畢業(yè)論文（設(shè)計）汽車自動清洗機控制系統(tǒng)設(shè)計

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1、 汽車自動清洗機控制系統(tǒng)設(shè)計摘要文章對我國發(fā)展低成本自動化的重要性等方面進行了研究。以自動汽車清洗機為對象，探討了全自動汽車清洗機智能控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。根據(jù)實際需要和市場的需求，在常規(guī)的可編程控制器（PLC）和單片機控制中，選擇了以可編程控制器為主的控制方案。根據(jù)自動清洗機的工藝過程和控制要求，采用三菱 FX2N 型號可編程序控制器設(shè)計了自動洗車機的控制系統(tǒng)。它要求其控制設(shè)備具有很強的抗干擾能力，而 PLC 是近幾年發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制器。由于它把計算機的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣泛等優(yōu)點與控制器系統(tǒng)的控制簡單、使用方便、抗干擾能力強、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，而其本身又具有體積小、重

2、量輕、耗電省等特點，在工業(yè)過程控制中的應(yīng)用越來越廣泛。文章中采用了以工業(yè)順序控制過程中廣泛使用的可編程控制器（PLC）對自動洗車機進行控制。通過對自動洗車機的工作原理的分析，提出總體設(shè)想，初步設(shè)計了電氣控制部分的設(shè)計方案和 PLC 控制的程序流程圖。關(guān)鍵字：可編程控制器；自動控制；順序控制；自動洗車機 ICONTROL SYSTEM OF PROGRAMMABLE CONTROLLER USED IN AUTOMATIC CAR WASHERSAbstract Article develop to our country low cost automatic importance，etc. r

3、espect carry on research. Regard industrial board cutting machine as target, probe into full-automatic to can cut board quick-witted realization scheme of the control system. According to the real demand of and the market, in the regular programmable controller (PLC) and one-chip computer control, h

4、ave chosen the control scheme relying mainly on programmable controller.According to the technological process and control requirements of the automatic car washer，a FX2N programmable controller is applied in the control system of that washer. It requires its apparatus of control to have very strong

5、 anti-interference ability, and PLC is the controller of a kind of infant industry developed in recent years. Because the programming of a pair of computer of its is flexible , and controller control of system simple easy to use, anti-interference ability strong, price getting cheap advantage combin

6、ed together, and it has characteristics such as small, light, power consumptive provinces etc., the application in the industrial process is controlled is more and more extensive.Article adopt in industrial order controlling programmable controllering (PLC ) that course using extensively to automati

7、c car washer control automatically. Through to cutting the analysis of the operation principle of the board machine automatically, put forward the general program, have designed the procedure flow diagram that design plan and PLC of the electric running part controlled tentatively. Keyword：Programma

8、ble controller; Automatic control; The order is controlled; Automatic car washer II 目 錄摘要.IAbstract.II1 前言.11.1 背景.11.2 問題的提出.11.3 研究本課題的內(nèi)容.22 自動洗車控制系統(tǒng)設(shè)計工藝流程.32.1 控制系統(tǒng)要求及結(jié)構(gòu).32.1.1 控制系統(tǒng)要求.32.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成.32.2 系統(tǒng)的操作步驟.43 可編程控制器概述.53.1 PLC 可編程控制器的定義.53.2 PLC 的特點與應(yīng)用.53.2.1 PLC 特點.53.2.2 PLC 應(yīng)用領(lǐng)域.63.2.3 可編

9、程控制器的發(fā)展趨勢.73.3 PLC 的分類.73.3.1 按 I/O 點數(shù)分類.73.3.2 按結(jié)構(gòu)分類.83.3.3 按功能分類.83.4 PLC 產(chǎn)品的比較.93.4.1 歐姆龍 PLC 簡介.93.4.2 西門子 PLC 簡介.93.5 三菱 FX 系列 PLC.103.5.1 三菱 FX 系列簡介.103.5.2 三菱 FX2N 系列 PLC 的特點.113.6 傳感器的選擇.124 自動洗車機可編程控制系統(tǒng)設(shè)計.144.1 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計原則.144.2 PLC 型號選擇.144.3 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容.174.2.1 自動洗車機 PLC 控制系統(tǒng)分配表分配表.174.

10、2.2 程序狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖.17 4.2.3 自動洗車機 PLC 外部裝置接線圖.194.2.4 控制系統(tǒng)主電路圖和電器接線圖.194.2.5 PLC 控制梯形圖.21總 結(jié).23參考文獻.24附錄 PLC 控制指令表.22致 謝.25 01 前言1.1 背景我國工業(yè)企業(yè)的自動化程度普遍較低，PLC 產(chǎn)品有很大的應(yīng)用空間，如機械行業(yè) 80%以上的設(shè)備仍采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器進行控制。我國大中型企業(yè)普遍采用了先進的自動化系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進行控制，但絕大部分小型企業(yè)尚未應(yīng)用自動化系統(tǒng)和產(chǎn)品對生產(chǎn)過程進行控制。隨著競爭的日益加劇，越來越多的小型企業(yè)將采用經(jīng)濟、實用的自動化產(chǎn)品對生產(chǎn)過程進行控制，以提高企

