自助洗車機控制程序第一章 PLC的概述11可編程控制器概況可編程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，簡稱PC）。與個人計算機的PC相區(qū)別，用PLC表示。PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。國際電工委員會（IEC）頒布了對PLC的規(guī)定：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點?？梢灶A料：在工業(yè)控制領域中，PLC控制技術的應用必將形成世界潮流PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自己開發(fā)的應用程序，系統(tǒng)程序提供運行平臺，同時，還為PLC程序可靠運行及信息與信息轉換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設計。1.2 PLC的結構及基本配置一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，當然按CPU性能分成若干型號，并按I/O點數(shù)又有若干規(guī)格。對模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架。無任哪種結構類型的PLC，都屬于總線式開放型結構，其I/O能力可按用戶需要進行擴展與組合。一、CPU的構成PLC中的CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路，與通用計算機一樣，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構成，還有外圍芯片、總線接口及有關電路。它確定了進行控制的規(guī)模、工作速度、內存容量等。內存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。CPU的運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。CPU的寄存器參與運算，并存儲運算的中間結果，它也是在控制器指揮下工作。CPU雖然劃分為以上幾個部分，但PLC中的CPU芯片實際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對CPU內部的詳細分析已無必要，我們只要弄清它在PLC中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。CPU模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設定或控制開關。一般講，CPU模塊總要有相應的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運行顯示、故障顯示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用于接I/O模板或底板，有內存接口，用于安裝內存，有外設口，用于接外部設備，有的還有通訊口，用于進行通訊。CPU模塊上還有許多設定開關，用以對PLC作設定，如設定起始工作方式、內存區(qū)等。二、I/O模塊：PLC的對外功能，主要是通過各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。三、電源模塊：有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。四、底板或機架：大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構成一個整體。五、PLC 的外部設備外部設備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類1.編程設備：有簡易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。2.監(jiān)控設備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過畫面監(jiān)視數(shù)據(jù)。