基于PLC的自動洗車控制系統(tǒng)

1、附錄二PLC源程序28目錄第1章引言1.1設(shè)計汽車自動清洗裝置的目的和意義21.2 PLC控制汽車自動清洗裝置設(shè)計內(nèi)容31.3汽車自動清洗實現(xiàn)的目標3第2章系統(tǒng)總體設(shè)計42.1系統(tǒng)控制要求42.2系統(tǒng)工藝流程42.3確定設(shè)計方案6本章小纟吉7第3章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計83.1 PLC選型及擴展83.1.1 PLC型號的選擇83.1.2 PLC容量選擇83.1.3 I/O模塊的選擇93.1.4 PLC 選擇93.1.51/0 分配表103.1.6擴展模塊選型113.2電機及驅(qū)動控制133.2.1直流電動機133.2.2異步電動機13323同步電動機133.2.4電機的選擇13325變頻器選型143.

2、3檢測元件選型153.4低壓電器選型173.5電源模塊的選擇203.6人機接口設(shè)計203.6.1人機接口的功能和類型21本章小纟吉22第4章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計224.1控制程序流程圖224.2控制程序設(shè)計234.3顯示操作界面設(shè)計24本章小纟吉25結(jié)束語25參考文獻26附 錄27附錄一硬件原理圖27第1章引言1.1設(shè)計汽車自動清洗裝置的目的和意義自從19世紀第一輛汽車誕生以來，汽車行業(yè)隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展有了 質(zhì)的的飛躍，隨著時代的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對汽車的需求量也逐 漸加大，隨之而來的便是汽車的保養(yǎng)，其中汽車的清洗便是不可缺少的內(nèi)容。目 前，國內(nèi)的汽車清洗由傳統(tǒng)的人工完成。對于當

3、今社會，高科技的發(fā)展實現(xiàn)了各 行各業(yè)的自動化控制，但是在汽車清洗行業(yè)，大部分仍是靠人工來完成。傳統(tǒng)的 洗車業(yè)通常由人工完成，利用人力資源，對汽車進行涂抹泡沫，然后釆用高壓水 泵，利用水泵對汽車進行沖洗，再在自然光及風等自然條件下，讓清洗的汽車進 行自動風干。雖然可以達到清洗汽車的目的，但過分依賴于勞動力，操作時間長, 洗車過程慢，并且浪費了大量的水資源，經(jīng)濟性差，不適合和洗車業(yè)的發(fā)展需求。 目前比較大型的汽車美容公司，雖然實現(xiàn)了汽車的清洗、打蠟、噴漆等自動化工 程，但成本比較高，其自動控制系統(tǒng)不是適合小型的、專門的汽車清洗行業(yè)，因 此，相對于中小型城市，汽車清洗業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。如何實現(xiàn)高

4、效、高質(zhì) 量并且適用于小型工廠的汽車自動清洗裝置，就成了汽車清洗行業(yè)發(fā)展的必然要 求。因此，本次設(shè)計就是采用PLC控制，利用定時器，通過線路的通斷來實現(xiàn) 汽車自動及手動清洗流程。它可以最大限度的節(jié)省洗車的人力、物力資源，并且 滿足不同的客戶需求，同時它可以高效、準確的完成洗車任務(wù)，為客戶提供便利, 而且極大限度的節(jié)約水資源，符合當代建設(shè)節(jié)約型社會的時代需要。并且本次汽 車清洗自動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，適合不同場合的需求，尤其是中小型公司。 本論文由汽車清洗裝置設(shè)計方案、PLC間的比較以及運行程序等部分組成。 市場上常見的汽車自動清洗機簡介它改變傳統(tǒng)高壓水槍單相流、單一介質(zhì)的清洗原理。采用高速氣

5、流配合水硬 霧沖洗的新技術(shù)（兩相流清洗）。水被微?；?，幾十倍提高水的利用率，達 到節(jié)水90%以上，并且集清洗、噴清潔劑、吹干等多功能于一身。小巧手持、 隨意移動，任何環(huán)境均可工作。最大限度的提高單位水量的利用率，并具備一定 的沖力和溫度，極有效地清除和溶解車身及所有縫隙的灰塵和油污。（汽車的門 邊、門縫、車牌、車頭發(fā)動機組、人手難以觸及的溝、縫、細孔等。）用水量是水槍的二十分之一，耗能是它的一半，其他設(shè)備所無法比擬的是：徹底清洗細 微之處；快速吹干功能；無水花飛濺；無滿地流水；（洗車后沒有污水橫流）。清 洗車身；洗門縫、門邊、發(fā)動機組，細微之處顯身手；油、泥厚處重的地方也是 輕而易舉，快速

