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1、电气控制与 PLC 课程设计课题： 汽车自动清洗装置PLC控制系别：电气与电子工程系专业：自动化姓名：学号：指导教师：河南城建学院2012 年 6 月 14 日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 16 页 - - - - - - - - - 2成绩评定一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定） 。二、评分课程设计成绩评定目录一、前言 . 1成绩：（五级制）指导教师签字年月日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
2、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - 3二、 PLC 以及汽车自动清洗装置的PLC应用 . 11 PLC的定义和发展历程 . 12 PLC的基本结构 . 13 汽车自动清洗装置中应用PLC的优势 . 2三、汽车自动清洗装置PLC控制线路设计 . 21 设计任务要求 . 22 分析任务要求及解决方案 . 2四、硬件选型 . 31 PLC的选择 . 32 三菱 FX系列 PLC简介 . 4五、PLC控制程序的设计 . 41 I/O 分析. 42 I/O分配表 . 43 PLC外部
3、接线图 . 44 自动洗车机的顺序流程图 . 65 plc主电路 . 66 PLC控制梯型图及指令表 . 77 程序原理分析 . 12总结. 12参考文献 .13 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 1 页装订线前 言市场上常见的汽车自动清洗机简介：它改变传统高压水枪单相流、 单一介质的清洗原理。采用高速气流配合水硬雾冲洗的新技术（两相流清洗）。水被微粒化利用，几十倍提高水的利用率，达到节水90以上，并且集清洗
4、、喷清洁剂、吹干等多功能于一身。小巧手持、随意移动，任何环境均可工作。最大限度的提高单位水量的利用率， 并具备一定的冲力和温度， 极有效地清除和溶解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、人手难以触及的沟、缝、细孔等。）用水量是水枪的二十分之一， 耗能是它的一半，其他设备所无法比拟的是：彻底清洗细微之处；快速吹干功能；无水花飞溅；无满地流水；( 洗车后没有污水横流 )。清洗车身；洗门缝、门边、发动机组，细微之处显身手；油、泥厚处重的地方也是轻而易举，快速吹干。洗车系统分为自动洗车和手动洗车。对于油污过厚， 不容易清洗的车可以采用手动模式，自己控制洗车时间，保证洗车的
5、质量。二、 PLC以及汽车自动清洗装置的PLC应用1 PLC的定义和发展历程Programmable Logic Controller 简称为 PLC，即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对 PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备， 都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
6、上世纪 80 年代至 90 年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040% 。在这时期， PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高， PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS 系统. 2 PLC的基本结构CPU 模块：又叫中央处理单元或控制器 , 它主要有微处理器和存储器组成。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 2 页装订
7、线CPU 的作用类似于人的大脑和心脏。 它采用扫描方式工作， 每一次完成以下工作：（1）输入处理；（2）程序执行；（3）输出处理。I/O 模块：是联系外部现场和CPU 模块的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号, 输入信号有两类：开关量输入信号和模拟量输入信号。PLC通过输出模块控制接触器，电磁阀，电磁铁，调节阀，调速装置等执行器。编程设备： 用来生成、检查和修改用户程序，还可以用来监视用户程序的执行情况。电源： PLC一般采用 220v 交流电源。3 汽车自动清洗装置中应用PLC的优势随着时代的发展， 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
8、颖而出，抢占先机, 应用了 PLC的汽车自动清洗装置就成了提升服务质量的一个法宝。它可以最大限度的节省洗车的人力物力，提供客户更加快捷的服务， 在这个分秒必争的时代无疑具有极其巨大的市场价值和竞争优势。同时它也可以节约更多的水资源，符合建设节约型社会的时代需要。三、汽车自动清洗装置PLC控制线路设计1 设计任务要求洗车过程分为泡沫清洗、 清水冲洗、风干等步骤。 设自动和手动洗车两种模式，手动模式下按下相应按钮，执行相应动作；自动模式下，按下起动按钮，自动完成所有洗车过程。任何时候，按下停止按钮，则停止洗车。2 分析任务要求及解决方案1）分析任务若方式选择开关（ SB3 ）置于手动方式，当按下启
9、动按钮SB1后，则按下列程序动作：按 SB4则执行泡沫清洗；按 SB5则执行清水冲洗；按 SB6则执行风干；按 SB2则结束洗车。若方式若选择开关（ SB3 ）置于自动方式，当按启动按钮SB2后，则自动按洗车流程执行。其中泡沫清洗60 秒、清水冲洗 60 秒、风干 30 秒，结束后回到待洗状态。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 3 页装订线任何时候按下停止按钮SB2 ，则所有输出复位，停止洗车依题目说明可将电
10、路规划为两种功能，而每种功能有三种依SB按钮或设定时间而顺序执行的状态。I/O 元件分配启动： X0 停止： X1 方式选择开关： X2 泡沫清冼按钮： X3 清水清洗按钮： X4 风干按钮： X5 泡沫清洗驱动： Y1 清水冲洗驱动： Y2 风干机驱动： Y3 2）解决方案我们通过以上的分析可以知道，先由人来发出启动命令， 如果不按动方式选择开关则自动选择手动模式， 在手动模式下按下相应按钮， 执行相应动作； 按动方式选择开关则进入自动模式，按下起动按钮，自动完成所有洗车过程。任何时候，按下停止按钮，则停止洗车。自动洗车分为三步：泡沫清洗；清水冲洗；风干。自动模式时，泡沫清洗60s，然后自动
11、进入清水冲洗阶段60s，接着进入风干阶段30s。手动模式时，各个阶段时间都由操作者控制。四、硬件选型1 PLC的选择三菱 FX PLC 是小形化，高速度，高性能和所有方面都是相当FX 系列中最高档次的超小程序装置，除输入出1625 点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的PLC 。 具有系统配置即固定又灵活；编程简单；备有可自由选择，丰富的品种；令人放心的高性能；高速运算；使用于多种特殊用途；外部机器通讯简单化；共同的外部设备的特点。 FX2N系列是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相当于FX 系列中最高档次的超小形程序装
