李秋月 自助洗车机控制设计.docx

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李秋月自助洗车机控制设计

题目：

自助洗车机控制设计

姓名：

李秋月

学号：

111203021065

班级：

11-1

专业：

检测技术与仪器

导师：

金梅、张立国

选题时间：

2014年12月08日

电气工程学院《课程设计》任务书

课程名称：

电气控制与PLC

基层教学单位：

仪器科学与工程系指导教师：

金梅、张立国

学号

111203021065

学生姓名

李秋月

（专业）班级

检测技术与仪器11-1

设计题目

自助洗车机控制设计

设

计

技

术

参

数

1.设计内容见附页

2.使用组态王实现上位控制

3.查阅资料

设

计

要

求

采用PLC进行设计。

画出系统图，采用梯形图编程，并给出相应的组态控制工程（附主画面）。

结合公共实践部分，完成设计说明书。

参

考

资

料

“电气控制”类图书及论文资料

“可编程控制器”类图书及论文资料

周次

15，16周

应

完

成

内

容

分析设计要求、查资料、确定方案，设计梯形图、设计上位组态

撰写课程设计说明书，答辩

指导教

师签字

基层教学单位主任签字

说明：

1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

电气工程学院教务科

摘要

我国汽车一业高速度完成长，神州汽车需求年均增加，远远跨越世界年均4%的增加速率我国已成为世界第二大汽车消费国今朝，我国汽车持有量（除139）万辆三轮汽车外为3595万辆，私人汽车领有量达到2985万辆跟着汽车持有量的不断增加，汽配畅通市场获患上了空前的快速度完成长，达到了980亿元市场规模汽车产业链中要害一环的汽车清洗占了汽车使容貌美丽项目的大头。

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又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。

本文主要通过对自助洗车机功能要求和运行分析，确定了自助洗车机的总体设计方案。

设计投币100元或者大于100元时自助洗车机并主要进行了自助洗车机的驱动和控制系统的设计，针对自助洗车机的特点，采用自助投币，喷水，洗刷，喷洒清洗剂和风干等过程，应用了可编程控制技术对自助洗车机PLC控制系统进行了硬件设计和软件编程。

PLC采用梯形图编程语言，并应用了组态王软件，对其运行过程实行监控，最终达到了实现自助洗车机的传动和控制要求。

关键字：

自动洗车机、组态王、控制、编程语言

目录

摘要·······················································································2

目录·······················································································3

一、项目设计背景······························································4

二、PLCJ简介·····································································5

三、组态王···········································································6

3.1组态王简介····························································6

3.2组态王实现步骤····················································6

四、总体方案计···································································7

4．1设计要求································································8

4．2设计任务································································9

4.3总体方案··································································9

4.4设计平面图····························································10

4.5变量设计································································11

4.6程序编写································································11

4.7调试步骤································································17

设计心得·············································································18

参考文献·············································································19

一、项目设计背景

自从19世纪第一辆汽车诞生以来，当今的社会汽车行业发展迅猛，汽车行业随着现代科技技术的发展有了质的的飞跃，随着时代的发展，人们生活水平的提高，人们对汽车的需求量也逐渐加大，随之而来的便是汽车的保养，其中汽车的清洗便是不可缺少的内容。

目前，国内的汽车清洗由传统的人工完成。

对于当今社会，高科技的发展实现了各行各业的自动化控制，但是在汽车清洗行业，大部分仍是靠人工来完成。

传统的洗车业通常由人工完成，利用人力资源，对汽车进行涂抹泡沫，然后采用高压水泵，利用水泵对汽车进行冲洗，再在自然光及风等自然条件下，让清洗的汽车进行自动风干。

虽然可以达到清洗汽车的目的，但过分依赖于劳动力，操作时间长，洗车过程慢，并且浪费了大量的水资源，经济性差，不适合和洗车业的发展需求。

目前比较大型的汽车美容公司，虽然实现了汽车的清洗、打蜡、喷漆等自动化工程，但成本比较高，其自动控制系统不是适合小型的、专门的汽车清洗行业，因此，相对于中小型城市，汽车清洗业有着巨大的发展潜力。