6、吹干。1.2 PLC控制汽車自動清洗裝置設(shè)計內(nèi)容可編程序控制器及備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充 其功能的原則設(shè)計。PLC是一種用程序來改變控制能的工業(yè)控制計算機，除了能 完從應(yīng)用、價格、可靠性和對現(xiàn)場工作環(huán)境及設(shè)計資金等各個方面因素的考慮， 本系統(tǒng)釆用S7-200系列PLC進行設(shè)計。本設(shè)計采用可編程序控制器PLC控制汽車自動清洗的穩(wěn)定可靠運行。通過 PLC的選型和擴展，電機及驅(qū)動控制、檢測元件選型、低壓電器選型、電源設(shè)計 完成燃油鍋爐的硬件設(shè)計部分。通過STEP.7軟件以及仿真軟件的模擬和調(diào)試完 成汽車自動清洗裝置的軟件設(shè)計。1.3汽車自動清洗實現(xiàn)的目標隨著著國民經(jīng)濟的增長

7、，人民生活水平的提高，近年來，私人小汽車逐年 增多，城市中洗車難的矛盾越來越尖銳，尤其在大中城市更為突出。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， 如何在眾多的從業(yè)者中脫穎而出，搶占先機應(yīng)用了 PLC的汽車自動清洗裝置提 升服務(wù)質(zhì)。它可以最大限度的節(jié)省洗車的人力物力，為社會空出大量勞動力，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。同時它也節(jié)約更多的水資源，實現(xiàn)建設(shè)節(jié)約型社會的時代需要。同時 也實現(xiàn)了手工業(yè)向自動化方向的轉(zhuǎn)變。第2章系統(tǒng)總體設(shè)計2.1系統(tǒng)控制要求當發(fā)出啟動命令時，清洗機開始工作，清洗機接觸器和水

8、閥門都打開，汽車 進入洗刷范圍時，刷子接觸器開啟，進入刷洗程序。當檢測器檢測到車子離開時, 清洗機接觸器、水閥門和刷子接觸器全關(guān)閉，停止刷洗，發(fā)出停機命令，結(jié)束刷 洗。啟動命令進入刷洗 車輛離開 停機命令OFF2.1系統(tǒng)示意圖2.2系統(tǒng)工藝流程我們通過以上的分析可以知道，先由人來發(fā)出啟動命令，自動開啟清洗接觸 器和水閥門；傳感器檢測到汽車進入清洗范圍時，刷子接觸器打開靠近汽車進行 清洗；傳感器檢測到汽車離開清洗范圍時，刷子接觸器停止刷洗；最后我們發(fā)出 停止命令，清洗雞接觸器和水閥門停止和關(guān)閉。由此，我們設(shè)計出自動洗車機的 工藝流程圖如下：圖2.2 PLC系統(tǒng)設(shè)計工藝流程圖2.3確定設(shè)計方案動作

9、要求1）、當按下啟動按鈕SB1時，即清洗機開始移動，同時打開噴淋閥門。2）、當檢測到進入刷洗距離時，啟動刷子電動機運轉(zhuǎn)進行刷洗，離開汽車則 停止刷車；同時清洗機停止移動并關(guān)閉噴淋閥門，洗刷結(jié)束。汽車清洗過程可分為四步，系統(tǒng)輸入信號有啟動命令、停止命令、車輛檢測三個。輸出控制清洗機移動、 噴淋閥門、電動刷三個輸出信號。汽車清洗機上有啟動按鈕和一個車輛檢測器，當按下啟動開關(guān)后，洗車機開 始工作，清洗接觸器和水門閥接通，當車輛檢測器檢測到有車輛進來且清洗機和 車輛到位后，刷子接觸器接通，刷洗開始，當刷洗機開始后2分鐘車輛離開后， 刷洗機停止刷洗，刷子接觸器關(guān)閉，按下停機開關(guān)后，清洗機接觸器和水閥門關(guān)

10、 閉，清洗結(jié)束。用V4.0 STEP 7 Micro WIN SP4軟件編制PLC控制程序，并將程序?qū)懭氲?PLC,通過PLC控制實現(xiàn)汽午自動清洗裝置工作過程的自動控制。2.3系統(tǒng)總體框圖本章小結(jié)本章主要介紹了 PLC控制的汽車清洗裝置的系統(tǒng)設(shè)計要求，系統(tǒng)工作流程 及設(shè)計方案，同時給出了系統(tǒng)示意圖，工作流程圖，系統(tǒng)框圖，是我們能夠直觀 的了解汽車自動清洗裝置的工作方式，也了解了 PLC在自動化控制方面的優(yōu)勢 和功能。第3章控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 PLC選型及擴展3.1.1 PLC型號的選擇機型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、 維護使用方便及最佳的性能價格比。具體應(yīng)

