自助洗车机控制设计-PLC课程设计.doc

第1章 控制工艺流程分析1.1 自主洗车控制过程描述设计投币100元自助洗车机。1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。7段数码管会显示投币金额（用BCD码），当投币超过100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。2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。3. 自助洗车机的长处.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，又能大幅度提高的经济收益。.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，更可有用的合理哄骗水资源，节能环保。1.2自助洗车机控制工艺分析洗车机的主运动是左右循环运动，有左右行程开关控制，同时不同循环次序伴随不同的动作，如喷水刷车喷洒清洁剂及风扇吹干动作等。系统还采用了复位设计，如在洗车工程中由于其他原因使洗车停止在非原点的其他位置，则需手动对其进行复位，到位时复位灯亮，此时才可以启动，否则启动无效。洗车机经启动后可自行完成洗车动作后自行停止，也可在需要时手动停止。洗车机第一次右移有喷水及刷车动作，到达有极限使右极限开关动作，从而控制洗车机左移，而喷水及刷洗继续，直到碰到左极限开关。洗车机第二次右移时，喷水停止，刷子动作及清洁剂开始喷洒，直到右极限行程开关动作，洗车机左移，清洁剂继续喷洒，直到使左极限开关动作。洗车机第三次右移时，洗车机右移3S停止，刷洗5S，连续两次后继续右移，直到碰到右极限开关，其中，洗车机右移及刷子刷洗由接通延时计时器T37和T38形成的震荡电路控制，直到碰到右极限开关后通过互锁使刷子动作电路断开，刷子停止工作。此时洗车机左移，进行和上次右移时相同的动作，直到碰到右极限形成开关。洗车机第四次右移，喷洒清水及刷子动作，直到碰到右极限行程开关。洗车左移同时喷水刷洗继续，直到碰到左极限开关喷水刷洗停止。洗车机第五次右移，风扇开始动作，直到碰到右极限开关，洗车机左移风扇继续动作。洗车机左移直到碰到左极限开关，控制整个设备停止，洗车机完成洗车。第2章 控制系统总体方案设计2.1系统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。2.2控制方法分析通过控制要求可知，本程序设计主要分为两部分：投币程序和洗车程序。先启动洗车机，然后开始投币，当投入的总钱数大于等于100元，然后找余钱并启动洗车程序，开始洗车，洗车指示灯亮。洗车程序结束，洗车机碰到左极限开关自动停止，洗车指示灯亮熄灭。在洗车过程中，如果出现故障，排除故障后按复位开关，程序跳转到洗车程序开始出重新运行洗车程序直至结束。2.3I/O分配表 表一I/O分配表输入点I0.2：左极限感测开关I0.1：右极限感测开关I0.0：启动开关I1.0：复位开关I0.3：退币孔I0.4：5元投币孔I0.5：10元投币孔I0.6：50元投币孔输出点Q0.4：洗车机左移Q0.0：洗车机右移Q0.1：喷水机洒水Q0.5：喷洒清洁剂Q0.2：刷子洗刷动作Q0.6：风扇吹干动作Q0.3启动灯 Q0.7原点复位灯Q1.0-Q1.7七段灯显示金额2.4系统接线图设计图2-2 系统接线图第3章 控制系统梯形图程序设计3.1控制程序流程图设计开始在原点?右极限？左极限？启动洗车右移，喷水刷洗，启动灯亮洗车左移，喷水刷洗继续复位到位复位灯亮ANYNNY洗车右移，喷水刷洗停止，喷清洁剂YN右极限？A洗车左移，继续喷清洁剂洗车右移，停喷清洁剂右移3S?左极限？YY洗车停，刷子刷洗5S？YY洗车右移，刷子停3S？BNNNNB5S？3S？3S?5S?右极限？洗车停，刷子刷洗Y刷子停，洗车右移Y N NY洗车左移NY洗车停，刷子刷洗NY洗车左移，刷子停CNY 洗车停，刷子刷洗5S？