汽车自动清洗装置PLC控制.docx

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汽车自动清洗装置PLC控制

机床电气与PLC

课程设计说明书

题目汽车自动清洗装置PLC控制

应用技术学院系

机械设计制造及其自动化专业0681班02号

学生姓名杨志平.

指导教师吴晨曦蒋嵘.

完成日期2009年06月20日.

湖南工程学院应用技术学院

湖南工程学院

课程设计任务书

设计题目：

汽车自动清洗装置PLC控制

姓名杨志平系别应院专业机械设计制造及其自动化班级0681学号02

指导老师吴晨曦蒋嵘教研室主任

一、设计要求及任务

1．设计要求

根据下面的流程图工作：

2．设计任务

（1）绘制工作流程框图或顺序功能图；

（2）绘制PLC的硬件接线图；

（3）相关元器件的计算与选型，制定元器件明细表；

（4）编写全程序梯形图或指令表，并通过调试；

（5）编写设计说明书。

二、进度安排及完成时间

1．设计时间：

一周，2009年06月15日至2009年06月19日。

2．进度安排

星期一～星期三：

布置设计任务，查阅资料，熟悉设计要求及任务，软硬件设计。

星期四～星期五：

整理资料，按格式撰写设计说明书，上交设计作业（打印稿及电子文档）。

第1章概述………………………………………………………………………

1.1引言………………………………………………………………………

1.2PLC控制系统设计的基本内容…………………………………………

1.3PLC控制系统设计的步骤………………………………………………

第2章硬件设计………………………………………………………………

2.1控制系统的功能要求……………………………………………………

2.2输入和输出点分配表……………………………………………………

2.3元器件选型及明细表……………………………………………………

2.4I/O接线图………………………………………………………………

第3章软件设计………………………………………………………………

3.1系统设计顺序功能图……………………………………………………

3.2系统设计梯形图…………………………………………………………

第4章系统调试………………………………………………………………

4.1硬件调试……………………………………………………………

4.2软件调试……………………………………………………………

4.3运行调试………………………………………………………….

小结………………………………………………………………………………

参考文献………………………………………………………………………………

致谢…………………………………………………………………………

第1章概述

1.1引言

随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。

现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。

为了满足这一需求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。

可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完从应用、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的考虑，本系统采用三菱FX2N系列PLC进行设计。

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。

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；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。

1.2、PLC控制系统设计的基本内容

一个PLC控制系统由信号输入元件（如按钮，限位开关，传感器等），输出执行器件（如电磁阀，接触器，电铃等），显示器件和PLC构成。

因此，PLC控

制系统的设计，就包括这些器件的选取和连接等。

①输入器件，输出执行器件，显示器件等。

一个输入信号，进入PLC后和PLC内部可以多次重复使用，而且和可获得其常开，常闭，延时等各种形式的触点。

因此，信号输入器件只要有一个触点即可。

输出器件应尽量选取相同电源电压的器件，并尽可能选取工作电流较小的器件。

显示器件应尽量选取LED器件，其寿命较长，而且工作电流较小。

②设计控制系统主回路。

应根据执行机构是否需要正，反向动作，是否需要高低速，设计出控制系统主回路。

③选取PLC。

根据输入，输出信号的数量，输入输出信号的空间分布情况，程序容量的大致情况，具有的特殊功能等，选取PLC。

④进行I/O分配，绘制PLC控制系统硬件原理图。

⑤程序设计及模拟调试。

设计PLC控制程序，并利用输入信号开关板进行模拟调试，检查硬件设计是否完整，正确，软件是否能满足工艺要求。

⑥设计控制柜。

在控制柜中，强电和弱电控制信号应尽可能进行隔离和屏蔽，防止强电磁干扰影响PLC的正常运行。

⑦编制技术文件，包括电器原理图，软件清单，使用说明书，元件明细表等。

1.3、PLC控制系统设计的步骤

对控制任务的分析和软件的编制，是PLC控制系统设计的两个关键环节。

通过对控制任务的分析，确定PLC控制系统的硬件构成和软件工作过程；通过软件的编制，实现被控对象的动作关系。

PLC控制系统设计的一般步骤为：

①对控制任务进行分析，对较复杂的控制任务进行分块，划分成几个相对独立的子任务，以减小系统规模分散故障。

②分析各个子任务中执行机构的动作过程。

通过对各个子任务执行机构动作过程的分析，画出动作逻辑关系图，列出输入信号和输出信号，列出要实现的非逻辑功能。

对于输入信号，每个按钮，限位开关，开关式传感器等作为输入信号占用一个输入点，接触的辅助触点不需要输入PLC，故不作为输入信号。

对于输出信号，每个输出执行器件，如接触器，电磁阀，电铃等，均作为输出信号占用一个输出点，对于状态显示，如果是输出执行器件的动作显示，可与输出执行器件的动作的显示，可与输出执行器件共用输出点，不再作为新的输出信号；如果是非动作显示，如“运行”，“停止”，“故障”等指示，应作为输出信号占用输出点。

第2章硬件设计

2.1控制系统的功能要求

2.1.1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，清洗机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：

图1自动洗车机的工作流程图

汽车清洗机上有启动按钮和一个车辆检测器，当按下启动开关后，洗车机开始工作，清洗接触器和水门阀接通，当车辆检测器检测到有车辆进来且清洗机和车辆到位后，刷子接触器接通，刷洗开始，当刷洗机开始后2分钟车辆离开后，刷洗机停止刷洗，刷子接触器关闭，按下停机开关后，清洗机接触器和水阀门关闭，清洗结束。

