自助洗車機控制設計-PLC課程設計.doc

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第1章 控制工藝流程分析 1.1 自主洗車控制過程描述 設計投幣100元自助洗車機。 1．有3個投幣孔，分別為5元、10元及50元3種，當投幣合計100元或超過時，按啟動開關洗車機才會動作，啟動燈亮起。7段數(shù)碼管會顯示投幣金額（用BCD碼），當投幣超過100元時，可按退幣按鈕，這時7段數(shù)碼管會退回零，表示找回余額（退幣選作）。 洗車機動作流程。 1）．按下啟動開關之后，洗車機開始往右移，噴水設備開始噴水，刷子開始洗刷。 2）．洗車機右移到達右極限開關后，開始往左移，噴水機及刷子繼續(xù)動作。 3）．洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，噴水機及刷子停止動作，清潔劑設 備開始動作——噴灑清潔劑。 4）．洗車機右移到達右極限開關后，開始往左移，繼續(xù)噴灑清潔劑。 5）．洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，清潔劑停止噴灑，當洗車機往右移3s后停止，刷子開始洗刷。 6）．刷子洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往右移，右移3s后，洗車機停止，刷子又開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往右移，到達右極限開關停止，然后往左移。 7）．洗車機往左移3s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往左移3 s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往左移，直到碰到左極限開關后停止，然后往右移。 8）．洗車機開始往右移，并噴灑清水與洗刷動作，將車洗干凈，當碰到右極限開關時，洗車機停止前進并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動作，直到碰到左極限開關后停止，并開始往右移。 9）．洗車機往右移，風扇設備動作將車吹干，碰到右極限開關時，洗車機停止并往左移，風扇繼續(xù)吹干動作，直到碰到左極限開關，則洗車整個流程完成，啟動燈熄滅。 2．原點復位設計。 若洗車機正在動作時發(fā)生停電或故障，則故障排除后必須使用原點復位，將洗車機復位到原點，才能做洗車全流程的動作，其動作就是按下[復位按鈕]，則洗車機的右移、噴水、洗刷、風扇及清潔劑噴灑均需停止，洗車機往左移，當洗車機到達左極限開關時，原點復位燈亮起，表示洗車機完成復位動作。 3. 自助洗車機的長處 ⑴.使用洗車機洗一輛車的時間只需要3~4分鐘，效率高。 ⑵.使用自助洗車機能大大削減生產(chǎn)力、降低勞動強度，節(jié)省成本。 ⑶.一般使用新科學技術研發(fā)的自助洗車機清洗與職員手洗比起來更易吸引客戶，在提高群體形象的同時，又能大幅度提高的經(jīng)濟收益。 ⑷.自助洗車機純粹可以采用輪回水設備，水用量在原有上可削減1/3，更可有用的合理哄騙水資源，節(jié)能環(huán)保。 1.2自助洗車機控制工藝分析 洗車機的主運動是左右循環(huán)運動，有左右行程開關控制，同時不同循環(huán)次序伴隨不同的動作，如噴水刷車噴灑清潔劑及風扇吹干動作等。系統(tǒng)還采用了復位設計，如在洗車工程中由于其他原因使洗車停止在非原點的其他位置，則需手動對其進行復位，到位時復位燈亮，此時才可以啟動，否則啟動無效。洗車機經(jīng)啟動后可自行完成洗車動作后自行停止，也可在需要時手動停止。 洗車機第一次右移有噴水及刷車動作，到達有極限使右極限開關動作，從而控制洗車機左移，而噴水及刷洗繼續(xù)，直到碰到左極限開關。洗車機第二次右移時，噴水停止，刷子動作及清潔劑開始噴灑，直到右極限行程開關動作，洗車機左移，清潔劑繼續(xù)噴灑，直到使左極限開關動作。洗車機第三次右移時，洗車機右移3S停止，刷洗5S，連續(xù)兩次后繼續(xù)右移，直到碰到右極限開關，其中，洗車機右移及刷子刷洗由接通延時計時器T37和T38形成的震蕩電路控制，直到碰到右極限開關后通過互鎖使刷子動作電路斷開，刷子停止工作。此時洗車機左移，進行和上次右移時相同的動作，直到碰到右極限形成開關。洗車機第四次右移，噴灑清水及刷子動作，直到碰到右極限行程開關。