基于PLC的自动洗车机优秀课程设计.docx

电气控制和PLC课程设计题目：自动洗车机院 系：工学院电气和电子工程系专 业：电气工程及其自动化 班 级：电气工程XXXX班 姓 名：XXXXXX 学 号：XXXXXXXXXXXX 指导老师：XXXXXX 二一五年六月PLC课程设计任务书一、基础情况 课时：1周 学分：1学分 适应班级：二、进度安排本设计共安排1周，累计30课时，具体分配以下：实习动员及准备工作： 1课时总体方案设计：4课时硬件设计：10课时软件设计：10课时撰写设计汇报：4 课时总结： 1课时老师教导： 随时三、基础要求1、课程设计基础要求电气控制和PLC课程设计关键内容包含：理论设计和撰写设计汇报等。其中理论设计又包含总体方案选择，硬件系统设计、软件系统设计；硬件设计包含单元电路，选择元器件及计算参数等；软件设计包含模块化层次结构图，程序步骤图，应用程序。程序设计是课程设计关键步骤，经过深入完善程序设计，使之达成课题所要求指标。课程设计最终要求是写出设计总结汇报，把设计内容进行全方面总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论高度。2、课程设计教学要求电气控制和PLC课程设计教学采取相对集中方法进行，以班为单位全班学生集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在实训期间累计旷课达成6节以上，或迟到、早退累计达成6次以上学生，该课程考评按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必需在指定时间内方可外出。课程设计任务相对分散，每3-4名学生组成一个小组，完成一个课题设计。小组组员现有分工、又要协作，同一小组组员之间能够相互探讨、协商，能够相互借鉴或参考她人设计方法和经验。但每个学生必需单独完成设计任务，要有完整设计资料，独立撰写设计汇报，设计汇报雷同率超出50%课程设计考评按不及格处理。四、设计题目及控制要求题目：自动洗车机要求：1.按下开启按钮，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。2.洗车机右移抵达右极限开关后，开始左移，喷水及刷子继续工作。3.洗车机左移抵达极限位置后，开始右移，喷水机及刷子停止工作，清洗机设备开始动作喷洒清洗剂。4.洗车机右移抵达极限位置，开始左移，继续喷洒清洁剂。5.洗车机左移抵达极限位置，开始右移，清洁剂停止喷洒，当洗车机往右移3s后停止，刷子开始洗刷。6.刷子洗刷5s停止，洗车机继续右移3s，刷子又开始洗刷5s停止，洗车机继续右移，抵达右极限开关后停止，然后往左移。7.反复上面第6步，左移碰左极限开关停止。8.洗车机往右移，风机设备动作将车吹干，碰到右极限开关时，洗车机往左移，直到碰到左极限开关，反复2次动作。洗车整个过程完成。开启灯熄灭。9.原点复位设计若洗车机正在动作时发生停电或故障，则故障排除后必需使用原点复位，将洗车机复位到原点，才能做洗车全步骤动作，其动作就是按下复位按钮，则洗车机右移、喷水、洗刷、风扇及清洁剂喷洒均需停止，洗车机往左移，当洗车机抵达左极限开关时，原点复位灯亮起，表示洗车机完成复位动作。五、设计汇报设计完成后，必需撰写课程设计汇报。设计汇报必需独立完成，格式符合要求，文字（不含图形、程序）不少于字，图形绘制规范。设计汇报格式以下： 1、封面 2、摘要 3、目录4、正文(1) 所作题目标意义、本人所做工作及系统关键功效；(2) 方案选择及论证；(3) 硬件电路设计及描述（包含硬件选型及电路图、输入输出接线图等设计）；(4) 软件设计步骤及描述（步骤图及文字说明；(5) 源程序代码及调试；5、心得体会 6、参考文件 六、考评方法电气控制和PLC技术课程设计考评方法为考查，考评结果为优异、良好、中等、及格和不及格五等，分数在90-100之间为优异，80-89分之间为良好，70-79分之间为中等，60-69分之间为及格，60分以下为不及格。 考评分三个方面进行：平时表现20%；设计过程25%；设计汇报 40%；设计答辩15%。有下列情形之一者，课程设计考评按不及格处理：1、设计期间累计迟到、早退达8次；2、设计期间累计旷课达6节；3、设计汇报雷同率超出50%或无设计汇报；4、不能完成设计任务，达不到设计要求。