PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)自助洗車機(jī)

1、plc控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)目錄第1章 自助洗車機(jī)流程分析11.1 自助洗車機(jī)流程設(shè)計(jì)目的11.2 自助洗車機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)11.3 自助洗車機(jī)設(shè)計(jì)控制要求2第2章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)的硬件組成32.2 控制方法分析42.3 i/o分配42.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)5第3章 系統(tǒng)控制梯形圖程序設(shè)計(jì)63.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)63.2 控制程序時(shí)序圖設(shè)計(jì)73.3 控制程序設(shè)計(jì)思路7第4章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)84.1 plc與上位監(jiān)控軟件通訊84.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)94.3 實(shí)現(xiàn)的效果13第5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析145.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問(wèn)題145.2 結(jié)果分析15課程設(shè)計(jì)心得16參考文獻(xiàn)17附

2、錄18第1章 自助洗車機(jī)流程分析24241.1 自助洗車機(jī)流程設(shè)計(jì)目的我國(guó)汽車工業(yè)高速度完成長(zhǎng)，汽車行業(yè)前景廣闊。根據(jù)調(diào)查結(jié)果表明，預(yù)計(jì)2011年將持續(xù)保持增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)增長(zhǎng)率在19%至20%之間。到2020年，中國(guó)本土汽車產(chǎn)量將達(dá)到2000萬(wàn)輛左右，其中兩成產(chǎn)品將進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。根據(jù)汽車行業(yè)專家們的預(yù)測(cè)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展和人們消費(fèi)觀念的改變，中國(guó)將成為世界轎車的最大消費(fèi)國(guó)之一，即我國(guó)轎車保有量在未來(lái)的一二十年里將會(huì)有飛速提高。在不久的將來(lái)，開(kāi)車將會(huì)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(biāo)志，而將是人們出門的代步工具。那么當(dāng)人們擁有一輛自己的愛(ài)車時(shí)，無(wú)疑會(huì)呵護(hù)倍至。汽車的平時(shí)清潔

3、護(hù)理和定期美容保養(yǎng)，必然成為人們?nèi)粘５南M(fèi)內(nèi)容。另一方面，我國(guó)各大中城市雖然發(fā)展很快，但建設(shè)不配套，缺乏停車場(chǎng)所，使大量汽車只能露天棲息，飽受風(fēng)吹、雨淋、日曬的無(wú)奈，致使汽車日漸老化。這就更加促進(jìn)了汽車美容業(yè)的發(fā)展。而汽車清洗是汽車美容項(xiàng)目的重要，雖然人工洗車和pc洗車的收費(fèi)相差不幾，但在時(shí)間、效率、人的勞力、物力上卻涇渭分明。而使用自助洗車機(jī)則具有以下優(yōu)點(diǎn)：1) 洗一輛車的時(shí)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(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省成本；3) 手洗比起來(lái)更易吸引客戶，在提高群體形象的同時(shí)，又能大幅度提高的經(jīng)濟(jì)收益；4) 可以采用輪回水設(shè)備，減少用水量，節(jié)能環(huán)保。1.2 自助洗車機(jī)

4、設(shè)計(jì)任務(wù)根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行自助洗車機(jī)運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。主要內(nèi)容包括：1）設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖等；2）系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能；3）運(yùn)用功能指令進(jìn)行plc控制程序設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)；5）進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自助洗車機(jī)的控制要求。1.3 自助洗車機(jī)設(shè)計(jì)控制要求1) 設(shè)計(jì)投幣100元自助洗車機(jī)。2) 有3個(gè)投幣孔，分別為5元、10元及50元3種，當(dāng)投幣合計(jì)100元或超過(guò)時(shí)，按啟動(dòng)開(kāi)

5、關(guān)洗車機(jī)才會(huì)動(dòng)作，啟動(dòng)燈亮起。7段數(shù)碼管會(huì)顯示投幣金額（用bcd碼），當(dāng)投幣超過(guò)100元時(shí)，可按退幣按鈕，這時(shí)7段數(shù)碼管會(huì)退回零，表示找回余額（退幣選作）。洗車機(jī)動(dòng)作流程：(1) 按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)之后，洗車機(jī)開(kāi)始往右移，噴水設(shè)備開(kāi)始噴水，刷子開(kāi)始洗刷。(2) 洗車機(jī)右移到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往左移，噴水機(jī)及刷子繼續(xù)動(dòng)作。(3) 洗車機(jī)左移到達(dá)左極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往右移，噴水機(jī)及刷子停止動(dòng)作，清潔劑設(shè)備開(kāi)始動(dòng)作噴灑清潔劑。(4) 洗車機(jī)右移到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往左移，繼續(xù)噴灑清潔劑。(5) 洗車機(jī)左移到達(dá)左極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往右移，清潔劑停止噴灑，當(dāng)洗車機(jī)往右移3s后停止，刷子開(kāi)始洗刷。(6) 刷子洗

