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汽车自动清洗PLC控制设计毕业论文
汽车自动清洗PLC控制设计毕业论文
1目录第一部分设计任务与调研.................................2第二部分设计与说明......................................7第三部分设计成果.......................................16第四部分总结.........................................20第五部分致谢........................................21第六部分___.......................................22
2第一部分设计任务与调研1.设计主要任务本课题在分析和比较目前的几种清洗装置之后,考虑到各种汽车清洗装置的优缺点,对汽车自动清洗装置PLC控制进一步研究,选择以PLC为核心的控制系统,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。
PLC的应用方面广,功能强大,使用方便,已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一。
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FX2N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。
本课题在分析和比较的目前的集中汽车清洗装置之后,考虑到汽车清洗装置的优缺点,对汽车自动清洗装置PLC控制进一步的研究,选择一PLC位核心的控制系统。
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以的控制领域。
PLC的应用面广,功能强大,使用方便,已经成为当代冬夜自动化的主要控制设备之一。
目前,___式洗车在全世界各地流行在各大城市早已经取代传统的人工洗车方式,这离不开PLC的支持。
节约环保,增加技术含量和提高服务档次,将成为洗车行业发展的___2.设计思路和方法随着认了的发展,社会的进步,汽车行业的迅速发展,随之而来的就是洗车行业的蓬勃发展。
因此越来越多的国家都在致力于对洗车装置及方法的变革。
其中具有独特优势的PLC控制系统的___前景广阔。
PLC在自动控制发展中华占有相当的优势,主要表现在这样的几个方面:
可靠性高、抗干扰能力强:
PLC是专门为工业环境下应用而设计,其硬件和软件上都采取了抗干扰的措施,提高了其可靠性。
通用性:
PLC产品已系列化和模块化。
3编程语言简单:
梯形图语言的便于工程技术人员学习和掌握。
___简单、调试方便:
提高效率保证系统正常运行。
汽车自动清洗装置PLC控制改变了国内传统的洗车方式---水枪式洗车,一方面减少了水资源的浪费,另一方面也减少了人员的浪费,提高了工作的效率。
对于国外过于完善的汽车自动清洗装置,也减少了资金的浪费。
本文阐述了PLC控制系统的设计过程以及机械部分的设计,系统采用了三菱PLC作为整个系统的控制核心。
系统的软件和硬件采用模块化设计思想,采用梯形图及指令表编写程序,最后软硬件联合太欧式,完成了系统的制作。
3.调研的目的和总结3.1课题调研的背景一方面是世界面临的水资源危机,世界上对水资源的需求正在以惊人的速度增长,而世界上可供消费的水资源正在急剧减少。
可以预测,在今后20年中,世界上人均水资源消费将会减少1/3.据___水资源世界评估项目xx年3月4日发表的一份报告,到本世纪中叶,将有60个国家的近70亿人口面临缺水问题。
即便是最乐观的估计,也将有48个国家的20亿人口缺水。
另一方面,国内洗车行业的蓬勃发展。
近几年随着私家车的大量涌入,汽车清洗行业发展的很快。
最新统计表明,我国私人汽车的保有量已突破1000万辆,汽车正日益发展成一种大众消费品。
汽车产业突飞猛进的发展起来了,随之而来的事带动洗车业一起火爆。
中国汽车市场呈现高速增长势头,被许多业内专家公认为中国开始进入汽车社会。
在消费结构方面,家庭___比例越来越大,已经成为市场需求的主体,随着中国汽车市场的蓬勃发展,中国认得消费热情将全面升级,与之相伴的必然是汽车清洗行业的快速发展。
传统的人工洗车效果不理想,极大地浪费人力和自然资源。
人们将不再只是依靠经验来清洗,各种实用化的计算机软件将问世,儿汽车自动清洗装置PLC控制能有效完成清洗任务,整个过程可在两分钟内完成,且启动之后无需有人控制,实现真正的全自动,且简而易懂,即使非专业出身者也能迅速掌握,其前景无限美好!