摘 要本文PLC课程设计采取西门子S7-300PLC来实现自动洗车机自动清洗任务。并利用Microsoft Visio 绘图工具，进行主电路图、I/O接线图和步骤图绘制，最终利用SIMATIC Manager编程软件完成梯形图程序设计。在老师指导下，对PLC编程程序进行仿真和调试。此次设计中，自动洗车控制系统采取了四个输入信号（I0.0-I0.3），八个输出信号（Q0.0-Q0.7）。其中喷水、刷子动作和喷洒洗洁剂等电动机运行由PLC程序控制实施。自动洗车机开启后能按次序完成要求动作，结束后自行停止，若断电停止在得电后不会自行开启，用PLC实现了洗车自动化。PLC程序设计和编程文中选择西门子S7-300型PLC进行操作，该型号西门子为中小型，有着模块化结构、易于实现分布式配置和性价比高等优点，有利于本文设计实现。关键词：自动洗车机 西门子S7300 PLC设计 目录第1章绪论11.1 课题简述11.2 课题背景和意义11.2.1 背景11.2.2 课题研究必需性11.3 课题要求1第2章硬件电路设计32.1 热继电器选择32.2 接触器选择32.3 总电路图32.4 PLC选择42.5 PLC输入、输出口分配（I/O分配）52.6 PLC I/O接线图6第3章软件设计83.1 步骤图83.2 PLC梯形图113.3 仿真调试15心得体会19参考文件20第1章 绪论1.1 课题简述现在，PLC技术已很成熟，不仅控制功效增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提升，编程和故障检测更为灵活方便，而且伴随远程I/O和通信网络、数据处理和图象显示发展，使PLC向用于连续生产过程控制方向发展，成为实现工业生产自动化一大支柱2。而我们此次设计自动洗车机，也是应运而生，伴随汽车种类增多和汽车均价下降，有车族人数不停攀升，而随之兴起汽车周围产业中，洗车行业则算是龙头。我们生活中见到大全部是人力洗车，所以我们需要研究和设计自动洗车系统，来优化洗车行业、提升洗车效率。1.2 课题背景和意义1.2.1 背景经过多年发展，为满足工业自动化多种控制系统需要，多年来，PLC厂家前后开发了不少新器件和模块，如智能I/O模块、温度控制模块和专门用于检测PLC外部故障专用智能模块等，这些模块开发和应用不仅增强了功效，扩展了PLC应用范围，还提升了系统可靠性。SIMATIC S7-300 PLC是中小型化PLC，它适适用于各行各业，多种场所中自动检测、监测及控制等。S7-300 PLC强大功效使其不管单机运行，或连成网络全部能实现复杂控制功效。此次设计是将PLC用于自动洗车机运行和实现，对学习和实用是很好结合3。1.2.2 课题研究必需性（1）能够促进中国PLC产业和当下热门行业结合（2）研究自动洗车机能够推进洗车行业发展和自动化；（3）使有车族对汽车使用和保养愈加方便快捷（4）解放劳动力，让洗车行业愈加高效1.3 课题要求（一）此次课题设计要求为：1.进行总体设计计划，合理分配I/O点，并绘出电气控制线路原理草图；2.绘制电气原理图，计算并选择电器元件；3.编写PLC软件清单并进行模拟调试；4.编写课程设计说明书。（二）本设计关键研究范围及要求达成技术参数有：1.是自动洗车机能够根据要求程序运行；2.满足PLC对全部装置控制；3.对自动洗车机实现设计和个人程序调试。本课题应处理关键问题是怎样使PLC实现自动洗车机洗车功效和多个要求，在实际当中对PLC利用于洗车技术并不多见，以致大家难以依据它具体情况正确选择参数进行系统控制，也就难以满足怎样实现而且达成高效可靠要求，本设计就是基于以上问题进行部分探讨。第2章 硬件电路设计2.1 热继电器选择热继电器工作原理是由流入热元件电流产生热量，使有不一样膨胀系数双金属片发生形变，当形变达成一定距离时，就推进连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机过载保护。继电器作为电动机过载保护元件，以其体积小，结构简单、成本低等优点在生产中得到了广泛应用4。我们选择JR16B-60/3D型热继电器。其中“J”表示继电器，“R”为热谐音，“16”表示设计序号，“60”表示额定电流，“3D”表示三相保护。