自動(dòng)洗車機(jī)plc課程設(shè)計(jì).doc

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目錄1 系統(tǒng)概述11.1 應(yīng)用背景及意義21.2 系統(tǒng)描述及設(shè)計(jì)要求22 方案論證43 硬件設(shè)計(jì)53.1 系統(tǒng)原理方框圖53.2 系統(tǒng)主電路原理圖53.3 I/O 分配73.4 PLC 選擇83.5 PLC 控制原理圖93.6 PLC 控制接線圖113.7 元器件選型124 軟件設(shè)計(jì)134.1 主流程圖134.2 梯形圖14設(shè)計(jì)心得17參考文獻(xiàn)181 系統(tǒng)概述1.1 應(yīng)用背景及意義汽車行業(yè)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍。隨著時(shí)代發(fā)展，人們生活水平提高，人們對(duì)汽車的需求逐漸增加，隨之而來(lái)的便是汽車的保養(yǎng)。其中汽車清洗便是不可或缺的一項(xiàng)內(nèi)容。當(dāng)今社會(huì)，高科技的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了各行業(yè)的自動(dòng)化控制，但是在汽車清洗行業(yè)，大部分仍是人工完成。傳統(tǒng)洗車業(yè)利用人力，對(duì)汽車涂抹泡沫，然后利用水泵對(duì)汽車進(jìn)行沖洗，再在自然光及風(fēng)等條件下，使清洗后的汽車進(jìn)行自然風(fēng)干。雖然實(shí)現(xiàn)汽車清洗，但過(guò)分依賴人力，操作時(shí)間長(zhǎng)，浪費(fèi)大量水資源，經(jīng)濟(jì)性差，不利于洗車業(yè)的發(fā)展。目前比較大型的汽車美容公司，雖然實(shí)現(xiàn)了汽車的清洗、打蠟、噴漆等的自動(dòng)化，但成本高，其自動(dòng)控制系統(tǒng)不適合小型的、專門的汽車清洗行業(yè)。因此，對(duì)于中小型城市，汽車清洗業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。如何?shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量并且適用于小型汽車的自動(dòng)清洗，就成了汽車清洗行業(yè)發(fā)展的必然要求。本次設(shè)計(jì)采用 PLC 控制，通過(guò)線路的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)清洗。它可以節(jié)省人力、物力資源，高效、準(zhǔn)確的完成洗車任務(wù)，為客戶提供便利，而且極大的節(jié)約水資源，符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的時(shí)代需要。這套汽車自動(dòng)清洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，適合不同場(chǎng)合的需求，尤其是中小型公司。1.2 系統(tǒng)描述及設(shè)計(jì)要求自動(dòng)洗車機(jī)由門式框架組成，門式框架有一臺(tái)三相異步電機(jī)拖動(dòng)，4KW 380V 50HZ，在車頭和車尾處分別設(shè)置有一個(gè)行程開關(guān)，門式框架上安裝有 3 個(gè)刷子（上、左、右各 1 個(gè)），分別有 1 臺(tái)單相電機(jī)拖動(dòng)，1.5KW 220V 50HZ，同時(shí)門式框架上安裝有 3 組噴水噴頭（上、左、右各 1 個(gè)），由一臺(tái)水泵電機(jī)拖動(dòng) 1KW 220V 50HZ，噴頭由電磁閥控制 DC24V 5W。洗車機(jī)外部框架結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.2.1 所示。洗車機(jī)門式框架左刷子 上刷子右刷子 車頭限位置開關(guān)車輛檢測(cè)接近傳感器車尾限位置開關(guān)圖 1.1 洗車機(jī)外部框架結(jié)構(gòu)圖具體功能實(shí)現(xiàn)：1、按下啟動(dòng)按鈕，洗車機(jī)框架開始由車頭向車尾移動(dòng)，噴水設(shè)備開始噴水。2、門式框架移動(dòng)到達(dá)車尾限位開關(guān)后，開始返回，并保持繼續(xù)噴水。3、門式框架移到車頭限位置后，保持噴水，同時(shí)刷子開始工作，框架開始向車尾移動(dòng)。4、門式框架移到車尾限位置后，保持噴水，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，框架開始向車頭移動(dòng)。5、重復(fù)上面第 3、4 步，框架向車頭移動(dòng)至限位開關(guān)停止。洗車整個(gè)過(guò)程完成。啟動(dòng)燈熄滅2 方案論證使用 PLC 控制洗車機(jī)。自動(dòng)洗車機(jī)有啟動(dòng)、停止、復(fù)位功能，設(shè)計(jì)時(shí)需要三個(gè)輸入口輸入信號(hào)。