PLC控制系统课程设计自助洗车机.docx
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PLC控制系统课程设计自助洗车机
目录
第1章概述1
1.1课题背景1
1.2自助洗车机的优点1
1.3课题内容2
第2章自助洗车机流程分析................................2
2.1自助洗车机设计任务................................2
2.2自助洗车机设计控制要求............................2
第3章控制系统总体设计方案..............................5
3.1系统的硬件部分组成................................5
3.2控制方法分析......................................6
3.3I/O分配...........................................6
3.4程序设计思路.......................................6
第4章控制程序流程图设计................................7
第5章系统调试及结果分析................................8
5.1系统调试及解决的问题...............................8
5.2结果分析...........................................9
课程设计心得.............................................10
参考文献.................................................12
附录.....................................................13
自助洗车机流程分析
12电气12陈帅
摘要
随着中国经济的飞速发展，汽车越来越多的进入了家庭，全自动洗车机现在越来越受到广大车主的青睐。
自动洗车机在洗车的过程中只有中性水和活性剂与车身接触，无任何有形的东西，加之采用的洗涤液是特制的专业洗涤液，使无接触洗车技术拥有令人满意的洗涤效果。
可编程控制器（PLC）集合了计算机技术、自动控制技术及通讯技术而发展起来的一种新型的工业控制装置，它具有可靠性高、编程简单、维护方便等优点，已在工业控制领域得到广泛应用。
它的投资小。
单纯洗车比人工洗车机速度快。
且效率高，无接触。
本课题将跟据PLC实现自动洗车机控制系统的设计与编程。
关键字：
自助洗车机PLC控制系统梯形图硬件及软件
一、概述
1.1课题背景
根据欧美国家统计，在一个完全成熟的国际化汽车市场中，汽车的销售利润在整个汽车业的利润仅占20%，零部件供应的利润占20%，而50%～60%的利润是从汽车服务业中产生的。
美国汽车服务业的营业额已经超过汽车整车的销售额，其中，单单一个汽车美容业年产值就已超过3500亿美元。
我国汽车工业高速发展，中国汽车需求年均增长24.5%，远远过世界年均4%的增长速度。
我国已成为世界第二大汽车消费国。
目前，我国汽车保有量（除1390万辆三轮汽车外）为3595万辆，私人汽车拥有量达到2985万辆随着汽车保有量的不断增加，汽配流同市场得到了空前的发展，达到了980亿元的市场规模、汽车产业链中关键一换的汽车清洗占了汽车美容项目的大头市场。
调查表明：
目前我过60%以上的私人高档汽车车主有给汽车做美容养护的习惯。
30%以上的中低档车车主也开始形成了汽车美容的观念；30%以上的公用高档汽车也定时进行美容养护；50%以上的私家车车主愿意在掌握基本技术的情况下自己进行汽车养护和美容。
不难看出，汽车美容业在我国有着巨大的的潜在市场发展空间。
作为汽车美容业的龙头产品，电脑自动洗车机，则是我们汽车养护必不可少的清洗工具。
业内人士分析，虽然人工洗车和电脑洗车的收费相差不几，但在时间，效率，人力，无力上却大相径庭。
1.2自助洗车机的优点
1.2.1使用自助洗车机能大大减少劳动力、降低劳动强度、节省成本。
1.2.2使用洗车机洗一辆车的时间只需3至4分钟，效率高。
1.2.3一般使用新科技研发的自助洗车机清洗与人员手洗比起来更容
易吸引客户，在提高整天形象的同时，又能大幅度提高经济收
入。
1.2.4自助洗车机完全可以采用循环水设备，水用量在原有上可减少
1/3，更可有效的合理利用水资源，节能环保。
1.3课题内容
本课题是基于PLC技术的自助洗车机的设计。
把PLC作为主要控
制器，将各种继电器采集的信息经过一定的控制算法后，通过
PLC的I/O口来控制继电器的闭合达到自动控制的目的。
二、自助洗车机流程分析
2.1自助洗车机设计任务
根据控制要求，明确设计任务，拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论只是，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，提高理论只是工程应用能力，系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括：
