基于PLC的自助洗车机设计.docx

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基于PLC的自助洗车机设计

摘要

本文介绍自动洗车控制系统的设计思想、设计步骤以及可以实现的功能。

采用S7-200系列PLC实现自动洗车控制，并利用STEP7-Ｍicro/MIN32软件完成梯形图、指令表的程序设计。

本文自动洗车控制系统采用了四个输入信号，分别为启动开关I0.0、右极限开关I0.1、左极限开关I0.2、原点复位按钮I0.3;九个输出信号，洗车机右移Q0.0、、风扇动作Q0.1、刷子动作Q0.2、洗车机左移Q0.3、喷洒清洁剂Q0.4、喷水Q0.5、洗车机Q0.6、启动灯Q0.7、复位灯Q1.0.其中洗车机右移和洗车机左移由电动机1的正反转控制，刷子动作由电动机2控制，喷水及喷洒清洁剂电磁阀控制。

经启动后可自动完成清洗后自行停止，也可手动停止，但启动前必需复位。

根据输入输出数量采用CPU224即可满足需求。

自动洗车经启动后能顺序完成要求动作，结束后自行停止，若断电停止在得电后不会自行启动，实现了理论上的自动化。

关键词：

自动洗车；PLC控制；顺序动作

目录

1绪论1

2.系统的硬件配置1

2.1PLC简介1

2.2PLC的分类2

2.3编程元件地址分配2

3系统软件设计5

3.1自动洗车控制系统流程图5

3.2自动洗车控制系统梯形图11

4调试过程21

5组态示例21

6课设总结23

参考文献23

1绪论

当今的社会汽车行业发展迅猛，汽车维修保养行业竞争更是愈演愈烈，洗车机由此得以广泛应用。

自助洗车机分为龙门往复式和隧道式两种机型，通过对毛刷，水泵，机体行走机构和风机等部件的驱动控制，全自动完成对车辆的刷洗和风干。

龙门往复式洗一辆车仅耗时1.5min-4min，隧道式满负荷运行时每辆车仅耗时1.5min左右，避免了手工洗车用水的随意性。

洗车机配备专用的水处理设备后，可对洗车污水进行回收净化循环利用，可以节约水资源，是一个很有发展前景的符合现代化建设需要的机电一体化产品。

PLC可靠性高，编程简单且易维护，用作自助洗车机控制系统的核心，更能体现它的这些完美品质。

以下是自助洗车机的优点：

（1）使用自助洗车机效率高，能大大减少劳动力、降低劳动强度，节省成本。

（2）一般使用新科技研发的自助洗车机清洗与人员手洗比起来更容易吸引客户，在提高整体形象的同时，又能大幅度提高的经济收入。

（3）自助洗车机完全可以采用循环水设备，水用量在原有上可减少1/3，更可有效的合理利用水资源，节能环保。

本次的总体设计选用西门子PLC控制，组态王来实现界面显示，使监控更为方便，达到对洗车机洗车过程中自助投币，喷水，洗刷，喷洒清洗剂和风干等过程的全面监控。

2.系统的硬件配置

2.1PLC简介

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

”具有可靠性高，抗干扰能力强；配套齐全，功能完善，适用性强；易学易用，深受工程技术人员欢迎；系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造；体积小，重量轻，能耗低等特点。

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。

2.2PLC的分类

世界上PLC产品可按地域分成三大流派：

一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品。

美国和欧洲的PLC技术是在相互隔离情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的PLC产品有明显的差异性。

而日本的PLC技术是由美国引进的，对美国的PLC产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型PLC上。

美国和欧洲以大中型PLC而闻名，而日本则以小型PLC著称。

本次课设综合实验台及其性能指标，最后决定采用西门子PLCS7-200系列。

以下为西门子PLC系列产品简介：

西门子PLC主要产品是S5、S7系列。

在S5系列中，S5-90U、S-95U属于微型整体式PLC；S5-100U是小型模块式PLC，最多可配置到256个I/O点；S5-115U是中型PLC，最多可配置到1024个I/O点；S5-115UH是中型机，它是由两台SS－115U组成的双机冗余系统；S5-155U为大型机，最多可配置到4096个I/O点，模拟量可达300多路；SS－155H是大型机，它是由两台S5-155U组成的双机冗余系统。

而S7系列是西门子公司在S5系列PLC基础上近年推出的新产品，其性能价格比高，其中S7-200系列属于微型PLC、S7-300系列属于中小型PLC、S7-400系列属于中高性能的大型PLC。

