自助洗车机毕业设计

自助洗车机控制程序第一章 PLC的概述11可编程控制器概况可编程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，简称PC）。与个人计算机的PC相区别，用PLC表示。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。1.2 PLC的结构及基本配置一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。一、CPU的构成PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。二、I/O模块：PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。三、电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。四、底板或机架：大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。五、PLC 的外部设备外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类1.编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。2.监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。3.存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。4.输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。六、PLC的通信联网PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳功能。1.3 PLC选型PLC的选型一般从一下几个方面加以考虑：一I/O点数是PLC的一项重要指标。合理选择I/O点数既可使系统满足控制要求，又可使系统总投资最少。PLC的输出/输入总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开关量、输入/输出设备情况（包括模拟量、开关量、输出类型）来确定，一般一个输入/输出元件要占用一个输入/输出点。（一） I/O点数的估算I/O点数是PLC的一项重要指标。本方案总点数一共有16点，根据估计的总点数上再加上20%30%的备用量的原则。要选择总点数超过20点的PLC机型。（二） 用户存储器容量的估算根据经验，每个I/O点及有关功能元件占用的内存量大致如下：开关量输入元件： 1020B/点 ；开关量输出元件： 510B/点 ；定时器/计数器：2B/个；模拟量：100150B/点；通信接口；一个接口一般需要300B以上。本方案根据上面算出总字节数共1040B，再考虑增加25%左右的备用量，总共大约1300B，所以要选择内存容量大于1300B的PLC机型。（三） CPU功能与结构的选择选型时要从一下几个方面来考虑：1 功能与任务相适应2 PLC的处理速度应满足实时控制的要求3 PLC结构合理、机型统一4 在线编程和离线编程的选择根据以上几点要求，结合本设计的具体情况：系统控制要求较高，需要PID调节等等功能，PLC的处理速度要求较高，来进行选择PLC的硬件。二 、开关量I/O模块的选择（一）开关量输入模块的选择选择开关量输入模块时主要考虑以下几点：1 选择工作电压等级 2.选择模块密度3.门槛电平 4.输入端漏电流的控制根据实际需情况，本方案选择的是PLC内部提供24V电源。（二）开关量输出模块的选择1输出方式的选择输出方式共有三种：晶闸管输出、晶体管输出、继电器输出。本方案根据以上三种各自输出的特点，结合所需实际选择继电器输出的方式。2输出电流选择模块的输出电流必须大于负载电流的额定值，且选用输出模块还应注意同时接通点数的电流累计值 必须小于公共端所允许通过的电流值。三 、模拟量I/O模块的选择（一）模拟量输入模块选择（1）模拟量值的输入范围。模拟量的输入可以是电压信号或电流信号。（2）模拟量输入分辨率、精度、转换时间等参数指标应符合具体的系统要求。（3）在应用中要注意抗干扰措施 根据设计要求，再根据如果变送器离模拟量输入模块较远时，系统设计尽量选用020mA或420mA型的原则。（二）模拟量输出模块的选择模拟量输出模块的输出类型有电压输出和电流输出两种，输出范围有010V、-10V10V、020mA、420mA等。另外模拟量输出模块还有不同的输出功率，在使用时要根据情况来选择。