学位论文-—自助洗车机控制系统设计.doc

电气工程及其自动化专业课程设计任务书
系（部）：机电工程系 专业：电气工程及其自动化 班级：电气14专接本
学生姓名

同 组 者

指导教师

题目名称
自助洗车机控制系统
设计要求及设计参数

基本任务：
1．设计一个自助洗车机控制系统。
2. 有3个投币孔，分别为5元、10元及50元3种，当投币合计100元或超过时，按启动开关洗车机才会动作，启动灯亮起。7段数码管会显示投币金额（用BCD码），当投币超过100元时，可按退币按钮，这时7段数码管会退回零，表示找回余额（退币选作）
3. 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。。
4. 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。
发挥部分：
与上位机通信功能。

设计工作量
二周：1、查找资料，根据要求给出总体设计方案、详细的单元设计和系统集成与调试，按要求写出设计说明书。
2、画出电气原理图。
3、仿真并实物连接。
进度安排
起止日期
工作内容
备注
2015.6.22
布置任务及调研
1天
2015.6.23
方案确定
1天
2015.6.24-2015.6.30
原理图的设计、仿真与调试
5天
2015.7.1
撰写设计报告书
1天
2015.7.2-2015.7.3
答辩
2天
主要参考资料
1、廖常初主编：《PLC编程及应用》，机械工业出版社，2008
2、刘介才主编：《工厂供电》，机械工业出版社，2010
3、梁森，《自动检测技术及应用》（第2版），机械工业出版社，2011
4、王兆安主编：《电力电子技术》，机械工业出版社，2009
指导教师签名

年 月 日
系（部）主管领导意见

年 月 日
答辩评委老师

年 月 日
教研室
意见

年 月 日

目录
摘要 1
1绪论 2
2．系统的硬件配置 2
2.1 编程原件地址分配 2
2.1.1 PLC的I/O分配表 2
2.1.2 自动洗车控制系统I/O接线图 4
2．3硬件接线图 5
3 系统软件设计 5
3.1 自动洗车控制系统流程 5
3.2 自动洗车控制系统梯形图 7
4 调试过程 19
4．1硬件调试 19
4．2软件调试 19
4．3整机调试 19
5 课设总结 20
6参考文献 21

摘要

自动洗车控制系统的设计思想、设计步骤以及可以实现的功能。自动洗车控制系统采用了四输入信号，分别为启动开关I0.0、右极限开关I0.1、左极限开关I0.2、原点复位按钮I0.3；九个输出信号，洗车机右移Q0.0、风扇动作Q0.1、刷子动作Q0.2、洗车机左移Q0.3、喷洒清洁剂Q0.4、喷水Q0.5、洗车机动作Q0.6、启动灯Q0.7、复位灯Q1.0。其中洗车机右移和洗车机左移由电动机1的正反转控制，刷子动作由电动机2控制，喷水及喷清洁剂由电磁阀控制。经启动后可自动完成清洗后自动停止，也可手动停止，但启动前必须复位。根据输入输出数量采用CPU224即可满足条件，自动洗车经启动后能顺序完成要求动作，结束后自行停止，若断电停止在得电后不会自行启动实现了理论上的自动化。
关键词;自动洗车;PLC控制；顺序控制
1 绪论
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。以下是自助洗车机的优点：
（1）使用自助洗车机效率高，能大大减少劳动力、降低劳动强度，节省成本。 
（2）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。
（3）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。
本次的总体设计选用西门子PLC控制，组态王来实现界面显示，使监控更为方便，达到对洗车机洗车过程中自助投币，喷水，洗刷，喷洒清洗剂和风干等过程的全面监控。
2．系统的硬件配置
2.1 编程原件地址分配
2.1.1 PLC的I/O分配表
输入信号
信号原件及应用
I0.0
启动开关
I0.1
5元投币孔
I0.2
10元投币孔
I0.3
50元投币孔
I0.4
确认投币
I0.5
左极限开关
I0.6
右极限开关
I0.7
复位开关
Q0.0
高压水枪喷水
Q0.1
刷子动作
Q0.2
洗车机右移
Q0.3
洗车机左移
Q0.4
喷洒清洁剂
Q0.5
风干
Q0.6
复位指示灯
Q0.7
运行指示灯
2.1.2 自动洗车控制系统I/O接线图

