基于PLC的自动洗车机系统设计

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基于PLC的自动洗车机系统设计

2024-07-14 02:28:19| 来源: 网络整理| 查看: 265

  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   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。

1.2PLC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XXX。

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。

1.2PLC控制系统的硬件

1.3PLC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。这种性能使PLC具有很高的经济效益。

用于连接现场设备的硬件接口实际上是PLC的组成部分,模块化的自诊断接口电路能指出故障,并易于排除故障与替换故障部件,这样的软硬件设计就使现场电气人员与技术人员易于是用。

d)可连接为控制网络系统

PLC可连成功能很强的网络系统。网络可分为两类:一类是低速网络,采用主从方式通信,传输速率从几千波特到上万波特,传输距离为500—2500m;另一类为高速网络,采用令牌传送方式通信,传输速率为1M—10Mbps,传输距离为500—1000m,网上结点可达1024个。这两类网络可以级连,网上可兼容不同类型的可编程控制器和计算机,从而组成控制范围很大的局部网络。

e)易于安装,便于维护

PLC安装的操作很容易,其相对小的体积使之能安装在通常继电器控制箱所需空间的一半的地方,在从继电器系统改换到PLC系统的情况下,PLC小的模块结构使之能安装在继电器附近并将连线向已有接线端,其实改换很方便,只要将输入/输出设备连向接线端即可。

在大型安装中,长距离输入/输出站点安放在最优地点。长距离站通过同轴电缆获双扭线连向CPU,这种配置大大减少了物料和劳力,长距离子系统方法也意味着系统不同部分可在到达安装场地前由PLC制造商预先连好线,这一方法大大减少了电气技术人员的现场安装时间。

从一开始,PLC便以易维护作为设计目标。由于几乎所有器件都是固定不动的,维护时只要更换模块级插入式部件,故障检测电路将诊断指示器嵌在每一部件中,就能指示器是否正常工作,借助于编程设备可见输入/输出是ON还是OFF,还可写编程指令来报告故障。

PLC的这些及其他特性使之成为任何一个控制系统的有益部分。一旦安装后,其作用立即显现,其收益也马上实现,向其他智能设备一样,PLC的潜在优点还取决于应用时的创造性。

1.4PLC的用途

PLC的一开始由于价钱高又因为控制器装置的原因,使其应用受到限制。但近年来由于微处理器芯片及有关元件价格大大下降,使PLC的成本下降,同时又由于PLC的功能大大增强,使PLC的应用越来越广泛,广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、采矿、电力、机械制造、汽车、造纸、纺织、环保等行业。PLC的应用通常可分为五种类型:

a)顺序控制,这是PLC应用最广泛的领域,用以取代传统的继电器顺序控制。PLC可应用于单个机器控制、多个机器一起控制、生产线的自动化控制等。如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。

b)运动控制,PLC制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模版。在多数情况下,PLC把扫描目标位置的数据送给模版块,其输出移动一轴或数轴到目标位置。每个轴移动时,位置控制模块保持适当的速度和加速度,确保运动平滑。

相对来说,位置控制模块比计算机数值控制(CNC)装置的个头更小,钱更低,速度更快,操作方便。

c)闭环过程控制,PLC能操控很多的物理方面的性能,比如温度、压力、速度和流量等。PID(ProportionalIntergralDerivative)模块的提供使PLC具有封闭循坏的控制功能,即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。当过程控制中某一个变量出现偏差时,PID控制计算方法会计算出正确的输出,把变化量保持在已设置好的数值上。

d)数据处理,在机械加工中,出现了把支持顺序控制的PLC和计算机数值控制(CNC)设备紧密结合的趋向。著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列,已将CNC控制功能作为PLC的一部分。为了实现PLC和CNC设备之间内部数据自由传递,该公司采用了窗口软件。通过窗口软件,用户可以自己一个人编程,由PLC送至CNC设备使用。美国GE公司的CNC设备新机种也同样使用了具有数据处理的PLC。预计今后几年CNC系统将变成以PLC为主要的控制和管理系统

e)通信和联网,为了配合这些年来工厂的自动化系统的要求、柔性制造系统(FMS)及集散控制系统(DCS)等发展的需要,必须发展PLC之间,PLC和上级计算机之间的通信功能。作为实时控制系统,不仅PLC数据通信速率要求高,而且要考虑出现停电故障时的对策。

目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业,使用情况主要分为如下几类:

1)电器开关的使用控制

2)运动控制

3)封闭循环过程控制

4)数据处理

5)通信联网

1.5PLC的工作原理

PLC是采用“顺序扫描,不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时,CPU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序,按指令步序号(或地址号)作周期性循环扫描,如无跳转指令,则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序,直至程序结束。然后重新返回第一条指令,开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中,还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。

PLC的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。

a)输入采样

PLC在开始执行程序之前,首先扫描输入端子,按顺序将所有输入信号,读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中,这个过程称为输入采样,也称输入刷新。PLC在运行程序时,所需的输入信号不是现时取输入端子上的信息,而是取输入映像寄存器中的信息。在本工作周期内采样结果的内容不会改变,只有到下一个扫描周期输入采样阶段才被刷新。

b)程序执行

PLC完成了输入采样工作后,按顺序从0000号地址开始的程序进行逐条扫描执行,并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得所需的数据进行运算处理,再将程序执行的结果写入输出映像寄存器中保存。但这个结果在全部程序末执行完之前不会送到输出端子上。

c)输出刷新

在执行到END指令,即执行完用户所有程序后,PLC将输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器C中进行输出,驱动用户设备。