本方案，按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)指示燈亮，自動(dòng)洗車機(jī)啟動(dòng)；洗車機(jī)由車頭向車尾移動(dòng)，噴水設(shè)備噴水；當(dāng)?shù)竭_(dá)車尾限位置時(shí)，觸動(dòng)行程開關(guān) SQ2，洗車機(jī)向車頭移動(dòng)，保持噴水；當(dāng)?shù)竭_(dá)車頭限位置時(shí)，行程開關(guān)SQ1 動(dòng)作，計(jì)數(shù)器 C0 動(dòng)作，保持噴水，刷子開始工作，洗車機(jī)向車尾移動(dòng)；當(dāng)?shù)竭_(dá)車尾限位置后，保持噴水，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，洗車機(jī)向車頭移動(dòng)；洗車機(jī)到達(dá)車頭限位置后重復(fù)刷子開始工作后的過(guò)程一次，洗車機(jī)再次回到車頭限位置后停止工作，整個(gè)洗車過(guò)程完成，啟動(dòng)燈熄滅。若在工作過(guò)程中發(fā)生停電等突發(fā)事情導(dǎo)致洗車機(jī)停止工作，可通過(guò)復(fù)位按鈕使洗車機(jī)復(fù)位，然后啟動(dòng)重新工作。單片機(jī)主要應(yīng)用于辦公自動(dòng)化設(shè)備、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)過(guò)程控制、日常生活及家用電器等領(lǐng)域。在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比；具有以下特點(diǎn)：（1） 片內(nèi)存儲(chǔ)容量越來(lái)越大。（2） 芯片引線齊全，容易擴(kuò)展。（3） 運(yùn)行速度高，控制功能強(qiáng)。（4）單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息保存時(shí)間很長(zhǎng)，有的芯片可以達(dá)到 100 年以上。但其也存在速度慢，功能不強(qiáng)，精度低、易受環(huán)境影響等缺點(diǎn)。也可采用常規(guī)低壓電器控制的方式實(shí)現(xiàn)功能，缺點(diǎn)很明顯，對(duì)人力消耗較大。為了達(dá)到方案要求，本設(shè)計(jì)采用 PLC 控制的模塊化設(shè)計(jì)。主要模塊包括：PLC 控制系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)。3 硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)原理方框圖PLC控制本次設(shè)計(jì)思路是通過(guò)啟動(dòng)、停止、復(fù)位三個(gè)按鈕來(lái)控制洗車機(jī)的運(yùn)作。依靠 PLC 控制整個(gè)洗車過(guò)程的具體實(shí)現(xiàn)。總體設(shè)計(jì)過(guò)程如下圖圖 3.1 系統(tǒng)原理方框圖所示。洗車機(jī)移向車尾啟動(dòng)洗車機(jī)移向車頭停止復(fù)位噴水機(jī)噴水刷子洗刷 圖3.1 系統(tǒng)原理方框圖3.2 系統(tǒng)主電路原理圖主電路中，采用斷路器來(lái)進(jìn)行限流，用過(guò)熱繼電器防止過(guò)熱。系統(tǒng)主電路原理圖如圖 3.2 所示 圖3.2 系統(tǒng)主電路原理圖3.3 I/O 分配經(jīng)過(guò)對(duì)控制過(guò)程和要求分析確定具體的控制任務(wù)是在汽車進(jìn)入后，按下啟動(dòng)按鈕，則可以進(jìn)行自動(dòng)刷洗，洗完自動(dòng)停止，也可人工停止。確定了要完成的動(dòng)作后，再確定動(dòng)作的順序。具體 I/O 分配表如表 3.3.1 所示。輸入地址號(hào)信號(hào)名稱輸入地址號(hào)信號(hào)名稱X0車頭限位置開關(guān) SQ1Y0洗車機(jī)移向車尾 KM1X1車尾限位置開關(guān) SQ2Y1洗車機(jī)移向車頭 KM2X2啟動(dòng)開關(guān) SB1Y2噴水機(jī)灑水 KM3X3停止開關(guān) SB2Y3上刷子控制 KM4X4復(fù)位按鈕 SB3Y4右刷子控制 KM5Y5左刷子控制 KM6Y6啟動(dòng)指示燈 HL1Y7復(fù)位指示燈 HL2Y10上噴頭電磁閥 YV1Y11右噴頭電磁閥 YV2Y12左噴頭電磁閥 YV3表 3.1I/O 分配表73.4 PLC 選擇（1）歐姆龍 PLC 簡(jiǎn)介OMRON C 系列 PLC 產(chǎn)品門類齊、型號(hào)多、功能強(qiáng)、適應(yīng)面廣。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大類產(chǎn)品。整體式結(jié)構(gòu)的微型 PLC 機(jī)是以C20P 為代表的機(jī)型。疊裝式（或稱緊湊型）結(jié)構(gòu)的微型機(jī)以 CJ 型機(jī)最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型 PLC 機(jī)以 P 型機(jī)和 CPM 型機(jī)最為典型，這兩種都屬堅(jiān)固整體型結(jié)構(gòu)。