汽車自動(dòng)清洗裝置plc控制電氣工程及其自動(dòng)化電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、課 題： 汽車自動(dòng)清洗裝置PLC控制 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 2012級(jí) 2 班 姓 名： xxx（xxxx） xx（xxxxx） 指導(dǎo)教師： xx 設(shè)計(jì)日期： 2014年12月9日至2014年12月19日 成 績： xx大學(xué)城市科技學(xué)院電氣信息學(xué)院電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、設(shè)計(jì)要求及任務(wù)1設(shè)計(jì)要求根據(jù)下面的流程圖工作：2設(shè)計(jì)任務(wù)（1）繪制工作流程框圖或順序功能圖；（2）繪制PLC的硬件接線圖；（3）相關(guān)元器件的計(jì)算與選型，制定元器件明細(xì)表；（4）編寫全程序梯形圖或指令表，并通過調(diào)試；（5）編寫設(shè)計(jì)說明書。二、進(jìn)度安排及完成時(shí)間1設(shè)計(jì)時(shí)間：兩周，2014年12月 09日至20

2、14年12月19日。2進(jìn)度安排第一周：布置設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱資料，熟悉設(shè)計(jì)要求及任務(wù)，軟硬件設(shè)計(jì)。第二周：整理資料，按格式撰寫設(shè)計(jì)說明書，上交設(shè)計(jì)作業(yè)（打印稿及電子文檔）。目 錄第1章 概述11.1 引言11.2 PLC的定義11.3 PLC的發(fā)展歷程21.4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容21.5 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟3第2章 硬件設(shè)計(jì) 4 2.1 控制系統(tǒng)的功能要求42.2 I/0分析52.3 輸入和輸出點(diǎn)分配表52.4 I/O接線圖6第3章 軟件設(shè)計(jì)73.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)順序功能圖73.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)梯形圖93.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程圖10第4章 系統(tǒng)調(diào)試 114.1 硬件調(diào)試114.2 軟件調(diào)試11

3、4.3 運(yùn)行調(diào)試11體會(huì)總結(jié)12附錄13參考文獻(xiàn)20電氣控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告第1章 概述1.1 引言隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到所有的控制領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會(huì)要求制造業(yè)對(duì)市場需求迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一需求，生產(chǎn)設(shè)備和自動(dòng)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的靈活性和可靠性，可編程控制器正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。PLC是一種用程序來改變控制功能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，除了能完從應(yīng)用、價(jià)格、可靠性和對(duì)

4、現(xiàn)場工作環(huán)境及設(shè)計(jì)資金等各個(gè)方面因素的考慮，本系統(tǒng)采用三菱FX2N系列PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)。市場上常見的汽車自動(dòng)清洗機(jī)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(dá)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(dòng)，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。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(xì)微之處；快速吹干功能；無水花飛濺；無滿地流水；清

5、洗車身；洗門縫、門邊、發(fā)動(dòng)機(jī)組，細(xì)微之處顯身手；油、泥厚處重的地方也是輕而易舉，快速吹干。1.2  PLC的定義  Programmable Logic Controller 簡稱為PLC，即可編程控制器，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。 1.3  PLC的的發(fā)展歷程  在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)

6、字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器稱為Programmable Controller（PC）。   個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。PLC的定義有許多種。國際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)

7、行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。  上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為3040%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)1.4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容一個(gè)PLC控制系統(tǒng)由信號(hào)輸入元件（如按鈕，限位開關(guān)，傳感器等），輸出執(zhí)行器件（如電磁閥

8、，接觸器，電鈴等），顯示器件和PLC構(gòu)成。因此，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就包括這些器件的選取和連接等。 輸入器件，輸出執(zhí)行器件，顯示器件等。一個(gè)輸入信號(hào)，進(jìn)入PLC后和PLC內(nèi)部可以多次重復(fù)使用，而且和可獲得其常開，常閉，延時(shí)等各種形式的觸點(diǎn)。因此，信號(hào)輸入器件只要有一個(gè)觸點(diǎn)即可。輸出器件應(yīng)盡量選取相同電源電壓的器件，并盡可能選取工作電流較小的器件。顯示器件應(yīng)盡量選取LED器件，其壽命較長，而且工作電流較小。 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)主回路。應(yīng)根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否需要正，反向動(dòng)作，是否需要高低速，設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)主回路。 選取PLC。根據(jù)輸入，輸出信號(hào)的數(shù)量，輸入輸出信號(hào)的空間分布情況，程序容量的大致情況，具有的