PLC重复地执行上述三个阶段,每重复一次的时间就是一个扫描周期(也称一个工作周期)。在每次扫描中,可编程控制器只对输入采样一次,输出刷新一次,这可以确保在程序执行阶段,在同一个扫描周期的输入映像寄存器和输出锁存电路中的内容保持不变。

用户程序存储区:用户程序存储区存放用户编制的用户程序。不同类型的PLC,其存储容量各不相同。

电源:PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可得电源系统是无法正常工作的,因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。

PLC具有微机的许多特点,但它的工作方式却与微机有很大不同。微机一般采用等待命令的工作方式。PLC则采用循环扫描工作方式。在PLC中,用户程序按先后顺序存放,CPU从第一条指令开始执行程序,直至遇到结束符后又返回第一条。如此周而不断循环。每一个循环称为一个扫描周期。一个扫描周期大致可分为I/O刷新和执行指令两个阶段。

所谓I/O刷新即对PLC的输入进行一次读取,将输入端各变量的状态重新读入PLC中存入内部寄存器,同时将新的运算结果送到输出端。这实际是将存入输入、输出状态的寄存器内容进行了一次更新,故称为“I(输入)/O(输出)刷新”。

由此可见,若输入变量在I/O刷新期间状态发生变化,则本次扫描期间输出端也会相应的发生变化,或者说输出队输入产生了响应。反之,若在本次I/O刷新之后,输入变量才发生变化,则本次扫描输出不变,即不响应,而要到下一次扫描期间输出才会产生响应。由于PLC采用循环扫描的工作方式,所以它的输出对输入的响应速度要受扫描周期的影响。扫描周期的长短主要取决于这几个因数:一是CPU执行指令的速度,二是每条指令占用的时间,三是指令条数的多少,即程序的长短。

对于慢速控制系统,响应速度常常不是主要的,故这种方式不但没有坏处反而可以增强系统抗干扰能力。因为干扰常是脉冲式的、短时的,而由于系统响应较慢,常常要几个扫描周期才响应一次,而多次扫描后,瞬间干扰所引起的误动作将会大大减少,故增加了抗干扰能力。但对控制时间要求较严格、响应速度要求较快的系统,这一问题就需慎重考虑。应对响应时间作出精确的计算,精心编排程序,合理安排指令的顺序,以尽可能减少周期造成的响应延时等的不良影响

  第三章系统对电气控制的要求   1.自动洗车机模拟装置简介

用洗车机实物操作不方便,代价大,所以用模拟装置代替实物。用8个LED灯分别代替电动机前进接触器,电动机后退接触器,喷水电磁阀,喷清洁剂电磁阀,刷子电动机接触器,风扇吹干器接触器,启动指示灯,原点复位指示灯,停止指示灯。用两个开关分别代替后限位开关和前限位开关。

  2.系统对电气控制的要求

汽车金融自动洗车机后,按下启动开关SA1,启动灯D1亮,洗车机开始从车尾限位开关SQ1出向前移动,喷水设备开始喷水,刷子开始洗刷:洗车机向前移到车前限位开关SQ2时,再向车尾限位开关移动,并继续喷水和刷子刷洗,来回移动喷水洗刷3次,进入清洗剂喷洒工序。

洗车机来回移动喷水洗刷3次后,停在车前限位开关SQ2处,开始向车尾移动,并向车身喷洒清洗剂,洗车机移动到车尾限位开关SQ1处时,喷清洗剂结束。

洗车机移动到车尾限位开关SQ1处时,开始向车前移动,每移动3秒停下,刷子开始洗刷5秒后停下,洗车机在向车前移动3秒停下,刷子开始洗刷5秒后停下一直到车前限位开关SQ2,洗车机向车尾每移动3秒停下,刷子开始洗刷5秒后停下,洗车机再向车前移动3秒停下,刷子开始洗刷5秒后停下一直到碰到车尾限位开关SQ1,完成洗刷一个来回结束。

洗车机移动到车位限位开关SQ1处时,开始向车前移动,喷水设备喷水刷子洗刷,碰到车前限位开关SQ2时,再继续返回向车尾移动,然后喷水和洗刷,来回4次,停在车位限位开关SQ1处,喷水和洗刷结束。

洗车机停在车位限位开关SQ1是风扇设备动作将车吹干,来回2次,洗车机碰到车尾限位开关SQ1停止移动,洗车整个流程结束,启动灯D1熄灭。

若洗车机运行中发生停车或故障,则故障排除后通电,必须先按下远点复位按钮SA2,洗车机的喷水、洗刷、喷洒清洗剂、吹风等均需停止,并移动到原点限位开关SQ1处,原点复位灯D2才亮,表示洗车机复位工作完成。

  3.系统的控制方案

洗车机的主运动是前后循环运动,有前后限位开关控制,同时不同的循环次序伴随不同的动作,如喷水、刷子洗刷、喷清洗剂及风扇吹干动作以及过程中遇到故障的处理等。

该系统的第一个控制要求是要求洗车机来回移动喷水洗刷3次,从车位限位开关向前移动,碰到撤退限位开关后后退,再向前移动,最后停在撤退限位开关;

第二个控制要求是洗车机从车头限位开关向车尾移动,此过程喷清洗剂,最后停在车尾限位开关处;

