电气控制与PLC专业课程设计.doc

电气控制与PLC课程设计题 目： 自动洗车机控制设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 自动F0805 学生姓名： 周起伟 学 号： 48280525 指引教师： 王艳芳 设计地点： 中2-211 设计时间： .07.04.07.10 成绩：指引教师签名： 日期： 目录1系统描述及其规定11.1系统描述11.2系统规定22硬件设计22.1硬件选取23 软件设计53.1系统整体程序流程图53.2梯形图64 系统调试分析124.1 硬件调试124.2 软件调试134.3 整机调试13设计心得14参照文献15 1系统描述及其规定1.1系统描述此文重要思路是是基于PLC技术自助洗车机设计。其中把PLC作为重要控制器，将各种继电器采集信息通过一定控制算法后，通过PLCI/O口来控制继电器闭合达到自动控制目。洗车机主运动是左右循环运动由左右行程开关控制，同步不同循环顺序随着不同其他动作，如喷水、刷洗、喷洒清洁剂及电扇吹干动作等。因每次动作开始都是遇到左行程开关才实现，因此运用计数器记录左极限信号脉冲次数从而控制上述辅助运动按规定依次动作。系统还采用了复位设计，如在洗车过程中由其他因素使洗车停止在非原点其他位置，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毕洗车动作后自行停止，也可在需要时手动停止。此设计系统由三菱公司生产FX2N系列PLC、人机交互和串口通信、数码管、批示灯和电源某些构成。系统总设计原理图如图1.1所示。图1.1 系统总设计原理图PLC :该某些功能不但涉及对各种开关信息采集、解决，还涉及对执行单元控制。PLC是整个系统核心及数据解决核心。人机交互和串口通信：人机交互目是为了提高系统可用性和实用性。重要是按键输入。输出显示：通过按键输入进入相应进程，而输出显示则是显示金额。串口通信重要功能是完毕PLC与上位机（例如电脑）通信，便于进行系统维修、改进和升级，为将来系统功能扩展做好基本工作。 电源某些：本某些重要功能是为PLC提供恰当工作电压，同步也为其她模块提供电源。如显示屏、按键等。1.2系统规定1) 按下启动按钮，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。2)洗车机右移到达右极限开关后，开始左移，喷水及刷子继续工作。3)洗车机左移到达极限位置后，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)洗车机右移到达极限位置，开始左移，继续喷洒清洁剂。5)洗车机左移到达极限位置，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，到达右极限开关后停止，然后往左移。7)重复上面第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，遇到右极限开关时，洗车机往左移，直到遇到左极限开关，重复2次动作。洗车整个过程完毕。启动灯熄灭。9)若洗车机正在动作时发生停电或故障、则故障排除后必要使用原点复位，将洗车机复位到原点，才干做洗车全流程动作，其动作就是按下复位按钮，则洗车机右移、喷水、洗刷、电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，表达洗车机完毕复位动作。2硬件设计2.1硬件选取 1）PLC比较（1）欧姆龙PLC 简介 日本OMRON（立石公司）电机株式会社是世界上生产PLC知名厂商之一。 SYSMAC C 系列PLC产品以其良好性能价格比被广泛地应用于化学工业、食品加工、材料解决和工业控制过程等领域，其产品在日本其销量仅次于三菱，居第二位，在国内也是应用非常广泛PLC之一。 OMRONC系列PLC产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。大体可以提成微型、小型、中型和大型四大类产品。整体式构造微型PLC 机是以C20P 为代表机型。叠装式（或称紧凑型）构造微型机以 CJ 型机最为典型，它具备超小型和超薄型尺寸。小型PLC机以P 型机和CPM 型机最为典型，这两种都属结实整体型构造。具备体积更小、指令更丰富、性能更优越，通过I/O 扩展可实现 10140 点输入输出点数灵活配备，并可连接可编程终端直接从屏幕上进行编程，CPM 型机是OMRON 产品顾客当前选用最多小型机系列产品。OMRON 中型机以C200H 系列最为典型，重要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG 和C200HE 等型号产品。中型机在程序容量，扫描速度和指令功能等方面都优于小型机，除具备小型机基本功能外，它同步可配备更完善接口单元模块，如模仿量 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。可以与上位计算机、下位PLC 机及各种外部设备构成具备各种用途计算机控制系统和工业自动化网络。 在普通工业控制系统中，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，普通采用小型PLC 都可以满足需求。（2） 西门子PLC 简介 德国西门子（SIEMENS）公司生产可编程序控制器在国内应用也相称广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域均有应用。西门子（SIEMENS）公司PLC 产品涉及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、原则化，具备网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7 系列PLC 产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能规定PLC（如S7-300）和中、高性能规定PLC（如S7-400）等。 