刷子停，洗车左移左极限？洗车右移，喷水刷洗右极限？洗车左移，喷水刷洗继续左极限？洗车右移，喷水刷洗停止，风扇工作DNYNYNYNYCD右极限？洗车左移，风扇继续工作左极限？整个流程结束，启动灯灭结束NYNY图3-1 程序流程图3.2控制程序时序图设计Q0.0Q0.1M0.1Q0.2Q0.3M0.0SM0.1I0.0启动M0.2Q0.4Q0.0Q0.2Q0.3M0.3Q0.3Q0.1Q0.5M0.4Q0.4Q0.5Q0.0M0.5Q0.1Q0.0T37R C0M0.6Q0.0Q0.3T38C0加1M0.7Q0.1Q0.0I0.1到右限位I0.2到左限位I0.1到右限位I0.2到左限位T37C0*T38/C0*T38I0.1到右限位Q0.0Q0.4M1.0T39R C1M1.1Q0.3Q0.0T40C1加1M1.2Q0.0Q0.4M1.3Q0.0Q0.3Q0.1Q0.2M1.4Q0.3Q0.4Q0.0Q0.2M1.5Q0.0Q0.1Q0.6M1.6Q0.0Q0.4Q0.6T39C1*T40/C1*T40I0.2到左限位I0.1到右限位I0.2到左限位I0.1到左限位I0.2到右限位图3-2 控制程序时序图第4章监控系统设计4.1 PLC与上位监控软件通讯PLC选用Modbus RTU主通讯模块。Pakscan IIE主站控制器是一个远程终端单元，做为Modbus从设备。PLC的CPU通过Modbus RTU主通讯模块控制Pakscan IIE主站控制器的读写，被称为Modbus host。系统采用单Modbus host两线通讯方式，该方式最多可以连接32个Pakscan IIE主站控制器。主通讯模块的程序设计有3部分内容：初始化通讯模块，读写Modbus数据，监测通讯状态。通讯模块的初始化工作主要是配置3个初始化控制块的参数：Slave 控制块（SCB），信息控制块（MCB）和通讯要求参数块。SCB是一个15个寄存器长的数据块，功能是定义与其通讯的Slave的型号、个数、状态等参数。每一个Slave需要定义一个SCB块。MCB是一个6个寄存器长的数据块，功能是定义Master。要求每Slave执行的命令信息包括命令类型、引用地址偏移、PLC引用地址偏移、主机号等参数，每一种命令需要定义一个MCB块。读写Modbus RTU数据和监测通讯状态的编程相对简单，只要读写初始化时定义的相应的PLC参数地址即可。第5章 系统调试及结果分析5.1系统调试在程序编写完成后，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，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，故改用三菱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（1）图5-2 调试结果（2）图5-3 调试结果（3）图5-4 调试结果（4）图5-5 调试结果（5）5.2结果分析洗车机的主运动是左右循环运动，有左右行程开关控制，同时不同循环次序伴随不同的动作，如喷水刷车喷洒清洁剂及风扇吹干动作等。系统还采用了复位设计，如在洗车工程中由于其他原因使洗车停止在非原点的其他位置，则需手动对其进行复位，到位时复位灯亮，此时才可以启动，否则启动无效。洗车机经启动后可自行完成洗车动作后自行停止，也可在需要时手动停止。洗车机第一次右移有喷水及刷车动作，到达有极限使右极限开关动作，从而控制洗车机左移，而喷水及刷洗继续，直到碰到左极限开关。洗车机第二次右移时，喷水停止，刷子动作及清洁剂开始喷洒，直到右极限行程开关动作，洗车机左移，清洁剂继续喷洒，直到使左极限开关动作。洗车机第三次右移时，洗车机右移3S停止，刷洗5S，连续两次后继续右移，直到碰到右极限开关，其中，洗车机右移及刷子刷洗由接通延时计时器T37和T38形成的震荡电路控制，直到碰到右极限开关后通过互锁使刷子动作电路断开，刷子停止工作。