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越，通過(guò)I/O 擴(kuò)展可實(shí)現(xiàn) 10140 點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏幕上進(jìn)行編程，CPM 型機(jī)是 OMRON 產(chǎn)品用戶目前選用最多的小型機(jī)系列產(chǎn)品。OMRON 中型機(jī)以 C200H 系列最為典型，主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG 和 C200HE 等型號(hào)產(chǎn)品。中型機(jī)在程序容量，掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機(jī)，除具備小型機(jī)的基本功能外，它同時(shí)可配置更完善的接口單元模塊，如模擬量 I/O 模塊、溫度傳感器模塊、高速記數(shù)模塊、位置控制模塊、通訊聯(lián)接模塊等?？梢耘c上位計(jì)算機(jī)、下位PLC 機(jī)及各種外部設(shè)備組成具有各種用途的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。 在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型 PLC 機(jī)要比大、中型機(jī)的應(yīng)用更廣泛。在電氣設(shè)備的控制應(yīng)用方面，一般采用小型 PLC 機(jī)都能夠滿足需求。（2） 西門子 PLC 簡(jiǎn)介德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的 PLC 產(chǎn)品包括 LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI 人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7 系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7-200），8小規(guī)模性能要求的 PLC（如 S7-300）和中、高性能要求的 PLC（如 S7-400）等。（3） 三菱 FX 系列 PLC 簡(jiǎn)介FX 系列 PLC 具有龐大的家族?；締卧?主機(jī))有 FX0、FX2、FXON、FX2C 、FX1S 、FX1N 、FX2N 、FX2NC 、FX3U 、FX3UC 、FX3G 等 11 個(gè)系列。每個(gè)系列又有 16、32、48、64、80、128 點(diǎn)等不同輸入輸出點(diǎn)數(shù)的機(jī)型，每個(gè)系列還有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出三種輸出形式。 FX2N 系列 PLC是 FX 系列中最高級(jí)的模塊。它擁有無(wú)以匹及的速度、更高級(jí)的功能、邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)，F(xiàn)X2N 是從 10 到 256 路輸入、輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。從應(yīng)用、價(jià)格、可靠性、現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境、設(shè)計(jì)資金及對(duì) PLC 掌握情況等各方面的考慮，三菱公司生產(chǎn)的 PLC 具有體積小，控制靈活，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。本控制系統(tǒng)選用三菱 FX2N-32MR 型可編程控制器。3.5 PLC 控制原理圖根據(jù) PLC 實(shí)際 I/O 類型及其可實(shí)現(xiàn)的功能，確定其與外部設(shè)備的連接方案，具體 PLC 控制原理圖如圖 3.3 所示 圖3.3PLC控制原理圖3.6 PLC 控制接線圖按照 PLC 控制原理圖的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)所選 PLC 的型號(hào)的實(shí)物對(duì)比，對(duì)PLC 控制接線圖進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。PLC 控制接線圖如圖 3.4 所示。