它人机界面（HMI）硬件 HMI 硬件配合PLC 使用，为顾客提供数据、图形和事件显示，重要有文本操作面板 TD200（可显示中文），OP3，OP7，OP17 等；图形/文本操作面板 OP27， OP37 等，触摸屏操作面板 TP7，TP27/37，TP170A/B 等；SIMATIC 面板型 PC670 等。个人计算机（PC）也可以作为 HMI 硬件使用。HMI 硬件需要通过软件（如 ProTool）组态才干配合PLC使用。（3） 三菱FX 系列PLC简介 FX 系列PLC是由三菱公司近年来推出高性能小型可编程控制器，以逐渐代替三菱公司原F、F1、F2 系列PLC 产品。其中FX2 是1991 年推出产品，FX0 是在FX2 之后推出超小型PLC，近几年来又持续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC 等系列，具备较高性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合叠装式构造 。2)PLC选取 通过对几家公司生产PLC 重要从应用、价格、可靠性和对现场工作环境及设计资金等各个方面因素考虑，本系统采用三菱FX2N 系列PLC 进行设计。下图3.1为实物图。三菱 FX2N 系列 PLC是超小型机，I/O 点数最大 可扩展到 256 点。它有内置 8k 步 RAM，使用存储盒后，最大容 量可扩大到 16k 步，编程指令达 327 条。PLC 运营时，对一条基本 指令解决时间只要 0.08s。它不但能完毕逻辑控制、数据排列、三角函数运算、平方根以及浮点数运算、PID 运算等更为复杂数 据解决。 本系统选用三菱 FX2N-32MR 型 PLC，I/O 总点数为 32 点。 输入、输出端选 AC 电源 220V。图2.1 三菱FX2N 系列PLC实物图2.2系统硬件总体设计1）I/O 分派表如下表2.2（a）所示表2.2（a）输入信号输出信号 启动X0启动灯Y0 右极限开关X1洗车右移Y1左极限开关X2洗车左移Y2复位X6喷水控制开关Y3刷子洗刷开关Y4喷清洁剂控制开关Y5电扇控制开关Y6复位灯Y72）系统硬件总结线图如下图2.2（b）所示图2.2 系统总结线图3 软件设计3.1系统整体程序流程图系统整体程序流程图如下图3.1所示。图3.1系统整体程序流程图3.2梯形图系统洗车程序如下图3.2所示，图3.2梯形图4 系统调试分析4.1 硬件调试为了精确发现系统存在问题，需要进行系统调试，调试顺序按照先硬件后软件，先局部后整体顺序来完毕。一方面简介系统硬件安装过程及针对各单元模块硬件电路调试，检查其与否符合设计初衷，能否达到相应指标。硬件调试重要涉及按键电路调试、数码管驱动电路调试、电源某些调试几某些。 为保证整个系统可以正常工作，一方面要保证电源系统正常工作并且保证输出为+5V。通过测量输出口电压值不断修改电路设计，完毕电源系统调试。另一方面是数码管驱动电路调试，这一某些调试重要是I/O口和数码管检查。调试核心在于拟定数码管电路连接与否对的。再次是按键电路调试，这一某些重要是按钮与否安装好，接线与否正常，特别是有无按钮失效。最后是洗车某些调试。这一某些占了设备绝大某些，因而这某些调试尤为重要。调试核心是电机正反转接线与否正常，与否有电压、电流保护装置等等。4.2 软件调试 此某些重要简介了自助洗车机控制系统软件调试过程，检查其与否符合设计初衷，能否达到相应指标。 一方面是投币子程序调试，这一某些调试核心是投币时程序与否能得到信号，在满足条件状况下能否得到响应，例如吐币、亮灯等等。最后是主程序调试，通过假定输入一定初值看看程序运营与否正常。4.3 整机调试 整个系统调试顺序按照先硬件后软件，先局部后所有顺序调试，当软件与硬件都调试无误之后，就可以整机调试，整机调试也就是整个系统设计功能测试。设计心得 这个学期学习了PLC这门学科，并且也有了一定理解，PLC在实际生活中应用十分广泛，因而它是一门应用性很强科目，光学理论不实际练习是不能学好，更不能在实际中用PLC设计出有用东西。然而在做课程设计过程中收获诸多，加深了对PLC控制与应用知识理解，本次课程设计重要是运用PLC控制某些有关知识，在整个设计过程中，都离不开对PLC课程知识再学习。同步也懂得了理论联系实际重要性，课程设计就是通过选取题目，依照规定，运用所学知识将其付诸实践来完毕。这并不是在课堂上单纯听懂，或者课后看书过程中进一步理解，这需要是一种理论联系实践能力。理论知识往往都是在某些抱负状态下假设论，而实际动手操作则完全不同，需要考虑实际中诸多问题。有些知识在理论上也许完全没错但到了实际中则否则。课程设计只是一种开端，连接是核心，测试是必要。因此实现过程中不但规定对知识掌握要足够精确与精通，更要有绝对耐心与细心。参照文献1 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 ，2 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， 3 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， 4 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， 5 何有华 可编程序控制器及惯用控制电器M 北京：冶金工业出版社，6 王永华编.当代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天出版社，7 殷洪义主编.可编程控制器选取设计与维护.北京：机械工业出版社，8 程子华.PLC原理与实例分析.北京:国防工业出版社，高钦和，可编程