2．3硬件接线图

3 系统软件设计
系统总体设计
3.1 自动洗车控制系统流程
根据要求，本次课程设计投币100元自助洗车机。有三个投币孔，分别为5元、10元及50元三种，当投币合计100元时，按启动开关洗车机开始工作，启动灯亮起，洗车机动作流程;
(1) 按下启动开关之后，洗车机开始向右移，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) 洗车机右移到达左极限开关后，开始往右移，喷水机及刷子停止动作，清洗剂设备开始动作——喷洒清洗剂。
(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，当机车往右移3s后停止，刷子开始洗刷。
(6) 刷子洗刷5s后停止，洗车机继续向右移，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3s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，并开始往左移。
(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。
洗车机往右移，风扇设备动作将车风干，碰到右极限开关时，洗车机停止并左移，风扇继续吹干动作，直到碰到右极限开关，洗车整个流程完成，启动灯熄灭。
自动洗车控制系统流程图
开始
在原点?
右极限？
左极限？

启动
洗车右移，喷水刷洗，启动灯亮
洗车左移，喷水刷洗继续
复位到位
复位灯亮
A
N
Y

N

N
Y
洗车右移，喷水刷洗停止，喷清洁剂

Y
N
右极限？

A
洗车左移，继续喷清洁剂
洗车右移，停喷清洁剂
右移3S?
左极限？

Y
Y
洗车停，刷子刷洗
5S？
Y
Y
洗车右移刷子停
3S？
B
N
N
N
N

B
5S？
3S？
3S?
5S?
右极限？
洗车停，刷子刷洗
Y
刷子停，洗车右移
Y
N
N
Y
洗车左移
N
Y
洗车停，刷子刷洗
N
Y
洗车左移，刷子停
C
N

Y
洗车停，刷子刷洗
5S？
刷子停，洗车左移
左极限？
洗车右移，喷水刷洗
右极限？
洗车左移，喷水刷洗继续
左极限？
洗车右移，喷水刷洗停止，风扇工作
D
N
Y
N
Y
N
Y
N
Y
C

D
右极限？
洗车左移，风扇继续工作
左极限？
整个流程结束，启动灯灭
结束
N
Y
N
Y

3.2 自动洗车控制系统梯形图

4 调试过程
为了准确发现系统存在的问题，需要进行系统调试，调试的顺序按照先硬件后软件，先局部后整体的顺序来完成。
4．1硬件调试
系统的硬件安装过程及针对各单元模块的硬件电路调试，检验其是否符合设计初衷，能否达到相应指标。硬件调试主要包括按键电路的调试、驱动电路的调试、电源部分的调试几部分。为保证整个系统的正常工作，首先要保证电源系统正常工作。其次是驱动电路的调试，这一部分调试主要是I/O口的检查。调试的关键在于确定数码管电路连接是否正确。再次是按键电路的调试，这一部分主要是按键是否对应好，接线是否正常，特别是相关复位按键。最后是洗车部分的调试，这一部分占了设备的绝大部分。
4．2软件调试
本部分主要介绍了自助洗车机控制系统的软件调试过程，检验其是否符合设计初衷，能否达到相应的指标，首先是投币子程序的调试，这一部分的调试的关键是投币时程序是否能得到信号，在满足条件的情况下能否得到响应等。最后是主程序的调试，通过假定输入一定的初值看看程序运行是否正常。
4．3整机调试
整个系统调试顺序按照先硬件后软件，先局部后全部的顺序调试，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的功能测试。
自助洗车机启动工作后向左至左极限的两次洗车过程的组态示例图。

6 课设总结
通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
在本次设计中，还学习到了大量以前没有学到过的知识。在查阅资料的过程中，我懂得了要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中使我查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。在平时，我所学习的知识是有限的，在以后的工作中肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我受益非浅。
在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。
• 1。对PLC控制与应用知识的巩固与提高
• 2。学会了理论联系实际
• 3。学会了如何运用PLC的I/O端口，数码管显示等各种实用功能
• 4。和同学的互相协作共同进步
• 5。感谢老师们的指点帮助，谢谢！