洗車左移同時噴水刷洗繼續(xù)，直到碰到左極限開關噴水刷洗停止。洗車機第五次右移，風扇開始動作，直到碰到右極限開關，洗車機左移風扇繼續(xù)動作。洗車機左移直到碰到左極限開關，控制整個設備停止，洗車機完成洗車。 第2章 控制系統(tǒng)總體方案設計 2.1系統(tǒng)硬件組成 本系統(tǒng)采用PLC作為核心控制。以按鍵和投幣作為信息采集單元，以PLC為作為數(shù)據(jù)處理和控制單元，以數(shù)碼管作為數(shù)據(jù)顯示單元，以指示燈作為用戶狀態(tài)單元和開鎖指示單元，組成硬件結構框架圖。 其中按鈕輸入信號包括人工輸入的信號和洗車機碰到限位開關時的信號。人工輸入信號包括：開始按鈕、開始投幣按鈕、投幣結束按鈕、開始洗車按鈕；洗車機碰到限位開關的信號包括：洗車機初始位置信號、左限位開關信號、右限位開關信號。 2.2控制方法分析 通過控制要求可知，本程序設計主要分為兩部分：投幣程序和洗車程序。先啟動洗車機，然后開始投幣，當投入的總錢數(shù)大于等于100元，然后找余錢并啟動洗車程序，開始洗車，洗車指示燈亮。洗車程序結束，洗車機碰到左極限開關自動停止，洗車指示燈亮熄滅。在洗車過程中，如果出現(xiàn)故障，排除故障后按復位開關，程序跳轉(zhuǎn)到洗車程序開始出重新運行洗車程序直至結束。 2.3I/O分配表 表一I/O分配表 輸入點 I0.2：左極限感測開關 I0.1：右極限感測開關 I0.0：啟動開關 I1.0：復位開關 I0.3：退幣孔 I0.4：5元投幣孔 I0.5：10元投幣孔 I0.6：50元投幣孔 輸出點 Q0.4：洗車機左移 Q0.0：洗車機右移 Q0.1：噴水機灑水 Q0.5：噴灑清潔劑 Q0.2：刷子洗刷動作 Q0.6：風扇吹干動作 Q0.3啟動燈 Q0.7原點復位燈 Q1.0-Q1.7七段燈顯示金額 2.4系統(tǒng)接線圖設計 圖2-2 系統(tǒng)接線圖 第3章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設計 3.1控制程序流程圖設計 開始 在原點? 右極限？ 左極限？ 啟動 洗車右移，噴水刷洗，啟動燈亮 洗車左移，噴水刷洗繼續(xù) 復位到位 復位燈亮 A N Y N N Y 洗車右移，噴水刷洗停止，噴清潔劑 Y N 右極限？ A 洗車左移，繼續(xù)噴清潔劑 洗車右移，停噴清潔劑 右移3S? 左極限？ Y Y 洗車停，刷子刷洗 5S？ Y Y 洗車右移，刷子停 3S？ B N N N N B 5S？ 3S？ 3S? 5S? 右極限？ 洗車停，刷子刷洗 Y 刷子停，洗車右移 Y N N Y 洗車左移 N Y 洗車停，刷子刷洗 N Y 洗車左移，刷子停 C N Y 洗車停，刷子刷洗 5S？ 刷子停，洗車左移 左極限？ 洗車右移，噴水刷洗 右極限？ 洗車左移，噴水刷洗繼續(xù) 左極限？ 洗車右移，噴水刷洗停止，風扇工作 D N Y N Y N Y N Y C D 右極限？ 洗車左移，風扇繼續(xù)工作 左極限？ 整個流程結束，啟動燈滅 結束 N Y N Y 圖3-1 程序流程圖 3.2控制程序時序圖設計 Q0.0 Q0.1 M0.1 Q0.2 Q0.3 M0.0 SM0.1 I0.0啟動 M0.2 Q0.4 Q0.0 Q0.2 Q0.3 M0.3 Q0.3 Q0.1 Q0.5 M0.4 Q0.4 Q0.5 Q0.0 M0.5 Q0.1 Q0.0 T37 R C0 M0.6 Q0.0 Q0.3 T38 C0加1 M0.7 Q0.1 Q0.0 I0.1到右限位 I0.2到左限位 I0.1到右限位 I0.2到左限位 T37 C0*T38 /C0*T38 I0.1到右限位 Q0.0 Q0.4 M1.0 T39 R C1 M1.1 Q0.3 Q0.0 T40 C1加1 M1.2 Q0.0 Q0.4 M1.3 Q0.0 Q0.3 Q0.1 Q0.2 M1.4 Q0.3 Q0.4 Q0.0 Q0.2 M1.5 Q0.0 Q0.1 Q0.6 M1.6 Q0.0 Q0.4 Q0.6 T39 C1*T40 /C1*T40 I0.2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 圖3-2 控制程序時序圖 第4章監(jiān)控系統(tǒng)設計 4.1 PLC與上位監(jiān)控軟件通訊 PLC選用Modbus RTU主通訊模塊。Pakscan IIE主站控制器是一個遠程終端單元，做為Modbus從設備。