11、業(yè)的經(jīng)濟效益和競爭實力。 在發(fā)達國家，汽車的清洗、上蠟、吹干等維護工作，大多已經(jīng)實現(xiàn)全自動電腦控制，一般可以在 67min 內(nèi)自動完成，質(zhì)量高，效果好。尤其是用 PLC 控制的自動洗車機，由于 PLC 的可靠性好，通用性強，編程方便，使自動洗車系統(tǒng)的控制簡單，抗干擾能力強，工作可靠，設(shè)計周期短，修改方便，省去大量的中間繼電器、時間繼電器，安裝接線方便，并且當(dāng)洗車機工藝過程要求變動時，一般不需要大量改動硬件控制電路，只需改變軟件程序即可實現(xiàn)，而且可在監(jiān)控狀態(tài)下現(xiàn)場檢查和修改；因此 PLC 是一種較理想的控制工具。1.2 問題的提出全自動汽車清洗機是汽車清洗行業(yè)普遍使用的設(shè)備。隨著我國汽車制造行業(yè)

12、的持續(xù)高速增長，社會對汽車后發(fā)展時代的需求量不斷增長，對汽車自動清洗功能提出了更高的要求；另外，隨著洗車行業(yè)里的競爭日益加劇和人力資源成本的上升，各家為了在競爭中占據(jù)有利地位，除了保證汽車清洗快速化外，對汽車清洗的效率和質(zhì)量也提出了更高的要求?；谏鲜觯囎詣忧逑雌惹行枰哔|(zhì)量、高效率的產(chǎn)品設(shè)備。全自動汽車清洗機是汽車后時代發(fā)展服務(wù)關(guān)鍵的設(shè)備之一，一些資金充足的服務(wù)公司購進先進的汽車自動清洗機，增加服務(wù)的質(zhì)量和效率。人工洗車的不足：1）用水量大在這個資源日益匱乏的時代，節(jié)約創(chuàng)新是企業(yè)的生存之道。在能源方面水的不足也日益顯現(xiàn)，南水北調(diào)工程足以證明北方淡水資源的缺乏，大城市中淡水資源的缺乏和污染

13、促使了城市水價的上調(diào)，尤其是商業(yè)用水，生活用水也由原來的每立方兩元的價格調(diào)到如今的四元多，商業(yè)用水有的地方每立方則達到八元之多。然而在人工洗車時不能控制水的用量，而且水的回收利用率較低，這就使得商家在成本上在增加了投入。2）勞動量大、效率不高人工洗車的效率不高，勞動量大，一個全自動洗車機洗一部車僅需要幾分鐘，操作工人只需一個，而人工洗一部車則需要十幾分鐘甚至幾十分鐘，而且還是多人以上同時工作，其效率大大低于自動洗車機。 1控制系統(tǒng)設(shè)計的基本要求如下：1）實現(xiàn)自動循環(huán)。當(dāng)滿足自動洗車機的初始條件后由一名操作員操作一次后能實現(xiàn)全部清洗工作。初始條件：門架在后部位置，水平滾筒在升起位置，一輛車在沖洗

14、區(qū)。初始條件滿足后，按下啟動按鈕。這時循環(huán)指示燈亮，等待 10s。水平滾筒向下移動5s。水平滾筒開始旋轉(zhuǎn)，同時門架向前移動。門架碰到前限位開關(guān)時停止向前運動，并自動后退。門架碰到后限位開關(guān)時停止向后運動，同時滾筒停止旋轉(zhuǎn)，并發(fā)出升起水平滾筒的指令，直到到達上限位開關(guān)，循環(huán)結(jié)束。2）手動停止。在自動洗車過程中如果出現(xiàn)緊急情況可以一鍵停止，如果想再洗車必須要手動升起滾筒和門架后退到初始位置。本課題的研究，主要是針對汽車自動清洗機控制設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計。通過設(shè)計控制電氣圖和 PLC 程序的編寫，實現(xiàn)對設(shè)備的自動控制，提高設(shè)備和資源的利用率以及洗車的質(zhì)量。在本次的研究和設(shè)計過程中，雖然遇到了多方面的問題，

15、但是通過查閱大量的資料和對實際生產(chǎn)的觀察和研究，以及得到了大家的支持和幫助，不但使得問題得到了解決，而且使我在這種設(shè)計的過程中，學(xué)到了更多的知識。這種知識和經(jīng)驗的積累，將會對控制設(shè)計有更大的促進作用。此次的設(shè)計，在很多方面還存在著不足，但我相信，在今后的工作過程中，通過實際的生產(chǎn)經(jīng)驗的積累和技術(shù)的不斷提高，設(shè)備的不斷更新，各控制技術(shù)的發(fā)展，在設(shè)備的控制理論的不斷研究，將會使得這種系統(tǒng)的設(shè)計更加完善，控制系統(tǒng)更加優(yōu)越。1.3 研究本課題的內(nèi)容本課題主要從實際應(yīng)用的角度出發(fā)，解決生產(chǎn)和應(yīng)用實際中存在的問題，采用比較基本的控制手段和機械安裝結(jié)構(gòu)來完成全自動洗車機的開發(fā)。本課題研究和實現(xiàn)的目的是通過實

16、際項目，解決汽車清洗過程中的低自動化程度、低效率、低洗車清潔度、低水資源利用率等缺點。并在此基礎(chǔ)上，大大地降低了洗車業(yè)的成本。在設(shè)計和實現(xiàn)的過程中，著重對以下幾個主要問題進行研究：1）充分利用可編程控制器的優(yōu)點，采用 PLC 進行系統(tǒng)控制設(shè)計；2）實現(xiàn)正常全自動高效率洗車功能；3）洗車過程步驟實時顯示，系統(tǒng)工作狀態(tài)清晰； 4）實現(xiàn)急停、手動復(fù)位、停電記憶保存等附加功能；5）增加其它功能時程序修改簡單，無需過多修改硬件。 22 自動洗車控制系統(tǒng)設(shè)計工藝流程2.1 控制系統(tǒng)要求及結(jié)構(gòu)2.1.1 控制系統(tǒng)要求1）自動循環(huán)初始條件：門架在后部位置，水平滾筒在升起位置，一輛車在沖洗區(qū)。初始條件滿足后，按