2.3编程元件地址分配

PLC的I/O口分配如表1所示。

表1I/O分配表

输入信号

信号元件及作用

I0.0

左极限开关

I0.1

投币1元按钮

I0.2

投币5元按钮

I0.3

投币10元按钮

I0.4

启动开关

I0.5

投钱复位按钮

I0.6

右极限开关

I0.7

复位按钮

Q0.0

右移

Q0.1

左移

Q0.2

喷水

Q0.3

刷子洗刷

Q0.4

喷洒清洁剂

Q0.5

风扇吹干

Q0.6

复位灯

Q0.7

启动灯

图1自动洗车控制系统I/O接线图

3系统软件设计

3.1自动洗车控制系统流程图

根据要求，本次课程设计投币100元自助洗车机。

有3个投币孔，分别为5元、10元及50元3种，当投币合计100元时，按启动开关洗车机开始动作，启动灯亮起。

洗车机动作流程：

1）按下启动开关之后，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。

2）洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，喷水机及刷子继续动作。

3）洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，喷水机及刷子停止动作，清洁剂设备开始动作——喷洒清洁剂。

4）洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，继续喷洒清洁剂。

5）洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，清洁剂停止喷洒，当洗车机往右移3s后停止，刷子开始洗刷。

6）刷子洗刷5s后停止，洗车机继续往右移，右移3s后，洗车机停止，刷子又开始洗刷5s后停止，洗车机继续往右移，到达右极限开关停止，然后往左移。

7）洗车机往左移3s后停止，刷子开始洗刷5s后停止，洗车机继续往左移3s后停止，刷子开始洗刷5s后停止，洗车机继续往左移，直到碰到左极限开关后停止，然后往右移。

8）洗车机开始往右移，并喷洒清水与洗刷动作，将车洗干净，当碰到右极限开关时，洗车机停止前进并往左移，喷洒清水及刷子洗刷继续动作，直到碰到左极限开关后停止，并开始往右移。

9）洗车机往右移，风扇设备动作将车吹干，碰到右极限开关时，洗车机停止并往左移，风扇继续吹干动作，直到碰到左极限开关，则洗车整个流程完成，启动灯熄灭。

自动洗车控制系统流程图如图2所示。

图2自动洗车控制系统流程图

3.2自动洗车控制系统梯形图

根据以上流程图编写编写PLC梯形图程序如图2。

第一部分：

投币程序（网络1-网络6）

将MW10中的总钱数与30元比较，大于30元，按启动开关，启动灯亮。

第二部分：

洗车程序（网络7-网络43）

图3PLC梯形图程序

4调试过程

 为了准确发现系统存在的问题，需要进行系统调试，调试的顺序按照先硬件后软件，先局部后整体的顺序来完成。

（一）硬件调试

系统的硬件安装过程及针对各单元模块的硬件电路调试，检验其是否符合设计初衷，能否达到相应指标。

硬件调试主要包括按键电路的调试、驱动电路的调试、电源部分的调试几部分。

为保证整个系统能够正常工作，首先要保证电源系统正常工作。

其次是驱动电路的调试，这一部分调试主要是I/O口的检查。

调试的关键在于确定数码管电路连接是否正确。

再次是按键电路的调试，这一部分主要是按钮是否对应好，接线是否正常，特别是相关复位按钮。

最后是洗车部分的调试，这一部分占了设备的绝大部分。

（二）软件调试

  本部分主要介绍了自助洗车机控制系统的软件调试过程，检验其是否符合设计初衷，能否达到相应的指标。

 首先是投币子程序的调试，这一部分的调试的关键是投币时程序是否能得到信号，在满足条件的情况下能否得到响应等。

最后是主程序的调试，通过假定输入一定的初值看看程序运行是否正常。

（三） 整机调试

   整个系统调试顺序按照先硬件后软件，先局部后全部的顺序调试，当软件与硬件都调试无误之后，就可以整机调试，整机调试也就是整个系统设计的功能测试。

5组态示例

图4是组态初始界面。

图5是投钱数达到规定所需要的钱数后，按下启动开关，洗车机开始洗车。

图6是当洗车机正在动作时发生停电或故障，完成复位动作。

图4组态初始界面

图5洗车机洗车组态监控画面

图6洗车机复位监控画面

6课设总结

通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。

既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。

在本次设计中，还学习到了大量以前没有学到过的知识。

在查阅资料的过程中，我懂得了要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中使我查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。

在平时，我所学习的知识是有限的，在以后的工作中肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我受益非浅。

在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。

有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。

自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。

为以后的工作积累了经验，增强了信心。

参考文献

[1]廖常初.PLC编程及应用（第3版）.机械工业出版社，2008

[2]罗宇航.流行PLC实用程序及设计.西安电子科技大学出版社，2006

[3]严盈富等.监控组态软件与PLC入门.人民邮电出版社，2006