11、考慮因素如下：1、結(jié)構(gòu)合理對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件好、維修量較小的場合，選用單元式結(jié) 構(gòu)的PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLCo2、功能強弱適當對于開關(guān)量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的PLC。 如西門子公司的S7-200系列機。對于以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬控制的工程項目，可選用含有A/D轉(zhuǎn)換 的模擬量輸入模塊和含有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，以及具有加減乘除運算 和數(shù)據(jù)傳輸功能的低檔PLC。對于控制比較復雜、控制功能要求較高的工程項目，如要求實現(xiàn)PID運算、 閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復雜的程度，選用中擋或高檔機。其 中高檔機主要用于大規(guī)模過程控制、全

12、PLC的分布式控制系統(tǒng)和整個工廠的自 動化等。當系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同地域時，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇 PLC,以組成一個分布式的控制系統(tǒng)。3、機型統(tǒng)一選用PLC時，盡量要做到機型統(tǒng)一。由于同一機型的PLC,其模塊可互為 備用，以便備件的采購和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)人員的 培訓；其外部設(shè)備通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機，可把各獨立系 統(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個多級分布控制系統(tǒng)，相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。3.1.2 PLC容量選擇PLC容量包括兩個方面：一是I/O點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字數(shù)）。1、I/O點數(shù)是基礎(chǔ)I/O點數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的大小。準確統(tǒng)計

13、被控制對象的輸入信號和輸出 信號的總數(shù)并考慮今后調(diào)整和擴充，在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上 10%-20%的備用量。多數(shù)小型PLC為單元式，具有體積小，價格便宜等優(yōu)點，適于工藝過程比 較穩(wěn)定，控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC采用主機模塊與輸入模 塊、功能模塊組合使用的方法，比單元式方便靈活，維修更快模塊、判斷與處理 故障快速方便，適用于工藝變化較多，控制要求復雜的系統(tǒng)。2、用戶存儲器容量的估算根據(jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的10%-25%考慮裕量。用 戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、 程序結(jié)構(gòu)等。因此，在程序設(shè)計之前只能粗

14、略的估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個"O點及 有關(guān)功能器件占用的內(nèi)存大致如下：開關(guān)量輸入所需存儲器字數(shù)=輸入點數(shù)xlO開關(guān)量輸出所需存儲器字數(shù)=輸出點數(shù)x8定時器/計數(shù)器所需存儲器字數(shù)=定時器/計數(shù)器x2模擬所需存儲器字數(shù)=模擬量通道數(shù)xlOO通信接口所需存儲器字數(shù)=接口個數(shù)x300根據(jù)存儲器的總字數(shù)再加上一個裕量。3.1.3 I/O模塊的選擇PLC是一種控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的 工業(yè)環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。PLC與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊來實 現(xiàn)的。通過I/O接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作 為控制器對被控制對象進行控制的依據(jù)

15、。同時控制器有通過I/O接口模塊將控制 器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備，驅(qū)動各種執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過程中的信號電平各種各樣，各種機構(gòu)所需的信息電平也不 相同，而PLC的CPU所處理的信息只能是標準電平，所以I/O接口模塊還需實 現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需要經(jīng)過一 定距離。為了確保這些信息的正確無誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好抗干擾 能力。根據(jù)實際需要，PLC相應(yīng)有許多種I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、 開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實際需要進行選 擇使用。3.1.4 PLC 選擇徳國西門子(SI

16、EMENS)公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當 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S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更 強，可靠性更高。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)復雜的控制功能。S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可 供選擇使用。經(jīng)過對兒家公司生產(chǎn)的PLC要從應(yīng)用、價格、可靠性和實驗室的實際情況 考慮等各個方面因素的考慮，依據(jù)本設(shè)計需要4輸入口，4輸出口，本系統(tǒng)設(shè)計 采用徳國西門子生產(chǎn)的S

