毕业论文-- 汽车自动清洗装置的PLC 控制系统的设计.docx
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+++++++++++学院
毕业设计(论文)
2011级 机电一体化技术 专业
题 目:
汽车自动清洗装置的PLC
控制系统的设计毕业时间:
二〇一四年六月学生姓名:
++++++指导教师:
++++++++班 级:
11 机电
(2)班
2013 年05月02日
目录
一、绪论 1
(一)课题研究的背景 1
二、论文的研究内容 3
(一)研究内容总括 3
三、系统的硬件设计 3
(二)自动清洗机的总体结构 4
(四)PLC的选择........................................4
1、三菱FX2N的简介 4
(五)输入/输出分配表 4
(六)外部接线图 5
四、系统软件设计 5
(一)软件设计流程 6
(二)梯形图 7
(三)状态转移图 9
(四)系统运行过程中的暂停设计 10
(五)复位设计 11
五、总结 11
参考文献 12
谢辞 13
汽车自动清洗装置的PLC控制系统的设计
摘要:
本课题在分析和比较目前的几种汽车清洗装置之后,考虑到各种汽
车清洗装置的优缺点,对汽车自动清洗装置PLC控制进一步研究,选择以PLC为核心的控制系统。
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已扩展到所有的控制领域。
PLC的应用面广、功能强大、使用方便,已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一。
目前,隧道式洗车在世界各地流行,在各大城市早已取代了传统的人工洗车方式,这离不开PLC技术的支持。
节水环保、增加技术含量和提高服务档次,将成为洗车业发展的必由之路。
关键词:
汽车自动清洗;PLC控制系统;洗车业
一、绪论
(一)课题研究的背景
一方面是世界面临的水资源危机。
世界上对水资源的需求正在以惊人的速度增长,而世界上可供消费的水资源正在急剧减少。
可以预测,在今后20年中,
世界上人均水资源消费量将会减少1/3。
据联合国水资源世界评估项目2003年3
月4日发表的一份报告,到本世纪中叶,将有60个国家的近70亿人口面临缺水
问题。
即便是最乐观的估计,也将有48个国家的20亿人口缺水[4]。
另一方面,国内洗车行业的蓬勃发展。
近几年随着私家车的大量涌入,汽车清洗行业发展很快。
最新统计表明,我国私人汽车的保有量已经突破了1000万辆,汽车正日益发展成为一种大众消费品。
汽车产业突飞猛进的发展起来了,随之而来的是带动洗车业一起火暴。
中国汽车市场呈现高速增长势头,被许多业内专家公认为中国开始进入汽车社会。
在车消费结构方面,家庭购买比例越来越大,已经成为市场需求的主体,随着中国汽车市场的蓬勃发展,中国人的消费热情将全面升级,与之相伴的必然是汽车清洗行业的快速发展。
传统的人工洗车效果不理想,极大的浪费人力物力和自然资源。
人们将不再只是依靠经验来清洗,各种实用化的计算机软件将问世,而汽车自动清洗装置PLC控制能有效完成清洗任务,整个过程可在两分钟内完成,且启动之后无需由人控制,实现真正的全自动,且简而易懂,即
6
使非专业出身者也能迅速掌握,其前景无限美好[5]!
(二)汽车清洗装置及PLC
控制系统的国内外研究现状
第一,汽车清洗装置的国内外发展现状。
随着汽车清洗技术的发展,国内外市场上存在各种各样的清洗方式,主要有超声波清洗、红外清洗、激光清洗、无水清洗(主要适用于那些漆面相对较为清洁的车辆)、微水清洗、循环水洗车
——电脑洗车、非循环水洗车——手工洗车和高压水枪清洗[6]。
全自动电脑洗车是当前热门行业之一,它在洗车过程中用的所有水,都将通过水循环系统,经过处理后循环再利用。
由于电脑洗车速度快(几分钟即可清洗一辆车)、洗车效果好、节约水资源(一辆车仅耗水0.7L左右)且成本低(清洗一辆车为2元左右),它已经成为当前国内大城市较为普及的洗车方式[7]。
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已扩展到所有的控制领域。
PLC的应用面广、功能强大、使用方便,已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一,传统的人工洗车方式过于繁杂,浪费人力,利用PLC控制的汽车自动清洗装置,就避免了传统洗车的缺陷[8]。
洗车过程由PLC控制着,整个过程可在两分钟内完成,且启动之后无需由人控制,实现真正的全自动[9]。
目前,隧道式洗车在世界各地流行,在各大城市早已取代了传统的人工洗车方式,这离不开PLC技术的支持。
节水环保、增加技术含量和提高服务档次,将成为洗车业发展的必由之路[10]。
第二,PLC控制系统的国内外研究现状。
在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。
传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。
1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字设备公司(DEC)研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC[11].