6、刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往右移，右移3s后洗車機(jī)停止，刷子又開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往右移，到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)停止，然后往左移。(7) 洗車機(jī)往左移3s后停止，刷子開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往左移3 s后停止，刷子開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車機(jī)繼續(xù)往左移，直到碰到左極限開(kāi)關(guān)后停止，然后往右移。(8) 洗車機(jī)開(kāi)始往右移，并噴灑清水與洗刷動(dòng)作，將車洗干凈，當(dāng)碰到右極限開(kāi)關(guān)時(shí)，洗車機(jī)停止前進(jìn)并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動(dòng)作，直到碰到左極限開(kāi)關(guān)后停止，并開(kāi)始往右移。(9) 洗車機(jī)往右移，風(fēng)扇設(shè)備動(dòng)作將車吹干，碰到右極限開(kāi)關(guān)時(shí)，洗車機(jī)停止并往左移，風(fēng)扇繼續(xù)吹干動(dòng)作，直到碰到左極限開(kāi)關(guān)，則洗車整個(gè)流

7、程完成，啟動(dòng)燈熄滅。3) 原點(diǎn)復(fù)位設(shè)計(jì)若洗車機(jī)正在動(dòng)作時(shí)發(fā)生停電或故障，則故障排除后必須使用原點(diǎn)復(fù)位，將洗車機(jī)復(fù)位到原點(diǎn)，才能做洗車全流程的動(dòng)作，其動(dòng)作就是按下復(fù)位按鈕，則洗車機(jī)的右移、噴水、洗刷、風(fēng)扇及清潔劑噴灑均需停止，洗車機(jī)往左移，當(dāng)洗車機(jī)到達(dá)左極限開(kāi)關(guān)時(shí)，原點(diǎn)復(fù)位燈亮起，表示洗車機(jī)完成復(fù)位動(dòng)作。第2章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)的硬件組成本系統(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(kāi)鎖指示單元，組成硬件結(jié)構(gòu)框架圖。其中按鈕輸入信號(hào)包括人工輸入的信號(hào)和洗車機(jī)碰到限位開(kāi)關(guān)時(shí)的信號(hào)。人

8、工輸入信號(hào)包括：開(kāi)始按鈕、開(kāi)始投幣按鈕、投幣結(jié)束按鈕、開(kāi)始洗車按鈕；洗車機(jī)碰到限位開(kāi)關(guān)的信號(hào)包括：洗車機(jī)初始位置信號(hào)、左限位開(kāi)關(guān)信號(hào)、右限位開(kāi)關(guān)信號(hào)。2.2 控制方法分析本系統(tǒng)由三菱公司生產(chǎn)的fx2n系列的plc、人機(jī)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(jī)采集到的信息通過(guò)i/o端口輸送到plc內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到的結(jié)果判斷是否滿足開(kāi)始洗車的條件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)洗車電路的控制。同時(shí)數(shù)據(jù)處理時(shí)要求進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)顯示和指示燈的閃動(dòng)。2.3 i/o分配表2-1 i/o分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)x0顯示個(gè)位的七段數(shù)碼管y0y7復(fù)位開(kāi)關(guān)x1顯示十位的七段數(shù)碼管y10y17右極限

9、開(kāi)關(guān)x2顯示百位的七段數(shù)碼管y20y27左極限開(kāi)關(guān)x3洗車機(jī)左移y305元投幣孔x4洗車機(jī)右移y3110元投幣孔x5洗車指示燈y3250元投幣孔x6復(fù)位指示燈y33退幣x7噴水y34刷子洗刷y35噴清潔劑y36風(fēng)扇y37找錢指示燈y402.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)圖硬件系統(tǒng)總體接線圖第3章 系統(tǒng)控制梯形圖程序設(shè)計(jì)3.1 控制程序流程圖設(shè)計(jì)圖3-1 程序流程圖3.2 控制程序時(shí)序圖設(shè)計(jì)3.3 控制程序設(shè)計(jì)思路程序梯形圖見(jiàn)附錄第4章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 plc與上位監(jiān)控軟件通訊首先啟動(dòng)intouch軟件中的ioserver軟件（軟件與intouch軟件不同時(shí)提供，除非盜版）：modicon modbus