43.2汽车清洗装置及PLC控制系统的内外研究现状第一汽车清洗装置的国内外发展的现状。
随着汽车清洗技术的发展,国内外市场上存在各种各样的清洗方式,主要是超声波清洗、红外清洗、激光清洗、无水清洗(主要适用于那些漆面相对较为清洁的车辆)、微水清洗、循环水清洗---电脑洗车、非循环水洗车---手工洗车和高压水枪清洗。
全自动电脑洗车是当前热门行业之一,它在洗车过程中用的所有水,都将通过水循环系统,经过处理后循环再利用。
由于洗车速度快(几分钟即可清洗一辆车)、洗车的效果好、节约水资源(一辆车仅耗水0.7L左右)且成本低(清洗一辆车为2元左右),它已经成为当前国内大城市较为普及的洗车方式。
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。
PLC的应用面广、功能强大、使用方便已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一,传统的人工洗车方式过于繁杂,浪费人力,利用PLC控制的汽车自动清洗装置,就避免了传统洗车的缺陷。
洗车的过程由PLC控制着,整个过程可在两分钟内完成,且启动之后无需用人控制,实现真正的全自动。
目前,___式洗车在世界各地流行,在各大城市早已取代了传统的人工洗车方式,这离不开PLC技术的支持。
节约环保、增加技术含量的提高服务档次,将成为洗车行业发展的___第二,PLC控制系统的国内外研究现状。
在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,几大量离散热的数据采集。
传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现。
1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字设备公司(DEC)研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Program___ble,是世界上公认的第一台PLC我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着___开放开始。
最初是在印记设备中大量使用了可编程控制器。
接下俩在各个企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。
目前,我国自己已经可以生产中小型可编程控制器。
___动物电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、
5大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。
此外,无锡华光公司、___乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。
可以预测,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地。
21世纪,PLC会有更大的发展。
从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;从规模上看,会进一步向超小型方向发展;从产品的配置性上看,产品的品种会更丰富、规模更安全,完全的人机界面、完善的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;从市场上看,各国各自生产多种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言;从网络的发展情况来看,可编程控制器和其他工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。
目前的计算机集散控制系统DCS中已有大量的可编程控制器的应用。
伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。
3.3PLC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OI/O接口模块
6PLC针对不同的工业现场___,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、C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。
3.4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。
7第二部分设计与说明1.汽车自动清洗装置PLC控制线路设计1.1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:
自动命令清洗机接触器ON水阀门ON进入刷洗刷子接触器ON车辆离开OFF停机命令OFFOFF图3-1清洗开始刷洗停止刷洗清洗结束
82.分析任务要求及解决方案2.1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。
2.2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:
9NYNY启动命令清洗开始清洗机接触器ON水阀门ON车是否进入清洗范围刷子接触器ON停止命令清洗结束清洗车是否离开
103.PLC控制程序的设计3.1I/O分析经过对控制过程和要求的详细分析,我明确了具体的控制任务是在启动命令下,汽车进入则可以进行自动刷洗,汽车离开则可以自动停止刷洗。
确定了要完成的动作后,再确定动作的顺序:
有启动一个输入点和停止一个输入点。