此时洗车机左移，进行和上次右移时相同的动作，直到碰到右极限形成开关。洗车机第四次右移，喷洒清水及刷子动作，直到碰到右极限行程开关。洗车左移同时喷水刷洗继续，直到碰到左极限开关喷水刷洗停止。洗车机第五次右移，风扇开始动作，直到碰到右极限开关，洗车机左移风扇继续动作。洗车机左移直到碰到左极限开关，控制整个设备停止，洗车机完成洗车。课程设计心得通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。参考文献1 李建兴可编步伐节制器及其应用MBeiJing：机械工业出书社，1999 2 邱公伟可编程节制器收集通信及应用MBeiJing：清华大学出书社，2000 3 邹益仁等现场总线节制体系的预设和开发MBeiJing：国防工业出书社，20034 廖常初. 可编步伐节制器的编程要领与工程应用M，重庆：重庆大学出书社，2001 5 陈在平等可编步伐节制器技能与应用体系预设MBeiJing：机械工业出书社，20026 宫淑贞等可编程节制器道理及应用MBeiJing：人民邮电出书社，2002 7 方承远电情操制道理与预设MBeiJing：机械工业出书社，2000 8 马小军修建电情操制技能M.BeiJing：机械工业出书社，2003附录梯形图主要程序:网络1启动灯O M1.5AN I0.3AN M1.4= M1.5= M0.7网络2 复位灯LD I0.3O M1.6= M1.6= Q0.3A I0.2= Q1.0网络3 右移LD I0.0O M0.0AN M0.1AN I0.3= M0.0= Q0.0网络4 喷水动作LDN M0.2LD M1.0AN M1.2OLDAN I0.3= Q0.5网络5 刷子动作LDN M0.2LD T37AN T38OLDLD T39AN T40OLDLD T41AN T42OLDLD T43AN T44OLDLD M1.0AN M1.2OLDLPSAN I0.3= Q0.2LRDTON T38, 50LRDTON T40, 50LRDTON T42, 50LPPTON T44, 50网络6 左移LD I0.1A M0.0O M0.1AN M0.2= M0.1= Q0.3网络7 右移LD I0.2A M0.1O M0.2AN M0.3AN I0.3= M0.2= Q0.0网络8 清洁剂LD M0.2O M0.3AN M0.5AN I0.3= M0.3= Q0.4网络9 左移LD I0.1A M0.2O M0.4AN M0.5= M0.4= Q0.3网络 10 右移3s停止LDN I0.2AN M0.4ON M0.5AN T37AN I0.3= M0.5= Q0.0TON T37, 30网络11 刷子停止工作后再右移3s停止LD T38AN T39= Q0.0TON T39, 30网络 12 刷子再次停止后右移LD T40AN M0.6= Q0.0网络 13 至右极限后开始左移，3s后停止LD I0.1O M0.6AN T41AN I0.3= M0.6= Q0.3TON T41, 30网络 14 刷子工作5s后停止并向左移动，3s后停止LD T42AN T43= Q0.3TON T43, 30网络 15 刷子再工作5s后停止并向左移动LD T42AN T43= Q0.3TON T43, 30网络 16 至左极限后右移LD I0.2A M0.7O M1.0AN M1.1AN I0.3= M1.0= Q0.0网络 17 左移LD I0.1A M1.0O M1.1AN M1.2= M1.1= Q0.3网络 18 右移，风扇动作LD I0.2A M1.1O M1.2AN I0.3LPS= M1.2AN M1.3= Q0.0LPPAN M1.4= Q0.1网络 19 左移LD I0.1A M1.2O M1.3AN I0.3= M1.3= Q0.3网络 20 结束LD I0.2A M1.3= M1.4= Q0.6