用FXGP_WIN-C软件编制PLC控制程序，并将程序写入到PLC，通过PLC控制实现汽车自动清洗装置工作过程的自动控制。

2.2输入和输出点分配表

代号

输入

名称

代号

输出

名称

SB1

XO

启动按钮

KM2

Y1

清洗机电动机

SQ1

X1

车辆检测器

YV

Y2

喷淋器

SB2

X2

停止按钮

KM1

Y3

电磁阀电动机

SQ2

X3

轨道终点限位开关

表1输入和输出点分配表

2.3元器件选型及明细表

序号

代号

名称

型号规格

数量

备注

1

SB

按钮开关

LA10-2H

2

2

SQ

行程开关

JLXK1-211

2

3

YV

电磁阀

（F）-LS-G02-30

1

4

KM1

电磁阀电动机

1

5

KM2

清洗机电动机

1

表2元器件选型及明细表

2.4I/O接线图

图2I/O接线图

第3章软件设计要求

3.1系统设计顺序功能图

图3顺序功能图

按下启动按钮，输入继电器xo接通，内部辅助继电器M1接通。

其常开触点闭合，使输出继电器Y1置位为ON，控制清洗机运动的电机KM2通电，控制清洗机运动的电机工作的同时输出继电器Y2置位为ON，电磁线圈YV通电，打开喷淋阀，清洗机开始沿轨道移动，当车辆检测器检测到有待清洗的车辆且清洗机和车辆到位时，输入继电器X1，X3接通，内部辅助继电器M2接通，输出继电器Y3置位为ON，接触器KM1通电，刷子开始洗刷，这样清洗机一边移动一边清洗，当车辆2分钟离开后，车辆清洗完毕，记清洗机移出车辆时，输入继电器X1接通，内部辅助继电器M3接通，使输出继电器Y3复位为OFF，使接触器KM1断电，刷子停止工作，当按下停机按钮后，输入继电器X2接通，内部辅助继电器M4接通，使输出继电器Y1，Y2复位为OFF，接触器KM2和电磁阀YV断电，电机停止工作，喷淋阀关闭，清洗结束。

当车辆再次检测到有车辆时，输入继电器X1又接通，返回到布M1,若没有则清洗机停止运动。

系统设计梯形图

图4梯形图

第4章系统调试

、硬件调试

断电时检查电源是否接好，地线是否接好，各输入/输出点是否接好接牢。

接通电源，检查三菱FX2N-48MR可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好。

将通讯电缆（SC-09）的9心型插头插入微机的串行口插座，再将通讯电缆的圆形插头插入编程插座。

、软件调试

按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将编辑好的程序传入PLC运行，使用编辑器联机调试操作，检查各点工作状态，并配合观察PLC各点输入/输出指示LED或输入/输出设备工作是否符合程序功能要求。

配合着上位机软件动画效果来观察硬件的连接。

、运行调试

在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开三菱FX2N-48MR可编程控制器的“RUN”开关进行调试；观察运行的情况，看是否是随时按下停止按钮可以停止系统运行，或者等待100个脉冲后，系统是否停止运行。

根据以上的调试情况，本汽车自动清洗装置程序的PLC控制系统设计符合要求。

小结

汽车自动清洗装置在我们的日常生活中比较常见，一般的洗车厂都是用的这个，其基本流程和程序要求基本类似，所以控制的实现也可以相互借鉴。

对于控制程序的编写，这里给出的只是一种实现手段，使用可编程控制器还有其他的方法可以实现这样的控制，针对所用的具体系统的情况，设计人员可以选用不同的方法来编写程序。

汽车自动清洗装置高效的工作效率，以及简单的结构及控制方式是人手不能替代的，因此汽车自动清洗时装置使用也将越来越广泛。

通过这次对汽车自动清洗装置的PLC设计，让我了解了PLC的梯形图，顺序功能图，指令表，以及外部原理接线图，也让我了解到了有关PLC的设计原理和步骤，知道了设计不是件简单的事情，只有通过自己不停的钻研，才能有所收获。

参考文献

[1]廖常初.FX系列PLC编程及应用.北京：

机械工业出版社，2005

[2]史国生.电气控制与可编程控制器技术.北京：

化学工业出版社，2003

[3]孙振强.可编程控制器原理及应用教程.北京：

清华大学出版社

[4]阮友德.电气控制与PLC实训教程.北京：

人民邮电出版社，2006

[5].北京：

清华大学出版社2007

致谢

这次课程设计可以圆满的完成，得益于吴晨曦老师和蒋嵘的精心指导。

老师渊博的知识，严谨求实的治学态度，敏锐的学术洞察力，对学术的不断追求和创新使我终生受益，仅以此对老师表示衷心感谢和诚挚的敬意。

在本次课程设计中，我受益匪浅，学到了许多课本上学不到的东西，更让我们懂得了团队的重要性，大家一起，齐心协力，各自做好自己的本分工作，在许多方面同组的同学给了我很大的帮助，遇到问题时我们相互交流，相互讨论，从而能够统一思想，使我们少走弯路。

从中体验到了什么叫做集体的智慧，进一步的得知真理往往是越辩越明的。