PLC自助洗车机控制设计.docx

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PLC自助洗车机控制设计

第1章控制工艺流程分析

1.1自助洗车机控制过程描述

随着我国汽车保有量的迅速提高，汽车清洗行业迎来了一个重要的发展机遇，自助洗车机作为洗车工作必不可少的设备，其清洗效果，清洗速度，清洗成本以及对节水和环境保护的要求，成为其开发和生产必须要考虑的内容。

自助洗车机控制系统必须满足大于一百元可以洗车。

自助洗车机的主要运动是左右循环运动由左右行程开关控制，同时不同循环次序伴随不同的其他动作，如喷水、刷洗、喷洒清洁剂及风扇吹干动作等。

因每次动作的开始都是碰到行程开关才实现，所以运用计数器记录左极限信号脉冲的次数从而控制上述辅助运动按要求依次动作。

系统还采用了复位设计，如在洗车过程中由其他原因使洗车停止在非原点的其他位置，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成洗车动作后自动停止，也可在需要时手动停止。

1.2自助洗车机控制工艺分析

1．设计投币100元自助洗车机。

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）。

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，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。

3．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。

第2章控制系统总体方案设计

2.1系统硬件组成

本系统采用PLC作为核心控制。

以按键和投币作为信息采集单元，以PLC作为数据处理和控制单元，以数码管作为数据显示单元，以指示灯作为用户状态单元和开锁指示单元，组成硬件结构框架图。

其中按钮输入信号包括人工输入的信号和洗车机碰到限位开关时的信号。

人工输入信号包括：

开始按钮、开始投币按钮、投币结束按钮、开始洗车按钮；洗车机碰到限位开关的信号包括：

洗车机初始位置信号、左限位开关信号、右限位开关信号。

图2-1硬件结构框架图

2.2控制方法分析

洗车机第一次右移时有喷水及刷洗动作，到达右极限使右极限开关动作从而控制洗车机左移，而喷水及刷洗继续，直到碰到左极限开关。

洗车机第二次右移时，喷水停止、刷子动作及清洁剂开始喷洒，直到右极限行程开关动作，洗车机左移清洁剂继续喷洒，直到使左极限开关动作。

洗车机第三次右移时，洗车机右移3秒，刷子刷洗5秒，连续两次后继续右移，直到碰到右极限开关。

此时洗车机左移，进行和上次右移同样的动作，直到碰到左极限形成开关。

洗车机第四次右移，喷洒清水及刷子动作，直到碰到右极限开关。

洗车机左移同时喷洒清水刷洗继续直到碰到左极限行程开关喷水刷洗停止。

洗车机第五次右移，风扇开始工作，直到碰到右极限开关，洗车机左移风扇继续工作，直到碰到左极限开关，控制整个设备停止，洗车机完成洗车。

图2-2I/O地址分配图

2.3I/O分配

输入点

I0.2：

左极限感测开关

I0.1：

右极限感测开关

I0.0：

启动开关

I1.0：

复位开关

I0.3：

退币孔

I0.4：

5元投币孔

I0.5：

10元投币孔

I0.6：

50元投币孔

输出点

Q0.4：

洗车机左移

Q0.0：

洗车机右移

Q0.1：

喷水机洒水

Q0.5：

喷洒清洁剂

Q0.2：

刷子洗刷动作

Q0.6：

风扇吹干动作

Q0.3启动灯Q0.7原点复位灯

Q1.0-Q1.7七段灯显示金额

2.4系统接线图设计

图2-3系统连线图

第3章控制系统梯形图程序设计

3.1控制程序流程图设计

图3-1控制程序流程图

3.2控制程序时序图设计

图3-2控制程序时序图

3.3控制程序设计思路

通过控制要求可知，本程序设计主要分为两部分：

投币程序和洗车程序。

先投币，当投入的总钱数大于等于100元，找余钱并按下启动，洗车程序启动，洗车指示灯亮，洗车机开始洗车。

在洗车过程中，如果出现故障，排除故障后按复位开关，程序跳转到洗车程序开始，重新运行洗车程序直至结束。

第4章监控系统设计

4.1PLC与上位监控软件通讯

主通讯模块的程序设计有3部分内容：

初始化通讯模块；读写Modbus/RTU数据；监测通讯状态。

通讯模块的初始化工作主要是配置3个初始化模块参数：

Slave控制块（SCB），信息控制块（MCB）和通讯要求参数块。

SCB是一个15个寄存器长的数据块，功能是定义与其通讯的Slave的型号、个数、状态等参数，每一个Slave需要定义一个SCB块。

MCB是一个6个寄存器长的数据块，功能是定义Master要求每个Slave执行的命令信息，包括命令类型、RTU引用地址偏移、PLC引用地址偏移、主机号等参数，每一种命令需要定义一个MCB块。

COM_REQ是一个17个寄存器长的数据块，功能是定义通讯方式、端口控制字及监测SCB和MCB的状态参数等，每一个端口需要定义一个COM_REQ块。

所有这些初始化参数在PLC上电或冷启动初始化的第一个扫描周期内加载到RTU主通讯模块，此后RTU主通讯模块负责与PakscanIIE主站控制器通讯，而PLC则与RTU主通讯模块交换数据。