3.存儲設備：有存儲卡、存儲磁帶、軟磁盤或只讀存儲器，用于永久性地存儲用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫入器等。4.輸入輸出設備：用于接收信號或輸出信號，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位器，打印機等。六、PLC的通信聯(lián)網(wǎng)PLC具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使PLC與PLC 之間、PLC與上位計算機以及其他智能設備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制?，F(xiàn)在幾乎所有的PLC新產(chǎn)品都有通信聯(lián)網(wǎng)功能，它和計算機一樣具有RS-232接口，通過雙絞線、同軸電纜或光纜，可以在幾公里甚至幾十公里的范圍內交換信息。當然，PLC之間的通訊網(wǎng)絡是各廠家專用的，PLC與計算機之間的通訊，一些生產(chǎn)廠家采用工業(yè)標準總線，并向標準通訊協(xié)議靠攏，這將使不同機型的PLC之間、PLC與計算機之間可以方便地進行通訊與聯(lián)網(wǎng)。了解了PLC的基本結構，我們在購買程控器時就有了一個基本配置的概念，做到既經(jīng)濟又合理，盡可能發(fā)揮PLC所提供的最佳功能。1.3 PLC選型PLC的選型一般從一下幾個方面加以考慮：一I/O點數(shù)是PLC的一項重要指標。合理選擇I/O點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最少。PLC的輸出/輸入總點數(shù)和種類應根據(jù)被控對象所需控制的模擬量、開關量、輸入/輸出設備情況（包括模擬量、開關量、輸出類型）來確定，一般一個輸入/輸出元件要占用一個輸入/輸出點。（一） I/O點數(shù)的估算I/O點數(shù)是PLC的一項重要指標。本方案總點數(shù)一共有16點，根據(jù)估計的總點數(shù)上再加上20%30%的備用量的原則。要選擇總點數(shù)超過20點的PLC機型。（二） 用戶存儲器容量的估算根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O點及有關功能元件占用的內存量大致如下：開關量輸入元件： 1020B/點 ；開關量輸出元件： 510B/點 ；定時器/計數(shù)器：2B/個；模擬量：100150B/點；通信接口；一個接口一般需要300B以上。本方案根據(jù)上面算出總字節(jié)數(shù)共1040B，再考慮增加25%左右的備用量，總共大約1300B，所以要選擇內存容量大于1300B的PLC機型。（三） CPU功能與結構的選擇選型時要從一下幾個方面來考慮：1 功能與任務相適應2 PLC的處理速度應滿足實時控制的要求3 PLC結構合理、機型統(tǒng)一4 在線編程和離線編程的選擇根據(jù)以上幾點要求，結合本設計的具體情況：系統(tǒng)控制要求較高，需要PID調節(jié)等等功能，PLC的處理速度要求較高，來進行選擇PLC的硬件。二 、開關量I/O模塊的選擇（一）開關量輸入模塊的選擇選擇開關量輸入模塊時主要考慮以下幾點：1 選擇工作電壓等級 2.選擇模塊密度3.門檻電平 4.輸入端漏電流的控制根據(jù)實際需情況，本方案選擇的是PLC內部提供24V電源。（二）開關量輸出模塊的選擇1輸出方式的選擇輸出方式共有三種：晶閘管輸出、晶體管輸出、繼電器輸出。本方案根據(jù)以上三種各自輸出的特點，結合所需實際選擇繼電器輸出的方式。2輸出電流選擇模塊的輸出電流必須大于負載電流的額定值，且選用輸出模塊還應注意同時接通點數(shù)的電流累計值 必須小于公共端所允許通過的電流值。三 、模擬量I/O模塊的選擇（一）模擬量輸入模塊選擇（1）模擬量值的輸入范圍。模擬量的輸入可以是電壓信號或電流信號。（2）模擬量輸入分辨率、精度、轉換時間等參數(shù)指標應符合具體的系統(tǒng)要求。（3）在應用中要注意抗干擾措施 根據(jù)設計要求，再根據(jù)如果變送器離模擬量輸入模塊較遠時，系統(tǒng)設計盡量選用020mA或420mA型的原則。