模拟量输出模块的输出精度、分辨率、抗干扰措施等都与模拟量输入模块情况类似。我所选用的是三菱FX2N型号的可编程控制器，总点数有48点，输入为24点，输出为24点。它的优点是抗干扰能力强、通用性强、指令通俗易懂、便于记忆、功能指令强大、使用方便、适应面广、可靠性高、能在恶劣环境下工作等。1.4 可编程控制器使用中应注意的问题要使PLC控制系统能长期正常工作，除必须保证系统设计的合理性和可靠性外，注意系统日常维护和定期检修也非常重要。一、 PLC的正确接线1、 电源连接PLC通常采用单相交流电源。接线时，要分清楚接线端子上“N”端（零线）和“接地”端。PLC的供电线路要与其他大功率用电设备或会产生强干扰的设备分开。采用隔离变压器是一项有益的措施，它可以减少外界设备对PLC的影响。PLC的交流电源线应单独从机顶进入控制柜中，不能与其他直流信号线、模拟信号线捆在一起走线，以减少对其他控制线路的干扰。2、 接地线良好的接地是保证可编程控制器可靠工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。为了有效地减少干扰，应给PLC接专用的地线，接地点应与其他动力设备的接地点分开。若做不到这一点也必须做到PLC与其他设备公共接地，禁止与其他设备串联接地，更不能通过水管、避雷线接地。PLC的基本单元必须接地。如果选用扩展单元，其接地点应与基本单元的接地点接在一起。3、 RUN端子的接线PLC都带有RUN端。在RUN端和COM端之间接入一个按钮或开关，可以控制PLC进入运行状态，执行控制程序。如果按钮或开关断开，则PLC停止运行。4、 紧急停止线路在PLC控制系统中，应设置紧急停止线路，提供最高安全性。紧急停止应不受PLC控制。第二章 洗车机简介2.1 课程背景我国汽车工业高速度完成长，汽车需求年均增加24.5%，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1390万辆三轮汽车外)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。据统计，在一个纯粹成熟的国际化汽车市场中，汽车的发卖利润在整个汽车业的利润构成中仅占20%，零器件供应的利润占20%，而50%60%的利润是从汽车办事业中孕育发生的usa汽车办事业的营业额已跨越汽车整车的发卖额，此中，唯独一个汽车使容貌美丽业年产值就已跨越3500亿美元。市场查询拜访表白：如今我国60%以上的私人高档汽车车主有给汽车做使容貌美丽和养护的习气,30%以上的中低档车车主也起头形成了使汽车容貌美丽和养护的观念；30%以上的公用高档汽车也定时进行容貌美丽养护；50%以上的私家车车主愿意在掌握基本技能的情况下进行汽车使容貌美丽和养护，使汽车容貌美丽业在我国有着一定的潜在市场成长空间。作为汽车容貌美丽行业的龙头产品，PLC控制的劳力清洗机，则是我们汽车养护必不成少的清洗东西业内子士阐发，虽然人工洗车和PLC洗车的收费相差不几，但在时间、效率、人的劳力、物力上却泾渭分明。2.2 洗车机的长处.使用洗车机洗一辆车的时间只需要34分钟，效率高。.使用自助洗车机能大大削减生产力、降低劳动强度，节省成本。 .一般使用新科学技术研发的自助洗车机清洗与职员手洗比起来更易吸引客户，在提高群体形象的同时，又能大幅度提高经济收益。.自助洗车机纯粹可以采用轮回水设备，水用量在原有上可削减1/3，更可有用的合理利用水资源，节能环保。2.3 设计目的1设计投币85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85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85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3 s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。第三章 PLC在控制系统中的应用3.1自动洗车机配置如图所示3.2 系统组成自动找零投币机七段数码显示器5元控制开关10元控制开关50元控制开关PLC洗车机左右移动喷水机喷洒洗涤剂刷子风扇3.3 硬件接线图3.4 I/O分配表I/O分配表 输入点 输出点名称代号输入点输出点代号名称左极限感测开关SB1X0洗车机左移M1Y0右极限感测开关SB2X1洗车机右移M2Y1启动开关SB3X2喷水机洒水M3Y2复位开关SB4X3喷洒清洁剂M4Y3退币孔SB5X4刷子洗刷动作M5Y45元投币孔SB6X5风扇吹干动作M6Y510元投币孔SB7X6启动灯HL1Y650元投币孔SB8X7原点复位灯HL2Y73.5 材料表代号名称型号规格数量QF空气开关DZ47LE32C100三相四线 