600M6L1 L2 L3L11L12L13L11N4L11N3L11N2L11N1L11N6L11N8QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QF8L11L12L13 U11V11W11U21 W21U31 W31U41 W41U51 W51L14N5L15N7FX2N-32MRU11 V11W1120N7U11 V11W1121N7U21W21N7U31W31N7U41W41N7U51W51N7800KM1KM2KM3KM4KM5KM6U12V12 W1224 24W12 V12 U122525U22W2222U32W3223U42W4226U52W5227U12 V12W12 20FR接地銅排U13 V13W137L1L2L3N1N2N3N4U13 V13 W13 U22 W22 U32 W32 U42 W42 U52 W52N6N81234562223242526272829303132N72815N7291416啟動(dòng)停止復(fù)位控制面板圖 3.4 PLC 控制接線圖3.7 元器件選型根據(jù)具體要求對(duì)所需電機(jī)及設(shè)備的型號(hào)進(jìn)行選擇和確定，表中列出了型號(hào)、品牌、價(jià)格及數(shù)量。具體如表 3.2 元器件選型所示序號(hào)代號(hào)名稱型號(hào)品牌價(jià)格數(shù)量Y112M，4kw1M1三相異步電動(dòng)機(jī)2980r/min，380V，10.53A聚霸550 元1，50HZ2M2水泵電機(jī)YL8022，1.1KW，2800r/m佛力環(huán)球850 元1in, 220V，7.02A ，50HZYL90L4，3M3M5單相異步電機(jī)1.5KW，1400r/min，金五峰568 元33220V，6.82A，50HZ4QF1低壓斷路器DZ47-3P正泰18.5 元15QF2低壓斷路器DZ47-3P正泰18.5 元16QF3低壓斷路器DZ47-2P正泰15.8 元17QF4QF6低壓斷路器DZ47-2P正泰15.8 元338FR熱繼電器JR36-20上海人民43 元19YV電磁閥DC24V 5WXRN20 元3310CPUPLC 處理器FX2N-32MR-001三菱1750 元111KM交流接觸器CJX2-09上海柏立16 元6612SB按鈕LAY8-22D德力西25 元3313SQ行程開關(guān)LXK2-311金山10 元2214FU熔斷器RT16-20時(shí)雨1.8 元115L導(dǎo)線若干16AC交流電源220V117合計(jì)：5250 元表 3.2 元器件選型4 軟件設(shè)計(jì)4.1 主流程圖開始洗車機(jī)移向車頭，繼續(xù)洗刷在原點(diǎn)？N復(fù)位N車頭限位置？YY啟動(dòng)復(fù)位燈亮洗車機(jī)移向車尾，繼續(xù)洗刷洗車機(jī)移向車尾，噴頭噴N水，啟動(dòng)燈亮車尾限位置？NY車尾限位置？洗車機(jī)移向車頭，繼續(xù)洗刷YYNN洗車機(jī)移向車頭，繼續(xù)噴水車頭限位置？NY車頭限位置？洗刷兩次？Y洗車機(jī)移向車尾，繼續(xù)噴Y水，刷子工作洗車結(jié)束，啟動(dòng)燈滅N車尾限位置？結(jié)束圖 4.1 主流程圖4.2 梯形圖設(shè)計(jì)心得 歷時(shí)兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，既是對(duì)所學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)，也是對(duì)自己能力的提高。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我在課本外發(fā)現(xiàn)了知識(shí)運(yùn)用的樂(lè)趣。將自己所學(xué)運(yùn)用于實(shí)際使用中，雖然只是一次簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)工作，并沒(méi)有用于實(shí)踐，但這已經(jīng)提醒自己課程的實(shí)用性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，資料的翻閱，查找，一步步深化了知識(shí)層次，使自己不再局限于課本、考試之中。對(duì)于效益、成本這些更加職業(yè)化的因素加深了印象。學(xué)習(xí)最終還是應(yīng)用于生產(chǎn)工作，效益為王才是最終目的?？梢哉f(shuō)，一次課程設(shè)計(jì)也是一次低層次的對(duì)知識(shí)本質(zhì)上的重新正視。 這次設(shè)計(jì)還有許多的不足，功能上還不盡完善，根據(jù)需要還可以添加清潔劑噴灑，吹風(fēng)機(jī)風(fēng)干車體。另外還有復(fù)位功能的完善，比如在行進(jìn)和后退的過(guò)程中遇到故障以及所采取的措施等等。該設(shè)計(jì)還有很大的改進(jìn)空間以待以后完善。參考文獻(xiàn)1.三菱微型可編程控制器 FX1s,FX2N,FX1N,FX2NC 編程手冊(cè).三菱電子公司.20012.電氣控制與 PLC 系統(tǒng).任勝杰.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2013.13.流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì)（三菱 FX2 系列）.賀哲榮，石帥軍. M安電子科技大學(xué)出版社：20064.可編程控制器應(yīng)用技術(shù).第二版.田瑞庭主編.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1994