17、下啟動按鈕。這時循環(huán)指示燈亮，等待 10s。水平滾筒向下移動 5s。水平滾筒開始旋轉(zhuǎn)，同時門架向前移動。門架碰到前限位開關(guān)時停止向前運動，并自動后退。門架碰到后限位開關(guān)時停止向后運動，同時滾筒停止旋轉(zhuǎn)，并發(fā)出升起水平滾筒的指令，直到到達上限位開關(guān)，循環(huán)結(jié)束。 2）手動停止用帶自鎖的停止按鈕，可在任何時刻停止循環(huán)。若要開始新的循環(huán)，應(yīng)進行如下操作：手動升起滾筒到上限；手動門架后退到后限位。圖 2-1 電腦自動洗車結(jié)構(gòu)示意圖2.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成洗車系統(tǒng)主要有以下幾部分組成：1）一個支撐水平滾筒和垂直滾筒門架，由一個雙向操作（向前和向后）的電機驅(qū)動。 32）一個用于旋轉(zhuǎn)的水平滾筒和垂直滾筒的電機

18、。3）一個用于升降水平滾筒的電機。4）限位開關(guān)：水平滾筒的上限位、門架的前后位置限制。5）一對光電開關(guān)、交流接觸器以及相應(yīng)的閃爍燈2.2 系統(tǒng)的操作步驟1）自動循環(huán)沖洗 初始條件：門架在后部位置（后限位開關(guān)閉合）水平滾筒在生氣位置（上限位開關(guān)閉合） ，一輛車在沖洗區(qū)內(nèi)（車輛出現(xiàn)傳感器閉合） 。當(dāng)初始條件滿足時，按下啟動按鈕，開始如下圖的循環(huán)過程：循環(huán)指示燈亮，等待 10 秒。水平滾筒向下移動（KM1 閉合）5 秒。水平滾筒開始旋轉(zhuǎn)（KM3 閉合）并且門架向前運動（KM4 閉合） ，設(shè)置噴水泵和旋轉(zhuǎn)滾筒的電機同時被激活。門架向前運動，碰到門架前限位開關(guān)時停止，這時門架自動后退（KM5閉合） 。門

19、夾后退，碰到后限位開關(guān)時停止，同時滾筒停止旋轉(zhuǎn)，并發(fā)出升起水平滾筒的指令（KM2 閉合） ，直到達到上限位開關(guān)，結(jié)束循環(huán)。2）手動立即停止一個鎖存按鈕可以在任何時候停止循環(huán)（立即停止所有電機） 。要開始一個新的循環(huán)，必須執(zhí)行一下操作：按下手動升起按鈕，將水平滾筒升至上限位置（至上限位開關(guān)） 。按下門架后退按鈕，將門架退至后部位置（至后限位開關(guān)） 。3）循環(huán)沖洗流程圖如圖 2-2。 4初始條件循環(huán)開始指示燈亮降低滾筒（KM1）滾筒旋轉(zhuǎn)（KM3）門架前進（KM4）門架前進停止門架后退（KM5）門架后退停止?jié)L筒旋轉(zhuǎn)停止升起滾筒(KM2)啟動條件延遲 10s(KT1)延遲 5s(KT2)門架前限位開關(guān)

20、 X003門架后限位開關(guān) X004上限位開關(guān) X005圖 2-2 自動洗車系統(tǒng)控制流程圖循環(huán)結(jié)束3 可編程控制器概述3.1 PLC 可編程控制器的定義可編程控制器，簡稱 PLC（Programmable logic Controller）,是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對 PLC 做了如下定義： “PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操

21、作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。 ”3.2 PLC 的特點與應(yīng)用3.2.1 PLC 特點1）可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。2) 豐富的 I/O 接口模塊PLC 針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接

22、近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。3）配套齊全，功能完善，適用性強PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。4）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC 接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。5）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)

23、過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。6）體積小，重量輕，能耗低 5以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設(shè)備。3.2.2 PLC 應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1）開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機

24、、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的 A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換。PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3）運動控制 PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要

25、PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 4）過程控制 過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的 PID 子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制、自動清洗機等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 5）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算） 、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成

26、數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 6）通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的 6網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。3.2.3 可編程控制器的發(fā)展趨勢PLC 是一門綜合技術(shù)，其發(fā)展與微電子技術(shù)

27、和計算機技術(shù)密切相關(guān)，隨著可編程控制器應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，它本身也在不斷發(fā)展。目前，PLC 主要朝兩個方向發(fā)展：1.小型化方向發(fā)展目前的小型 PLC 大都局限在開關(guān)量輸入輸出，而且 CPU 和 I/O 部件組裝在一個箱體內(nèi)，今后的小型 PLC 也將增加模擬量處理功能，而且也將有靈活的組態(tài)特性并且能與其他機型連用。2.大型化方向發(fā)展主要有以下幾個方面：1）功能不斷增強：不僅具有邏輯運算、計數(shù)、定時等基本功能，還具有數(shù)值運算、模擬調(diào)節(jié)、監(jiān)控、記錄、顯示、與計算機接口、通信等功能。2）應(yīng)用范圍不斷擴大：不僅能進行一般的邏輯控制，種類齊全的接口模塊還能進行中斷控制、智能控制、過程控制、遠(yuǎn)程控制等。3）性

