自助洗車機(jī)控制設(shè)計(jì)-PLC課程設(shè)計(jì).doc

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第1章 控制工藝流程分析 1.1 自主洗車控制過(guò)程描述 設(shè)計(jì)投幣100元自助洗車機(jī)。 1．有3個(gè)投幣孔，分別為5元、10元及50元3種，當(dāng)投幣合計(jì)100元或超過(guò)時(shí)，按啟動(dòng)開關(guān)洗車機(jī)才會(huì)動(dòng)作，啟動(dòng)燈亮起。7段數(shù)碼管會(huì)顯示投幣金額（用BCD碼），當(dāng)投幣超過(guò)100元時(shí)，可按退幣按鈕，這時(shí)7段數(shù)碼管會(huì)退回零，表示找回余額（退幣選作）。 洗車機(jī)動(dòng)作流程。 1）．按下啟動(dòng)開關(guān)之后，洗車機(jī)開始往右移，噴水設(shè)備開始噴水，刷子開始洗刷。 2）．洗車機(jī)右移到達(dá)右極限開關(guān)后，開始往左移，噴水機(jī)及刷子繼續(xù)動(dòng)作。 3）．洗車機(jī)左移到達(dá)左極限開關(guān)后，開始往右移，噴水機(jī)及刷子停止動(dòng)作，清潔劑設(shè) 備開始動(dòng)作——噴灑清潔劑。 4）．洗車機(jī)右移到達(dá)右極限開關(guān)后，開始往左移，繼續(xù)噴灑清潔劑。 5）．洗車機(jī)左移到達(dá)左極限開關(guān)后，開始往右移，清潔劑停止噴灑，當(dāng)洗車機(jī)往右移3s后停止，刷子開始洗刷。 6）．刷子洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往右移，右移3s后，洗車機(jī)停止，刷子又開始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往右移，到達(dá)右極限開關(guān)停止，然后往左移。 7）．洗車機(jī)往左移3s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往左移3 s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往左移，直到碰到左極限開關(guān)后停止，然后往右移。 8）．洗車機(jī)開始往右移，并噴灑清水與洗刷動(dòng)作，將車洗干凈，當(dāng)碰到右極限開關(guān)時(shí)，洗車機(jī)停止前進(jìn)并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動(dòng)作，直到碰到左極限開關(guān)后停止，并開始往右移。 9）．洗車機(jī)往右移，風(fēng)扇設(shè)備動(dòng)作將車吹干，碰到右極限開關(guān)時(shí)，洗車機(jī)停止并往左移，風(fēng)扇繼續(xù)吹干動(dòng)作，直到碰到左極限開關(guān)，則洗車整個(gè)流程完成，啟動(dòng)燈熄滅。 2．原點(diǎn)復(fù)位設(shè)計(jì)。 若洗車機(jī)正在動(dòng)作時(shí)發(fā)生停電或故障，則故障排除后必須使用原點(diǎn)復(fù)位，將洗車機(jī)復(fù)位到原點(diǎn)，才能做洗車全流程的動(dòng)作，其動(dòng)作就是按下[復(fù)位按鈕]，則洗車機(jī)的右移、噴水、洗刷、風(fēng)扇及清潔劑噴灑均需停止，洗車機(jī)往左移，當(dāng)洗車機(jī)到達(dá)左極限開關(guān)時(shí)，原點(diǎn)復(fù)位燈亮起，表示洗車機(jī)完成復(fù)位動(dòng)作。 3. 自助洗車機(jī)的長(zhǎng)處 ⑴.使用洗車機(jī)洗一輛車的時(shí)間只需要3~4分鐘，效率高。 ⑵.使用自助洗車機(jī)能大大削減生產(chǎn)力、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省成本。 ⑶.一般使用新科學(xué)技術(shù)研發(fā)的自助洗車機(jī)清洗與職員手洗比起來(lái)更易吸引客戶，在提高群體形象的同時(shí)，又能大幅度提高的經(jīng)濟(jì)收益。 ⑷.自助洗車機(jī)純粹可以采用輪回水設(shè)備，水用量在原有上可削減1/3，更可有用的合理哄騙水資源，節(jié)能環(huán)保。 1.2自助洗車機(jī)控制工藝分析 洗車機(jī)的主運(yùn)動(dòng)是左右循環(huán)運(yùn)動(dòng)，有左右行程開關(guān)控制，同時(shí)不同循環(huán)次序伴隨不同的動(dòng)作，如噴水刷車噴灑清潔劑及風(fēng)扇吹干動(dòng)作等。系統(tǒng)還采用了復(fù)位設(shè)計(jì)，如在洗車工程中由于其他原因使洗車停止在非原點(diǎn)的其他位置，則需手動(dòng)對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，到位時(shí)復(fù)位燈亮，此時(shí)才可以啟動(dòng)，否則啟動(dòng)無(wú)效。洗車機(jī)經(jīng)啟動(dòng)后可自行完成洗車動(dòng)作后自行停止，也可在需要時(shí)手動(dòng)停止。 洗車機(jī)第一次右移有噴水及刷車動(dòng)作，到達(dá)有極限使右極限開關(guān)動(dòng)作，從而控制洗車機(jī)左移，而噴水及刷洗繼續(xù)，直到碰到左極限開關(guān)。洗車機(jī)第二次右移時(shí)，噴水停止，刷子動(dòng)作及清潔劑開始噴灑，直到右極限行程開關(guān)動(dòng)作，洗車機(jī)左移，清潔劑繼續(xù)噴灑，直到使左極限開關(guān)動(dòng)作。洗車機(jī)第三次右移時(shí)，洗車機(jī)右移3S停止，刷洗5S，連續(xù)兩次后繼續(xù)右移，直到碰到右極限開關(guān)，其中，洗車機(jī)右移及刷子刷洗由接通延時(shí)計(jì)時(shí)器T37和T38形成的震蕩電路控制，直到碰到右極限開關(guān)后通過(guò)互鎖使刷子動(dòng)作電路斷開，刷子停止工作。此時(shí)洗車機(jī)左移，進(jìn)行和上次右移時(shí)相同的動(dòng)作，直到碰到右極限形成開關(guān)。洗車機(jī)第四次右移，噴灑清水及刷子動(dòng)作，直到碰到右極限行程開關(guān)。洗車左移同時(shí)噴水刷洗繼續(xù)，直到碰到左極限開關(guān)噴水刷洗停止。洗車機(jī)第五次右移，風(fēng)扇開始動(dòng)作，直到碰到右極限開關(guān)，洗車機(jī)左移風(fēng)扇繼續(xù)動(dòng)作。洗車機(jī)左移直到碰到左極限開關(guān)，控制整個(gè)設(shè)備停止，洗車機(jī)完成洗車。 第2章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 2.1系統(tǒng)硬件組成 本系統(tǒng)采用PLC作為核心控制。以按鍵和投幣作為信息采集單元，以PLC為作為數(shù)據(jù)處理和控制單元，以數(shù)碼管作為數(shù)據(jù)顯示單元，以指示燈作為用戶狀態(tài)單元和開鎖指示單元，組成硬件結(jié)構(gòu)框架圖。 其中按鈕輸入信號(hào)包括人工輸入的信號(hào)和洗車機(jī)碰到限位開關(guān)時(shí)的信號(hào)。人工輸入信號(hào)包括：開始按鈕、開始投幣按鈕、投幣結(jié)束按鈕、開始洗車按鈕；洗車機(jī)碰到限位開關(guān)的信號(hào)包括：洗車機(jī)初始位置信號(hào)、左限位開關(guān)信號(hào)、右限位開關(guān)信號(hào)。 2.2控制方法分析 通過(guò)控制要求可知，本程序設(shè)計(jì)主要分為兩部分：投幣程序和洗車程序。