（二）模擬量輸出模塊的選擇模擬量輸出模塊的輸出類型有電壓輸出和電流輸出兩種，輸出范圍有010V、-10V10V、020mA、420mA等。另外模擬量輸出模塊還有不同的輸出功率，在使用時要根據(jù)情況來選擇。模擬量輸出模塊的輸出精度、分辨率、抗干擾措施等都與模擬量輸入模塊情況類似。我所選用的是三菱FX2N型號的可編程控制器，總點數(shù)有48點，輸入為24點，輸出為24點。它的優(yōu)點是抗干擾能力強、通用性強、指令通俗易懂、便于記憶、功能指令強大、使用方便、適應面廣、可靠性高、能在惡劣環(huán)境下工作等。1.4 可編程控制器使用中應注意的問題要使PLC控制系統(tǒng)能長期正常工作，除必須保證系統(tǒng)設計的合理性和可靠性外，注意系統(tǒng)日常維護和定期檢修也非常重要。一、 PLC的正確接線1、 電源連接PLC通常采用單相交流電源。接線時，要分清楚接線端子上“N”端（零線）和“接地”端。PLC的供電線路要與其他大功率用電設備或會產(chǎn)生強干擾的設備分開。采用隔離變壓器是一項有益的措施，它可以減少外界設備對PLC的影響。PLC的交流電源線應單獨從機頂進入控制柜中，不能與其他直流信號線、模擬信號線捆在一起走線，以減少對其他控制線路的干擾。2、 接地線良好的接地是保證可編程控制器可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。為了有效地減少干擾，應給PLC接專用的地線，接地點應與其他動力設備的接地點分開。若做不到這一點也必須做到PLC與其他設備公共接地，禁止與其他設備串聯(lián)接地，更不能通過水管、避雷線接地。PLC的基本單元必須接地。如果選用擴展單元，其接地點應與基本單元的接地點接在一起。3、 RUN端子的接線PLC都帶有RUN端。在RUN端和COM端之間接入一個按鈕或開關，可以控制PLC進入運行狀態(tài)，執(zhí)行控制程序。如果按鈕或開關斷開，則PLC停止運行。4、 緊急停止線路在PLC控制系統(tǒng)中，應設置緊急停止線路，提供最高安全性。緊急停止應不受PLC控制。第二章 洗車機簡介2.1 課程背景我國汽車工業(yè)高速度完成長，汽車需求年均增加24.5%，遠遠跨越世界年均4%的增加速率我國已成為世界第二大汽車消費國今朝，我國汽車持有量(除1390萬輛三輪汽車外)為3595萬輛，私人汽車領有量達到2985萬輛跟著汽車持有量的不斷增加，汽配暢通市場獲患上了空前的快速度完成長，達到了980億元市場規(guī)模汽車產(chǎn)業(yè)鏈中要害一環(huán)的汽車清洗占了汽車使容貌美麗項目的大頭。據(jù)統(tǒng)計，在一個純粹成熟的國際化汽車市場中，汽車的發(fā)賣利潤在整個汽車業(yè)的利潤構成中僅占20%，零器件供應的利潤占20%，而50%60%的利潤是從汽車辦事業(yè)中孕育發(fā)生的usa汽車辦事業(yè)的營業(yè)額已跨越汽車整車的發(fā)賣額，此中，唯獨一個汽車使容貌美麗業(yè)年產(chǎn)值就已跨越3500億美元。市場查詢拜訪表白：如今我國60%以上的私人高檔汽車車主有給汽車做使容貌美麗和養(yǎng)護的習氣,30%以上的中低檔車車主也起頭形成了使汽車容貌美麗和養(yǎng)護的觀念；30%以上的公用高檔汽車也定時進行容貌美麗養(yǎng)護；50%以上的私家車車主愿意在掌握基本技能的情況下進行汽車使容貌美麗和養(yǎng)護，使汽車容貌美麗業(yè)在我國有著一定的潛在市場成長空間。作為汽車容貌美麗行業(yè)的龍頭產(chǎn)品，PLC控制的勞力清洗機，則是我們汽車養(yǎng)護必不成少的清洗東西業(yè)內子士闡發(fā)，雖然人工洗車和PLC洗車的收費相差不幾，但在時間、效率、人的勞力、物力上卻涇渭分明。2.2 洗車機的長處.使用洗車機洗一輛車的時間只需要34分鐘，效率高。.使用自助洗車機能大大削減生產(chǎn)力、降低勞動強度，節(jié)省成本。 .一般使用新科學技術研發(fā)的自助洗車機清洗與職員手洗比起來更易吸引客戶，在提高群體形象的同時，又能大幅度提高經(jīng)濟收益。.自助洗車機純粹可以采用輪回水設備，水用量在原有上可削減1/3，更可有用的合理利用水資源，節(jié)能環(huán)保。2.3 設計目的1設計投幣85元自助洗車機。