第三个控制要求是洗车机从车尾向前每移动3秒,刷子洗刷5秒,如此循环,直到碰到车头限位开关,再向车尾每移动3秒停下,刷子洗刷5秒,如此循环,直到碰到车尾限位开关:

第四个控制要求是洗车机从车尾限位开关开观察向前移动,喷水并洗刷,来回4次,停在车位限位开关处;

第五个控制要求是洗车机从车尾限位开关出向前移动,同时风扇动作,来回2次,停在车位限位开关处:

第六个控制要求是在洗车机喷水、洗刷、喷清洗剂、风扇吹干等-.系列过程中都有可能遭遇故障,则需采取排除故障措施。

  4.车自动清洗装置PLC控制的总体设计

PLC控制系统的开发是指PLC控制系统从任务提出到设计定型、制造调试、直到使用的整个过程。在PLC控制系统的开发和设计中,首先要明确设计要求,即确定系统的功能指标,然后制定系统方案,最后是方案的实施。

PLC控制的主要内容包含总体设计、硬件开发、软件开发等。硬件开发时要先设计、绘制原理图,根据系统的各项技术指标独立进行软件设计;还要根据所设计的原理电路,综合考虑系统的性能和计算要求,合理布置元器件图2-1是系统的研制开发流程,本次设计就按照此流程来进行设计开发。

  5.控制系统的设计

控制系统的设计:可编程序控制器PLC是一种数字控制专用电子计算机,它使用?了可编程序存储器储存命令,执行诸如逻辑、顺序、计时、计数等功能,并通过模拟和数字输入、输出等组件,控制各种机械或工作程序。经过30多年的发展,PLC已经十分成熟与完善,并开发了模拟量闭环控制功能。具体如下的良好特点:

(1)功能完善

PLC的输入、输出系统功能完善,性能可靠,能够适应于各种形式和性质的开关量和模拟量信号的输入和输出。在PLC内部具备许多控制功能,注入时序、计数器、主控继电器、位移寄存器、中间继电器等。由于采用了微处理机,它能够很方便的实现延时、锁存、比较、跳转和强制I/O等诸多功能。它不仅具有逻辑运算、算术运算、数制转换、顺序控制功能,而且还有模拟运算、显示、监控、打印以及报表生成等功能。此为,它还可以和其他微型计算机系统控制设备共同组成分布式或分散系统,还能够是县城组数据传送、矩阵运算、闭环控制、排序与查表、函数运算和快速中断等功能。因此PLC具有很强的适应性,能够满足过程控制要求的需要。

(2)模块化结构,硬软件开发方便

PLC的硬件结构全部采用模块化结构,可以使用大小规模不同,功能复杂程度以及现场环境各异的各种控制要求。硬件系统安装方便,接线简单,连接方便可靠,为控制系统的硬件设计提高了方便快捷的途径,可以大大缩短硬件系统的开发周期。

软件编程支持梯形图逻辑语言,直观方便,只要有了通常的继电器梯形图、逻辑图或逻辑方程,就等于有了PLC系统取代原继电器控制系统,进行老设备改造时十分有利的。

总之,使用PLC系统可以大大缩短整个系统设计、生产、调试周期,节约系统投资。

(3)操作方便,维护改造容易

PLC的输入输出系统能够直观的反映出现信号的变化状态,PLC还能够通过各种方式直观地反应控制系统的运行状态,如内部工作状态、通讯状态、I/O点状态、异常状态、电源状态等均有醒目的提示,非常有利于运行、维护人员监视系统的工作状态。

PLC采用梯形图逻辑编程,有利于电器操作人员对PLC的编程,使得操作人员可以方便地调整系统的编程和组态。另外,PLC的模块化结构,可以允许维护人员方便的更换故障元件或再生产工艺流程改变时更改系统的结构和品质。

(4)性能稳定,可靠性高

PLC产品都有严格的计数标准,这些标准保证了PLC在恶劣的工业环境下的正常运行,它的电子线路、机械结构以及软件结构上都吸取了生产厂家长期的生产控制经验,主要模块采用大规模的集成电路,I/O系列设计有完善的通道保护和信号调理电路,在机械结构对耐热、防潮、防尘、抗震等都有精心的考虑,所以这些使得PLC具有较好的性能和较高的可靠性。-.般平均无故障时间可达几万小时以上。另外,PLC还具有较完善的自诊断、自测试的功能。

(5)具有较高的性价比

综上所述,不难看出,由于汽车清洗机的运行过程非常复杂,采用一般的控制器操作起来很困难,而可编程序控制器PLC的可靠性好,通用性强,编程方便,省去大,量

的中间继电器,时间继电器,安装总线方便,并且当洗车机工艺过程要求变化时,一般不用改变硬件控制电路,只需改变软件控制程序即可实现,而且可在监控状态下现场检查和修改。因此,PLC是一-种较理想的控制工具。

  6.自动洗车机的驱动控制系统

PLC的5个输入端分别为启动按钮、复位按钮、停止按钮、后限位开关、前限位开关,用PLC的9个输出端分别为控制洗车机电动机正/反转接触器KM1/KM2、喷水电磁阀DF1、喷清洁器电磁阀DF2、刷子电动机接触器KM3、风扇吹干器接触器KM4及启动指示灯D1、原点复位指示灯D2、停止指示灯D3.