28、能不斷提高：采用高性能處理器，提高處理速度，加快 PLC 的響應(yīng)時間；為了擴大存儲容量，許多公司已使用了磁泡存儲器或硬盤；采用多處理器技術(shù)，以提高性能；采用冗余熱設(shè)備用系統(tǒng)或三選二表決系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)可靠性。4）編程軟件多樣化和高級化、標(biāo)準(zhǔn)化。5）構(gòu)成形式的分散化和集散化：PLC 與 I/O 口分散，分散的每個 I/O 口輸入輸出點數(shù)可以少到幾十個點，分散的單元可以是幾十個或上百個，通信和網(wǎng)絡(luò)功能逐步增強。3.3 PLC 的分類PLC 產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對 PLC 的分類可以根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能的差異等進行大致分類。 3.3.1 按 I/O 點數(shù)分類 PLC 按其 I/O 點數(shù)多

29、少一般可分為以下 4 類。 1）微型 PLC:I/O 點數(shù)小于 64 點的 PLC 為超小型或微型 PLC。 2）小型 PLC:I/O 點數(shù)為 256 點以下，用戶程序存儲容量小于 8KB 的為小型 PLC。它可以連接開關(guān)量和模擬量 I/O 模塊以及其他各種特殊功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。如西門子公司的 S7-200PLC，三菱公司的 F1、F2 和 FX0 系列 PLC 都屬于小型機。 3）中型 PLC：I/O 點數(shù)在 5122048 點之間的為中型 PLC。它除了具有小型機所能實現(xiàn)的功能外，還具有更強大的通信聯(lián)網(wǎng)功能、更豐富的指令系統(tǒng)

30、、更大的內(nèi)存容量和更快的掃描速度。如西門子公司的 S7-300PLC、三菱公司的 A1S 系列 PLC 都屬于中型機. 74）大型 PLC：I/O 點數(shù)為 2048 點以上的為大型 PLC。它具有極強的軟件和硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構(gòu)成三級通信網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。另外大型 PLC 還可以采用三個 CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機器具有更高的可靠性。如西門子公司的 S7-400 系列 PLC、三菱公司的 A3M、A3N 系列 PLC 都屬于大型機。 3.3.2 按結(jié)構(gòu)分類 PLC 按其結(jié)構(gòu)可分為整體式、模塊式及疊裝式 3 種。 1）整體式 PLC 將 CPU、I/O 單元、

31、電源、通信等部件集成到一個機殼內(nèi)的稱為整體式 PLC。整體式PLC 由不同 I/O 點數(shù)的基本單元(又稱主機)和擴展單元組成?；締卧獌?nèi)有 CPU、I/O 接口、與 I/O 擴展單元相連的擴展口以及與編程器相連的接口。擴展單元內(nèi)只有 I/O 接口和電源等，沒有 CPU?；締卧蛿U展單元之間一般用扁平電纜連接。它還配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。整體式 PLC 一般都是小型機。 2）模塊式 PLC 模塊式 PLC 是將 PLC 的每個工作單元都制成獨立的模塊，如 CPU 模塊、I/O 模塊、電源模塊(有的含在 CPU 模塊中)以及各種功能模塊。模塊式 PLC

32、由母板(或框架)以及各種模塊組成。把這些模塊按控制系統(tǒng)需要選取后，安插到母板上，就構(gòu)成了一個完整的PLC 系統(tǒng)。這種模塊式 PLC 的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型 PLC 一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。例如，西門子公司的S7-300 系列、S7-400 系列 PLC 都采用模塊式結(jié)構(gòu)形式。 3）疊裝式 PLC 將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。疊裝式 PLC 將 CPU 模塊、電源模塊、通信模塊和一定數(shù)量的 I/O 單元集成到一個機殼內(nèi)，如果集成的 I/O 模塊不夠使用，可以進行模塊擴展。其 CPU、電源、I/O 接口等也是各

33、自獨立的模塊，但它們之間要靠電纜進行連接，并且各模塊可以一層層地疊裝。疊裝式 PLC 集整體式 PLC 與模塊式PLC 優(yōu)點于一身，它不但系統(tǒng)配置靈活，而且體積較小，安裝方便。西門子公司的 S7-200 系列 PLC 就是疊裝式的結(jié)構(gòu)形式。 3.3.3 按功能分類 根據(jù) PLC 所具有的功能不同，可將 PLC 分為低檔、中檔、高檔 3 類。 1）低檔 PLC 具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量的模擬量 I/O、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。 2）中檔 PLC 8除具有低檔 PLC 的功能外，還具

34、有較強的模擬量 I/O、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程 I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID(比例、積分、微分控制)控制等功能，以適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。 3）高檔 PLC 除具有中檔 PLC 的功能外，還增加了帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、函數(shù)、表格、CRT 可編程控制器原理與應(yīng)用顯示、打印和更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),實現(xiàn)工廠自動化。一般低檔機多為小型 PLC，采用整體式結(jié)構(gòu)；中檔機可為大、中、小型 PLC，其中小型 PLC 多采用整體式結(jié)構(gòu)，中型和大型PLC 采用模塊式結(jié)構(gòu)。3.4 PLC 產(chǎn)品的比較3.4.1 歐姆龍 PL

35、C 簡介日本 OMRON（立石公司）電機株式會社是世界上生產(chǎn) PLC 的著名廠商之一。SYSMAC C 系列 PLC 產(chǎn)品以其良好的性能價格比被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品加工、材料處理和工業(yè)控制過程等領(lǐng)域，其產(chǎn)品在日本其銷量僅次于三菱，居第二位，在我國也是應(yīng)用非常廣泛的 PLC 之一。OMRON C 系列 PLC 產(chǎn)品門類齊、型號多、功能強、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 機是以 C20P 為代表的機型。疊裝式（或稱緊湊型）結(jié)構(gòu)的微型機以 CJ 型機最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型 PLC 機以 P 型機和 CPM 型機最為典型，這兩

