毕业设计基于PLC控制的汽车清洗装置.doc

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课

程

设

计

题目：

基于PLC控制的汽车清洗装置

学院：

应用技术学院

专业班级：

机电一体化技术1302班

学生姓名：

xxx

指导老师：

杨鹏程

学号：

31312030XXX

时间：

2015年12月29日

摘要

汽车产业突飞猛进的发展起来了，随之而来的是带动洗车业一起火暴。

然而传统的人工洗车效果不理想、极大的浪费人力物力和自然资源。

我们这里设计的汽车自动清洗机就比较理想，它内置三菱FX2系列PLC控制器，采用先进的传感器技术，自动对需要服务的汽车进行清洗，清洗完毕自动停止刷洗，实现了洗车的自动化控制。

关键词：

三菱FX2、PLC、传感器、自动

西安工程大学课程设计（报告）

目录

1前言 2

2PLC以及汽车自动清洗装置的PLC应用 4

2.1PLC的特点 4

2.2PLC的工作原理 5

2.3汽车自动清洗装置中应用PLC的优势 5

3汽车自动清洗装置PLC控制线路设计 6

3.1设计任务要求 6

3.2分析任务要求及解决方案 6

4硬件选型 8

4.1PLC的选择 8

4．1．1PLC型号的选择 8

4．1．2PLC容量选择 8

4．1．3I/O模块的选择 9

4．1．4电源模块的选择 9

5FX2系列PLC基本指令介绍 11

5.1功能指令 11

5．2程序流控制指令 12

6PLC控制程序的设计 16

6.1I/O分析 16

6.2I/O分配表 16

6.3PLC控制接线图 16

6.4PLC控制梯型图及语句表 17

6.5程序原理分析 18

7总结 19

参考文献 20

致谢 21

1前言

市场上常见的汽车自动清洗机简介。

它改变传统高压水枪单相流、单一介质的清洗原理。

采用高速气流配合水硬雾冲洗的新技术（两相流清洗）。

水被微粒化利用，几十倍提高水的利用率，达到节水90％以上，并且集清洗、喷清洁剂、吹干等多功能于一身。

小巧手持、随意移动，任何环境均可工作。

最大限度的提高单位水量的利用率，并具备一定的冲力和温度，极有效地清除和溶解车身及所有缝隙的灰尘和油污。

（汽车的门边、门缝、车牌、车头发动机组、人手难以触及的沟、缝、细孔等。

）用水量是水枪的二十分之一，耗能是它的一半， 其他设备所无法比拟的是：

 彻底清洗细微之处；快速吹干功能；无水花飞溅；无满地流水；（洗车后没有污水横流）。

清洗车身；洗门缝、门边、发动机组，细微之处显身手；油、泥厚处重的地方也是轻而易举，快速吹干。

下面我们以上海某公司的产品为例简单介绍其性能和主要技术参数。

表1-1型号：

XD-518B地轨式洗车机（经济形）

武钢

镀锌钢板烤漆机体

意大利品质

双向涡轮行走系统，2套

台湾合资

高功率水泵（配沪产7.5电机）

NMB

旋转喷头配置，7组

合资

高压底盘冲洗系统，11组

韩国

高压泡沫管路

国产

钢丝绳管线传动

合资

电路控制缆，低压分体控制器，达到人电分离

国产

手阀切换底盘，车身冲洗系统

原厂产

全方位泡沫喷淋系统（4组）

台湾合资

倒车镜及车尾冲洗系统（2组）

台湾合资

轮胎钢圈冲洗系统（2组）

武钢产

轻轨轨道，静音轨道（可任选其一）

机器尺寸cm

85X300X250

场地尺寸cm

330X270X600

耗水量

40-60

耗电量

0.16元/台

清洗液

0.05元/台

清洗能力

（辆/H）20-30

图1-1旋转自动洗车机2PLC以及汽车自动清洗装置的PLC应用

2.1PLC的特点

1）高可靠性、抗干扰能力强

（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。

（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.

（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。

（4）采用性能优良的开关电源。

（5）对采用的器件进行严格的筛选。

（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。

（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高

2）丰富的I/O接口模块

PLC针对不同的工业现场信号，如：

交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等。

有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：

按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。

另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。

3）配套齐全、功能完善、适用性强

PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。

除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。

多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。

加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

4）系统的设计、工作量小、维护方便、容易改造

PLC是面向工矿企业的工控设备。

它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。

梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。

5）体积小、重量轻、能耗低

以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g耗仅数瓦。

由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想设备。

2.2PLC的工作原理

图2-1PLC控制系统设计流程图

2.3汽车自动清洗装置中应用PLC的优势

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，洗车产业也越来越壮大，如何在众多的从业者中脱颖而出，抢占先机？