  7.PLC的工作原理

与普通微机类似,PLC也是由硬件和软件两大部分组成的。在软件的控制下,PLC才能正常地工作。软件分为系统软件和应用软件两部分。PLC的基本工作如下:

(1)输入现场信息:在系统软件的控制下,顺次扫描各输入点的状态;

(2)执行程序:顺次扫描用户程序中的各条指令,根据输入状态和指令内容进行逻辑运算;

(3)输出控制信号:根据逻辑运算的结果,输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号,实现所要求的逻辑控制功能。

上述过程执行完后,又重新开始,反复地执行。每执行一遍所需的时间称为扫描周期。PLC的扫描周期通常为几十毫秒。在实际应用中,大多数机械设备的工作过程可以分为一系列不断重复的If序操作,PLC的工作方式与此相似。因此,PLC的程序可与机器的动作—对应,程序编制简单、直观,不容易出错,而且容易修改,从而大大减少了软件的开发费用,缩短了软件的开发周期。为了提高工作的可靠性,及时接收外来的控制命令,PLC在每次扫描期间,除完成上述三步操作外,通常还要进行故障自诊断,完成与编程器等的通信。

每次扫描开始,先执行一.次自诊断程序,对各输入输出点、存储器和CPU等进行诊断,诊断的方法通常是测试出各部分的当前状态,并与正常的标准状态进行比较,若两者-致,说明各部分工作正常,若不一致则认为有故障.此时,PLC立即启动关机程序,保留现行工作状态,并关断所有输出点,然后停机。诊断结束后,如没发现故障,PLC将继续往下扫描,检查是否有编程器等的通信请求。如果有则进行相应的处理,比如,接受编程器发来的命令,把要显示的状态数据、出错信息送给编程器显示等。处理完通信后,PLC继续往下扫描,输入现场信息,顺序执行用户程序,输出控制信号,完成一个扫描周期。然后又从自诊断开始,进行第二轮扫描。用这种不断地重复运行程序实现控制称扫描方式。是用计算机进行实时控制的一种方式。此外,计算机用于控制还有中断方式。在中断方式下,需处理的控制先申请中断,被响应后正运行的程序停止运行,转而去处理中断工作(运行有关中断服务程序)。待处理完中断,又返回运行原来程序。哪个控制需要处理,哪个就去申请中断。哪个不需处理,将不被理睬。显然,中断方式与扫描方式是不同的。在中断方式下,计算机能得到充分利用,紧急的任务也能得到及时处理。但是,如果同时来了几个都要处理的任务该怎么办呢?优先级高的还好办,低的呢?可能会出现照顾不到之处。所以,中断方式不大适合于工作现场的日常使用。但是,PLC在用扫描方式为主的情况下,也不排斥中断方式。即,大量控制都用扫描方式,个别急需的处理,允许中断这个扫描运行的程序,转而去处理它。这样,可做到所有的控制都能照顾到,个别应急的也能进行处理。

PLC的实际工作过程比这里讲的还要复杂一-些,分析其基本原理,也还有一些理论问题。有关人员如果能把上面介绍的入出变换、物理实现-信息处理、I/O电路– 空间、时间关系–扫描方式并辅以中断方式,作为一种思路加以研究,弄清了它,也就好理解PLC是怎样去实现控制的,也就好把握住PLC基本原理的要点了。

  8.PLC系统设计流程

(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

PLC的I/O点数,包括开关量I/O,模拟量I/O以及特殊功能模块等。

(2)充分估计被控制对象今后发展的需要,所选的PLC的I/O的点数应留有一点的余

量。另外,在性价比变化不大的情况下,尽可能的选用同类型中功能强的新一代PLC。

(3)确定选用的PLC机型。

(4)建立I/O分配表,绘制PLC控制系统输入、输出接线图。

(5)根据控制要求绘制用户程序的流程图。

(6)编制用户程序,并借助编程器将用户程序装入PLC的用户程序存储器。

(7)在实验室模拟调试用户程序

(8)进入现场联机调试用户程序。

(9)整个系统的调试工作结束后,编程技术文件。

(10)交付使用。

  第四章自动洗车控制系统总体方案   1.控制系统总体方案

泡沫滚筒用于洗车流程的第一道工序,滚筒的旋转轴为空心管,内部可以灌入液体,管壁上有圆孔,当洗车程序启动以后,开始向旋转轴注入洗车液,滚筒通过低速旋转使轴中心的洗车液顺着滚筒外侧的除垢毡流出,同时可以使洗车液起泡,达到除垢的效果;清水冲洗喷头用于在泡沫清洗工序完成后,当车辆前进到清水冲洗喷头的下方,冲洗喷头喷出足量的清水,将车身上的泡沫以及污垢冲洗干净;吹风机用于洗车流程的最后一道工序,因为车身上的水渍更加容易吸附灰尘,在清水冲洗完成后通过吹风机将车身吹干,可以使车辆保持长久的清洁。自动洗车控制系统的工作流程如图2所示。整个系统由PLC控制,可采用自动控制和手动控制两种方式进行洗车工作。在手动控制状态下,可以人工控制洗车的时间;在自动工作状态下,则由定时器来控制电机的启动与关闭,达到自动洗车的效果。