36、種都屬堅固整體型結(jié)構(gòu)。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越，通過 I/O 擴展可實現(xiàn) 10140 點輸入輸出點數(shù)的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏幕上進行編程，CPM 型機是 OMRON 產(chǎn)品用戶目前選用最多的小型機系列產(chǎn)品。在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型 PLC 機要比大、中型機的應(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 都能夠滿足需求。3.4.2 西門子 PLC 簡介德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(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

37、-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI 人機界面，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，可靠性更高。S7 系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7-200） ，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。1）SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC 是超小型化的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測 9及控制等。S7-200 PLC 的強大功能使其無論單機運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC 可提供 4 個不同的基本型號與 8 種 CPU

38、可供選擇使用。 2）SIMATIC S7-300 PLC S7-300 是模塊化小型 PLC 系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與 S7-200PLC 比較，S7-300 PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.60.1s）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算；一個帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數(shù)賦值；方便的人機界面服務(wù)已經(jīng)集成在 S7-300 操作系統(tǒng)內(nèi)，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC 人機界面（HMI）從 S7-300 中取得數(shù)據(jù)，S7-300 按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-3

39、00 操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU 的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術(shù)機密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC 設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC 可通過編程軟件 Step 7 的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC 具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接 AS-I 總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連

40、接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在 CPU 中，用于同時連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其他 SIMATIC S7/M7/C7 等自動化控制系統(tǒng)。 3）SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC 是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。S7-400 PLC 采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的 CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴大或升級時，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。4）人機界面（HMI）硬件 HMI 硬件配合 PLC 使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事

41、件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文） ，OP3，OP7，OP17 等；圖形/文本操作面板 OP27，OP37 等，觸摸屏操作面板 TP7，TP27/37，TP170A/B 等；SIMATIC 面板型 PC670 等。個人計算機（PC）也可以作為 HMI 硬件使用。HMI 硬件需要經(jīng)過軟件（如 ProTool）組態(tài)才能配合PLC 使用。3.5 三菱 FX 系列 PLC3.5.1 三菱 FX 系列簡介1）F、F1、F2 系列 PLC F 系列 PLC 是三菱公司 1981 年推出的早期產(chǎn)品，它是僅有開關(guān)量控制功能的小型整體式結(jié)構(gòu) PLC，指令只有 20 條，它由基本單元、擴展單元和功

42、能單元組成。 10 F 系列 PLC 只有 20 條指令，但其指令系統(tǒng)與三菱公司后來推出的 F、F1、F2 和 FX2系列兼容。它的內(nèi)部元件如輔助繼電器、定時器、計數(shù)器等也較少。 F1、F2 系列 PLC 是在 F 系列 PLC 之后開發(fā)出來的，因此它們在軟硬件方面有許多相同之處，但 F、F1、F2 系列的功能增強很多。2）FX 系列 PLC 20 世紀(jì) 80 年代末，三菱公司又推出 FX 系列產(chǎn)品（FX-16M、FX-24M、FX32-M、FX-48M、FX64-M、FX-80M 等）這些產(chǎn)品在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡(luò)通信等方面都較 F1、F2 系列都又較大的提高。上世紀(jì) 90 年代該公司

43、開發(fā)出了整體式高功能小型機 FX2 系列。近幾年該公司又推出了 FX1、FX0、FX0S、FX0N、FX2N等系列產(chǎn)品。其中FX0S、FX0N、FX2N目前在中國市場的銷量較好，這三種型號的 PLC 在外觀、高度、寬度上差不多，但性能和價格上又很大差別。表 3-1 FX0S、FX0N、FX2N的性能比較型號I/O 點數(shù)用戶程序步數(shù)功能指令（條）通信功能基本指令執(zhí)行時間（s）模擬量模FX0S10-30800 步 EEPROM50無1.6-3.6無FX0N24-1282K 步 EEPROM55較強1.6-3.6有FX2N16-256內(nèi)附 8K 步 RAM298強0.08有FX2N系列是三菱公司近幾

44、年推出的新品種，它的功能更為強大，擴展模塊非常豐富，本課題就采用該型號，在下章將詳細(xì)介紹。3）A 系列 PLC A 系列是三菱公司新型的帶智能接口的 PLC，它包括 AOJ2、A1、A2、A3 和 A2A等系列幾大品種。 A 系列有很強的通訊功能，每一子系統(tǒng)均有通用型、帶光纖通訊接口和帶雙絞線通訊接口的 3 中 CPU 單元或 CPU 模塊。此外還有分散孔子接口和遙控接口。A 系列 PLC 之間，A 系列與 F、F1、F2、FX 系列 PLC 和三菱公司的變頻器之間，均可以進行數(shù)據(jù)交換。4）Q 系列 PLC 近年三菱公司還推出了 Q 系列 PLC,它有為中大型控制系統(tǒng)提供服務(wù)的高性能模塊，本地

45、 I/O 點數(shù)可達 4096 點（加上遠(yuǎn)程點數(shù)，最多可達 8192 點） ，程序容量達 252K 步，每最快可達 0.034s，內(nèi)部元件非常豐富。也有為中小型控制系統(tǒng)提供服務(wù)的基本模塊，I/O 點數(shù) 256-1024，程序容量 8-14K 步，每步勻速暗暗速度最快 0.1s，內(nèi)部元件也非常豐富。Q 系列配置靈活，除主基板外，最多還可擴展 7 塊基板，共 64 個模板，可進行多CPU 配置。功能模塊非常豐富，如高精度 A/D 模塊，D/A 模塊。位控模塊、中斷模塊、高速計數(shù)模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、通訊模塊等。 113.5.2 三菱 FX2N 系列 PLC 的特點 1）集成型和高性能 CPU 電源 輸入輸