PLC的CPU通過Modbus RTU主通訊模塊控制Pakscan IIE主站控制器的讀寫，被稱為Modbus host。系統(tǒng)采用單Modbus host兩線通訊方式，該方式最多可以連接32個Pakscan IIE主站控制器。 主通訊模塊的程序設計有3部分內(nèi)容：初始化通訊模塊，讀寫Modbus數(shù)據(jù)，監(jiān)測通訊狀態(tài)。 通訊模塊的初始化工作主要是配置3個初始化控制塊的參數(shù)：Slave 控制塊（SCB），信息控制塊（MCB）和通訊要求參數(shù)塊。SCB是一個15個寄存器長的數(shù)據(jù)塊，功能是定義與其通訊的Slave的型號、個數(shù)、狀態(tài)等參數(shù)。每一個Slave需要定義一個SCB塊。MCB是一個6個寄存器長的數(shù)據(jù)塊，功能是定義Master。要求每Slave執(zhí)行的命令信息包括命令類型、引用地址偏移、PLC引用地址偏移、主機號等參數(shù)，每一種命令需要定義一個MCB塊。 讀寫Modbus RTU數(shù)據(jù)和監(jiān)測通訊狀態(tài)的編程相對簡單，只要讀寫初始化時定義的相應的PLC參數(shù)地址即可。 第5章 系統(tǒng)調(diào)試及結果分析 5.1系統(tǒng)調(diào)試 在程序編寫完成后，經(jīng)過軟件調(diào)試程序后把程序輸入到PLC編程器里面，把外部的接線接好，然后開始進行硬件調(diào)試，先檢驗其是否符合設計初衷，是否能達到相應的指標。首先是投幣程序的調(diào)試，檢驗投幣時程序是否能得到信號，在滿足條件的情況下能否得到響應。然后是洗車程序的調(diào)試，通過假定輸入一定的初值來檢驗程序是否正常。由于實驗室條件有限，故改用三菱仿真軟件和觸摸屏仿真軟件來調(diào)試。通過多次的調(diào)試和修改，最終程序達到了控制要求。調(diào)試結果圖如下： 圖5-1 調(diào)試結果（1） 圖5-2 調(diào)試結果（2） 圖5-3 調(diào)試結果（3） 圖5-4 調(diào)試結果（4） 圖5-5 調(diào)試結果（5） 5.2結果分析 洗車機的主運動是左右循環(huán)運動，有左右行程開關控制，同時不同循環(huán)次序伴隨不同的動作，如噴水刷車噴灑清潔劑及風扇吹干動作等。系統(tǒng)還采用了復位設計，如在洗車工程中由于其他原因使洗車停止在非原點的其他位置，則需手動對其進行復位，到位時復位燈亮，此時才可以啟動，否則啟動無效。洗車機經(jīng)啟動后可自行完成洗車動作后自行停止，也可在需要時手動停止。 洗車機第一次右移有噴水及刷車動作，到達有極限使右極限開關動作，從而控制洗車機左移，而噴水及刷洗繼續(xù)，直到碰到左極限開關。洗車機第二次右移時，噴水停止，刷子動作及清潔劑開始噴灑，直到右極限行程開關動作，洗車機左移，清潔劑繼續(xù)噴灑，直到使左極限開關動作。洗車機第三次右移時，洗車機右移3S停止，刷洗5S，連續(xù)兩次后繼續(xù)右移，直到碰到右極限開關，其中，洗車機右移及刷子刷洗由接通延時計時器T37和T38形成的震蕩電路控制，直到碰到右極限開關后通過互鎖使刷子動作電路斷開，刷子停止工作。此時洗車機左移，進行和上次右移時相同的動作，直到碰到右極限形成開關。洗車機第四次右移，噴灑清水及刷子動作，直到碰到右極限行程開關。洗車左移同時噴水刷洗繼續(xù)，直到碰到左極限開關噴水刷洗停止。洗車機第五次右移，風扇開始動作，直到碰到右極限開關，洗車機左移風扇繼續(xù)動作。洗車機左移直到碰到左極限開關，控制整個設備停止，洗車機完成洗車。 課程設計心得 通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論聯(lián)系實際，與具體項目、課題相結合開發(fā)、設計產(chǎn)品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。 在本次設計中，我們還需要大量的以前沒有學到過的知識，于是圖書館和INTERNET成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍相關知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學習的知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能力便會使我們受益非淺。 