  2.自动洗车控制系统工作流程

基于PLC的自动洗车机系统设计   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。

3.1方式选择开关置于手动,按下启动按钮后,设备启动,电机MC1启动,带动两个泡沫滚筒开始旋转,执行泡沫清洗程序,可以根据车辆的洁净程度来控制泡沫清洗的时间,清洗完成后车辆前进,按下清水冲洗按钮PB1,电机MC1断电,泡沫滚筒停止旋转。电机MC2通电,清水冲洗喷头开始冲洗车辆,在冲洗干净后按下风干按钮PB2,电机MC2断电,清水冲洗喷头停止喷水。电机MC3得电,吹风机开始运转,执行风干程序,风干完成后按下结束按钮,电机MC3断电,吹风机停止工作,结束洗车。

3.2方式选择开关置于自动,在按下启动按钮后,开始自动执行洗车程序。电机MC1得电,泡沫滚筒开始旋转,执行泡沫清洗程序,计时器TOK100同时开始计时10s,10S后泡沫清洗结束,电机MC1断电,滚筒停止旋转。泡沫清洗完成后,车辆到达清水冲洗喷头下方,计时器T1K200通电,计时20S,电机MC2启动,清水冲洗喷头,系统开始执行清水冲洗,20S后冲洗结束,电机MC2断电。清水冲洗完成后,计时器T2K500通电,开始计时5s,电机MC3通电,吹风机开始工作,执行风干程序,5S后电机MC3断电,自动洗车过程完成,系统回到待洗状态。洗车过程中如果出现特殊情况,按下停止按钮,系统所有输出点复位,立即停止洗车。

自动洗车控制系统的两种工作方式可以满足洗车现场的各种需求,对于一些车身上有很多泥浆的车辆,自动洗车模式可能无法完全清洗干净,则可以使用手动控制模式,根据车辆的清洗需求来控制各流程的时间以达到完全清洗的效果。

  第五章控制系统硬件设计   1.PLC的选型

1.1欧姆龙PLC的简介

日本OMRON(立石公司)电机株式会社是世界上生产PLC的著名厂商之一。SYSMACC系列PLC产品以其良好的性能价格比被广泛地应用于化学工业、食品加工、材料处理和工业控制过程等领域,其产品在日本其销量仅次于三菱,居第二位,在我国也是应用非常广泛的PLC之一。

OMRONC系列PLC产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大类产品。整体式结构的微型PLC机是以C20P为代表的机型。叠装式(或称紧凑型)结构的微型机以CJ型机最为典型,它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC机以P型机和CPM型机最为典型,这两种都属坚固整体型结构。具有体积更小、指令更丰富、性能更优越,通过IO扩展可实现10~140点输入输出点数的灵活配置,并可连接可编程终端直接从屏幕上进行编程,CPM型机是OMRON产品用户目前选用最多的小型机系列产品。OMRON中型机以C200H系列最为典型,主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型号产品。中型机在程序容量,扫描速度和指令功能等方面都优于小型机,除具备小型机的基本功能外,它同时可配置更完善的接口单元模块,如模拟量I/O模块、温度传感器模块、高速记数模块、位置控制模块、通讯联接模块等。可以与上位计算机、下位PLC机及各种外部设备组成具有各种用途的计算机控制系统和工业自动化网络。

在一般的工业控制系统中,小型PLC机要比大、中型机的应用更广泛。在电气设备的控制应用方面,-般采用小型PLC都能够满足需求。

1.2西门子PLC简介

德国西门子(SIEMENS)公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛,在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子(SIEMENS)公司的PLC产品包括LOGO,S7-200,S7-300,S7-400,工业网络,HMI人机界面,工业软件等。

西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化,具有网络通信能力,功能更强,可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC(如S7-200),小规模性能要求的PLC(如S7-300)和中、高性能要求的PLC(如S7-400)等。

(1)SIMATICS7-200PLC

S7-200PLC是超小型化的PLC,它适用于各行各业,在各种地方都能够自动的检验并且能够控制。S7-200PLC的因为功能太强大无法单独运行,或连成网络都能实现复杂的控制功能。S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。

(2)SIMATICS7-300PLC

S7-300是模块化小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用。它的各个模块能够各种组合在一起。与S7-200PLC比较,S7-300PLC采用模块化结构,具备高速(0.6~0.1μs)的指令运算速度,用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算,一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值,在S7-300操作系统内方便人和电脑说话,人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面(HMI)从S7-300中取得数据,S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。

S7-300操作系统自己处理传送的数据,CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件(例如:超时,模块更换,等等),多级口令保护可以使用户们完全的保护他们的技术秘密,防止没有被允许就被人修改和使用了,S7-300PLC设有操作方式选择开关,操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出,当钥匙拔出时,就不能改变操作方式,这样就可以防止不合法的删除以及不合法的修改程序。具备强大的通信功能,S7-300PLC可通过编程软件Step7的用户界面提供通信组态功能,这使得组态非常容易、简单。

S7-300PLC的通信接口种类非常的多,并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统,串行通信处理器用来连接点到点的通信系统,多点接口(MPI)集成在CPU中,用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATICS7/M7/C7等自动化控制系统。

(3)SIMATICS7-400PLC

S7-400PLC是用于中级和高级的可编程序控制器。S7-400PLC采用没有模块没有风的设计,不仅而且可靠耐用,同时可以选用各种各样不同的的CPU,并配有多种通用功能的模板,这使用户能根据需要组建成自己独有的系统。当控制系统规模多种通用功能的模板,这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时,只要适当地增加一些模板,便能使系统升级和充分满足需要。