相关元件关键技术参数以下：（1）额定电流为20（A）；（2）热元件额定电流为32/45（A）。2.2 接触器选择CJX2系列交流接触器关键用于交流50Hz或60Hz、额定绝缘电压690V,在AC-3使用类别下，额定工作电压380V、额定工作电流至620A电力系统中，供远距离接通和分断电路及频繁地起动和控制交流电动机。并可和合适热过载继电器或电子式保护装置组合成电磁起动器，以保护可能发生过载电路。选择CJl0Z-403型接触器，其中“C”表示接触器，“J”表示交流，10为设计编号，“40”为额定电流，“3”为主触点数目5。2.3 总电路图由题目可知，我们需要设置装置有：洗车机、清洗机、刷子、风机和喷水机。分别设置交流接触器来开断和控制电路，设置熔断器和隔离开关保护电路，依据题意和选择好器件，我们最终设计出总电路图图2.1所表示。图 2.1 自动洗车机电路图2.4PLC选择生活中常见洗车通常全部是人力清洗，用时较长，而且因为工作时间较长会造成疲惫，工作精度下降。基于此，我们考虑利用PLC知识，设计一个能够自动清洗车辆自动洗车机，在工作效率、工作精度和工作时间上为洗车这一行业提供便利及创新。伴随PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构全部在不停改善，功效日益强大，性价比越来越高。在产品规模方面，向两极发展。首先，大力发展速度愈加快、性价比更高小型和超小型PLC。以适应单机及小型自动控制需要。其次，向高速度、大容量、技术完善大型PLC方向发展。伴随复杂系统控制要求越来越高和微处理器和计算机技术不停发展，大家对PLC信息处理速度要求也越来越高，要求用户存放器容量也越来越大。而其中，西门子PLC优势也很显著，第一，西门子PLC抗干扰能力比较强，也比较耐用，维护率，损坏率比较低；第二，西门子PLC通信效果尤其好；第三，西门子PLC软件SIMATIC Manager比很好用；第四，技术支持服务比很好；第五，网上资料比较多。所以我们选择了课程所学西门子PLC，型号为S7-300。西门子S7系列有快速CPU处理速度，大程序容量，和编程及监控功效强大，维修简单，所以性价比比较高6。西门子PLC通常结构图2.2。图2.2 PLC通常结构图（1）中央处理单元（CPU）和通用计算机中CPU一样，PLC中CPU也是整个系统关键部件，关键有运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联络地址总线、数据总线和控制总线组成，另外还有外围芯片、总线接口及相关电路。（2）存放器10存放器存放系统软件存放器称为系统程序存放器。存放应用软件存放器称为用户程序存放器。PLC常见存放器类型有RAM、EPROM、EEPROM等。（3）I/O模块输入模块和输出模块通常称为I/O模块或I/O单元。PLC对外功效关键是经过多种I/O接口模块和外界联络而实现。（4）电源模块输入、输出接口电路是PLC和现场I/O设备相连接部件。它作用是将输入信号转换为PLC能够接收和处理信号，将CPU送来弱电信号转换为外部设备所需要强电信号。2.5 PLC输入、输出口分配（I/O分配）依据图2.1总电路图，我们设置PLCI/O分配，其中I0.0-I0.3共4个输入端点，Q0.0-Q0.7共8个输出端点，如表2.1所表示。表2.1 I/O分配表输入点地址功效输出点地址功效I0.0SB1开启开关Q0.0洗车机左移I0.1复位按钮Q0.1洗车机右移I0.2左侧极限开关Q0.2喷水机喷水I0.3右侧极限开关Q0.3刷子动作Q0.4清洁剂喷洒Q0.5风机动作Q0.6开启灯Q0.7复位灯2.6 PLC I/O接线图依据I/O分配和电路图，我们设计出I/O接线图，图2.3所表示。其中SB1、SB2分别为开启和复位两个手动按钮，Q0.2-Q0.5为喷水、刷子等电动机，Q0.6和Q0.7为开启灯、复位灯。图2.3 I/O接线图第3章 软件设计3.1 步骤图自动洗车机实施步骤为：（1）按下开启按钮，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。（2）洗车机右移抵达右极限开关后，开始左移，喷水及刷子继续工作。（3）洗车机左移抵达极限位置后，开始右移，喷水机及刷子停止工作，清洗机设备开始动作喷洒清洗剂。