9、特殊功能等，選取PLC。 進(jìn)行I/O分配，繪制PLC控制系統(tǒng)硬件原理圖。 程序設(shè)計(jì)及模擬調(diào)試。設(shè)計(jì)PLC控制程序，并利用輸入信號(hào)開關(guān)板進(jìn)行模擬調(diào)試，檢查硬件設(shè)計(jì)是否完整，正確，軟件是否能滿足工藝要求。 設(shè)計(jì)控制柜。在控制柜中，強(qiáng)電和弱電控制信號(hào)應(yīng)盡可能進(jìn)行隔離和屏蔽，防止強(qiáng)電磁干擾影響PLC的正常運(yùn)行。 編制技術(shù)文件，包括電器原理圖，軟件清單，使用說明書，元件明細(xì)表等。1.5 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟對(duì)控制任務(wù)的分析和軟件的編制，是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過對(duì)控制任務(wù)的分析，確定PLC控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件工作過程；通過軟件的編制，實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的動(dòng)作關(guān)系。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般

10、步驟為：對(duì)控制任務(wù)進(jìn)行分析，對(duì)較復(fù)雜的控制任務(wù)進(jìn)行分塊，劃分成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子任務(wù)，以減小系統(tǒng)規(guī)模分散故障。分析各個(gè)子任務(wù)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作過程。通過對(duì)各個(gè)子任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程的分析，畫出動(dòng)作邏輯關(guān)系圖，列出輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，列出要實(shí)現(xiàn)的非邏輯功能。對(duì)于輸入信號(hào)，每個(gè)按鈕，限位開關(guān)，開關(guān)式傳感器等作為輸入信號(hào)占用一個(gè)輸入點(diǎn)，接觸的輔助觸點(diǎn)不需要輸入PLC，故不作為輸入信號(hào)。對(duì)于輸出信號(hào)，每個(gè)輸出執(zhí)行器件，如接觸器，電磁閥，電鈴等，均作為輸出信號(hào)占用一個(gè)輸出點(diǎn)，對(duì)于狀態(tài)顯示，如果是輸出執(zhí)行器件的動(dòng)作顯示，可與輸出執(zhí)行器件的動(dòng)作的顯示，可與輸出執(zhí)行器件共用輸出點(diǎn)，不再作為新的輸出信號(hào)；如是非動(dòng)作

11、顯示，如“運(yùn)行”，“停止”，“故障”等指示，應(yīng)作為輸出信號(hào)占用輸出點(diǎn)。第2章 硬件設(shè)計(jì)2.1 控制系統(tǒng)的功能要求2.1.1 分析任務(wù)要求及解決方案1）分析任務(wù)當(dāng)發(fā)出啟動(dòng)命令時(shí)，清洗機(jī)開始工作，清洗機(jī)接觸器和水閥門都打開，汽車進(jìn)入洗刷范圍時(shí)，刷子接觸器開啟，進(jìn)入刷洗程序。當(dāng)檢測器檢測到車子離開時(shí)，停止刷洗，清洗機(jī)接觸器、水閥門和刷子接觸器全關(guān)閉，發(fā)出停機(jī)命令，結(jié)束刷洗。 2）解決方案我們通過以上的分析可以知道，先由人來發(fā)出啟動(dòng)命令，自動(dòng)開啟清洗接觸器和水閥門；傳感器檢測到汽車進(jìn)入清洗范圍時(shí)，刷子接觸器打開靠近汽車進(jìn)行清洗；傳感器檢測到汽車離開清洗范圍時(shí)，刷子接觸器停止刷洗；最后我們發(fā)出停止命令，

12、清洗機(jī)接觸器和水閥門停止和關(guān)閉。由此，我們設(shè)計(jì)出自動(dòng)洗車機(jī)的工作流程圖如下：圖1 自動(dòng)洗車機(jī)的工作流程圖汽車清洗機(jī)上有啟動(dòng)按鈕和一個(gè)車輛檢測器，當(dāng)按下啟動(dòng)開關(guān)后，洗車機(jī)開始工作，清洗接觸器和水門閥接通，當(dāng)車輛檢測器檢測到有車輛進(jìn)來且清洗機(jī)和車輛到位后，刷子接觸器接通，刷洗開始，當(dāng)刷洗機(jī)開始后2分鐘車輛離開后，刷洗機(jī)停止刷洗，刷子接觸器關(guān)閉，按下停機(jī)開關(guān)后，清洗機(jī)接觸器和水閥門關(guān)閉，清洗結(jié)束。用FXGP_WIN-C軟件編制PLC控制程序，并將程序?qū)懭氲絇LC，通過PLC控制實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)清洗裝置工作過程的自動(dòng)控制。2.2 I/O分析 經(jīng)過對(duì)控制過程和要求的詳細(xì)分析，我明確了具體的控制任務(wù)是在啟動(dòng)命