(4)人机界面(HMI)硬件

HMI硬件配合PLC使用,为用户提供数据、图形和事件显示,主要有文本操作面板TD200(可显示中文),OP3,OP7,OP17等;图形/文本操作面板OP27,OP37等,,触摸屏操作面板TP7,TP27/37,TP170A/B等;SIMATIC面板型PC670等。个人计算机(PC)也可以作为HMI硬件使用。HMI硬件需要经过软件(如Protocol)组态的配合才能使用。

  2.PLC控制系统类型

由PLC构成的单机控制系统可分为下列四种类型。

(1)由PLC构成的单机控制系统

(2)由PLC构成的集中控制系统

(3)由PLC构成的分布式控制系统

(4)由PLC构成远程I/O控制系统

  3.系统的运行方式

用PLC构成的控制系统有三种运行方式,即自动、半自动和手动。

(1)自动运行方式。自动运行方式是控制系统的主要运行方式。这种运行方式的主要特点是在系统工作过程中,系统按被确定的程序自动完成被控对象的动作,不需要人来操作,系统的启动可由PLC本身的启动系统进行,也可由PLC发出启动信号,由操作人员确认并按下启动响应按钮后,PLC自动启动系统。

(2)半自动运行方式。这种运行方式的特点是系统在启动和运行过程中的某些步骤需要人工干预才能进行下去。半自动方式多用于检测手段不完善,需要人工判断或某些设备不具备自控条件,需要人工干涉的场合。

(3)手动运行方式。手动运行方式不是控制系统的主要运行方式,而是用于设备调试、系统调整和特殊情况下的运行方式,因此它是自动运行方式的辅助方式。

  4、PLC的停运方式

有正常停运、暂时停运和紧急停运三种。

(1)正常停运。由PLC的程序执行,当系统的运行步骤执行完且不需要重新启动执行程序时,或PLC接收到操作人员的停运指令后,PLC按规定的停运步骤停止系统运行。

(2)暂停方式。用于程序控制方式时暂停执行当前程序,使所有输出都设置成OFF状态,待暂停解除时将继续执行被暂停的程序。另外也可用暂停开关直接切断负荷电源,同时将此信息传给PLC,以停止执行程序,或者把CPU的RUN切换成STOP,以实现对系统的暂停运行。

(3)紧急停运方式。是在系统运行过程中设备出现异常情况或故障时,若不中断系统运行,将导致重大事故或有可能损坏设备,此时必须使用紧急停运按钮使整个系统立即停运。它是既没有连锁条件也没有延迟时间的停运方式,紧急停运时,所有设备都必须停运,且程序控制被解除,控制内容复位到原始状态。

  5.系统硬件设计根据

系统硬件设计必须根据控制对象而定,应包括控制对象的工艺要求、设备状况、控制功能、I/O点数,并据此构成比较先进的控制系统。

5.1工艺要求

机械手的控制系统为例,讨论工艺要求所包含的内容和对系统设计的要求。

设备状况

5.2设备状况应满足整个工艺要求

5.3控制功能

根据工艺要求和设备状况就可提出控制系统应实现的控制功能。只有掌握了要实现的控制功能,才能据此设计系统的类型、规模、机型、模块、软件等内容。

  6.PLC的机型选择

选择机型所依据的性能指标如下:

(1)CPU的能力(存储容量、扩展能力、驱动能力等)

(2)I/O点数:为保证所设计的控制系统的正常运行,在系统硬件设计时,建议根据实际I/0点数留有10%~15%的余量。

(3)运行速度

(4)发令系统

(5)机型选择的其它考虑:性能价格比、备品备件的统一考虑、技术支持等

(6)能不能在线编程,在线编程要求主机和编程器都要有一个CPU。

  7.输入/输出模块的选择

7.1数字量输入模块的选择

(1)选择电压等级:按电压分有直流5V、12V、24V、48V、60V和交流110V、220V;

(2)按保护形式分:有隔离和不隔离两种

(3)选择模块密度:按点数分有8点、16点、32点、64点。高密度模块,如32点或64点,同时接通点数取决于输入电压和环境温度。一般来讲,同时接通点数最好不超过模块总点数的70%。

(4)备用输入点的设计考虑在设计总输入点数时都留有了一定的余量,这些备用点的分配应分别考虑到每块输入模块上,最好分配到每组输入点上。例如一块输入模块具有32点输入,它们每8点为一组,在设计时每8点留一个备用点,一旦其余7点发生故障,只有把接线从故障点改接到备用点,再修改相应地址,系统就可恢复正常。这样考虑,则有利于系统设计的修改和故障的处理。

7.2数字量输出模块的选择

(l)输出方式的选择

(2)输出功率的选择

在选择模块时要注意手册上给出的输出功率要大于实际负载所需的功率。在实际应用中,如果负载要求的功率很大,数字量输出模块已不能满足需要,此时在设计上可有两种办法:

a)采用中间继电器,数字量输出驱动中间继电器的线圈。

B)用多个数字量输出点并联驱动一个负载,此时应注意多个输出点动作的一致性。

7.3负载

针对负载情况要注意两点:

(1)对于像电磁抱闸这类负载,虽然负载电流很小,但匝数多,断电瞬间其反向电压很高,有时会使输出三极管反向击穿,此时要在负载两端并接电容和电阻抑制反向电压;