12、置。以上特点满足和适合此次的需要，所以本次设计采用三菱FX系列的可编程控制器来进行控制。2 三菱 FX系列 PLC简介名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 4 页装订线PLC是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原 F、F1、F2 系列 PLC产品。其中 FX2是 1991 年推出的产品， FX0是在 FX2之后推出的超小型 PLC ，近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的
13、FX0S 、FX1S 、FX0N 、FX1N 、FX2N 、FX2NC 等系列 PLC ，具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式。五、 PLC控制程序的设计1 I/O 分析经过对控制过程和要求的详细分析， 我明确了具体的控制任务是在启动命令X0 得电的情况下下，可以通过方式选择开关选择洗车方式，选择洗车方式开关为输入端口 X2，如果选择为自动则自动进行洗车的三个步骤：泡沫清洗，清水冲洗，风干。如果选择手动洗车，可以通过X3 选择泡沫清洗，时间由自己决定，泡沫清洗结束后可以自己手动选择X4 清水冲洗，时间还是有自己决定，清洗后，可以手动选择X5风干，直到风干结束后，
14、按动X1停止按钮，洗车完毕。2 I/O分配表通过 I/O 分析后，我确定了本装置的I/O 分配表，如下表 1：表 1：I/O 分配表信号名称代号输入 /出点标号输入信号启动按钮SB1 X0 停止按钮SB2 X1 方式选择开关SB3 X2 泡沫清洗按钮SB4 X3 清水冲洗按钮SB5 X4 风干按钮SB6 X5 输出信号泡沫清洗驱动KM2 Y1 清水冲洗按钮KM3 Y2 风干机驱动KM4 Y3 3 PLC外部接线图根据选择的 PLC类型和装置的原理我确定装置接线图如图1：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
15、 - - - - - - - 第 7 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 5 页装订线图 1：I/O 接线图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 6 页装订线4 自动洗车机的程序流程图程序流程图如图2 图 2 ：程序流程图5 PLC主电路图PLC主电路图如图 3：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -
16、 - - - - - - 第 9 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 7 页装订线图 3：洗车控制主电路图 KM2控制泡沫清洗驱动， KM3控制清水冲洗驱动， KM4控制风干驱动。6 PLC控制梯形图及指令表根据 PLC的控制线路图和 I/O 分配表，画出其控制梯形图如图4：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 8 页装订线图 4 ：梯形图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - -
17、- - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 9 页装订线图 4：梯形图程序指令如图5：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 10 页装订线图 5 ：程序指令表名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理
18、 - - - - - - - 第 13 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 11 页装订线图 5 ：程序指令表做好设计电路后经过仿真能够完全符合设计要求，仿真如下图6：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 16 页 - - - - - - - - - 第 12 页装订线图 6：仿真图7 程序原理分析当按下启动按钮SB1时输入点 X0接通，辅助继电器MO自锁接通，进而输出点Y0 接通， KM1线圈通电，主电路常开触点KM1闭合，不按 SB3
19、选择开关， X2常闭触电接通，进入手动清洗模式，手动选择SB4 ，SB5 ，SB6 ，接通 X3，X4，X5，分别表示泡沫清洗、清水冲洗和风干。当按动SB3时，进入自动洗车模式，泡沫清洗60s，清水冲洗 60s，风干 30s。结束后自动恢复原状态。无论在什么情况下，按动SB2 ，X1常闭触点断开，洗车停止。总结选定题目后， 在老师和同学的帮助下， 进图书馆查阅一些资料后， 头脑里开始有名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 16 页 - - - - - - -
20、- - 第 13 页装订线了设计思路和方向。通过此课题的设计训练， 让我亲身经历了从无到有， 从不可能到可能的 PLC设计仿真的整个过程，经历了很多困难和挫折。在设计过程中，经常会遇到不同的问题，理论上分析可行， 但进行仿真时却得不到预期效果。在设计的过程中发现自己对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固， 需要查阅相关关资料， 通过这个过程使我懂得了许多东西， 也培养了我独立工作的能力， 相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。 使我懂得了学习的重要性， 了解到理论知识与实践相结合的重要意义，锻炼了能力，综合素质得到较大提高，尤其是观察、分析和解决问题的实际工作能力，设计确实有些
21、辛苦，确实很累，但当我们看到自己所做的成果时，心中也不免产生兴奋， 沿着自己的路， 执着的走下去，必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！总之，从开始进入课题到设计的顺利完成，师长、同学、朋友给了我太多的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！参考文献1.范永胜，王岷.电气控制与PLC应用（第二版）M ，北京：中国电力出版社，2007 2.廖常初，可编程序控制应用技术（第五版）M. 重庆：重庆大学出版社，2010 3.黄惟公，曾盛绰. 机械工程测试技术与信号分析M. 重庆：重庆大学出版社,2002 4.周明德，微机计算机系统原理及应用（第四版）M. 北京：清华大学出版社，2002 5.邓星钟 . 机电传动控制（第三版）M. 武汉：华中科技大学出版社,2001 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 16 页 - - - - - - - - -