在設計過程中，總是遇到這樣或那樣的問題。有時發(fā)現(xiàn)一個問題的時候，需要做大量的工作，花大量的時間才能解決。自然而然，我的耐心便在其中建立起來了。為以后的工作積累了經(jīng)驗，增強了信心。 參考文獻 [1] 李建興．可編步伐節(jié)制器及其應用[M]．BeiJing：機械工業(yè)出書社，1999 [2] 邱公偉．可編程節(jié)制器收集通信及應用[M]．BeiJing：清華大學出書社，2000 [3] 鄒益仁等．現(xiàn)場總線節(jié)制體系的預設和開發(fā)[M]．BeiJing：國防工業(yè)出書社，2003 [4] 廖常初. 可編步伐節(jié)制器的編程要領與工程應用[M]，重慶：重慶大學出書社，2001 [5] 陳在平等．可編步伐節(jié)制器技能與應用體系預設[M]．BeiJing：機械工業(yè)出書社，2002　　 [6] 宮淑貞等．可編程節(jié)制器道理及應用[M]．BeiJing：人民郵電出書社，2002 [7] 方承遠．電情操制道理與預設[M]．BeiJing：機械工業(yè)出書社，2000 [8] 馬小軍．修建電情操制技能[M].BeiJing：機械工業(yè)出書社，2003 附錄 梯形圖 主要程序: 網(wǎng)絡1啟動燈 O M1.5 AN I0.3 AN M1.4 = M1.5 = M0.7 網(wǎng)絡2 復位燈 LD I0.3 O M1.6 = M1.6 = Q0.3 A I0.2 = Q1.0 網(wǎng)絡3 右移 LD I0.0 O M0.0 AN M0.1 AN I0.3 = M0.0 = Q0.0 網(wǎng)絡4 噴水動作 LDN M0.2 LD M1.0 AN M1.2 OLD AN I0.3 = Q0.5 網(wǎng)絡5 刷子動作 LDN M0.2 LD T37 AN T38 OLD LD T39 AN T40 OLD LD T41 AN T42 OLD LD T43 AN T44 OLD LD M1.0 AN M1.2 OLD LPS AN I0.3 = Q0.2 LRD TON T38, 50 LRD TON T40, 50 LRD TON T42, 50 LPP TON T44, 50 網(wǎng)絡6 左移 LD I0.1 A M0.0 O M0.1 AN M0.2 = M0.1 = Q0.3 網(wǎng)絡7 右移 LD I0.2 A M0.1 O M0.2 AN M0.3 AN I0.3 = M0.2 = Q0.0 網(wǎng)絡8 清潔劑 LD M0.2 O M0.3 AN M0.5 AN I0.3 = M0.3 = Q0.4 網(wǎng)絡9 左移 LD I0.1 A M0.2 O M0.4 AN M0.5 = M0.4 = Q0.3 網(wǎng)絡 10 右移3s停止 LDN I0.2 AN M0.4 ON M0.5 AN T37 AN I0.3 = M0.5 = Q0.0 TON T37, 30 網(wǎng)絡11 刷子停止工作后再右移 3s停止 LD T38 AN T39 = Q0.0 TON T39, 30 網(wǎng)絡 12 刷子再次停止后右移 LD T40 AN M0.6 = Q0.0 網(wǎng)絡 13 至右極限后開始左移，3s后停止 LD I0.1 O M0.6 AN T41 AN I0.3 = M0.6 = Q0.3 TON T41, 30 網(wǎng)絡 14 刷子工作5s后停止并向左移動，3s后停止 LD T42 AN T43 = Q0.3 TON T43, 30 網(wǎng)絡 15 刷子再工作5s后停止并向左移動 LD T42 AN T43 = Q0.3 TON T43, 30 網(wǎng)絡 16 至左極限后右移 LD I0.2 A M0.7 O M1.0 AN M1.1 AN I0.3 = M1.0 = Q0.0 網(wǎng)絡 17 左移 LD I0.1 A M1.0 O M1.1 AN M1.2 = M1.1 = Q0.3 網(wǎng)絡 18 右移，風扇動作 LD I0.2 A M1.1 O M1.2 AN I0.3 LPS = M1.2 AN M1.3 = Q0.0 LPP AN M1.4 = Q0.1 網(wǎng)絡 19 左移 LD I0.1 A M1.2 O M1.3 AN I0.3 = M1.3 = Q0.3 網(wǎng)絡 20 結束 LD I0.2 A M1.3 = M1.4 = Q0.6