应用了PLC的汽车自动清洗装置就成了提升服务质量的一个法宝。

它可以最大限度的节省洗车的人力物力，提供客户更加快捷的服务，在这个分秒必争的时代无疑具有极其巨大的市场价值和竞争优势。

同时它也可以节约更多的水资源，符合建设节约型社会的时代需要。

3汽车自动清洗装置PLC控制线路设计

3.1设计任务要求

设计一台汽车自动清洗机，其工作步骤图如下：

图3-1自动清洗机工作步骤图

3.2分析任务要求及解决方案

1）分析任务

当发出启动命令时，清洗机开始工作，清洗机接触器和水阀门都打开，汽车进入洗刷范围时，刷子接触器开启，进入刷洗程序。

当检测器检测到车子离开时，清洗机接触器、水阀门和刷子接触器全关闭，停止刷洗，发出停机命令，结束刷洗。

2）解决方案

我们通过以上的分析可以知道，先由人来发出启动命令，自动开启清洗接触器和水阀门；传感器检测到汽车进入清洗范围时，刷子接触器打开靠近汽车进行清洗；传感器检测到汽车离开清洗范围时，刷子接触器停止刷洗；最后我们发出停止命令，清洗鸡接触器和水阀门停止和关闭。

由此，我们设计出自动洗车机的工作流程图如下：

启动命令

清洗开始

水阀门ON

清洗机接触器ON

N

车是否进入清洗范围

刷子接触器ON

Y

清洗

N

车辆是否离开

Y

停止命令

清洗结束

图3-2自动洗车机的工作流程图

4硬件选型

4.1PLC的选择

4．1．1PLC型号的选择

机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。

具体应考虑因素如下：

1.结构合理

对于工艺过程比较固定、环境条件好、维修量较小的场合，选用单元式结构的PLC；否则，选用模块式结构的PLC。

2.功能强弱适当

对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的PLC。

如三菱公司的FX2系列机。

对于以开关量控制为主、带少量模拟控制的工程项目，可选用含有A/D转换的模拟量输入模块和含有D/A转换的模拟量输出模块，以及具有加减乘除运算和数据传输功能的低档PLC。

对于控制比较复杂、控制功能要求较高的工程项目，如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可根据控制规模及复杂的程度，选用中挡或高档机。

其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统和整个工厂的自动化等。

当系统的各个控制对象分布在不同地域时，应根据各部分的具体要求来选择PLC，以组成一个分布式的控制系统。

3.机型统一

选用PLC时，尽量要做到机型统一。

由于同一机型的PLC，其模块可互为备用，以便备件的采购和管理；另外，功能及编程方法统一，有利于技术人员的培训；其外部设备通用也有利于资源共享。

若配备了上位计算机，可把各独立系统的多台PLC联成一个多级分布控制系统，相互通信，集中协调管理。

4．1．2PLC容量选择

PLC容量包括两个方面：

一是I/O点数；二是用户存储器的容量（字数）。

1.I/O点数是基础

I/O点数可以衡量PLC规模的大小。

准确统计被控制对象的输入信号和输出信号的总数并考虑今后调整和扩充，在实际统计I/O点数基础上，一般应加上10%-20%的备用量。

多数小型PLC为单元式，具有体积小，价格便宜等优点，适于工艺过程比较稳定，控制要求比较简单的系统。

模块式结构的PLC采用主机模块与输入模块、功能模块组合使用的方法，比单元式方便灵活，维修更快模块、判断与处理故障快速方便，适用于工艺变化较多，控制要求复杂的系统。

2.用户存储器容量的估算

根据经验，在选择存储容量时，一般按实际需要的10%-25%考虑裕量。

用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。

因此，在程序设计之前只能粗略的估算。

根据经验，每个I/O点及有关功能器件占用的内存大致如下：

开关量输入所需存储器字数=输入点数×10

开关量输出所需存储器字数=输出点数×8

定时器/计数器所需存储器字数=定时器/计数器×2

模拟所需存储器字数=模拟量通道数×100

通信接口所需存储器字数=接口个数×300

根据存储器的总字数再加上一个裕量。

4．1．3I/O模块的选择

PLC是一种控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，它的工业环境是工业生产现场。

PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。

通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制器对被控制对象进行控制的依据。

同时控制器有通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备，驱动各种执行机构来实现控制。

外部设备或生产过程中的信号电平各种各样，各种机构所需的信息电平也不相同，而PLC的CPU所处理的信息只能是标准电平，所以I/O接口模块还需实现这种转换。

PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需要经过一定距离。

为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好抗干扰能力。

根据实际需要，PLC相应有许多种I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块及模拟量输出模块，可以根据实际需要进行选择使用。

4．1．4电源模块的选择

电源模块的选择一般只需考虑输出电流。

电源模块的额定输出电流必须大于处理器模块、I/O模块、专用模块等消耗电流总和。

选择电源模块一般规则如下。

（1）确定电源的输入电压。

（2）将框架中每快I/O模块所需的总电流相加，计算出I/O模块所需的总电流值。

（3）I/O模块所需的总电流值再加上以下各电流。

①框架中带有处理器时，则加上处理器的最大电流值。

②当框架中带有远程适配器模块或扩展本地I/O适配器模块时，应加上其最大电流值。