17、7-200系列可編程控制器，CPU主機選用CPU224,模 擬量輸入模塊選用EM235, S7-200PLC系統(tǒng)時緊湊型可編程控制器。系統(tǒng)的硬 件構(gòu)架由系統(tǒng)的CPU模塊和豐富的擴展模塊組成。他能夠滿足各種設(shè)備的自動 化控制需求。S7-200還具有功能強大的指令集、豐富強大的通信指令功能、編 程軟件的易用性通常PLC的輸入類型可以是直流、交流或交直流，使用最多的是直流信號 輸入PLC。輸入電路的電源可由外部供給，有的也可由PLC自身的電源提供。表3.1S7-22*系列CPU的基本配置特性CPU221CPU222CPU224CPU224XPCPU226數(shù)字量I/O數(shù)量6/48.614/1014.1

18、024/16模擬量LO數(shù)量0002/10允許擴展 模塊數(shù)量02777程序空間(B)20482048409661444096數(shù)據(jù)空間102410242560512025603.1.5 I/O分配表表3.2模擬量輸入輸出信號代碼和地址編號表名稱符號地址啟動按鈕SF110.0停止按鈕SF210.1檢測到來ST10.2檢測離開ST10.3水閥YVQO.O刷子QA2-QA4Q0.1 Q0.7 Q1.0清洗機接觸器QA6Q0.2啟動燈PG1Q0.3清洗燈PG2Q0.4停上燈PG3Q0.6增壓泵QA5Q0.5表3.3輸入輸出信號代碼和地址編號序號功能信號AIWO壓力傳感器1的輸入AQWO給變頻器信號3.1.

19、6擴展模塊選型系統(tǒng)釆用西門子S7-200模擬量編程。EM235是最常用的模擬量擴展模塊，它實現(xiàn)了 4路模擬量輸入和1路模擬量輸出功能。本次設(shè)計選擇常用的EM235 作為擴展模塊。模擬量輸入特性模擬量輸入點數(shù)4輸入范圍電壓（單極性）010V05V0IV0500mV 0lOOmV 050mV電壓（雙極性）±1OV±5V±2.5V 土IV±500mV ±250mV ±100mV±50mV±25mV電流020mA數(shù)據(jù)字格式雙極性全量程范圍-32000十32000單極性全量程范圍032000分辨率12位AD轉(zhuǎn)換器模擬量輸出特

20、性模擬量輸出點數(shù)1信號范圍電壓輸出±10V電流輸出020111A數(shù)據(jù)字格式電壓-32000十32000電流032000分辨率電流電壓12位電流11位3.2電機及驅(qū)動控制3.2.1直流電動機直流電動機是依靠直流工作電壓運行的電動機，廣泛應(yīng)用于收錄機、錄像機、 影碟機、電動剃須刀、電吹風、電子表、玩具等。直流電動機具有調(diào)速性能好、 起動容易、能夠載重起動等優(yōu)點，所以目前直流電動機的應(yīng)用仍然很廣泛，尤其 在可控硅直流電源出現(xiàn)以后。3.2.2異步電動機異步電機是一種交流電機，其負載時的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定 關(guān)系。還隨著負載的大小發(fā)生變化。負載轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越低。異步電機 包

21、括感應(yīng)電機、雙饋異步電機和交流換向器電機。感應(yīng)電機應(yīng)用最廣，在不致引 起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應(yīng)電機為異步電機。異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡 單，制造、使用和維護方便，運行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點。異步電 動機主要廣泛應(yīng)用于驅(qū)動機床、水泵、鼓風機、壓縮機、起重卷揚設(shè)備、礦山機 械、輕工機械、農(nóng)副產(chǎn)品加工機械等大多數(shù)工農(nóng)生產(chǎn)機械以及家用電器和醫(yī)療器 械等。323同步電動機同步電動機主要用于大型機械，如鼓風機、水泵、球磨機、壓縮機、軋鋼機 以及小型、微型儀器設(shè)設(shè)備或者充當控制元件。其中三相同步電動機是其主體。 此外，還可以當調(diào)相機使用，向電網(wǎng)輸送電感性或者電容性無功功率。3.2.4電機的選

22、擇經(jīng)過對兒種電動機的應(yīng)用、價格、可靠性、轉(zhuǎn)速和實驗室的實際情況考慮等 各個方面因素的考慮，本系統(tǒng)設(shè)計選異步電動機SKK中型A型。表3.5電機參數(shù)型號|功率|馬力|電流|轉(zhuǎn)速|(zhì)效率|堵轉(zhuǎn)|堵轉(zhuǎn)|重量|功率(KW)(hp)(A)(r/min)(%)電 流 額定 電流(A)定轉(zhuǎn)矩額轉(zhuǎn)矩(kg)因數(shù)SKK-a111015.41440857.02.2960.85水泵參數(shù)根據(jù)如下條件確定：a沖車時電機頻繁啟停，根據(jù)電氣要求，電機功率不大于5KW,否則影響電機 使用壽命；b、水泵與用水點在同一平面，電機功率5KW左右的水泵揚程在2030m之間, 流量不超過60m3/h；因沖洗流量需90100ni3/h，單臺

