0洗车机移向车尾 KM1X1车尾限位置开关 SQ2Y1洗车机移向车头 KM2X2开启开关 SB1Y2喷水机洒水 KM3X3停止开关 SB2Y3上刷子控制 KM4X4复位按钮 SB3Y4右刷子控制 KM5Y5左刷子控制 KM6Y6开启指示灯 HL1Y7复位指示灯 HL2Y10上喷头电磁阀 YV1Y11右喷头电磁阀 YV2Y12左喷头电磁阀 YV3表 3.1I/O 分配表73.4 PLC 选择（1）欧姆龙 PLC 介绍OMRON C 系列 PLC 产品门类齐、型号多、功效强、适应面广。大致能够分成微型、小型、中型和大型四大类产品。整体式结构微型 PLC 机是以C20P 为代表机型。叠装式（或称紧凑型）结构微型机以 CJ 型机最为经典，它含有超小型和超薄型尺寸。小型 PLC 机以 P 型机和 CPM 型机最为经典，这两种全部属坚固整体型结构。含有体积更小、指令更丰富、性能更优越，经过I/O 扩展可实现 10140 点输入输出点数灵活配置，并可连接可编程终端直接从屏幕上进行编程，CPM 型机是 OMRON 产品用户现在选择最多小型机系列产品。OMRON 中型机以 C200H 系列最为经典，关键有C200H、C200HS、C200HX、C200HG 和 C200HE 等型号产品。中型机在程序容量，扫描速度和指令功效等方面全部优于小型机，除含有小型机基础功效外，它同时可配置更完善接口单元模块，如模拟量 I/O 模块、温度传感器模块、高速记数模块、位置控制模块、通讯联接模块等。能够和上位计算机、下位PLC 机及多种外部设备组成含有多种用途计算机控制系统和工业自动化网络。 在通常工业控制系统中，小型 PLC 机要比大、中型机应用更广泛。在电气设备控制应用方面，通常采取小型 PLC 机全部能够满足需求。（2） 西门子 PLC 介绍德国西门子（SIEMENS）企业生产可编程序控制器在中国应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域全部有应用。西门子（SIEMENS）企业 PLC 产品包含 LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI 人机界面，工业软件等。 西门子 S7 系列 PLC 体积小、速度快、标准化，含有网络通信能力，功效更强，可靠性更高。S7 系列 PLC 产品可分为微型 PLC（如 S7-200），8小规模性能要求 PLC（如 S7-300）和中、高性能要求 PLC（如 S7-400）等。（3） 三菱 FX 系列 PLC 介绍FX 系列 PLC 含有庞大家族。基础单元(主机)有 FX0、FX2、FXON、FX2C 、FX1S 、FX1N 、FX2N 、FX2NC 、FX3U 、FX3UC 、FX3G 等 11 个系列。每个系列又有 16、32、48、64、80、128 点等不一样输入输出点数机型，每个系列还有继电器输出、晶体管输出、晶闸管输出三种输出形式。 FX2N 系列 PLC是 FX 系列中最高级模块。它拥有没有以匹及速度、更高级功效、逻辑选件和定位控制等特点，FX2N 是从 10 到 256 路输入、输出多个应用选择方案。从应用、价格、可靠性、现场工作环境、设计资金及对 PLC 掌握情况等各方面考虑，三菱企业生产 PLC 含有体积小，控制灵活，性价比高等优点。本控制系统选择三菱 FX2N-32MR 型可编程控制器。3.5 PLC 控制原理图依据 PLC 实际 I/O 类型及其可实现功效，确定其和外部设备连接方案，具体 PLC 控制原理图图 3.3 所表示 图3.3PLC控制原理图3.6 PLC 控制接线图根据 PLC 控制原理图设计方案，依据所选 PLC 型号实物对比，对PLC 控制接线图进行了具体设计。PLC 控制接线图图 3.4 所表示。