先啟動(dòng)洗車機(jī)，然后開始投幣，當(dāng)投入的總錢數(shù)大于等于100元，然后找余錢并啟動(dòng)洗車程序，開始洗車，洗車指示燈亮。洗車程序結(jié)束，洗車機(jī)碰到左極限開關(guān)自動(dòng)停止，洗車指示燈亮熄滅。在洗車過(guò)程中，如果出現(xiàn)故障，排除故障后按復(fù)位開關(guān)，程序跳轉(zhuǎn)到洗車程序開始出重新運(yùn)行洗車程序直至結(jié)束。 2.3I/O分配表 表一I/O分配表 輸入點(diǎn) I0.2：左極限感測(cè)開關(guān) I0.1：右極限感測(cè)開關(guān) I0.0：?jiǎn)?dòng)開關(guān) I1.0：復(fù)位開關(guān) I0.3：退幣孔 I0.4：5元投幣孔 I0.5：10元投幣孔 I0.6：50元投幣孔 輸出點(diǎn) Q0.4：洗車機(jī)左移 Q0.0：洗車機(jī)右移 Q0.1：噴水機(jī)灑水 Q0.5：噴灑清潔劑 Q0.2：刷子洗刷動(dòng)作 Q0.6：風(fēng)扇吹干動(dòng)作 Q0.3啟動(dòng)燈 Q0.7原點(diǎn)復(fù)位燈 Q1.0-Q1.7七段燈顯示金額 2.4系統(tǒng)接線圖設(shè)計(jì) 圖2-2 系統(tǒng)接線圖 第3章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設(shè)計(jì) 3.1控制程序流程圖設(shè)計(jì) 開始 在原點(diǎn)? 右極限？ 左極限？ 啟動(dòng) 洗車右移，噴水刷洗，啟動(dòng)燈亮 洗車左移，噴水刷洗繼續(xù) 復(fù)位到位 復(fù)位燈亮 A N Y N N Y 洗車右移，噴水刷洗停止，噴清潔劑 Y N 右極限？ A 洗車左移，繼續(xù)噴清潔劑 洗車右移，停噴清潔劑 右移3S? 左極限？ Y Y 洗車停，刷子刷洗 5S？ Y Y 洗車右移，刷子停 3S？ B N N N N B 5S？ 3S？ 3S? 5S? 右極限？ 洗車停，刷子刷洗 Y 刷子停，洗車右移 Y N N Y 洗車左移 N Y 洗車停，刷子刷洗 N Y 洗車左移，刷子停 C N Y 洗車停，刷子刷洗 5S？ 刷子停，洗車左移 左極限？ 洗車右移，噴水刷洗 右極限？ 洗車左移，噴水刷洗繼續(xù) 左極限？ 洗車右移，噴水刷洗停止，風(fēng)扇工作 D N Y N Y N Y N Y C D 右極限？ 洗車左移，風(fēng)扇繼續(xù)工作 左極限？ 整個(gè)流程結(jié)束，啟動(dòng)燈滅 結(jié)束 N Y N Y 圖3-1 程序流程圖 3.2控制程序時(shí)序圖設(shè)計(jì) Q0.0 Q0.1 M0.1 Q0.2 Q0.3 M0.0 SM0.1 I0.0啟動(dòng) M0.2 Q0.4 Q0.0 Q0.2 Q0.3 M0.3 Q0.3 Q0.1 Q0.5 M0.4 Q0.4 Q0.5 Q0.0 M0.5 Q0.1 Q0.0 T37 R C0 M0.6 Q0.0 Q0.3 T38 C0加1 M0.7 Q0.1 Q0.0 I0.1到右限位 I0.2到左限位 I0.1到右限位 I0.2到左限位 T37 C0*T38 /C0*T38 I0.1到右限位 Q0.0 Q0.4 M1.0 T39 R C1 M1.1 Q0.3 Q0.0 T40 C1加1 M1.2 Q0.0 Q0.4 M1.3 Q0.0 Q0.3 Q0.1 Q0.2 M1.4 Q0.3 Q0.4 Q0.0 Q0.2 M1.5 Q0.0 Q0.1 Q0.6 M1.6 Q0.0 Q0.4 Q0.6 T39 C1*T40 /C1*T40 I0.2到左限位 I0.1到右限位 I0.2到左限位 I0.1到左限位 I0.2到右限位 圖3-2 控制程序時(shí)序圖 第4章監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 PLC與上位監(jiān)控軟件通訊 PLC選用Modbus RTU主通訊模塊。Pakscan IIE主站控制器是一個(gè)遠(yuǎn)程終端單元，做為Modbus從設(shè)備。