23、水泵運行不能滿足沖洗 流量的需要，設(shè)計正常使用時兩臺水泵并聯(lián)運行，以滿足流量的需要；沖洗量不 大時，可運行單臺水泵沖洗。根據(jù)上述要求，水泵的參數(shù)確定為：表3.6水泵參數(shù)流量揚程電機功率汽蝕余量進/出口管徑501113/1120m5.5KW2m100/65nun325變頻器選型在電動機的各種調(diào)速方式中，變頻調(diào)速傳動占有極其重要的地位，有強大的 生命力。這類傳動系統(tǒng)功率有回路簡單、功率因數(shù)高、輸出諧波小、啟動平穩(wěn)、 調(diào)速范圍寬等優(yōu)點。變頻器大多運行在惡劣的電磁環(huán)境，且作為電力電子設(shè)備， 內(nèi)部由電子元件、微處理芯片等組成，會受到外界的電磁干擾。另外，變頻器的 輸入和輸出側(cè)的電壓、電流含有高次諧波。當

24、變頻器運行時，既要防止外界的電 磁干擾乂要防止變頻器干擾外界其他設(shè)備，即所謂的電磁兼容性。在選擇變頻器時的兒點注意事項：根據(jù)負載特性選擇變頻器。選擇變頻器時應(yīng)以實際電機電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機的額定功率 只能作為參考。另外，應(yīng)充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會使電動 機的功率因數(shù)和效率變壞。因此，用變頻器給電動機供電與用工頻電網(wǎng)供電相比 較，電動機的電流會增加10%而溫升會增加20%左右。所以在選擇電動機和變 頻器時，應(yīng)考慮到這種情況，適當留有余量，以防止溫升過高，影響電動機的使 用壽命。本設(shè)計選用的變頻器為西門子MM440oMM440是一種集多種功能于一體的 變頻器，其恒定轉(zhuǎn)

25、矩控制方式的額定功率范圉為120KW-200KW,可變轉(zhuǎn)矩控制方式的額定功率可達250KW，它適用于電動機需要調(diào)速的各種場合?？赏ㄟ^數(shù) 字操作面板或通過遠程操作器方式修改其內(nèi)置參數(shù)，即可滿足各種調(diào)速場合的要 求。圖3.2電機主線路圖3.3檢測元件選型現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上r差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象 以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。 當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設(shè)備也就可以確定了。測量結(jié) 果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。1）根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型要進行一個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原

26、理的傳感器，這需要分 析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的 傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳 感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大小;被測位置對傳感器體積的 要求;測量方式為接觸式還是非接觸式;信號的引出方法，有線或是非接觸測量; 傳感器的來源，國產(chǎn)還是進口，價格能否承受，還是自行研制。在考慮上述問題之后就能確定選用何種類型的傳感器，然后再考慮傳感器的 具體性能指標。2）靈敏度的選擇通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈 敏度高時，與被測量變化對應(yīng)的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。

27、但要 注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會被放 大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應(yīng)具有較高的信噪比，盡量 減少從外界引入的干擾信號。傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較 高，則應(yīng)選擇其他方向靈敏度小的傳感器;如果被測量是多維向量，則要求傳感 器的交叉靈敏度越小越好。3）頻率響應(yīng)特性傳感器的頻率響應(yīng)特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保 持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應(yīng)總有一定延遲，希望延遲時間越短越 好。傳感器的頻率響應(yīng)高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影 響，機械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率

28、低的傳感器可測信號的頻率較低。在動態(tài)測 量中，應(yīng)根據(jù)信號的特點（穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機等）響應(yīng)特性，以免產(chǎn)生過火的誤差4）線性范圍傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)， 靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測 量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要 求。但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當所 要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看 作線性的，這會給測量帶來極大的方便。5）穩(wěn)定性傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器 長期

29、穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使 傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應(yīng)能力。在選擇傳感器之前，應(yīng)對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇 合適的傳感器，或采取適當?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。傳感器的穩(wěn)定性有定量指標，在超過使用期后，在使用前應(yīng)重新進行標定， 以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。在某些要求傳感器能長期使用而乂不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳 感器穩(wěn)定性要求更嚴格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。6）精度精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的 一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只

