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江西理工大學應用科學學院 題 目 自助洗車機控制的設計 班 級： 機電10級 姓 名： 黃 健 學 號： 08060110327 指導老師： 肖 清 完成時間： 2013 年6月 摘要 時代在前進，人們的生活水平在不斷提高，汽車是出行的重要交通工具，所以汽車的數(shù)量越來越多，同時帶動了洗車業(yè)的發(fā)展。洗車成了不可缺少的話題和必須處理的事情。隨著科技的發(fā)展，洗車機也從原來的人工洗車發(fā)展到了如今的自助洗車，為了更加方便人們以后的洗車問題，本系統(tǒng)實現(xiàn)了完全的自助洗車，使得洗車越來越輕松、方便、快捷。本次設計的自助洗車機系統(tǒng)采用以PLC為核心的控制器思想，以按鍵和投幣機作為信息采集單元，以PLC作為數(shù)據(jù)處理和控制單元，以數(shù)碼管作為現(xiàn)實數(shù)據(jù)單元，以指示燈作為用戶狀態(tài)單元和工作指示單元的自助洗車機控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵字：PLC控制、自助洗車、數(shù)碼管顯示 引言 一、 設計目的 我國汽車工業(yè)高速度完成長，汽車行業(yè)前景廣闊。根據(jù)調(diào)查結(jié)果表明，預計2011年將持續(xù)保持增長，預計增長率在19%至20%之間。到2020年，中國本土汽車產(chǎn)量將達到2000萬輛左右，其中兩成產(chǎn)品將進入國際市場。 根據(jù)汽車行業(yè)專家們的預測，隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展和人們消費觀念的改變，中國將成為世界轎車的最大消費國之一，即我國轎車保有量在未來的一二十年里將會有飛速提高。在不久的將來，開車將會是人們普遍掌握的生活技能，轎車也不再是特權(quán)人士的標志，而將是人們出門的代步工具。那么當人們擁有一輛自己的愛車時，無疑會呵護倍至。汽車的平時清潔護理和定期美容保養(yǎng)，必然成為人們?nèi)粘５南M內(nèi)容。 另一方面，我國各大中城市雖然發(fā)展很快，但建設不配套，缺乏停車場所，使大量汽車只能露天棲息，飽受風吹、雨淋、日曬的無奈，致使汽車日漸老化。這就更加促進了汽車美容業(yè)的發(fā)展。而汽車清洗是汽車美容項目的重要，雖然人工洗車和pc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。而使用自助洗車機則具有以下優(yōu)點： 1) 洗一輛車的時間只需要3至4分鐘，效率高； 2) 能大大削減生產(chǎn)力、降低勞動強度，節(jié)省成本； 3) 手洗比起來更易吸引客戶，在提高群體形象的同時，又能大幅度提高的經(jīng)濟收益； 4) 可以采用輪回水設備，減少用水量，節(jié)能環(huán)保。 二、 設計任務 根據(jù)控制要求，明確設計任務，擬定設計方案與進度計劃，運用所學的理論知識，進行自助洗車機運行原理設計、硬件系統(tǒng)設計、軟件系統(tǒng)設計、創(chuàng)新設計，提高理論知識工程應用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問題與解決問題的能力。主要內(nèi)容包括： 1. 設計出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖等； 2. 系統(tǒng)有啟動、停止功能； 3. 運用功能指令進行PLC控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序； 4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設計； 5. 進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)自助洗車機的控制要求。 三、控制要求 1. 設計投幣100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100元或超過時，按啟動開關(guān)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100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(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(guān)，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(guān)時，原點復位燈亮起，表示洗車機完成復位動作。 