如何实现高效、高质量并且适用于小型工厂的汽车自动清洗装置，就成了汽车清洗行业发展的必然要求。

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。

它可以最大限度的节省洗车的人力、物力资源，并且满足不同的客户需求，同时它可以高效、准确的完成洗车任务，为客户提供便利，而且极大限度的节约水资源，符合当代建设节约型社会的时代需要。

并且本次汽车清洗自动系统结构简单，成本低，适合不同场合的需求，尤其是中小型公司。

、PLC简介

可编程序控制器简称PLC，是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是在顺序控制器和微机控制器的基础上发展起来的新型控制器，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用计算机。

自1969年针对工业自动控制的特点和需要而丌发的第一台PLC问世以来，迄今己30多年，它的发展虽然包含了前期控制技术的继承和演变，但又不同于顺序控制器和通用的微机控制装置。

它不仅充分利用微处理器的优点来满足各种工业领域的实时控制要求，同时也照顾到现场电气操作维护人员的技能和习惯，摒弃了微机常用的计算机编程语言的表达方式，独具风格地形成一套以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，使用户程序的编制清晰直观、方便易学，调试和查错都很容易。

用户买到所需PLC后，只需按说明书或提示，做少量的安装接线和用户程序的编制工作，就可灵活而方便地将PLC应用于生产实践。

而且用户程序的编制、修改和调试不需要具有专门的计算机编程语言知识。

这样就破除了“电脑”的神秘感，推动了计算机技术的普遍应用。

可编程序控制器PLC在现代工业自动化控制中是最值得重视的先进控制技术。

PLC现已成为现代工业控制三大支柱（PLC、CAD／CAM、ROBOT）之一，以其可靠性、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能，易与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速记数与位控等高性能模块等优异性能，同益取代由大量中间继电器、时间继电器、记数继电器等组成的传统的继电一接触控制系统，在机械、化工、石油、冶会、轻工、电子、纺织、食品、交通等行业德到广泛应用。

PLC的应用深度和广度已经成为一个国家工业先进水平的重要标志之一。

PLC是一种专门为了在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

”具有可靠性高，抗干扰能力强；配套齐全，功能完善，适用性强；易学易用，深受工程技术人员欢迎；系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低等特点。

、组态王6.5

3.1组态王简介

组态王是一款开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。

它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。

通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。

其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。

尤其考虑三方面问题：

画面、数据、动画。

通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。

组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。

而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。

它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。

3.2组态王实现步骤

3.2.1定义变量

对于变量的定义，就是创建一个具体的数据库，并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性，比如时间、位置等。