46、出三為一體。對 6 種基本單元，可以以最小 8 點為單位連接輸入輸出擴展設(shè)備，最大可以擴展輸入輸出 256 點。 2）高速運算 基本指令：0.08us/指令，應(yīng)用指令：1.52 數(shù) 100us/指令 3）安心、寬裕的存儲器規(guī)格 內(nèi)置 8000 步 RAM 存儲器，安裝存儲盒后，最大可以擴展到 16000 步 4）豐富的軟元件范圍 輔助繼電器：3072 點，定時器：256 點，計數(shù)器：235 點 數(shù)據(jù)寄存器：8000 點 5）面向海外的產(chǎn)品適合各種安全規(guī)格3.6 傳感器的選擇光電傳感器是利用光的各種性質(zhì)，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。光電傳感器主要由發(fā)光的投光部和接受光線的受光部構(gòu)成

47、。如果投射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射，到達受光部的量將會發(fā)生變化。受光部將檢測出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號，進行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍(lán)色來判斷顏色）和紅外光。 光電傳感器特點： 1）檢測距離長 如果在對射型中保留 10m 以上的檢測距離等，便能實現(xiàn)其他檢測手段（磁性、超聲波等）無法離檢測達到的長距 2）對檢測物體的限制少 由于以檢測物體引起的遮光和反射為檢測原理，所以不象接近傳感器等將檢測物體限定在金屬，它可對玻璃、塑料、木材、液體等幾乎所有物體進行檢測。3）響應(yīng)時間短 光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機械性工作時間，響應(yīng)時間非常短。

48、4）分辨率高 能通過高級設(shè)計技術(shù)使投光光束集中在小光點，或通過構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來實現(xiàn)高分辨率。也可進行微小物體的檢測和高精度的位置檢測。 5）可實現(xiàn)非接觸的檢測 可以無須機械性地接觸檢測物體實現(xiàn)檢測，因此不會對檢測物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長期使用。 6）可實現(xiàn)顏色判別 12 通過檢測物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長和檢測物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對檢測物體的顏色進行檢測。 7）便于調(diào)整 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對檢測物體的位置進行調(diào)整。通過以上特點及本課題所需要的傳感器選擇 BZJ-511 型號光電傳感器。在包裝機械、

49、印刷機械、紡織及造紙機械的控制系統(tǒng)中作為傳感器與其它儀器配套使用，對色標(biāo)或其它可作為標(biāo)記的圖案色塊、線條或物體進行檢測，可實現(xiàn)自動定位、定長，辨色、分切、糾編、對版、計數(shù)等功能。BZJ-511 集光電傳感器綜合光學(xué)技術(shù)，半導(dǎo)體光電子技術(shù)、調(diào)制解調(diào)技術(shù)，采用先進的 SMT 表面巾裝工藝，具有靈敏度高，響應(yīng)速度快，抗背景光干擾能力強，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便等優(yōu)點。 134 自動洗車機可編程控制系統(tǒng)設(shè)計4.1 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則： 1）最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)

50、揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進的國內(nèi)、國外資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。2）保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況

51、下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等） ，也能正常工作。3）力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便 一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護也將導(dǎo)致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。4）適應(yīng)發(fā)展的需要 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇 PLC、輸入/輸出模塊、

52、I/O 點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當(dāng)留有余量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。4.2 PLC 型號選擇根據(jù)自動洗車機控制特點和 PLC 容量的估算，選擇日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N系列的可編程控制器，型號為 FX2N -48MR-001。FX2N系列基本單元見表 4-1，F(xiàn)X2N-48M 可編程控制器的技術(shù)指標(biāo)見下表 4-1、表 4-2、表 4-3、表 4-4、表 4-5。 14表 4-1 FX2N系列基本單元型號繼電器輸出晶閘管輸出晶體管輸出輸入點數(shù)輸出點數(shù)擴展模塊可用點數(shù)FX2N-16MR-001FX2N-16MSFX2N-16MT882432FX2N-32MR-001FX2N-32MSFX

53、2N-32MT16162432FX2N-48MR-001FX2N-48MSFX2N-48MT24244864FX2N-64MR-001FX2N-64MSFX2N-64MT32324864FX2N-80MR-001FX2N-80MSFX2N-80MT40404864FX2N-128MR-001FX2N-128MSFX2N-128MT64644864表 4-2 FX2NPLC 電源技術(shù)指標(biāo)項目FX2N-48M電源電壓AC100240V,50/60Hz允許瞬間斷電時間對于 10ms 以下的瞬間斷電，控制動作不受影響電源保險絲250V,3.15A,5mm*20mm電力消耗 / (V*A)35傳感器電源

54、DC24V,250mA 以下表 4-3 FX2NPLC 輸入技術(shù)指標(biāo)輸入電流輸入 ON 電流輸入 OFF 電流輸入阻抗輸入電壓X000-7X010以內(nèi)X000-7X010以內(nèi)X000-7X010以內(nèi)X000-7X010以內(nèi)輸入隔離輸入響應(yīng)時間DC24V7mA5 mA4.5 mA3.5 mA=1.5 mA=1.5 mA3.3k4.3 k光電絕緣0-60ms表 4-4 FX2NPLC 輸出的技術(shù)指標(biāo)項目繼電器輸出外部電源AC250V,DC30V 以下電阻負(fù)載2A/1 點；8A/4 點共享；8A/8 點共享感性負(fù)載80V*A最大負(fù)載燈負(fù)載100W開路漏電流OFFON響應(yīng)時間OFFON約 10ms電路