30、要滿 足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量 目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。光電傳感器分類：一：常用光電傳感器分類方法：1. 標準光電傳感器1）漫反射型：一般型或能量型（-8）,聚焦式（-8-H）,帶背景抑制功能型 （-8-H）,帶背景分析功能型（-8-HW）2）反光板反射式光電開關(guān)/光電傳感器:一般型（-6）,帶偏振濾波功能型（-54, -55）,帶透明體檢測功能型（-54-G）,帶前景抑制功能型（-54-V）把發(fā)光器和收 光器裝入同一個裝置內(nèi)，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制 作用的稱為反光板反射式（或反射鏡反射式）光電開關(guān)。

31、正常情況下，發(fā)光器發(fā)出 的光被反光板反射回來被收光器收到;一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光 時，光電開關(guān)就動作，輸出一個開關(guān)控制信號。3）對射式光電開光/光電傳感器若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收 光器組成的光電開關(guān)就稱為以射分離式光電開光，簡稱對射式光電開關(guān)。它的檢 測距離可達兒米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑 的兩側(cè)，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。2. 安全光電傳感器1）安全對射光電2）安全光柵3）安全光幕4）安全控制器3. 門控光電傳感器1）雷達傳感器：區(qū)域檢測型2）主動式傳感器：單光束型，多光朿型

32、，區(qū)域檢測型3）被動式傳感器：區(qū)域檢測型4）電梯光幕5）通用光電：槽形，對射型等3.4低壓電器選型電器是接通和斷開電路或調(diào)節(jié)、控制和保護電路及電氣設(shè)備用的電工器具。 完成由控制電器組成的自動控制系統(tǒng)，稱為繼電器一接觸器控制系統(tǒng)，簡稱電器 控制系統(tǒng)。一、接觸器的選用交流接觸器的選用，應(yīng)根據(jù)負荷的類型和工作參數(shù)合理選用。具體分為以下 步驟：1. 選擇接觸器的類型交流接觸器按負荷種類一般分為一類、二類、三類和四類，分別記為AC】、 AC2、AC3和AC 類交流接觸器對應(yīng)的控制對象是無感或微感負荷，如白 熾燈、電阻爐等；二類交流接觸器用于繞線式異步電動機的起動和停止；三類交 流接觸器的典型用途是鼠籠型

33、異步電動機的運轉(zhuǎn)和運行中分斷；四類交流接觸器 用于籠型異步電動機的起動、反接制動、反轉(zhuǎn)和點動。2. 選擇接觸器的額定參數(shù)根據(jù)被控對象和工作參數(shù)如電壓、電流、功率、頻率及工作制等確定接觸器 的額定參數(shù)。1）接觸器的線圈電壓，一般應(yīng)低一些為好，這樣對接觸器的絕緣要求可以 降低，使用時也較安全。但為了方便和減少設(shè)備，常按實際電網(wǎng)電壓選取。2）電動機的操作頻率不高，如壓縮機、水泵、風機、空調(diào)、沖床等，接觸 器額定電流大于負荷額定電流即可。接觸器類型可選用CJ10、CJ20等。3）對重任務(wù)型電機，如機床主電機、升降設(shè)備、絞盤、破碎機等，其平均 操作頻率超過100次/ min,運行于起動、點動、正反向制動

34、、反接制動等狀態(tài), 可選用CJ10Z、CJ12型的接觸器。為了保證電壽命，可使接觸器降容使用。選用 時，接觸器額定電流大于電機額定電流。4）對特重任務(wù)電機，如印刷機、鎮(zhèn)床等，操作頻率很高，可達60012000 次/h,經(jīng)常運行于起動、反接制動、反向等狀態(tài)，接觸器大致可按電壽命及起 動電流選用，接觸器型號選CJ10Z、CJ12等。5）交流回路中的電容器投入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中切除時，接觸器選擇應(yīng)考慮電 容器的合閘沖擊電流。一般地，接觸器的額定電流可按電容器的額定電流的1.5 倍選取，型號選CJ10、CJ20等。6）用接觸器對變壓器進行控制時，應(yīng)考慮浪涌電流的大小。例如交流電弧 焊機、電阻焊機等，一般可

35、按變壓器額定電流的2倍選取接觸器，型號選CJ10、 CJ20 等。7）對于電熱設(shè)備，如電阻爐、電熱器等，負荷的冷態(tài)電阻較小，因此起動 電流相應(yīng)要大一些。選用接觸器時可不用考慮（起動電流），直接按負荷額定電流 選取。型號可選用CJ10、CJ20等。8）由于氣體放電燈起動電流大、起動時間長，對于照明設(shè)備的控制，可按 額定電流1.11.4借選取交流接觸器，型號可選CJ10、CJ20等。9）接觸器額定電流是指接觸器在長期工作下的最大允許電流，持續(xù)時間三8 h,且安裝于敞開的控制板上，如果冷卻條件較差，選用接觸器時，接觸器的額 定電流按負荷額定電流的110%120%選取。對于長時間工作的電機，由于其氧