(2)对于灯负载,要注意启动冲击电流,一般启动电流为负载额定电流的10倍,驱动灯

负载时,手册上都给出相对应的输出功率。

7.4模拟量输入模块的选择

(1)模拟量值的输入范围。

模拟量输入模块有各种输入范围,它们包括0~10V,士10V,4~20mA等。有的产品用外加输入量程子模块来实现各种输入范围,使得同一个模拟量输入模块可以适应不同的输入范围;也有的产品将各种不同输入范围的模块做成各自独立的模拟量输入模块。

(2)模拟量值的数字表示方法。

模拟量输入模块的功能是进行模拟量到二进制数值的转换。在选择时要注意转换精度。

(3)采样循环时间。

采样循环时间反映了系统处理模拟量输入的响应时间。

(4)模拟量输入模块的外部连接方式。

外部检测元件各种各样,其信号范围和要求的连接也不相同。模拟量输入模块为适应这些要求可提供各种连接方式,它们包括电阻的连接方式、热电偶的连接方式、各种传感器的连接方式;有时还包括两线连接和带补偿的四线连接,这些都要根据实际需要选择。

7.5模拟量输出模块的选择

(1)输出范围和输出类型。

模拟量输出范围包括0~10V,士10V,4~20mA。输出类型有电压输出和电流输出,一般的模拟量模块都同时具有这两种输出类型,只是在与负载连接时接线方式不同。

(2)对负载的要求。

对负载的要求主要是负载阻抗,在电流输出方式下一般给出最大的负载阻抗。在电压输出方式下,则给出最小负载阻抗。

7.6智能I/O模块的选择

智能I/0模块不同于一般的I/0模块,它自身带有微处理器芯片、系统程序、存储器。智能接口模块通过系统总线与CPU模块相连,并在CPU模块的协调管理下独立进行工作,提高厂处理速度,便于应用。一般的智能I/0模块包括通讯处理模块、高速计数模块、带有PID调节的模拟量控制模块、阀门控制模块等。

  8.系统硬件设计文件

一般系统的设计文件应包括系统硬件配置图、模块统计表、PLC的I/0接口图和I/0地址表。

1、系统硬件配置图

系统硬件配置图应完整地给出整个系统硬件组成,它应包括系统构成级别(设备控制级和过程控制级)、系统联网情况、网上可编程序控制器的站数、每个可编程序控制器站上的中心单元和扩展单元构成情况、每个可编程序控制器中的各种模块构成情况。

2、模块统计表

模块统计表应包括模块名称、模块类型、模块订货号、所需模块个数等内容。

3、I/O硬件接口图反映了可编程序控制器输入输出模块与现场设备的连接。如下图。

基于PLC的自动洗车机系统设计

4、I/O地址表

把输入输出列成表,给出相应的地址和名称,以备软件编程和系统调试时使用。这种表称为I/O地址表,也叫输入输出表。下表为I/O地址表的典型格式。

基于PLC的自动洗车机系统设计   第六章控制系统软件设计   1.I/O点的估算

通过对自动洗车控制系统的分析可知,PLC控制器共有6个输入点:启动按钮、停止按钮、选择方式的开关、冲水的按钮、吹风的按钮、结束按钮;共有3个输出点:泡沫清洗驱动、清水冲洗驱动、风干驱动。通过对自动洗车控制系统所需要的功能进行分析,可以确定PLC的类型以及编程元件的编号。

  2.PLC的选择

目前市面上的PLC种类有很多,选择一种合适的PLC控制器对自动洗车控制系统起着至关重要的作用。FX2N系列的PLC是三菱FX系列中最先进的一种,有很厉害的处理性能,速度很快,使其能够适用于多种特殊的用途;除了输入输出16点~25点的独立用途外,还可以扩大控制点数,以适用于在多个基本组件间的连接、定位控制、模拟控制等特殊用途,是一套可满足多样化广泛需求的PCL装置。

通过对自动洗车控制系统的结构和功能要求进行分析以及对I/O点的估算,本文选用三菱PLCFX2N-16R型号,共有8个输入点(X000到X0007)和8个输出点(YOOO到Y007),输入点和输出点均有足量的剩余,能够满足自动洗车控制系统的使用要求。

  3.I/OD的分配

通过对PCL控制器的外部接线图进行分析,可以确定系统所需要的编程元件的编号。PCL外部接线设计通过对自动洗车控制系统的技术要求以及功能进行分析,设计的PLC控制器外部接线.