55、隔離約 10ms動作顯示繼電器通電時 LED 燈亮 15表 4-5 FX2NPLC 功能技術(shù)指標(biāo)運算控制方式存儲程序反復(fù)運算方法（專用 LSI） ，中斷命令輸入輸出控制方式批處理方式(在執(zhí)行 END 指令時)但有輸入輸出刷新指令基本指令0.08s/指令運算處理速度應(yīng)用指令（1.52s-數(shù)百）s /指令程序語言繼電器符號+步進梯形圖方式（可用 SFC 表示）程序容量存儲器形式內(nèi)附 8k RAM,最大為 16K 步（可選 RAM、 EPROM、 EEPROM 存儲卡盒）基本、步進指令基本(順控)指令 27 個，步進指令 2 個指令數(shù)應(yīng)用指令128 種 298 個輸入繼電器X000X267(8 進制

56、標(biāo)號) 184 點輸出繼電器Y000Y267(8 進制標(biāo)號) 184 點一般用M000M499 500 點所存用M500M1023 524 點 M1024M3071 2048 點輔助繼電器特殊用M8000M8255 256 點100msT0T199 200 點10msT200T245 460 點1ms（積算型）T246T249 4 點100ms（積算型）T250T199 6 點定時器模擬定時器（內(nèi)附）1 點一般用C0C99 (16 位) 100 點增計數(shù)特殊用C100C199 (16 位) 100 點一般用C220C234 (32 位) 20 點增/減計數(shù)用特殊用C220C234(32 位)

57、15 點計數(shù)器高速用C235C255 點報警信號器有 164.3 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容4.2.1 自動洗車機 PLC 控制系統(tǒng)分配表通過對系統(tǒng)操作步驟分析后，我確定了本裝置的 I/O 分配地址表如表 4-6。表 4-6 為自動洗車機輸入輸出接口分配表輸入輸出地址名稱功能地址名稱功能X000S0車輛傳感器Y000HL循環(huán)指示燈X001SB啟動按鈕Y001KM1降低滾筒接觸器X002SB0停止按鈕Y002KM2升起滾筒接觸器X003SQ1門架前限位開關(guān)Y003KM3滾筒旋轉(zhuǎn)接觸器X004SQ2門架后限位開關(guān)Y004KM4門架前進接觸器X005SQ3滾筒上限為開關(guān)Y005KM5門架后退接觸器X0

58、06SB1手動升起滾筒按鈕X007SB2手動門架后退按鈕4.2.2 程序狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖根據(jù)控制要求設(shè)計狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖 4-1 所示，由 S000S005 6 個狀態(tài)順序驅(qū)動。S000 為初始狀態(tài)，當(dāng)檢測到后限位開關(guān) X004 閉合，上限位開關(guān) X005 閉合，車輛出現(xiàn)，接近傳感器輸入信號 X000 閉合，按下啟動按鈕 X001，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S001。S001 驅(qū)動 Y000 指示燈亮，定時器 T1 計時 10s 后，T1 接點閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S002。S002 驅(qū)動 Y003，接觸器 KM1 閉合，滾筒降低，并由計時器 T2 計時 5s，當(dāng)T1 接觸點閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S003。S003 驅(qū)動 Y

59、003，接觸器 KM3 閉合，滾筒旋轉(zhuǎn)，同時驅(qū)動 Y004，接觸器 KM4閉合，門架前進，當(dāng)門架前進到前限位位置時，前限位開關(guān) X003 閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S004。S004 驅(qū)動 Y003，使?jié)L筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時驅(qū)動 Y005，接觸器 KM5 閉合，門架后退，到后限位開關(guān) X004 閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S005。S005 驅(qū)動 Y002，接觸器 KM2 閉合，升起滾筒，當(dāng)上限位開關(guān)閉合，返回到S000 狀態(tài)，表示完成一次。在每個狀態(tài)中當(dāng)停止按鈕按下，X002 閉合，狀態(tài)立即返回到初始狀態(tài) S600，所有電機立即停止，要開始新的循環(huán)，按下手動按鈕 X006，Y002 輸出，KM2 閉合，滾筒升起到

60、上限位開關(guān)。按下門架手動后退按鈕，X007 閉合 Y005 輸出，KM5 閉合，門后退到后限位開關(guān)，若有車輛 X000 閉合，按下啟動 X001 新的循環(huán)開始。 17S001S002Y002Y005Y000KT1S S600Y001KT2S S600S003Y003Y004S S600Y003Y005S004S S600S005Y002S S600M8002X006X007X004X002T451T45010sX0025sX006X000X003X002X002X004X005X002圖 4-1 自動洗車機控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖S000X001 184.2.3 自動洗車機 PLC 外部裝置接線圖根

61、據(jù)選擇的 PLC 類型和裝置的原理我確了裝置接線圖如圖 4-2。X0X1X2X3X4X5X6X7COMY0Y1Y2Y3Y4Y5COMKM1KM2KM3KM4KM524V車輛傳感器循環(huán)啟動停止按鈕手動門架后退手動滾筒升起滾筒上限位門架后限位門架前限位電源HA循環(huán)指示燈降低滾筒接觸器升起滾筒接觸器滾筒旋轉(zhuǎn)接觸器門架前進接觸器門架后退接觸器器輸入部分輸出部分圖 4-2 自動洗車機 PLC 外部裝置接線圖4.2.4 控制系統(tǒng)主電路圖和電器接線圖通過對整個課題的分析首先確定了電源控制電路圖（如圖 4-3，圖 4-4） ，這部分的線路圖與繼電器控制的硬接線一樣，提供 PLC 的 220V 交流電由一臺 3