（4）洗车机右移抵达极限位置，开始左移，继续喷洒清洁剂。（5）洗车机左移抵达极限位置，开始右移，清洁剂停止喷洒，当洗车机往右移3s后停止，刷子开始洗刷。（6）刷子洗刷5s停止，洗车机继续右移3s，刷子又开始洗刷5s停止，洗车机继续右移，抵达右极限开关后停止，然后往左移。（7）反复上面第6步，左移碰左极限开关停止。（8）洗车机往右移，风机设备动作将车吹干，碰到右极限开关时，洗车机往左移，直到碰到左极限开关，反复2次动作。洗车整个过程完成。开启灯熄灭。（9）原点复位设计：若洗车机正在动作时发生停电或故障，则故障排除后必需使用原点复位，将洗车机复位到原点，才能做洗车全步骤动作，其动作就是按下复位按钮，则洗车机右移、喷水、洗刷、风扇及清洁剂喷洒均需停止，洗车机往左移，当洗车机抵达左极限开关时，原点复位灯亮起，表示洗车机完成复位动作。设计步骤图图3.1。图3.1 步骤图3.2 PLC梯形图依据步骤图（图3.1），我们在SIMATIC Manager编程软件中，进行梯形图编程，具体程序图3.2所表示。图3.2 梯形图3.3 仿真调试由编程完成梯形图进行运行操作，我们能够得到程序仿真图，模拟自动洗车机运行过程。点击I0.0开启按钮，开启后实现Q0.1右移，Q0.2喷水，Q0.3刷子动作，Q0.6开启灯亮（运行过程中，开启灯Q0.6一直亮）。右移直至触碰到I0.3右极限开关，此时运行Q0.0左移、Q0.2喷水、Q0.3刷子动作。左移到触碰左极限开关I0.2后，开始Q0.1右移、Q0.4清洁剂喷洒。右移直至触碰右极限开关I0.3，开始Q0.0左移、此时Q0.4清洁剂继续喷洒。左移直至触碰左极限开关I0.2，停止喷洒清洁剂，Q0.3刷子开始动作。Q0.1右移3s，Q0.3刷子动作5s停止再次右移，交替进行，直至再次右移至极限。右移触碰右极限开关I0.3，此时Q0.3刷子继续动作。Q0.0左移3s、Q0.3刷子动作5s停止再次左移，交替进行，直至左移至左极限。左移触碰左极限开关I0.2，此时刷子停止动作，实现Q0.1右移、Q0.5风机动作。右移触碰右极限开关I0.3，开始Q0.0左移，此时Q0.5风机继续动作。左右移动往返反复2次，Q0.5风机连续动作，Q0.6开启灯一直亮。动作2次后，直至再次触碰到I0.2左极限开关，完成整个洗车过程，停止时Q0.6开启灯灭，无电动机动作。心得体会经过小组4人研究和讨论，最终我们完成了基于西门子S7-300PLC自动洗车机简单设计。在此次设计中，我们先在书籍和网络上调查了洗车机背景和发展概况，对自动洗车机有了初步了解，以后我们进行了硬件电路图绘制，对各个电机进行了保护。再依据绘制总电路图，选择关键硬件器件，关键包含热继电器和接触器。以后是设计关键，相相关PLC选择和设计，我们选择了常见西门子S7-300型号PLC，相对于三菱等牌子愈加智能和优化，基于此PLC选择，我们对洗车机要素进行了I/O分配，然后绘制出I/O接线图，完成了硬件设计。软件设计是关键也是难点，我们先依据题目要求写出工作步骤图，然后依据步骤图编程梯形图，在编程过程中，我们在左移、右移、风干和复位编程上面没有碰到阻碍，不过在喷水、刷子工作和喷洒清洁剂上面碰到了问题，造成第一次没能成功运行，最终经过咨询老师和同学，我们又设计了计时器，然后重新编程了喷水、刷子工作和喷洒清洁剂，才得以成功运行，得到了最终仿真模拟图，完成了本文设计。在此次设计中，我不仅仅是巩固实践了PLC学习内容，更是充足了解到了自己在PLC方面不足，我在I/O接线图和梯形图编程上还有部分漏洞，比如不会设置时间和对程序反复设置错误，在老师耐心指导下，我更正而且牢切记住了。感谢老师和同学帮助，也感谢学校提供给我一个实践编程机会，相信在很快未来，我会在PLC上更大进步。参考文件1 柳春生.电器控制和PLCM. 北京:机械工业出版社,. 2 程子华.PLC原理和实例分析M. 北京:国防工业出版社,.3 高钦和.可编程控制器应用技术M. 北京:高等教育出版社，.4 廖常初.PLC编程及应用M. 北京:机械工业出版社,.5 易传禄.可编程控制器应用指南M. 上海:科普出版社,.6 廖常初.S7-300/400 PLC应用技术M. 北京:机械工业出版社,.7 程宪平.现代电气控制及PLC应用技术M. 武汉:华中科技大学出版社,.