2有3個投幣孔，分別為5元、10元及50元3種，當投幣合計85元或超過時，按啟動 開關洗車機才會動作，啟動燈亮起。7段數(shù)碼管會顯示投幣金額（用BCD碼），當投幣超過85元時，可按退幣按鈕，這時7段數(shù)碼管會退回零，表示找回余額（退幣選作）。洗車機動作流程。1）按下啟動開關之后，洗車機開始往右移，噴水設備開始噴水，刷子開始洗刷。2）洗車機右移到達右極限開關后，開始往左移，噴水機及刷子繼續(xù)動作。3）洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，噴水機及刷子停止動作，清潔劑設 備開始動作噴灑清潔劑。4）洗車機右移到達右極限開關后，開始往左移，繼續(xù)噴灑清潔劑。5）洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，清潔劑停止噴灑，當洗車機往右移3s后停止，刷子開始洗刷。6）刷子洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往右移，右移3s后，洗車機停止，刷子又開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往右移，到達右極限開關停止，然后往左移。7）洗車機往左移3s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往左移3 s后停止，刷子開始洗刷5s后停止，洗車機繼續(xù)往左移，直到碰到左極限開關后停止，然后往右移。8）洗車機開始往右移，并噴灑清水與洗刷動作，將車洗干凈，當碰到右極限開關時，洗車機停止前進并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動作，直到碰到左極限開關后停止，并開始往右移。9）洗車機往右移，風扇設備動作將車吹干，碰到右極限開關時，洗車機停止并往左移，風扇繼續(xù)吹干動作，直到碰到左極限開關，則洗車整個流程完成，啟動燈熄滅。3原點復位設計。若洗車機正在動作時發(fā)生停電或故障，則故障排除后必須使用原點復位，將洗車機復位到原點，才能做洗車全流程的動作，其動作就是按下復位按鈕，則洗車機的右移、噴水、洗刷、風扇及清潔劑噴灑均需停止，洗車機往左移，當洗車機到達左極限開關時，原點復位燈亮起，表示洗車機完成復位動作。第三章 PLC在控制系統(tǒng)中的應用3.1自動洗車機配置如圖所示3.2 系統(tǒng)組成自動找零投幣機七段數(shù)碼顯示器5元控制開關10元控制開關50元控制開關PLC洗車機左右移動噴水機噴灑洗滌劑刷子風扇3.3 硬件接線圖3.4 I/O分配表I/O分配表 輸入點 輸出點名稱代號輸入點輸出點代號名稱左極限感測開關SB1X0洗車機左移M1Y0右極限感測開關SB2X1洗車機右移M2Y1啟動開關SB3X2噴水機灑水M3Y2復位開關SB4X3噴灑清潔劑M4Y3退幣孔SB5X4刷子洗刷動作M5Y45元投幣孔SB6X5風扇吹干動作M6Y510元投幣孔SB7X6啟動燈HL1Y650元投幣孔SB8X7原點復位燈HL2Y73.5 材料表代號名稱型號規(guī)格數(shù)量QF空氣開關DZ47LE32C100三相四線 80A1M電動機Y242M4380V 18KW 1440r/min 36A1SQ行程開關LX191111SB按鈕LA103H紅 綠 黑1HL指示燈0.5W 廠家配套售出1KM接觸器CJ1040三極 380V 75A4FU1主電路熔斷器RL1100/80100A 配熔體80A3FU2控制電路熔斷器RL116/516A 配熔體5A2FR熱繼電器JR1660/3D整定電流1.05-9.95A1主電路導線BVR10mm2若干控制電路導線BVR1mm2若干數(shù)碼管XDFM410561K13.6 順序功能圖3.7 梯形圖 3.8 指令語句表第四章 調試結果經(jīng)過軟件調試程序后把程序輸入到PLC編程器里面，把外部的接線接好，然后開始進行硬件調試，在調試過程中，把其中的不足進行修改，經(jīng)過多次的調試，最終使這個程序達到了部分設計的要求，實現(xiàn)了部分控制要求，運行過程還算正常。