2.1.1设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等；
2.1.2系统有启动、停止功能；
2.1.3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；
2.1.4程序结构与控制功能自行创新设计；
2.1.5进行系统调试，实现自助洗车机的供职要求
2.2自助洗车机设计控制要求
2.2.1设计投币100元自助洗车机。
2.2.2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。
2.2.3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。
2.2.4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。
三控制系统总体方案设计
3.1系统的硬件组成
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为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。
3.2控制方法分析
本系统由西门子公司生产的S7-200系列的PLC、人机交互和串口通信、数码管和电源组成。
其所需完成的功能是将键盘和投币机采集到的信息通过I/O端口输送到PLC内部进行数据处理，得到的结果判断是否满足开始洗车的条件，以实现对洗车电路的控制。
同时数据处理时要求进行一定的数据显示和指示灯的闪动。
3.3I/O分配
表1-1I/O分配表
输入信号
输出信号
启动开关
I0
洗车左移
Q0
复位开关
I1
洗车机右移
Q1
右极限开关
I2
洗车指示灯
Q2
左极限开关
I3
复位指示灯
Q3
5元投币孔
I4
喷水
Q4
10元投币孔
I5
刷子洗刷
Q5
50元投币孔
I6
喷清洁剂
Q6
退币
I7
风扇
Q7
3.4控制程序设计思路
程序梯形图见附录
四、控制程序流程图控制
图1-1程序流程
五、系统调试及结果分析
5.1系统调试及解决的问题
在程序编写完成后，先检验其是否符合设计初衷，是否能达到相应的指标。
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。
由于实验室条件有限，故改用西门子仿真软件和触摸屏仿真软件来调试。
通过多次的调试和修改，最终程序达到了控制要求。
调试结果图如下：
图5-1调试结果图
5.2结果分析
经过软件调试程序后把程序输入到PLC编程器里面，把外部的接线接好，然后开始进行硬件调试，在调试过程中，把其中的不足进行修改，经过多次的调试，最终使这个程序达到了部分设计的要求，实现了部分控制要求，运行过程还算正常。
课程设计心得
本次综合实验主要运用PLC控制的一些相关知识，如运用PLC的I/O端口、数码管显示等各种实用功能。
本次实验使得我们对于PLC控制器的组成以及工作原理有了更深的了解，巩固了PLC的编程方法，学会了使用PLC仿真软件进行编程以及调试。
1、对PLC控制与应用知识的巩固与提高
这次课程设计主要是运用PLC控制的一些相关知识，在最开始，就先将实习用到的知识通过翻阅教材回顾了一遍，这样的回顾让我对知识的理解更加透彻，对后来的快速设计起了很好的铺垫作用。
2、学会了理论联系实际
课程设计，通过选择的题目，根据要求，运用所学知识将其付诸实践来完成。
这并不是在课堂上的单纯听懂，或者课后看书过程中的深入理解，这需要的是一种理论联系实践的能力。
理论知识往往都是在一些理想状态下的假设论，而实际的动手操作则完全不同，需要考虑实际中的很多问题。
有些知识在理论上可能完全没错但到了实际中则不然。
3、学会了如何运用PLC的I/O端口，数码管显示等各种实用功能；
虽然这不是第一次用PLC控制器，因为之前的课内实验也用过，但当时的运用也只是编个程之类的。
这次的实习中应用了整个控制器，实习后对PLC控制器的组成完全了解了，并能熟练运用。
4、和同学的互相协作共同进步
在实习中经常会遇到一些自己可能暂时无法想明白的问题，请教同学或老师是很好的做法，节省时间也会从别人上上学到更多。
在设计时和同学相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人对问题的看法总有差异，我们可以从交流中获得较好的方案。
参考文献
1.PLC应用技术项目化教程（S7-200）作者：
李海波徐瑾瑜
机械工业出版社2009
2.电机与电气控制技术作者：
许廖
机械工业出版社2010
3.机床电气控制系统维护作者：
许志军
机械工业出版社2008
4.PLC原理及实践作者：
王浩
机械工业出版社2008
5.现代电气控制及PLC应用技术作者：
张文卓
机械工业出版社2007
附录
货币识别系统。
图控制系统程序梯形图
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