80A1M电动机Y242M4380V 18KW 1440r/min 36A1SQ行程开关LX191111SB按钮LA103H红 绿 黑1HL指示灯0.5W 厂家配套售出1KM接触器CJ1040三极 380V 75A4FU1主电路熔断器RL1100/80100A 配熔体80A3FU2控制电路熔断器RL116/516A 配熔体5A2FR热继电器JR1660/3D整定电流1.05-9.95A1主电路导线BVR10mm2若干控制电路导线BVR1mm2若干数码管XDFM410561K13.6 顺序功能图3.7 梯形图 3.8 指令语句表第四章 调试结果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。按下启动开关后，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷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，当洗车机右移3秒后停止，刷子开始洗刷洗车机往左移3秒后停止，刷子开始洗刷5秒后停止，洗车机继续往左移3秒后停止，刷子开始洗刷5秒后停止，洗车机继续左移，直到碰到左极限开关后停止，然后往左移设计心得时间过得真快，一转眼五年的学习生活就结束了。在我们离开学校走向社会之前，我们还要完成我们最后的任务毕业设计。刚知道要做毕业设计的时候，心里是七上八下的，总觉得自己做不好，可是在老师同学的鼓励性能我慢慢有了信心，一切从头开始，大家互相帮助。首先，我们最重要的问题是确定毕业设计的题目在大家的商议下决定做PLC控制的自主洗车机。其次，就是资料准备工作。我们在网上查阅了部分有关的资料然后对资料进行整理和分类。最后，就是动手做毕业设计了。前面所做的一切都是为这一步做铺垫，一步步地做下去之后，会发现要做出来并不是太难，只不过每做一些，就会发现一些错误要修改，就这样在不断的修改调试，再修改再调试，直到最后的胜利。在整个设计中我懂得了许多东西，相信会对今后的学习工作生活会有非常重要的影响。通过这次的毕业设计使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功的喜悦。虽然这个毕业设计做得业不太好，但是在设计过程中所学到的东西使这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。时间很快就已经到了，现在毕业设计业已经到了尾声了 ，现在想想，毕业设计就是其实就是让我们复习的一个过程，也是学习的一个过程。整理资料，这就是复习；接触新知识，这就是学习。虽然我们即将走出校园，可是我们不能忘记学习。在这里我要感谢我的指导老师李翠兰对我的悉心指导，感谢老师给我的帮助，也感谢我的同学们，谢谢你们！时间很快就已经到了，现在毕业设计业已经到了尾声了 ，现在想想，毕业设计就是其实就是让我们复习的一个过程，也是学习的一个过程。整理资料，这就是复习；接触新知识，这就是学习。虽然我们即将走出校园，可是我们不能忘记学习。在这里我要感谢我的指导老师李翠兰对我的悉心指导，感谢老师给我的帮助，也感谢我的同学们，谢谢你们！致谢在毕业设计过程中，我得到了许多方面的鼓励和帮助。首先，要感谢我的毕业设计指导老师李翠兰老师，她在繁忙的工作之余给予了我大量的指导与关心。这样，我的毕业设计才得以顺利的完成。其次，非常感谢仪征技师学院的所有老师和校领导，四年来是他（她）们培养了我，塑造了我，使我懂得了如何去学习，如何学好习，终于造就了一个性格开朗而坚毅、态度随和而忠诚、意志坚定而顽强的我，使我在任何情况下都能够做好每件事，处理好每一个问题。老师的教诲“宁可不用，不可不学”牢记在心。并在这次毕业设计中给予了我各方面的帮助和关怀，才使我顺利完成我技校生涯的最后一次大型作业。再者还要感谢的是为我辛勤劳作一辈子的父母，就因为有了他们不思劳苦，和殷勤的教导才锻炼出一个意志坚定，勤俭节约，知恩图报的我。并在本次设计中给予我物质上的支持，特别是精神上的支持。我将以实际行动来报答他们，不会辜负他们对我的期望。最后，我还要感谢我的同学，他们给我提供了大量的资料，并在我走投无路的时候为我调试程序，为我解决困难，才使我的论文和程序顺利完成，使我真正体会到了亲情和友情的力量。另外，对曾为我提供帮助的朋友表示感谢！参考文献(1)、可编程序控制器及其应用 王海国 机械工业出版社(2)、可编程序控制器应用技术与设计实力 高钦和 机械工业出版社(3)、电力拖动控制线路与技术能训练 李敬梅 机械工业出版社(4)、电器及PLC控制技术 高勤 机械工业出版社(5)、电器控制与PLC应用 余庸声 机械工业出版社(6)、 电工手册编写组电工手册 上海科技技术出版社40