当我们在创建动画时需要用这些变量将不同的画面之间建立联系。

变量的类型选择需要根据具体的应用来选择，由于此次课程设计我们实验室的PLC试验箱不能实现与组态王相连接，因此定义的变量类型均为内存型的。

1、定义结构成员时可以定义基本属性，例如变量属性、报警属性和记录属性等。

2、定义结构变量时自动继承结构成员的属性。

3、结构变量可整体赋值。

4、结构变量可作为自定义函数的参数。

5、在数据词典中可以任意选择多个变量集中修改变量共有属性

3.2.2非线性表

非线性表新增导入导出功能，能导出为逗号分隔文件（*.csv），可在文本状态编辑或传送，编辑完成后还可导入，据此可实现不同工程中的非线性表重复利用。

网络状态的控制和显示通过引用网络上计算机的“$网络状态”变量得到网络通讯的状态。

同时，能够对网络的通讯状态进行控制。

对于定义“网络节点”的网络通讯方式，是在网络设备上建立commerr寄存器来完成网络状态的显示和控制。

3.2.3图形界面的设计

图形界面的设计是用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。

3.2.4画面制作系统

（1）支持无限色和过渡色组态王6.5调色板支持无限色，支持二十四种过渡色效果，

组态王的任一种绘图工具都可以使用无限色，大部分图形都支持过渡色效果，巧妙地

利用无限色和过渡色效果，可以使您轻松构造面无限逼真、美观的画面，

（2）图库使用图库具有很多好处：

降低了工程人员设计界面的难度，缩短开发周

期；用图库开发的软件将具有统一的外观，方便工程人员学习和掌握；利用图库的开

放性，工程人员可以生成自己的图库元素，“一次构造，随处使用”，节省了工程人

员投资。

6.5图库全新改版，提供具有属性定义向导的图库精灵，用户只需稍做调整

即能制作具有个性化的图形。

（3）按钮和图形组态王6.5支持按钮的多种形状和多种效果，并且支持位图按钮，

用户可以构造无限漂亮的按钮。

另外，组态王6.5支持多种图形格式，如Gif、Jpg、

Bmp等，用户可以充分利用已有的资源，轻松构造自己功能强大且美观的应用系统。

（4）可视化动画连接向导通过可视化图形操作，直接完成移动、旋转的动画连接

定义。

当我们完成控制工程的图画设计与变量定义之后，要想建立动画还应该将这些图画与定义的变量进行连接，应用组态王的编程语言，通过编程来实现对变量的控制，进而实现了对画面运行的控制。

程序的设计是基于工程控制来进行的，以实际情况为基础我们建立的动画应满足实际情况。

这样，我们就完成了对工业控制过程的模拟，如果与外设相连还可以对控制过程进行监测和控制。

当建立动画连接完成后，就可以对动画进行运行。

3.2.5报警和事件系统

组态王6.5提供一套全新的、集成的内嵌式报表系统，内部提供丰富的报表函数，用户可创建多样的报表。

提供报表工具条，操作简单明了，比如：

日报表的组态只需用户选择需要的变量和每个变量的收集间隔时间；提供报表模板，方便用户调入其它的表格。

报表能够进行组态，例如有日报表、月报表、年报表、实时报表的组态。

组态王6.5报警系统全新改版，具有方便、灵活、可靠、易于扩展的特点。

组态王分布式报警管理提供多种报警管理功能。

包括：

基于事件的报警、报警分组管理、报警优先级、报警过滤、新增死区和延时概念等功能，以及通过网络的远程报警管理。

组态王还可以记录应用程序事件和操作员操作信息。

报警和事件具有多种输出方式：

文件、数据库、打印机和报警窗。

、总体方案设计

4．1设计要求

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。

4.2设计任务

学生根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识，进行自助洗车机运行原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计，提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。

主要内容包括：

（1）设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；

（2）系统有启动、停止功能；

（3）运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序；

（4）程序结构与控制功能自行创新设计；

（5）进行系统调试，实现自助洗车机的控制要求。

4.3总体方案

洗车机系统必须满足大于一百元可以洗车。

洗车机的主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它动作，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左行程开关才实现，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它原因使洗车停止在非原点的其它位置，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行停止，也可在需要时手动停止。

风干区

风干区

清洗区

清洗区

4.4设计平面图

4.5变量设计

4.6程序编写

if（\\本站点\启动系统==1）

{

\\本站点\启动指示灯=1;\\本站点\复位=1;

if（\\本站点\缴纳金额>=100）

{

if（\\本站点\开始洗车==1）

{

\\本站点\洗车指示灯=1;

\\本站点\计数=\\本站点\计数+1;

if（\\本站点\计数==1）{\\本站点\移动=\\本站点\移动+256;\\本站点\移动1=\\本站点\移动1+36;\\本站点\移动3=\\本站点\移动3+50;\\本站点\当前金额=\\本站点\缴纳金额-3;}

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if（\\本站点\计数==28）{\\本站点\喷水