按下启动按钮,启动清洗机接触器和水阀门,接着传感器检测汽车是否进入清洗范围,进入则开始刷洗;汽车离开则停止刷洗,按下停止命令则清洗结束。
3.2I/O分配表通过OI/O分析后,我确定了本装置的OI/O分配表,如下:
___名称代号输入/出点标号输入___启动按钮SB1X0停止按钮SB2X1检测器STX2输出___喷淋阀门YVY0刷子接触器KM1Y1清洗接触器KM2Y2
113.3PLC控制接线图根据选择的CPLC类型和装置的原理我确定装置接线图如下:
SB1SB2ST3.4PLC控制体型图及语句表根据PLC的控制线路图和I/O分配表,画出其控制梯形图如下:
END012345671011121___151698LDORANIOUTLDANIOUTLDOUTLDORANIOUTLDANIOUTENDX0MOM1M0M0X1Y2M0Y0X2Y1M1Y1Y1X2M1图5.2汽车自动清洗机PLC控制梯形图及指令语句表X0M0M1X1M0M0X2M1Y1Y1X2Y1M1Y0Y2M0X0X1X2X31Y0Y1Y2Y3
12END012345671011121___151698LDORANIOUTLDANIOUTLDOUTLDORANIOUTLDANIOUTENDX0MOM1M0M0X1Y2M0Y0X2Y1M1Y1Y1X2M1图5.2汽车自动清洗机PLC控制梯形图及指令语句表X0M0M1X1M0M0X2M1Y1Y1X2Y1M1Y0Y2M0图5梯形图与语句表
134.硬件选型4.1PLC产品的比较1))龙欧姆龙PLC简介___OMRON(立石公司)电机株式会社是世界上生产PLC的著名厂商之一。
SY___ACC系列PLC产品以其良好的性能___比被广泛地应用于化学工业、食品___、材料处理和工业控制过程等领域,其产品在___其销量仅次于三菱,居第二位,在我国也是应用非常广泛的PLC之一。
OMRONC系列PLC产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。
大致可以分成微型、小型、中型和大型四大类产品。
整体式结构的微型PLC机是以C20P为代表的机型。
叠装式(或称紧凑型)结构的微型机以CJ型机最为典型,它具有超小型和超薄型的尺寸。
小型PLC机以P型机和CPM型机最为典型,这两种都属坚固整体型结构。
具有体积更小、指令更丰富、性能更优越,通过I/O扩展可实现10~140点输入输出点数的灵活配置,并可连接可编程终端直接从屏幕上进行编程,CPM型机是OMRON产品用户目前选用最多的小型机系列产品。
OMRON中型机以C200H系列最为典型,主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型号产品。
中型机在程序容量,扫描速度和指令功能等方面都优于小型机,除具备小型机的基本功能外,它同时可配置更完善的接口单元模块,如模拟量I/O模块、温度传感器模块、高速记数模块、位置控制模块、通讯联接模块等。
可以与上位计算机、下位PLC机及各种外部设备组成具有各种用途的计算机控制系统和工业自动化网络。
在一般的工业控制系统中,小型PLC机要比大、中型机的应用更广泛。
在电气设备的控制应用方面,一般采用小型PLC都能够满足需求。
2)西门子PLC简介德国西门子(SIEMENS)公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛,在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。
西门子(SIEMENS)公司的PLC
(11)SIMATICS7--200PLCS7-200PLC是超小型化的PLC,它适用于各行各业,各种场合中的自动检测、监测及控制等。
S7-200PLC的强大功能使其无论单机运行,或连成网络都能实现复杂的控制功能。
S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。
(22)SIMATICS7--300PLCS7-300是模块化小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用。
各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。
与S7-200PLC比较,S7-300PLC采用模块化结构,具备高速(0.6~0.1μs)的指令运算速度;用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算;一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值;方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内,人机对话的编程要求大大减少。
SIMATIC人机界面(HMI)从S7-300中取得数据,S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。
S7-300操作系统自动地处理数据的传送;CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统___(例如:
超时,模块更换,等等);多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密,防止未经允许的___和修改;S7-300PLC设有操作方式选择开关,操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出,当钥匙拔出时,就不能改变操作方式,这样就可防止非法删除或改写用户程序。
