汽车自动清洗装置PLC控制.docx

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汽车自动清洗装置PLC控制

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

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

成绩：

（五级制）

指导教师签字年月日

目录

一、前言1

二、PLC以及汽车自动清洗装置的PLC应用1

1PLC的定义和发展历程1

2PLC的基本结构1

3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2

1设计任务要求2

2分析任务要求及解决方案2

四、硬件选型3

1PLC的选择3

2三菱FX系列PLC简介4

五、PLC控制程序的设计4

1I/O分析4

2I/O分配表4

3PLC外部接线图4

4自动洗车机的顺序流程图6

5plc主电路6

6PLC控制梯型图及指令表7

7程序原理分析12

总结12

参考文献………………………………………………………………..13

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、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，保证洗车的质量。

二、PLC以及汽车自动清洗装置的PLC应用

1PLC的定义和发展历程

ProgrammableLogicController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。

　　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30~40%。

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.

2PLC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。

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。

②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。

③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

1PLC的选择

三菱FXPLC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16～25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

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。

五、PLC控制程序的设计

1I/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，按动X1停止按钮，洗车完毕。

2I/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

3PLC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：

图1：

I/O接线图

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

5PLC主电路图

PLC主电路图如图3：

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。

6PLC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：

图4：

梯形图

图4：

梯形图

程序指令如图5：

图5：

程序指令表

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：

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