62、80V AC/220V AC 的變壓器提供。輸出端的電源電壓時 24V AC，由另外一臺變壓器提供。 19圖 4-3 自動洗車機系統(tǒng)主電路圖圖 4-4 自動洗車機控制電器接線圖 204.2.5 PLC 控制梯形圖根據(jù) PLC 的控制線路圖和 I/O 分配表，畫出其控制梯形圖如圖 4-5。圖 4-5 自動洗車機 PLC 控制梯形圖 21總 結(jié)隨著時代的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車的數(shù)量也越來越多，洗車產(chǎn)業(yè)也越來越壯大，應(yīng)用了 PLC 的汽車自動清洗裝置后可以最大限度的節(jié)省洗車的人力物力，提供客戶更加快捷的服務(wù)，在這個分秒必爭的時代無疑具有極其巨大的市場價值和競爭優(yōu)勢。同時它也可以節(jié)約更多的水資

63、源，符合建設(shè)節(jié)約型社會的時代需要。經(jīng)過為期三個月的畢業(yè)設(shè)計，使我對設(shè)計的基本思路有了一個細(xì)致的了解，從選定題目到收集資料，再進入設(shè)計階段，每一步都是設(shè)計過程中必不可少的階段。自動洗車機的可編程控制器，本系統(tǒng)中的順序動作基本上都是由行程開關(guān)發(fā)出的指令，系統(tǒng)的連貫作業(yè)保證了自動洗車的高效率。整個控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)都有指示燈顯示，使系統(tǒng)的工作狀態(tài)清晰可見。同時，安置了安全急停開關(guān)，有效的控制了系統(tǒng)的順序動作實現(xiàn)所預(yù)期的功能。在整個的設(shè)計過程中，我碰到了許多在課堂上沒有遇到過的問題，經(jīng)過老師的指導(dǎo)才逐漸對問題有了更進一步的了解，在知識加以深化的基礎(chǔ)上，再加以這么長時間以來的設(shè)計，使我對原來印象不是很深

64、的基礎(chǔ)知識得到了強化，真正學(xué)到了好多東西。通過這個過程中我已可以比較熟練地運用 AutoCAD 繪圖軟件、三菱 FX2N系列編程軟件應(yīng)用仿真，并且逐漸培養(yǎng)了自己獨立思考、冷靜處理問題的能力。在這次專題研究設(shè)計中，深深的體會到每一種產(chǎn)品設(shè)計者的苦心，讓我們也認(rèn)識到要在社會中與別人競爭，少了磨練與實力都是不行的。希望踏進社會后，能將自己所學(xué)貢獻給社會。 22參考文獻參考文獻1 黃惟公，曾盛綽.機械工程測試技術(shù)與信號分析M.重慶：重慶大學(xué)出版社.2002.2 周明德，微機計算機系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第四版）M.北京：清華大學(xué)出版社，2002.3 鄧星鐘.機電傳動控制（第三版）M.武漢：華中科技大學(xué)出版社.

65、2001. 4 賀哲榮，石帥軍.流行 PLC 實用程序及設(shè)計（三菱 FX2 系列）M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,20065 張宏林.PLC 應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實踐.北京：人民郵電出版社,20086 李方圓.PLC 行業(yè)應(yīng)用實踐M.北京：中國電力出版社,20077 廖常初.PLC 編程及應(yīng)用.機械工業(yè)出版社M,20028 林曉峰.可編程序控制其原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社,1911.1129 尚濤,唐新星.機電控制系統(tǒng)設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社,2006.410 楊公源.機電控制技術(shù)及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2005.511 金振華.組合機床及其調(diào)整與使用M.北京：機械工業(yè)出版社,1990 12

66、 常文平.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,1990 13 鄭丹丹.圖解PLC控制系統(tǒng)M.北京：人民郵電出版社,2006年14 陳紅康,王兆晶.設(shè)備電器控制與PLCM.濟南：山東大學(xué)出版,200515 張同蘇.電器及PLC控制技術(shù)M .北京：高等教育出版社,2006年 23附錄 PLC 控制指令表 24致 謝歷時三個月的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計的順利完成使我獲得很多平時沒學(xué)到的知識。畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)四年所學(xué)知識的綜合運用，也是理論走向?qū)嵺`的第一步，為以后走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。首先，感謝鍋彥娣老師給予我耐心細(xì)致的輔導(dǎo)，在設(shè)計過程中雖然我有一段時間在校外實習(xí)，但鍋老師對我沒有一點忽視，反而是經(jīng)常聯(lián)系溝通了解我的設(shè)計進程，當(dāng)了解到我在設(shè)計中遇到的一些困難的時候，鍋老師除了幫我查閱相關(guān)資料外，還給予了詳細(xì)的講解與分析并鼓勵我積極面對困難、善于創(chuàng)新，給了我很大的啟發(fā)和幫助。剛選擇題目時，感覺困難很大。但是在鍋老師的指導(dǎo)幫助下，我查看了一些資料后，頭腦里開始有了大體的設(shè)計思路和方向。在設(shè)計中走了一些彎路，幸虧在老師的啟發(fā)指點下，及時改正，發(fā)現(xiàn)一個個問題；另外通過鉆研課本，