具备强大的通信功能,S7-300PLC可通过编程软件Step7的用户界面提供通信组态功能,这使得组态非常容易、简单。
S7-300PLC具有多种不同的通信接口,并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统;串行通信处理器用来连接点到点的通信系统;多点接口(MPI)集成在CPU中,用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATICS7/M7/C7等自动化控制系统。
15模块化无风扇的设计,可靠耐用,同时可以选用多种级别(功能逐步升级)的CPU,并配有多种通用功能的模板,这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。
当控制系统规模扩大或升级时,只要适当地增加一些模板,便能使系统升级和充分满足需要。
(44)人机界面(HMI)硬件HMI硬件配合PLC使用,为用户提供数据、图形和___显示,主要有文本操作面板TD200(可显示中文),OP3,OP7,OP17等;图形/文本操作面板OP27,OP37等,触摸屏操作面板TP7,TP27/37,TP170A/B等;SIMATIC面板型PC670等。
个人计算机(PC)也可以作为HMI硬件使用。
HMI硬件需要经过软件(如ProTool)组态才能配合PLC使用。
33)三菱XFX系列CPLC简介FX系列PLC是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器,以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC产品。
其中FX2是1991年推出的产品,FX0是在FX2之后推出的超小型PLC,近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC,具有较高的性能___比,应用广泛。
它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构4.2PLC的选择经过对几家公司生产的PLC主要从应用、___、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。
16第三部分设计成果一、工作步骤图自动命令清洗机接触器ON水阀门ON进入刷洗刷子接触器ON车辆离开OFF停机命令OFFOFF清洗开始刷洗停止刷洗清洗结束
17二、装置接线图SB1SB2STX0X1X2X31Y0Y1Y2Y3
18三、自动洗车机的工作流程图NYNY启动命令清洗开始清洗机接触器ON水阀门ON车是否进入清洗范围刷子接触器ON停止命令清洗结束清洗车是否离开
19四、设计程序END012345671011121___151698LDORANIOUTLDANIOUTLDOUTLDORANIOUTLDANIOUTENDX0MOM1M0M0X1Y2M0Y0X2Y1M1Y1Y1X2M1图5.2汽车自动清洗机PLC控制梯形图及指令语句表X0M0M1X1M0M0X2M1Y1Y1X2Y1M1Y0Y2M0END012345671011121___151698LDORANIOUTLDANIOUTLDOUTLDORANIOUTLDANIOUTENDX0MOM1M0M0X1Y2M0Y0X2Y1M1Y1Y1X2M1图5.2汽车自动清洗机PLC控制梯形图及指令语句表X0M0M1X1M0M0X2M1Y1Y1X2Y1M1Y0Y2M0
20第四部分总结本设计的主要研究内容是汽车自动清洗PLC控制的研究,在前人研究的基础上做了进一步的___,吸收了前人研究的精华,补充了前人研究的不足。
本系统是基于PLC的自动控制系统,由于本系统的实现技术要求比较高,而且课题研究的时间仓促,以及本人能力有限,实物制作的比较粗糙,因此还有很多地方存在着不足之处:
(1)本系统中完成任务繁琐,增加了程序的编写难度,也相应的增加了系统的成本。
(2)系统的稳定性需要加强:
复位电路有时会出现不能自动复位的情况,由于本人的能力有限未能找出其中的原因,尽管这种情况不会经常发生,但是一旦发生就影响系统的运作。
(3)在功能上需要更加完善:
本系统没有设置___装置,如果系统发生故障,系统不能做出___动作,这也就影响系统的跟踪质量。
21第五部分致谢选定题目后,感觉困难很大。
在老师的帮助下,查看了一些资料后,头脑里开始有了设计思路和方向。
在设计中走了一些弯路,幸亏在老师的启发指点下,及时改正,发现一个个问题;另外通过钻研课本,请教老师和同学,及时解决每一个问题,最终完成了本次设计。
本设计是在我的指导老师的悉心指导下完成的。
她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。
从课题的选择到项目的最终完成,老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
在此谨向唐老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
另外,我还要感谢在一起愉快的度过3年的同学们,正是由于你们的帮助和支持,我才能克服一个一个的困难和疑惑,直至本文的顺利完成。
总之,从开始进入课题到设计的顺利完成,师长、同学、朋友给了我太多的帮助,在这里请接受我诚挚的谢意!
22第六部分___[1].黄惟公,曾盛绰.机械工程测试技术与___分析[M].重庆:
重庆大学出版社.xx2.[2].周明德,微机计算机系统原理及应用(第四版)[M].北京:
清华大学出版社,xx.[3].邓星钟.机电传动控制(第三版)[M].武汉:
华中科技大学出版社.xx.[4].贺哲荣,石帅军.流行PLC实用程序及设计(三菱FX2系列)