读写Modbus/RTU数据和监测通讯状态的编程相对简单，只要读写初始化时定义的相对应的PLC参数地址即可。

4.2上位监控系统组态设计

图4-1组态图

4.3实现的效果

第5章系统调试及结果分析

5.1系统调试及解决的问题

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完成。

（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。

为保证整个系统能够正常工作，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，这一部分主要是按钮是否对应好，接线是否正常，特别是相关复位按钮。

最后是洗车部分的调试，这一部分占了设备的绝大部分。

（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。

（3）整机调试

整个系统调试顺序按照先硬后软，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。

5.2结果分析

通过不断的编写、修改，最终得到了一个较满意的结果。

在程序编写完成后，先检验其是否符合设计初衷，能否达到相应指标。

首先是投币程序的调试，检验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。

然后是洗车程序的调试，通过假定输入一定的初值来检验程序是否正常。

通过使用触摸屏软件多次的调试和修改，再到实验室真实的PLC调试，最终基本达到了控制要求。

第6章心得与体会

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，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。

在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。

我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。

最后感谢在大学三年半期间，传授我知识的老师们，感谢在学习和生活上给予我帮助的同学们。

经过两周的学习，本次课程设计已经接近尾声，作为一个在校学生，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，毕竟这次设计是我第一次进行电气全面和系统的设计，疏漏和不足之处在所难免，可能存在许多细节未做到及时处理，请老师指正，以帮助我不断提高，不断进步。

我相信通过这次全面系统的设计以及在这个过程中各位老师的不断点拨，在今后的工作中我一定会做到更好

参考文献

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机械工业出书社,1999.

[2]邱公伟.可编程节制器收集通信及应用[M].北京：

清华大学出书社,2000.

[3]邹益仁等.现场总线节制体系的预设和开发[M].北京：

国防工业出书社,2003.

[4]宫淑贞等.可编程节制器道理及应用[M].北京：

人民邮电出书社,2002.

[5]方承远.电情操制道理与预设[M].北京：

机械工业出书社,2000.

[6]马小军.修建电情操制技能[M].北京：

机械工业出书社,2003.

附录

梯形图

主程序

Network1

LDM1.6

ANDI0.2

ORSM0.1

ORM0.0

ANDNOTM0.1

OUTM0.0

Network2

LDM0.0

ANDI0.0

ORM0.1

ANDNOTM0.2

OUTM0.1

OUTQ0.1

OUTQ0.2

OUTQ0.3

OUTQ0.0

Network3

LDM0.1

ANDM0.1

ORM0.2

ANDNOTM0.3

OUTM0.2

OUTQ0.4

OUTQ0.2

OUTQ0.3

OUTQ0.0

Network4

LDM0.2

ANDI0.2

ORM0.3

ANDNOTM0.4

OUTM0.3

OUTQ0.5

OUTQ0.0

OUTQ0.1

Network5

LDM0.3

ANDI0.1

ORM0.4

ANDNOTM0.5

OUTM0.4

OUTQ0.5

OUTQ0.4

OUTQ0.0

Network6

LDM0.4

ANDI0.2

LDM0.6

ANDT38

ANDNOTC0

ORLD

ORM0.5

ANDNOTM1.7

OUTM0.5

OUTQ0.1

OUTQ0.0

TORNT37,32

Network7

LDM0.5

ANDT37

ORM0.6

ANDNOTM0.7

ANDNOTT38

ANDC0

OUTM0.6

OUTQ0.3

OUTQ0.0

TORNT38,50

Network8

LDT37

OUTM1.7

Network9

LDM0.6

LDM0.5

CTUC0,2

Network10

LDM0.6

ANDC0

ANDT38

ORM0.7

ANDNOTM1.0

OUTM0.7

OUTQ0.0

OUTQ0.1

Network11

LDM0.7

ANDI0.1

LDM1.1

ANDNOTC1

ANDT40

ORLD

ORM1.0

ANDNOTM2.1

OUTM1.0

OUTQ0.0

OUTQ0.4

TORNT39,30

Network12

LDM1.0

ANDT39

ORM1.1

ANDNOTM1.2

ANDC1

ANDNOTT40

OUTM1.1

OUTQ0.0

OUTQ0.3

TORNT40,50

Network13

LDT39

OUTM2.1

Network14

LDM1.1

LDM1.0

CTUC1,2

Network15

LDM1.1

ANDC1

ANDT40

ORM1.2

ANDNOTM1.3

OUTM1.2

OUTQ0.0

OUTQ0.4

Network16

LDM1.2

ANDI0.2

ORM1.3

ANDNOTM1.4

OUTM1.3

OUTQ0.0

OUTQ0.1

OUTQ0.2

OUTQ0.3

Network17

LDM1.3

ANDI0.1

ORM1.4

ANDNOTM1.5

OUTM1.4

OUTQ0.0

OUTQ0.4

OUTQ0.2

OUTQ0.3

Network18

LDM1.4

ANDI0.2

ORM1.5

ANDNOTM1.6

OUTM1.5

OUTQ0.0

OUTQ0.1

OUTQ0.3

Network19

LDM1.5

ANDI0.1

ORM1.6

ANDNOTM0.0

OUTM1.6

OUTQ0.0

OUTQ0.4

OUTQ0.6

.