PLC的CPU通過(guò)Modbus RTU主通訊模塊控制Pakscan IIE主站控制器的讀寫，被稱為Modbus host。系統(tǒng)采用單Modbus host兩線通訊方式，該方式最多可以連接32個(gè)Pakscan IIE主站控制器。 主通訊模塊的程序設(shè)計(jì)有3部分內(nèi)容：初始化通訊模塊，讀寫Modbus數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)通訊狀態(tài)。 通訊模塊的初始化工作主要是配置3個(gè)初始化控制塊的參數(shù)：Slave 控制塊（SCB），信息控制塊（MCB）和通訊要求參數(shù)塊。SCB是一個(gè)15個(gè)寄存器長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊，功能是定義與其通訊的Slave的型號(hào)、個(gè)數(shù)、狀態(tài)等參數(shù)。每一個(gè)Slave需要定義一個(gè)SCB塊。MCB是一個(gè)6個(gè)寄存器長(zhǎng)的數(shù)據(jù)塊，功能是定義Master。要求每Slave執(zhí)行的命令信息包括命令類型、引用地址偏移、PLC引用地址偏移、主機(jī)號(hào)等參數(shù)，每一種命令需要定義一個(gè)MCB塊。 讀寫Modbus RTU數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)通訊狀態(tài)的編程相對(duì)簡(jiǎn)單，只要讀寫初始化時(shí)定義的相應(yīng)的PLC參數(shù)地址即可。 第5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 5.1系統(tǒng)調(diào)試 在程序編寫完成后，經(jīng)過(guò)軟件調(diào)試程序后把程序輸入到PLC編程器里面，把外部的接線接好，然后開始進(jìn)行硬件調(diào)試，先檢驗(yàn)其是否符合設(shè)計(jì)初衷，是否能達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)。首先是投幣程序的調(diào)試，檢驗(yàn)投幣時(shí)程序是否能得到信號(hào)，在滿足條件的情況下能否得到響應(yīng)。然后是洗車程序的調(diào)試，通過(guò)假定輸入一定的初值來(lái)檢驗(yàn)程序是否正常。由于實(shí)驗(yàn)室條件有限，故改用三菱仿真軟件和觸摸屏仿真軟件來(lái)調(diào)試。通過(guò)多次的調(diào)試和修改，最終程序達(dá)到了控制要求。調(diào)試結(jié)果圖如下： 圖5-1 調(diào)試結(jié)果（1） 圖5-2 調(diào)試結(jié)果（2） 圖5-3 調(diào)試結(jié)果（3） 圖5-4 調(diào)試結(jié)果（4） 圖5-5 調(diào)試結(jié)果（5） 5.2結(jié)果分析 洗車機(jī)的主運(yùn)動(dòng)是左右循環(huán)運(yùn)動(dòng)，有左右行程開關(guān)控制，同時(shí)不同循環(huán)次序伴隨不同的動(dòng)作，如噴水刷車噴灑清潔劑及風(fēng)扇吹干動(dòng)作等。系統(tǒng)還采用了復(fù)位設(shè)計(jì)，如在洗車工程中由于其他原因使洗車停止在非原點(diǎn)的其他位置，則需手動(dòng)對(duì)其進(jìn)行復(fù)位，到位時(shí)復(fù)位燈亮，此時(shí)才可以啟動(dòng)，否則啟動(dòng)無(wú)效。洗車機(jī)經(jīng)啟動(dòng)后可自行完成洗車動(dòng)作后自行停止，也可在需要時(shí)手動(dòng)停止。 洗車機(jī)第一次右移有噴水及刷車動(dòng)作，到達(dá)有極限使右極限開關(guān)動(dòng)作，從而控制洗車機(jī)左移，而噴水及刷洗繼續(xù)，直到碰到左極限開關(guān)。