13、令下，汽車進(jìn)入則可以進(jìn)行自動(dòng)刷洗，汽車離開則可以自動(dòng)停止刷洗。確定了要完成的動(dòng)作后，再確定動(dòng)作的順序：有啟動(dòng)一個(gè)輸入點(diǎn)和停止一個(gè)輸入點(diǎn)。按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)清洗機(jī)接觸器和水閥門，接著傳感器檢測汽車是否進(jìn)入清洗范圍，進(jìn)入則開始刷洗；汽車離開則停止刷洗，按下停止命令則清洗結(jié)束。2.3 輸入和輸出點(diǎn)分配表代號(hào)輸入名稱代號(hào)輸出名稱SDI0.0啟動(dòng)按鈕L3Q0.3控制噴淋器繼電器KASTI0.1停止按鈕R1Q0.0噴淋器閥門YVSQ1I0.2起始行程開關(guān)R2Q0.1清洗機(jī)電動(dòng)機(jī)M2SQ2I0.3終止行程開關(guān)R3Q0.2刷子接觸器KM1L1Q0.5控制傳送帶接觸器KM3刷子電動(dòng)機(jī)M1L2Q0.4控制清洗機(jī)接

14、觸器KM2傳送帶電動(dòng)機(jī)M3表1 輸入和輸出點(diǎn)分配表2.4 I/O接線圖圖2 I/O接線圖第3章 軟件設(shè)計(jì)要求3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)順序功能圖圖3 順序功能圖功能圖說明： 按下啟動(dòng)按鈕SD，控制傳送帶接觸器KM3的線圈通電，它的常開觸點(diǎn)閉合，傳送帶電動(dòng)機(jī)M3通電工作，帶動(dòng)傳送帶運(yùn)行；控制噴淋器繼電器KA的線圈通電，常開觸點(diǎn)待閉合，計(jì)時(shí)器T37開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)為2.5s，2.5秒后噴淋器閥門YV打開，開始噴水；控制清洗機(jī)接觸器KM2的線圈通電，它的常開觸點(diǎn)待閉合，計(jì)時(shí)器T38開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)為3.0s，3.0秒后控制清洗機(jī)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)M2通電，清洗機(jī)工作，開始清洗。當(dāng)汽車隨傳送帶到起始行程開關(guān)SQ1時(shí)，起始行

15、程開關(guān)SQ1閉合，并且終止行程開關(guān)SQ2斷開，控制刷子接觸器KM1的線圈通電，它的常開觸點(diǎn)閉合,刷子電動(dòng)機(jī)M1通電工作，刷子開始刷洗。當(dāng)汽車隨傳送帶到終止行程開關(guān)SQ2時(shí)，終止行程開關(guān)SQ2閉合，并且起始行程開關(guān)SQ1斷開，控制刷子接觸器KM1的線圈斷電，它的常開觸點(diǎn)斷開，刷子電動(dòng)機(jī)M1停止工作，刷子也就停止工作。當(dāng)?shù)谝惠v車超過終止行程開關(guān)SQ2后，其他車輛將繼續(xù)重復(fù)起始行程開關(guān)SQ1與終止行程開關(guān)SQ2這個(gè)過程。汽車隨傳送帶運(yùn)動(dòng)，直到出庫為止。按下停止按鈕ST，控制傳送帶接觸器KM3的線圈斷電，它的常開觸點(diǎn)斷開，傳送帶電動(dòng)機(jī)M3停止工作，傳送帶也就停止；控制噴淋器繼電器KA斷開，噴淋器閥門Y

16、V關(guān)閉，噴淋器停止噴水；控制清洗機(jī)接觸器KM2的線圈斷電，它的常開觸點(diǎn)斷開，清洗機(jī)電動(dòng)機(jī)M2停止工作，清洗機(jī)也就停止。停止按鈕ST也可使刷子接觸器KM1的線圈斷電，常開觸點(diǎn)斷開，刷子電動(dòng)機(jī)M1斷電停止，刷子停止刷洗。 3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)梯形圖圖4 梯形圖3.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)編程圖 圖5 編程圖第4章 系統(tǒng)調(diào)試4.1、硬件調(diào)試斷電時(shí)檢查電源是否接好，地線是否接好，各輸入/輸出點(diǎn)是否接好接牢。接通電源，檢查三菱FX2N-48MR可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好。將通訊電纜（SC-09）的9心型插頭插入微機(jī)的串行口插座，再將通訊電纜的圓形插頭插入編程插座。4.2、軟件調(diào)試按要求輸入梯形圖，轉(zhuǎn)換成