600M6L1 L2 L3L11L12L13L11N4L11N3L11N2L11N1L11N6L11N8QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QF8L11L12L13 U11V11W11U21 W21U31 W31U41 W41U51 W51L14N5L15N7FX2N-32MRU11 V11W1120N7U11 V11W1121N7U21W21N7U31W31N7U41W41N7U51W51N7800KM1KM2KM3KM4KM5KM6U12V12 W1224 24W12 V12 U122525U22W2222U32W3223U42W4226U52W5227U12 V12W12 20FR接地铜排U13 V13W137L1L2L3N1N2N3N4U13 V13 W13 U22 W22 U32 W32 U42 W42 U52 W52N6N81234562223242526272829303132N72815N7291416开启停止复位控制面板图 3.4 PLC 控制接线图3.7 元器件选型依据具体要求对所需电机及设备型号进行选择和确定，表中列出了型号、品牌、价格及数量。具体如表 3.2 元器件选型所表示序号代号名称型号品牌价格数量Y112M，4kw1M1三相异步电动机2980r/min，380V，10.53A聚霸550 元1，50HZ2M2水泵电机YL8022，1.1KW，2800r/m佛力环球850 元1in, 220V，7.02A ，50HZYL90L4，3M3M5单相异步电机1.5KW，1400r/min，金五峰568 元33220V，6.82A，50HZ4QF1低压断路器DZ47-3P正泰18.5 元15QF2低压断路器DZ47-3P正泰18.5 元16QF3低压断路器DZ47-2P正泰15.8 元17QF4QF6低压断路器DZ47-2P正泰15.8 元338FR热继电器JR36-20上海人民43 元19YV电磁阀DC24V 5WXRN20 元3310CPUPLC 处理器FX2N-32MR-001三菱1750 元111KM交流接触器CJX2-09上海柏立16 元6612SB按钮LAY8-22D德力西25 元3313SQ行程开关LXK2-311金山10 元2214FU熔断器RT16-20时雨1.8 元115L导线若干16AC交流电源220V117累计：5250 元表 3.2 元器件选型4 软件设计4.1 主步骤图开始洗车机移向车头，继续洗刷在原点？N复位N车头限位置？YY开启复位灯亮洗车机移向车尾，继续洗刷洗车机移向车尾，喷头喷N水，开启灯亮车尾限位置？NY车尾限位置？洗车机移向车头，继续洗刷YYNN洗车机移向车头，继续喷水车头限位置？NY车头限位置？洗刷两次？Y洗车机移向车尾，继续喷Y水，刷子工作洗车结束，开启灯灭N车尾限位置？结束图 4.1 主步骤图4.2 梯形图设计心得 历时两个星期课程设计，既是对所学知识检验，也是对自己能力提升。经过此次课程设计，使我在书本外发觉了知识利用乐趣。将自己所学利用于实际使用中，即使只是一次简单设计工作，并没有用于实践，但这已经提醒自己课程实用性。在设计过程中，资料翻阅，查找，一步步深化了知识层次，使自己不再局限于书本、考试之中。对于效益、成本这些愈加职业化原因加深了印象。学习最终还是应用于生产工作，效益为王才是最终目标。能够说，一次课程设计也是一次低层次对知识本质上重新正视。 这次设计还有很多不足，功效上还不尽完善，依据需要还能够添加清洁剂喷洒，吹风机风干车体。另外还有复位功效完善，比如在行进和后退过程中碰到故障和所采取方法等等。该设计还有很大改善空间以待以后完善。参考文件1.三菱微型可编程控制器 FX1s,FX2N,FX1N,FX2NC 编程手册.三菱电子企业.2.电气控制和 PLC 系统.任胜杰.北京：机械工业出版社.13.流行 PLC 实用程序及设计（三菱 FX2 系列）.贺哲荣，石帅军. M安电子科技大学出版社：4.可编程控制器应用技术.第二版.田瑞庭主编.北京：机械工业出版社.1994