36、化膜沒有機會得到清除，使接觸電阻增大，導致觸點發(fā)熱超過允許溫升。實際選 用時，可將接觸器的額定電流減小30%使用。（2）斷路器選型低壓斷路器也稱作自動開關(guān)或空氣開關(guān)，是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動系統(tǒng)中 非常重要的開關(guān)電器和保護電器，它集控制和多種保護功能于一身。除了能完成 接通和分斷電路外，還能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴重過載及欠電壓等進 行保護，也可以用于不頻繁地啟動電動機。據(jù)選型原則，選用正泰系列斷路器，型號為DZ47 3P 16A,額定工作電壓 AC380V,額定工作電流16Ao（3）熔斷器選型熔斷器基于電流熱效應(yīng)原理和發(fā)熱元件熱熔斷原理設(shè)計，具有一定的瞬時動 作性，用于電路的短路保護和

37、嚴重過載保護。使用時串接于被保護的電路中，當 電路發(fā)生短路故障時，熔斷器中的熔體被瞬時熔斷而分斷電路，起到保護作用。根據(jù)負載類型，選用型號為RT18-40和RM1D-60,額定電壓380V。表3.7元件表代號夕1稱型號規(guī)格數(shù)量MA1二相異步電動機DN100380V, 1.5kw,140017mm, 3.7A1MA2 MA4三相異步電動機S K K380V, 1.5kw,140017mm, 3.7A3FA1熔斷器RT18-40380V, 5A4FA2熔斷器RM1D-60380V, 16A4壓力傳感器MPX59990lOOOkpa1ST1ST2行程開關(guān)LJ18A3-8-J220V, 0.5A2QA

38、0低壓斷路器DZ473P380V, 16A216A3.5電源模塊的選擇電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于 處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流總和。選擇電源模塊一般規(guī)則如下。（1）確定電源的輸入電壓。（2）將框架中每快I/O模塊所需的總電流相加，計算出I/O模塊所需的總 電流值。（3）I/O模塊所需的總電流值再加上以下各電流。 框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值。 當框架中帶有遠程適配器模塊或擴展本地I/O適配器模塊時，應(yīng)加上其 最大電流值。（4）如果框架中留有空槽用于將來擴展時，可做以下處理： 列出將來要擴展的I/O模塊所需的電流。 將所有擴展

39、的I/O模塊的總電流值與步驟。（5）在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。（6）根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總電流值，從用戶手冊中選擇合適 的電源模塊。每個S7-200 CPU模塊均提供一個24V直流傳感器電源和一個5V直流電源。 24V直流傳感器電源可以作為CPU主機、數(shù)字量擴展模塊的輸入、模擬量擴展 模塊的供電電源以及外部傳感器電源使用。如果容量不能滿足所有需求，則必須 增加外部24V直流電源。此時外部直流電源不能與模塊的傳感器電源并聯(lián)使用， 以防止兩個電源電位的不平衡造成對電源的破壞；但為了加強電子噪聲保護，這 兩個電源的公共端（M）應(yīng)該連在一起。當S7-200 C

40、PU與擴展模塊連接時，CPU 模塊為擴展模塊提供5V直流電源。3.6人機接口設(shè)計人機接口技術(shù)的主要功能是顯示并記錄來自計算機控制系統(tǒng)的過程參數(shù)，將 過程參數(shù)集中起來，實現(xiàn)適當?shù)男畔⑻幚砗筒僮鞯募谢?。為了便于過程的全面 協(xié)調(diào)和監(jiān)控，實現(xiàn)計算機過程控制狀態(tài)、參數(shù)的顯示、報警、記錄和操作。具體 內(nèi)容包括顯示設(shè)備、鍵盤、打印輸出設(shè)備等。3.6.1人機接口的功能和類型計算機控制中，人對系統(tǒng)狀態(tài)的了解、掌握和指揮依賴于人機通道中數(shù)據(jù)的 傳遞，這里包括人對系統(tǒng)的了解和干預(yù)、控制參數(shù)的輸入、系統(tǒng)狀態(tài)的打印匯報 等等內(nèi)容。人機交互通道的特點： 人機交互式通道的任務(wù)就是要建立應(yīng)用系統(tǒng)與人之間的信息傳遞渠道，不同