21世纪,PLC会有更大的发展。
从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全,完美的人机界面、完备的
[13]
通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言;从网络的发展情况来看,可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。
目前的计算机集散控制系统DCS(DistributedControlSystem)中已有大量的可编程控制器应用。
伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用 。
二、论文的研究内容
(一)研究内容总括
本文所研究的汽车自动清洗PLC控制是以PLC为控制核心的自动控制系统,整个系统包括:
系统的开发过程、硬件系统设计、软件系统设计,因此本论文的研究内容可以分为三个部分:
1系统的开发过程
2硬件系统设计:
包括硬件系统的结构图、接线图、时序图。
3软件系统设计:
运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序,且系统有启动、停止功能。
(二)汽车自动清洗装置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。
三、系统的硬件设计
在整个汽车自动清洗PLC控制系统的运行过程中,通过控制相关开关完成的任务包括:
喷水设备喷水,刷子洗刷,喷洒清洁剂以及风扇的吹干动作。
接下来的两节将分别介绍系统的输入输出地址以及相关的输入输出的电气接口。
(二)自动清洗机的总体结构
自动清洗机的总体结构:
行走系统,喷水系统,洗刷系统,喷洒清洁剂系统,烘干系统以及电气控制系统。
1行走系统
行走系统是自动清洗机的关键部分,它的稳定性直接影响到整个设备运转的可靠性和连续性。
考虑到成本问题,行走电机不用步进电机,运用了北仑调速电机厂生产的三相异步电动机,该电机带有断电刹车和减速箱装置,性能可靠,输入功率小,输出力矩大等优点。
2电机部分
利用电机的正反转控制清洗机系统的前进和后退,另一个电机控制喷水,喷洒清洁剂,洗刷以及烘干过程。
(四)PLC的选择
1、三菱FX2N的简介
FX系列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结。
因此我选FX2N-32MR-001基本单元带16点输入/16点继电器输出
(五)输入/输出分配表
表1汽车自动清洗PLC控制的输入、输出地址
信号 器件代号
地址号
功能说明
SB0
X0
启动开关
SB1
X1
右极限开关
输入信号 SB2
X2
左极限开关
SB3
X3
复位开关
SB4
X4
停止开关
KM0
Y0
指示灯亮
KM1
Y1
洗车机右移
KM2
Y2
洗车机左移
输出信号
KM3
Y3
喷水设备喷水
KM4
Y4
刷子洗刷
KM5
Y5
喷洒清洁剂
(六)外部接线图
四、系统软件设计
(一)软件设计流程
开始
启动
Y
是否有中断
执行中断
N
Y
是否有复位
N
调用洗车程序
停止
结束
(二)梯形图
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(三)状态转移图
(四)系统运行过程中的暂停设计
在洗车过程中,按下停止按钮时洗车的一切动作均停止,再次按下停止按钮时洗车动作继续刚才的洗车过程。
如果X4接通,则转到标号P10处去执行子程序,当执行SRET指令时,返回到CALL指令的下一条去执行。
其程序设计如下:
LDX4CALLP10
P10:
RSTY1RSTY3
RSTY4RSTY5RSTY6SRET
使用子程序调用和返回指令时应注意:
1.转移标号不能重复,也不可与跳转指令的标号重复;
2.子程序可以嵌套调用,最多可5级嵌套。
(五)复位设计
若洗车机正在动作时发生停电或故障,则故障排除后必须使用原点复位,将洗车机复位到原点,才能做洗车全流程的动作,其动作就是按下【复位按钮】,则洗车机的右移、喷水、洗刷、清洁剂喷洒均需停止,洗车机往左移,当洗车机到达左极限开关时,原点复位灯亮起,表示洗车机完成复位动作。
其程序设计如下:
LD X3
OUT Y2
RST Y1
RST Y3
RST Y4
RST Y5
RST Y6
LD X2
OUT Y0
五、总结
本文的主要研究内容是汽车自动清洗PLC控制的研究,在前人研究的基础上作了进一步的开发,吸取了前人研究的精华,补充了前人研究的不足。
本系统是基于PLC的自动控制系统,由于本系统的实现技术要求比较高,而且课题研究的时间仓促,以及本人能力有限,实物制作的比较粗糙,因此
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