  4.控制系统SFC图和阶梯图的设计

自动洗车控制系统的程序设计是在三菱GXDeveloper软件的基础上,采用状态转移图(SFS)编程的方式。SFS图可以将一个复杂的程序划分为若干个步骤,起到了化繁为简的作用,使程序更加明了,直白。为了使程序更加简洁明了,同时给出了阶梯图。将方式选择开关COS置于自动状态,按下启动按钮XOOO,PLC控制器的主程序通电,系统开始工作,辅助继电器MO得电,进入状态SO,将辅助继电器MO状态置,可以暂存启动按钮的状态,避免一直要按住按钮。方式选择按钮X002置于自动,则XOO2信号为1,可以进入S31状态,S31状态下,输出点YOO1通电,电机MC1开始工作,泡沫滚筒开始转动,进入泡沫清洗程序,同时定时继电器TOK100通电,开始计时10s,10s后泡沫清洗完成,控制器输出口YOO1断电,电机MC1停止工作,滚筒停止转动。转移条件TO得电,系统状态转移为S32,车辆前进至清水冲洗喷头的下方,控制器输出口YOOO通电,电机MC2得电开始工作,冲洗喷头开始喷水,执行清水冲洗程序,同时定时继电器T1K2OOO通电开始计时,20s后状态转移为S33,输出口Y000断电,电机MC2停止工作,清水冲洗完成,开始执行风干程序;控制器输出口Y002通电,电机MC3工作,定时器T2K50计时5s,风干机开始运转,5S后输出口YOO2断电,风干机停止工作,风干程序结束,整个洗车流程完成。将方式选择开关COS置于手动,按下启动按钮X000,PLC的主程通电,方式选择开关XOO2的状态为0,状态转移为S21,PLC控制器的输出口Y001通电,电机MC1通电,泡沫滚筒开始持续旋转,在车辆泡沫清洗干净以后,车辆前进至清水冲洗喷头下方,工作人员按下清水冲洗按钮X003,状态转移为S22,输出口YOO1断电,泡沫滚筒停止旋转,泡沫清洗终止;控制器的输出口YOOO通电,电机MC2运转,清水冲洗喷头开始喷水;在车辆上的泡沫和污垢清洗干净后,按下风干按钮X004,输出口Y000断电,冲洗喷头停止喷水,程序的状态转移为S23,输出口Y002通电,电机MC3运转,风干机开始执行风干程序,当车身上的水被全部吹干后,按下结束按钮X005,手动洗车程序完成,系统回到待洗状态;在洗车工程中,如果遇到需要停止设备的情况,按下停止按钮,区间复位指令将状态S0、S33置1,同时将辅助继电器M0置0,设备停止工作。自动洗车控制系统可以在自动控制和手动控制两种模式中进行切换,大大提高了设备的利用率,在遇到自动控制程序无法清洗干净车辆的时候,可以通过手动控制来控制每个流程的清洗时间,保证自动洗车系统的工作效率。

  第七章PLC自动洗车控制系统调试   1.调试前准备

通过PLC系统和自动洗车控制系统的具体形状配合完成本控制系统的调试。自动洗车控制系统使用STEP7-Mcro/WIV4.0编程这款软件,程序选择梯形图进行编写。调试之前先要对PLC与电脑进行连接能够相互通信,在通信正常情况下将事先弄好的程序下载到PLC中。再根据硬件接线图将自动洗车控制系统的具体形状与PLC进行连线,PLC的24V直流电源给直流电动机和直流电磁阀提供工作电源,最后通电调试。

  2.系统的调试

自动洗车控制系统调试步骤:

(1)检验设备硬件,完成外接电路接线,打开电脑上的STEP7-Mcro/WIV4.0编程软件,对PLC和电脑进行通信,确保其通信正常。

(2)将已经编译好的程序下载到PLC中,并让PLC开始处于工作状态。

(3)检查非自动运行模式是否正常,选择非自动运行模式后,按下“启动”按钮,再按下其他各个功能按钮,观察其能否实现相应的功能,如果不能实现,再进行程序修改和硬件方面的检查。

(4)检查自动运行模式是否正常,选择自动运行模式后,按下“启动”按钮,观察系统整体运行状态,若不能实现预期的功能,再进行程序修改和硬件方面的检查。

(5)人为设置故障,检查控制系统是否具有发生故障后自我保护的功能。若出现故障PLC能够自动停机,则预期功能实现。

  3.调试结果

反复调试,观察系统的整个运行过程,以确定控制系统的稳定性和精准性。得出最终的结论,该控制系统能够实现自动洗车的控制要求,在自动运行过程中,该系统可以实现预设的各种功能。当洗车过程中遇到故障时,自动洗车控制系统能及时停机,能够起到安全保护的作用。通过多次调试,本设计预期功能均能实现。

  结语:

通过这次的课程设计,使我懂得了学习的重要性,更重要的是知道了如何把平时学到的零散的知识结合起来并加以运用,并充分的意识到了团队合作以及集思广益的重要性。而通过这次的课程设计也使我意识到了自己所学知识的欠缺,并且认识到将所学知识能够结合起来运用的难度及其重要性。这次的课程设计也起到了一个很好的查漏补缺的作用,弥补了一些以前学习所遗漏的知识点。

本次设计实现了PLC控制的汽车自动清洗装置的一部分功能,当按下启动开关后,洗车机开始工作,实验台上电机转动,当给光电传感器一个信号即给在试验箱上连接一个按钮,按一下按钮,刷子接触器接通,实验台上电机转动,刷洗开始,当刷洗机开始后几分钟车辆离开后,再给一个信号就是再按一下按钮,刷洗机停止刷洗刷子接触器关闭,电机不转,按下停机开关后,清洗机接触器和水阀门关闭,清洗结束。

  参考文献:

1.王兆义.《可编程控制器使用技术》[M].北京:机械T业出版社.2004.

2.常晓玲.《电器控制系统和可编程控制器》[M].北京:机械工业出版社.2004.

3.殷洪义.《可编程控制器选择设计与维护》[M].北京:机械T业出版社.2002.

4.高钦和,《可编程控制器应用技术及其设计实例》[M].北京:高等教育出版.2004

5.阮友德.《电气控制与PLC实训教程》[M].北京:人民邮电出版社.2006.

6.田瑞庭.《可编程控制器应用技术》[M].北京:机械工业出版社、1994.

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