按下啟動開關后，洗車機開始往右移，噴水設備開始噴水，刷子開始洗刷洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，噴水機及刷子停止動作，清潔劑設備開始動作噴灑清潔劑洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，清潔劑停止噴灑，當洗車機右移3秒后停止，刷子開始洗刷洗車機往左移3秒后停止，刷子開始洗刷5秒后停止，洗車機繼續(xù)往左移3秒后停止，刷子開始洗刷5秒后停止，洗車機繼續(xù)左移，直到碰到左極限開關后停止，然后往左移設計心得時間過得真快，一轉眼五年的學習生活就結束了。在我們離開學校走向社會之前，我們還要完成我們最后的任務畢業(yè)設計。剛知道要做畢業(yè)設計的時候，心里是七上八下的，總覺得自己做不好，可是在老師同學的鼓勵性能我慢慢有了信心，一切從頭開始，大家互相幫助。首先，我們最重要的問題是確定畢業(yè)設計的題目在大家的商議下決定做PLC控制的自主洗車機。其次，就是資料準備工作。我們在網(wǎng)上查閱了部分有關的資料然后對資料進行整理和分類。最后，就是動手做畢業(yè)設計了。前面所做的一切都是為這一步做鋪墊，一步步地做下去之后，會發(fā)現(xiàn)要做出來并不是太難，只不過每做一些，就會發(fā)現(xiàn)一些錯誤要修改，就這樣在不斷的修改調試，再修改再調試，直到最后的勝利。在整個設計中我懂得了許多東西，相信會對今后的學習工作生活會有非常重要的影響。通過這次的畢業(yè)設計使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功的喜悅。雖然這個畢業(yè)設計做得業(yè)不太好，但是在設計過程中所學到的東西使這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，使我終身受益。時間很快就已經(jīng)到了，現(xiàn)在畢業(yè)設計業(yè)已經(jīng)到了尾聲了 ，現(xiàn)在想想，畢業(yè)設計就是其實就是讓我們復習的一個過程，也是學習的一個過程。整理資料，這就是復習；接觸新知識，這就是學習。雖然我們即將走出校園，可是我們不能忘記學習。在這里我要感謝我的指導老師李翠蘭對我的悉心指導，感謝老師給我的幫助，也感謝我的同學們，謝謝你們！時間很快就已經(jīng)到了，現(xiàn)在畢業(yè)設計業(yè)已經(jīng)到了尾聲了 ，現(xiàn)在想想，畢業(yè)設計就是其實就是讓我們復習的一個過程，也是學習的一個過程。整理資料，這就是復習；接觸新知識，這就是學習。雖然我們即將走出校園，可是我們不能忘記學習。在這里我要感謝我的指導老師李翠蘭對我的悉心指導，感謝老師給我的幫助，也感謝我的同學們，謝謝你們！致謝在畢業(yè)設計過程中，我得到了許多方面的鼓勵和幫助。首先，要感謝我的畢業(yè)設計指導老師李翠蘭老師，她在繁忙的工作之余給予了我大量的指導與關心。這樣，我的畢業(yè)設計才得以順利的完成。其次，非常感謝儀征技師學院的所有老師和校領導，四年來是他（她）們培養(yǎng)了我，塑造了我，使我懂得了如何去學習，如何學好習，終于造就了一個性格開朗而堅毅、態(tài)度隨和而忠誠、意志堅定而頑強的我，使我在任何情況下都能夠做好每件事，處理好每一個問題。老師的教誨“寧可不用，不可不學”牢記在心。并在這次畢業(yè)設計中給予了我各方面的幫助和關懷，才使我順利完成我技校生涯的最后一次大型作業(yè)。再者還要感謝的是為我辛勤勞作一輩子的父母，就因為有了他們不思勞苦，和殷勤的教導才鍛煉出一個意志堅定，勤儉節(jié)約，知恩圖報的我。并在本次設計中給予我物質上的支持，特別是精神上的支持。我將以實際行動來報答他們，不會辜負他們對我的期望。最后，我還要感謝我的同學，他們給我提供了大量的資料，并在我走投無路的時候為我調試程序，為我解決困難，才使我的論文和程序順利完成，使我真正體會到了親情和友情的力量。另外，對曾為我提供幫助的朋友表示感謝！參考文獻(1)、可編程序控制器及其應用 王海國 機械工業(yè)出版社(2)、可編程序控制器應用技術與設計實力 高欽和 機械工業(yè)出版社(3)、電力拖動控制線路與技術能訓練 李敬梅 機械工業(yè)出版社(4)、電器及PLC控制技術 高勤 機械工業(yè)出版社(5)、電器控制與PLC應用 余庸聲 機械工業(yè)出版社(6)、 電工手冊編寫組電工手冊 上?？萍技夹g出版社40