41、的測 控系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)自身的特點和性質(zhì)來建立這條信息渠道?？偨Y(jié)各種渠道的特點， 在計算機測控系統(tǒng)中，人機交互通道具有以下幾個特點：直觀性：目前在計算機控制系統(tǒng)中，廣泛釆用人性化的人機界面設(shè)計，這一技術(shù) 利益于計算機硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是仿真技術(shù)、組態(tài)軟件的應(yīng)用改變了以 前實物操作界面的概念。操作人員可以利用鼠標和鍵盤輕松實現(xiàn)控制。專用性：計算機控制系統(tǒng)的配置要按照測控系統(tǒng)的功能要求設(shè)計，不同的系統(tǒng)要 求各不相同。通用性：人機交互系統(tǒng)的很多電路為數(shù)字電路，許多外部設(shè)備也是具有標準的接 口控制和通信要求，所以可以采用通用的接口集成芯片設(shè)計，其設(shè)計和使用都非 常方便。顯示器原理及接口技術(shù)可編程邏輯

42、控制器與文本顯示的配套接使用在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得了廣泛的 應(yīng)用?，F(xiàn)代PLC己經(jīng)具有強大的通訊能力，可以實現(xiàn)PLC與PLC、PLC與計算 機、PLC與其他智能控制設(shè)備之間的聯(lián)網(wǎng)通訊。TD200就屬于一種智能設(shè)備， 它外觀簡潔美觀，小巧精致，通常用在環(huán)保、制冷、空調(diào)、工業(yè)控制及自動控制 的其他領(lǐng)域。它具有價格低廉、操作簡便、界面友好和兼容性好的特點，利用其 自身所帶的F1到F8八個按鍵和SHIFT+F1到SHIFT+F8八個組合按鍵，以及 ESC,ENTER,等按鍵，在控制系統(tǒng)應(yīng)用中大大減少了控制柜操作面板的 按鈕，也避免了使用價格比較昂貴的觸摸屏，在適應(yīng)各種控制要求時極其靈活。 因此，TD200深

43、受廣大中小企業(yè)青睞。TD200還具有以下功能和特點：1. 讀取并顯示PLC CPU的信息；2. 提供為具有實時時鐘的CPU設(shè)置時間和口期的功能：3. 可以改變程序變量，強制和取消強制I/O點的能力；4. 可以單獨供電，也可以由PLC CPU通過TD.CPU電纜供電。如果采用外部電源，必須使 用DC24V的電源：5. TD200通過TD/CPU電纜與CPU通信，可以進行一對一配置和多個CPU配置。SIEMNES TD200圖 3.3TD200本章小結(jié)本章主要介紹了 PLC型號容量一些相關(guān)的知識以及徳國西門子公司生產(chǎn)的 S7-200系列PLC和怎樣根據(jù)自己的設(shè)計選用PLC和擴張模塊EM235以及所

44、用 PLC的I/O分配表。本章還介紹了我們常用的電機的類型及設(shè)計所使用電機的型 號和參數(shù)。并且繪制出電機主線路圖。還介紹了傳感器，低壓電器，線路所用電 源，傳感器主要介紹了光電傳感器的類型及應(yīng)用。低壓電器主要是接觸器，斷路 器和熔斷器。使我們完成PLC控制的汽車清洗裝置設(shè)計的同時還學習低壓電器, 傳感器等和電氣工程相關(guān)的知識，使我受益匪淺。第4章控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1控制程序流程圖圖4.1控制程序流程圖4.2控制程序設(shè)計程序設(shè)計作為PLC控制系統(tǒng)重要的組成部分，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。編 寫程序的方法很多，常用的有圖解法編程、經(jīng)驗法編程和計算機輔助設(shè)計編程 20o在本設(shè)計中釆用的是計算機輔助設(shè)計編程方法。計算機輔助設(shè)計是通過PLC編程軟件在計算機上進行程序設(shè)計、編程、仿真和在線調(diào)試等。用STEP7-Micro/WIN V4.0將程序編輯好后，編譯導出，用S7-200仿真軟件 進行模擬調(diào)試。首先在S7-200仿真軟件中配置設(shè)計中所用的各種模塊，然后將 程序載入，切換到運行模式進行調(diào)試。經(jīng)過對控制過程和要求的詳細分析，我明確了具體的控制任務(wù)是在啟動命令 下，汽車進入則可以進行自動刷洗，汽車離開則可以自動停止刷洗。確定了要完 成的動作后，再確定動作的順序：有啟動一個輸入點和停止一個輸入點。按下啟 動按鈕，啟動清