洗車機(jī)第二次右移時(shí)，噴水停止，刷子動(dòng)作及清潔劑開始噴灑，直到右極限行程開關(guān)動(dòng)作，洗車機(jī)左移，清潔劑繼續(xù)噴灑，直到使左極限開關(guān)動(dòng)作。洗車機(jī)第三次右移時(shí)，洗車機(jī)右移3S停止，刷洗5S，連續(xù)兩次后繼續(xù)右移，直到碰到右極限開關(guān)，其中，洗車機(jī)右移及刷子刷洗由接通延時(shí)計(jì)時(shí)器T37和T38形成的震蕩電路控制，直到碰到右極限開關(guān)后通過(guò)互鎖使刷子動(dòng)作電路斷開，刷子停止工作。此時(shí)洗車機(jī)左移，進(jìn)行和上次右移時(shí)相同的動(dòng)作，直到碰到右極限形成開關(guān)。洗車機(jī)第四次右移，噴灑清水及刷子動(dòng)作，直到碰到右極限行程開關(guān)。洗車左移同時(shí)噴水刷洗繼續(xù)，直到碰到左極限開關(guān)噴水刷洗停止。洗車機(jī)第五次右移，風(fēng)扇開始動(dòng)作，直到碰到右極限開關(guān)，洗車機(jī)左移風(fēng)扇繼續(xù)動(dòng)作。洗車機(jī)左移直到碰到左極限開關(guān)，控制整個(gè)設(shè)備停止，洗車機(jī)完成洗車。 課程設(shè)計(jì)心得 通過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際，與具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合開發(fā)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應(yīng)用于實(shí)際，又讓我們懂得了在實(shí)踐中遇到的問(wèn)題怎樣用理論去解決。 在本次設(shè)計(jì)中，我們還需要大量的以前沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過(guò)程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關(guān)知識(shí)，不知不覺(jué)中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學(xué)習(xí)的知識(shí)是有限的，在以后的工作中我們肯定會(huì)遇到許多未知的領(lǐng)域，這方面的能力便會(huì)使我們受益非淺。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，總是遇到這樣或那樣的問(wèn)題。有時(shí)發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，需要做大量的工作，花大量的時(shí)間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來(lái)了。為以后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)了信心。 參考文獻(xiàn) [1] 李建興．可編步伐節(jié)制器及其應(yīng)用[M]．BeiJing：機(jī)械工業(yè)出書社，1999 [2] 邱公偉．可編程節(jié)制器收集通信及應(yīng)用[M]．BeiJing：清華大學(xué)出書社，2000 [3] 鄒益仁等．現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)制體系的預(yù)設(shè)和開發(fā)[M]．BeiJing：國(guó)防工業(yè)出書社，2003 [4] 廖常初. 可編步伐節(jié)制器的編程要領(lǐng)與工程應(yīng)用[M]，重慶：重慶大學(xué)出書社，2001 [5] 陳在平等．