计算机专业 基于PLC的自动洗车机系统设计.docx

基于PLC的自动洗车机系统设计 摘要:针对目前市场上洗车方式存在的洗车速度慢、劳动成本高等缺点，设计了一款基于三菱ＦＸ２Ｎ－４８ＭＲＰＬＣ的自动洗车控制系统，通过 ＰＬＣ系统传递指令信号，实现自动洗车的功能，大大提高了洗车的工作效率。软件调试的结果表明：基于 ＰＬＣ 的自动洗车控制系统设计可靠，能够满足设计需求，可应用到实际工作场合。 关键词:自动洗车 ＰＬＣ 控制系统 设计 Application of PLC and servo in sorting and sorting of mobile phone shell Abstract: Aiming at the disadvantages of low speed and high labor cost of car washing on the market at present, an automatic car washing control system based on Mitsubishi FX2N-48MR PLC is designed, and the command signal is transmitted through PLC system. The function of automatic car washing is realized, and the working efficiency of car washing is greatly improved. The results of software debugging show that the design of automatic car washing control system based on PLC is reliable, can meet the design requirements, and can be applied to practical work. keyword: automatic car wash PLC Control design 目录 第一章 引言 2 1.设计汽车自动清洗装置的目的和意义 2 2.汽车自动清洗实现的目标 4 第二章 PLC的简介 5 1. 可编程控制器（PLC）的简介 5 第三章 系统对电气控制的要求 11 (1)功能完善 13 (2)模块化结构，硬软件开发方便 14 (3)操作方便，维护改造容易 14 (4)性能稳定，可靠性高 14 (5)具有较高的性价比 14 （1） 根据被控制对象的控制要求，确定整个系统的输入、输出设备的数量，从而确定 16 第四章 自动洗车控制系统总体方案 17 1.控制系统总体方案 17 2.自动洗车控制系统工作流程 17 3.自动洗车控制系统在使用时根据实际情况选择工作方式。 18 第五章 控制系统硬件设计 19 1.PLC的选型 19 2.PLC控制系统类型 21 3.系统的运行方式 21 4、PLC的停运方式 22 5.系统硬件设计根据 22 6.PLC的机型选择 23 7.输入/输出模块的选择 23 8.系统硬件设计文件 25 第六章 控制系统软件设计 27 1.I/O点的估算 27 2.PLC的选择 27 3.I/OD的分配 27 4.控制系统SFC图和阶梯图的设计 28 第七章 PLC自动洗车控制系统调试 29 1.调试前准备 29 2.系统的调试 29 3.调试结果 29 结语： 30 参考文献： 30 第一章 引言 1.设计汽车自动清洗装置的目的和意义 自从19世纪第一辆汽车诞生以来，汽车行业随着现代科技技术的发展有了质的的飞跃，随着时代的发展，人们生活水平的提高，人们对汽车的需求量也逐渐提高，随之而来的便是汽车的维修保养，其中汽车的清洗便是不可缺少的一部分。目前，国内的汽车清洗由传统的人工手洗完成。对于当代社会，高科技的发展实现了各行各业的自动化控制，但是在汽车清洗这个行业，大部分仍是靠人工手洗来完成的。传统的洗车行业通常由人工完成，利用人力资源，对汽车进行涂抹泡沫，然后采用高压快速水枪，利用水泵和水枪对汽车进行冲洗，再在太阳光及风等自然条件下，让清洗的汽车进行自动风干。虽然可以达到清洗汽车的目的,但过分依赖于劳动力,操作时间长，洗车过程慢，并且浪费了大量的水资源，成本太高，消耗太大,不适合和洗车业的发展需求以及进步。目前比较大型的汽车美容店，虽然实现了汽车的清洗、打蜡、喷漆等自动一体化工程，但成本依然比较高，它的自动控制洗车系统不是适用小型的或专门的汽车清洗店，因此，相对于二三线城市，汽车清洗行业有着很大的发展前景。如何实现高效、高质量、低成本并且适用于小型汽车清洗店的自动清洗装置,就成了汽车清洗行业发展的必然需求。因此，本次设计就是采用PLC的方式来操作，利用定时的装置，通过线路的通断来实现汽车自动清洗的流程。它可以最大量的省下洗车的人力、物力的消耗，并且能够满足不同的客户需求，同时它也可以精准的、高质量的完成洗车任务，为洗车的人提供方便，而且能够节省很多水资源，符合当代建设环保社会的时代要求。并且本次汽车清洗自动系统设计简单，投入少，适合不同地方洗车店的需要，尤其是中小型公司。所以本论文专门研究PLC自动洗车控制系统的设计。 1.1市场上常见的汽车自动清洗机简介 它改变传统高压水枪只用水冲刷的清洗原理。采用高速气体的流动配合水的硬雾气冲洗的新技术。水被微小颗粒化利用，几十倍提高水的利用率，达到节水90%以上，并且让冲水，清洁，吹干等好几个功能集合在一起。轻巧好拿，方便快捷，任何地方都可工作。最大程度上的提高了用水的效率，并具备一定的冲击力，很有效地清洗和清洁车身及所有缝隙的灰尘和油污。(汽车的门边、门缝、车牌、车头发动机组、人触碰不到的沟、缝、细孔等。)水的使用量是是水枪的5%，消耗的能量是水枪的一半，其他设备没有办法比较的是彻底清洗细小的地方，很快的吹好的功能，水不会到处飞溅四处流淌 (洗车后没有太多的污水)。