控制系統(tǒng)總體設計 一、系統(tǒng)硬件配置及組成原理 本系統(tǒng)由三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列的PLC、人機交互和串口通信、數(shù)碼管和電源組成。其所需完成的功能是將鍵盤和投幣機采集到的信息通過I/O端口輸送到PLC內(nèi)部進行數(shù)據(jù)處理，得到的結(jié)果判斷是否滿足開始洗車的條件，以實現(xiàn)對洗車電路的控制。同時數(shù)據(jù)處理時要求進行一定的數(shù)據(jù)顯示和指示燈的閃動。 二、硬件系統(tǒng)組成 本系統(tǒng)采用PLC作為核心控制。以按鍵和投幣作為信息采集單元，以PLC為作為數(shù)據(jù)處理和控制單元，以數(shù)碼管作為數(shù)據(jù)顯示單元，以指示燈作為用戶狀態(tài)單元和開鎖指示單元，組成硬件結(jié)構(gòu)框架圖。 其中按鈕輸入信號包括人工輸入的信號和洗車機碰到限位開關(guān)時的信號。人工輸入信號包括：開始按鈕、開始投幣按鈕、投幣結(jié)束按鈕、開始洗車按鈕；洗車機碰到限位開關(guān)的信號包括：洗車機初始位置信號、左限位開關(guān)信號、右限位開關(guān)信號。 三、I/O分配表 輸入信號 輸出信號 啟動開關(guān) X0 顯示個位的七段數(shù)碼管 Y0~Y7 復位開關(guān) X1 顯示十位的七段數(shù)碼管 Y10~Y17 右極限開關(guān) X2 顯示百位的七段數(shù)碼管 Y20~Y27 左極限開關(guān) X3 洗車機右移 Y30 5元投幣孔 X4 洗車機左移 Y31 10元投幣孔 X5 洗車指示燈 Y32 50元投幣孔 X6 找錢指示燈 Y33 退幣 X7 噴水 Y34 刷子洗刷 Y35 噴清潔劑 Y36 風扇 Y37 四、硬件系統(tǒng)總體接線圖 程序設計 一、控制程序流程圖 二、控制程序設計思路 通過控制要求可知，本程序設計主要分為兩部分：投幣程序和洗車程序。先啟動洗車機，然后開始投幣，當投入的總錢數(shù)大于等于100元，然后找余錢并啟動洗車程序，開始洗車，洗車指示燈亮。洗車程序結(jié)束，洗車機碰到左極限開關(guān)自動停止，洗車指示燈亮熄滅。在洗車過程中，如果出現(xiàn)故障，排除故障后按復位開關(guān)，程序跳轉(zhuǎn)到洗車程序開始出重新運行洗車程序直至結(jié)束。 三、控制程序時序圖 四、系統(tǒng)控制程序 程序梯形圖如下： 指令表： 1、啟動洗車機及投幣程序： 2、洗車程序： 四、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 在程序編寫完成后，先檢驗其是否符合設計初衷，是否能達到相應的指標。首先是投幣程序的調(diào)試，檢驗投幣時程序是否能得到信號，在滿足條件的情況下能否得到響應。然后是洗車程序的調(diào)試，通過假定輸入一定的初值來檢驗程序是否正常。通過多次的調(diào)試和修改，基本達到了控制要求。 總結(jié) 本次綜合實驗主要運用PLC控制的一些相關(guān)知識，如運用PLC的I/O端口、數(shù)碼管顯示等各種實用功能。本次實驗使得我們對于PLC控制器的組成以及工作原理有了更深的了解，鞏固了PLC的編程方法，學會了使用PLC仿真軟件進行編程以及調(diào)試。 參考文獻 1、袁任光，可編程控制器應用技術(shù)與實例，華南理工大學出版社，2003 2、常曉玲，電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器，機械工業(yè)出版社，2004 3、鐘肇新、彭侃，可編程控制器原理與應用，華南理工大學出版社，2004 4、鐘肇新、范建東、馮太合，可編程控制器原理及應用，華南理工大學出版社，2008 5、何有華，可編程控制器及常用控制電器，冶金工業(yè)出版社，2008 6、賀哲榮，流行PLC實用程序及設計（三菱FX2系列），西安電子科技大學出版社，2008 7、王建、張宏，三菱PLC入門與典型應用，中國電力出版社，2009