17、指令表，并進(jìn)行語法的檢查，正確后設(shè)置正確的通信口，將編輯好的程序傳入PLC運(yùn)行，使用編輯器聯(lián)機(jī)調(diào)試操作，檢查各點(diǎn)工作狀態(tài)，并配合觀察PLC各點(diǎn)輸入/輸出指示LED或輸入/輸出設(shè)備工作是否符合程序功能要求。配合著上位機(jī)軟件動(dòng)畫效果來觀察硬件的連接。4.3、運(yùn)行調(diào)試在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，打開三菱FX2N-48MR可編程控制器的“RUN”開關(guān)進(jìn)行調(diào)試；觀察運(yùn)行的情況，看是否是隨時(shí)按下停止按鈕可以停止 系統(tǒng)運(yùn)行，或者等待100個(gè)脈沖后，系統(tǒng)是否停止運(yùn)行。根據(jù)以上的調(diào)試情況，本汽車自動(dòng)清洗裝置程序的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合要求。體會(huì)總結(jié)xx：汽車自動(dòng)清洗裝置在我們的日常生活中比較常見，一般的洗

18、車廠都是用的這個(gè)，其基本流程和程序要求基本類似，所以控制的實(shí)現(xiàn)也可以相互借鑒。對(duì)于控制程序的編寫，這里給出的只是一種實(shí)現(xiàn)手段，使用可編程控制器還有其他的方法可以實(shí)現(xiàn)這樣的控制，針對(duì)所用的具體系統(tǒng)的情況，設(shè)計(jì)人員可以選用不同的方法來編寫程序。汽車自動(dòng)清洗裝置高效的工作效率，以及簡單的結(jié)構(gòu)及控制方式是人手不能替代的，因此汽車自動(dòng)清洗時(shí)裝置使用也將越來越廣泛。通過這次對(duì)汽車自動(dòng)清洗裝置的PLC設(shè)計(jì)，讓我了解了PLC的梯形圖，順序功能圖，指令表，以及外部原理接線圖，也讓我了解到了有關(guān)PLC的設(shè)計(jì)原理和步驟，知道了設(shè)計(jì)不是件簡單的事情，只有通過自己不停的鉆研，才能有所收獲。劉超： 為期兩周的PLC課程設(shè)

19、計(jì)已經(jīng)結(jié)束，跟以前的課程有很大的區(qū)別，PLC的靈活性很強(qiáng)，充分發(fā)揮自己的潛力；其實(shí)學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中并不一定要學(xué)到多少東西，個(gè)人覺得開散思維怎樣去學(xué)習(xí)，這才是最重要的，而這門課程恰好體現(xiàn)了這一點(diǎn)。通過這次的課程 ，讓我受益匪淺。 第一 ，認(rèn)識(shí)了團(tuán)隊(duì)合作的力量 ，要完成一個(gè)項(xiàng)目不是一個(gè)人的事情，當(dāng)中，我們在一起努力過，體驗(yàn)其中的過程才是真正的收獲。  第二，通過這次的實(shí)踐操作，我認(rèn)識(shí)到了自己的不足，更感覺到了自己與別人的差距。為了明年的畢業(yè)而做準(zhǔn)備，從各方面充實(shí)自己，使自己適應(yīng)這個(gè)社會(huì)?？傊@次的實(shí)訓(xùn)給予了我不同的學(xué)習(xí)方法和體驗(yàn)，讓我深切的認(rèn)識(shí)到實(shí)踐的重要性。在以后的學(xué)習(xí)過程中，我會(huì)更加注重自己的操作能力和應(yīng)變能力，多與這個(gè)社會(huì)進(jìn)行接觸，讓自己更早適應(yīng)這個(gè)陌生的環(huán)境，相信在不久的將來，可以打造一片屬于自己的天地。附 錄實(shí)際效果圖圖6該圖是起始時(shí)，整體系統(tǒng)處于停止，停止指示燈（上面的紅燈S2）亮，系統(tǒng)通+24v電源，電源指示燈（下面的紅燈）亮。圖7按下啟動(dòng)按鈕SD，起始指示燈（上面的紅燈S1）亮，傳送帶工作，其指示燈（綠燈L1）亮；控制清洗機(jī)接觸器KM2的線圈通電，常開觸點(diǎn)待閉合，其指示燈（綠燈L2）亮，T38開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)為3.0秒；控制清噴淋器繼電器KA的線圈通電，常開觸點(diǎn)待閉合，其指示