可編步伐節(jié)制器技能與應(yīng)用體系預(yù)設(shè)[M]．BeiJing：機(jī)械工業(yè)出書社，2002　　 [6] 宮淑貞等．可編程節(jié)制器道理及應(yīng)用[M]．BeiJing：人民郵電出書社，2002 [7] 方承遠(yuǎn)．電情操制道理與預(yù)設(shè)[M]．BeiJing：機(jī)械工業(yè)出書社，2000 [8] 馬小軍．修建電情操制技能[M].BeiJing：機(jī)械工業(yè)出書社，2003 附錄 梯形圖 主要程序: 網(wǎng)絡(luò)1啟動(dòng)燈 O M1.5 AN I0.3 AN M1.4 = M1.5 = M0.7 網(wǎng)絡(luò)2 復(fù)位燈 LD I0.3 O M1.6 = M1.6 = Q0.3 A I0.2 = Q1.0 網(wǎng)絡(luò)3 右移 LD I0.0 O M0.0 AN M0.1 AN I0.3 = M0.0 = Q0.0 網(wǎng)絡(luò)4 噴水動(dòng)作 LDN M0.2 LD M1.0 AN M1.2 OLD AN I0.3 = Q0.5 網(wǎng)絡(luò)5 刷子動(dòng)作 LDN M0.2 LD T37 AN T38 OLD LD T39 AN T40 OLD LD T41 AN T42 OLD LD T43 AN T44 OLD LD M1.0 AN M1.2 OLD LPS AN I0.3 = Q0.2 LRD TON T38, 50 LRD TON T40, 50 LRD TON T42, 50 LPP TON T44, 50 網(wǎng)絡(luò)6 左移 LD I0.1 A M0.0 O M0.1 AN M0.2 = M0.1 = Q0.3 網(wǎng)絡(luò)7 右移 LD I0.2 A M0.1 O M0.2 AN M0.3 AN I0.3 = M0.2 = Q0.0 網(wǎng)絡(luò)8 清潔劑 LD M0.2 O M0.3 AN M0.5 AN I0.3 = M0.3 = Q0.4 網(wǎng)絡(luò)9 左移 LD I0.1 A M0.2 O M0.4 AN M0.5 = M0.4 = Q0.3 網(wǎng)絡(luò) 10 右移3s停止 LDN I0.2 AN M0.4 ON M0.5 AN T37 AN I0.3 = M0.5 = Q0.0 TON T37, 30 網(wǎng)絡(luò)11 刷子停止工作后再右移 3s停止 LD T38 AN T39 = Q0.0 TON T39, 30 網(wǎng)絡(luò) 12 刷子再次停止后右移 LD T40 AN M0.6 = Q0.0 網(wǎng)絡(luò) 13 至右極限后開始左移，3s后停止 LD I0.1 O M0.6 AN T41 AN I0.3 = M0.6 = Q0.3 TON T41, 30 網(wǎng)絡(luò) 14 刷子工作5s后停止并向左移動(dòng)，3s后停止 LD T42 AN T43 = Q0.3 TON T43, 30 網(wǎng)絡(luò) 15 刷子再工作5s后停止并向左移動(dòng) LD T42 AN T43 = Q0.3 TON T43, 30 網(wǎng)絡(luò) 16 至左極限后右移 LD I0.2 A M0.7 O M1.0 AN M1.1 AN I0.3 = M1.0 = Q0.0 網(wǎng)絡(luò) 17 左移 LD I0.1 A M1.0 O M1.1 AN M1.2 = M1.1 = Q0.3 網(wǎng)絡(luò) 18 右移，風(fēng)扇動(dòng)作 LD I0.2 A M1.1 O M1.2 AN I0.3 LPS = M1.2 AN M1.3 = Q0.0 LPP AN M1.4 = Q0.1 網(wǎng)絡(luò) 19 左移 LD I0.1 A M1.2 O M1.3 AN I0.3 = M1.3 = Q0.3 網(wǎng)絡(luò) 20 結(jié)束 LD I0.2 A M1.3 = M1.4 = Q0.6