清洗车身、洗门缝、门边、发动机组，细小的地方能大显身手，油污厚重的地方也是很容易能够洗干净，并且快速的吹干。 1.2 PLC控制汽车自动清洗装置设计内容 可编程序控制器及机器都应按照易于使工业控制系统形成一个整体，容易扩充它的功能的设计原则。PLC是一种用程序来改变控制能的工业控制计算机，不仅能从应用、金钱、可靠性和对现场工作环境及设计资金等各个方面因素的考虑，这个系统使用S7-200系列PLC进行设计。 这个设计采用可编程序控制器PLC控制汽车自动清洗的精准稳定的运行。通过PLC的选择性好和扩充拓展，电机及驱动方面的控制、检查元件型号上的选择、低压电器的选择、电源设计完成燃油锅炉的硬件设计部分。通过STEP7软件以及仿真软件的模拟使用和调整试用完成汽车自动清洗装置的软件设计。 2.汽车自动清洗实现的目标 随着着经济条件的提高，人们的生活条件水平是越来越好，这几年来家用的小汽车也越来越多，城里面洗车的事情也是越来越繁琐，特别是大城市里洗车越来越麻烦。随着时代的发展，人们生活水平的提高，汽车的数量也越来越多，洗车产业也越来越壮大，如何在众多的从业者中脱颖而出，抢先使用PLC的汽车自动清洗装置提升服务质量。它可以最大程度上的节省洗车的人工和资源，为社会空出大量人工劳动，提供客户更加快捷的服务，在这个高速发展的的时代无疑具有极其巨大的市场价值和竞争优势。同时它也节约更多的水资源，实现建设节约型社会的时代需要。同时也实现了手工业向自动化方向的转变。 第二章 PLC的简介 1. 可编程控制器（PLC）的简介 1.1可编程控制器的发展 第一台可编程控制器的设计规范是美国通用公司提出的。当时的目的是要求设计一种新的控制装置以取代继电器盘，在保留了继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点的基础上，同时具有现代化生产线所要求的时间速度快、控制精准高、可靠性好、控制程序、可随便改变工艺、方便与与计算机接口、维修方便等诸多高质量功能。这个想法提出来以后，美国数字设备公司（DEC）于1969年研制成第一台PLC，型号为PDP-14，并且使用到通用汽车公司的生产线控制中，取得了令人满意的效果，从此开创了PLC的新时代。 第一台PLC具有模块化、可以拓展，可以再次编程，并且适用于工业环境的特性。这些控制器易于安装，占用空间小，可重复使用。尽管控制器编程有些琐碎，但它具有公共的工厂标准—梯形图编程语言，这样使得不熟悉计算机的人也能方便的使用它。 在短短的时间内，PLC在其他工业部门也得到应用。到70年代初，各个行业的工业部门都开始使用PLC代替继电器控制机器，迈出了其实用化阶段的第一步。 70年代中期，由于大规模集成电路的出现，使8位小处理器和位片处理器相继问世，使可编程控制技术产生了飞跃。在逻辑运算功能的基础上，增加了数值运算、闭环控制、提高了运算速度，扩大了输入输出规模。在这个时期，日本、西德（原）和法国相继研制出了自己的PLC，我们国家在1974年也开始研制。 70年代由于超大规模集成电路的出现，让PLC向大的模式以及高级性能方向发展，形成了多种系列化产品。这是面向工程技术人员的编程语言发展成熟，出现了工艺人员使用的图形语言。在功能上，PLC可以代替某些模拟控制设备和小型机DDC系统。 进入八九十年代后，PLC的软硬件功能进一步得到加强，PLC已发展成为一种可提供很多功能的稳定的控制系统，能与其他设备通信，生成报表，调整生产，可以判断自己的毛病以及机器的损坏。这些改进使PLC符合现在对高质量高产出的要求。尽管PLC功能变得更强大，但他还能够保留了先前的简单与易于使用的特性。 1.2 PLC控制系统的硬件 1.3 PLC的性能特点 a)硬件的可靠性 PLC是在工业环境的恶劣条件下应用而设计的，一个设计良好的PLC能置于各种恶虐的环境中工作。 在硬件设计方面，首先是选用好的元件，再就是使用恰当的系统结构，加固，简化安装，使它能够承受住震动的冲击，对印制电路板的设计、加工及焊接都采取了极为严格的工艺措施，而且在电路、结构及工艺上采取了一些独特的方式。例如，在输入/输出电路中都采用了光电隔离措施，做到电浮空，既方便接地，用提高了抗干扰性能；各个I/O端口都除采用了常规模拟器滤波以外，还加上了数字滤波；里面还装了电磁屏蔽的一些东西，防止辐射干扰；采用了较先进的电源电路，以防止由电源回路串入的干扰信号；采用了较合理的电路程序，一旦某模块出现故障，进行在线插拔、调试时不会影响各机的正常运行。 由于PLC本身具有很高的可靠性，所以发生故障的部位大多集中在输入/输出的部件上，以及如传感器件、限位开关、光电开关、电磁电机等外围装置上。 b) 编程简单，使用方便 用微机实现自动控制，常使用汇编语言编程，难于掌握，要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识。 PLC采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程，容易掌握。例如，目前打多数PLC均采用的梯形图语言编程方式，不仅有了传统控制路线的清楚直接的感觉，又顾及了大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平很容易被电气技术人员所接受，易于编程，程序改变时也容易修改，很灵活方便。 这种面向控制过程、面向问题的编程方式，与目前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在PLC内部加了对程序的解读，延长了时间的执行，但对大多数的机电控制设备来说，这是微不足道的。 c)线路连接很简答，方便 PLC的接线只需将输入信号的机器（按钮、开关等）与PLC输入端子连接，将接受输出信号执行控制任务的执行元件（接触器、电磁阀等）与PLC输出端子连接。接线简单、工作最少，省去了传统的继电器控制系统接线和拆线的麻烦。PLC的编程逻辑提供了能随要求而改变的“接线网络”，这样生产线的自动化过程就能随意改变。这种性