10、 ethernet軟件，見(jiàn)下圖所示：io server軟件選擇畫(huà)面server配置軟件啟動(dòng)后，點(diǎn)擊configure-server settings菜單，見(jiàn)下圖所示：在彈出對(duì)話框中主要設(shè)置兩個(gè)參數(shù)：l protocol timer tick：該時(shí)間必須是最快刷新數(shù)據(jù)所需時(shí)間的24倍；l start automatically as windows nt service：如需系統(tǒng)啟動(dòng)后，該io server驅(qū)動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可以選中。注意：l 上述設(shè)置在下次啟動(dòng)時(shí)自動(dòng)生效。server settings設(shè)置畫(huà)面4.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)在組態(tài)王中與施耐德plc相關(guān)的協(xié)議有：modbus plus

11、、modbus ascii、modbus rtu、modbus rtu unpack、modbus（以太網(wǎng)）、modbusserver（以太網(wǎng)）、modrtufordtu、tsx micro八種。組態(tài)王中設(shè)置比其它監(jiān)控軟件要簡(jiǎn)單的多。首先啟動(dòng)組態(tài)王軟件，組態(tài)王軟件啟動(dòng)見(jiàn)下圖所示：組態(tài)王啟動(dòng)方式工程瀏覽器中通訊設(shè)置（即與plc通訊時(shí)的相關(guān)設(shè)置）點(diǎn)擊工程瀏覽器中的設(shè)備目錄，在右邊的窗口中雙擊新建圖標(biāo)，見(jiàn)下圖所示：設(shè)備配置窗口在彈出的對(duì)話框中選擇相應(yīng)的modbus（以太網(wǎng)）目錄，并打開(kāi)，點(diǎn)擊目錄下的網(wǎng)卡。見(jiàn)下圖所示：modbus tcp/ip以太網(wǎng)通訊選擇窗口點(diǎn)擊“下一步”按鈕，在彈出的窗口中輸入設(shè)

12、備名稱，見(jiàn)下圖所示：設(shè)備名稱定義窗口點(diǎn)擊“下一步”按鈕，在彈出的窗口中選擇設(shè)備連接的串口號(hào)（這是我最郁悶的，以太網(wǎng)通訊為什么會(huì)選擇串口），見(jiàn)下圖所示。利用以太網(wǎng)通訊時(shí)，串口號(hào)可以隨意選擇。串口選擇窗口點(diǎn)擊“下一步”按鈕，在彈出的窗口中輸入設(shè)備的ip地址，和所有上位監(jiān)控軟件類似，ip地址中預(yù)留了網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)的映射索引值。注意：l 組態(tài)王定義設(shè)備地址時(shí)，格式如下：ip地址 單元號(hào)，ip地址和單元號(hào)（映射索引）之間有空格。如果沒(méi)有網(wǎng)關(guān)，單元號(hào)為0；l 組態(tài)王中定義的ip地址 和單元號(hào)要與plc內(nèi)的設(shè)置一致（主要指concept軟件）；l plc可以是quantum、premium、twido（micr

13、o的以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)我沒(méi)有，所以沒(méi)法測(cè)試）。以太網(wǎng)ip地址輸入框點(diǎn)擊“下一步”按鈕，在彈出的窗口中輸入相應(yīng)的通訊參數(shù)（可以默認(rèn)），見(jiàn)下圖所示：通信參數(shù)設(shè)置窗口點(diǎn)擊“下一步”按鈕，在彈出的窗口中列出了剛才設(shè)置的所有參數(shù)信息。4.3 實(shí)現(xiàn)的效果ifix軟件配置和編程畫(huà)面中，雙擊系統(tǒng)配置目錄，彈出對(duì)話框見(jiàn)下圖所示：系統(tǒng)配置窗口在系統(tǒng)配置窗口中，點(diǎn)擊scada組態(tài)按鈕，則scada組態(tài)窗口顯示見(jiàn)下圖所示：scada組態(tài)窗口在scada組態(tài)窗口中點(diǎn)擊i/o驅(qū)動(dòng)器名稱選擇按鈕（即？），在彈出的對(duì)話框中選擇相應(yīng)的以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序名（mbe）。并點(diǎn)擊“增加”按鈕添加到i/o驅(qū)動(dòng)器配置列表中。確認(rèn)以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)程序名稱添加

14、到列表后，選中該驅(qū)動(dòng)文件，并點(diǎn)擊“配置”按鈕。在彈出的對(duì)話框中選擇use local server，并點(diǎn)擊connect按鈕。系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)配置工具窗口第5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問(wèn)題在程序編寫完成后，先檢驗(yàn)其是否符合設(shè)計(jì)初衷，是否能達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)。首先是投幣程序的調(diào)試，檢驗(yàn)投幣時(shí)程序是否能得到信號(hào)，在滿足條件的情況下能否得到響應(yīng)。然后是洗車程序的調(diào)試，通過(guò)假定輸入一定的初值來(lái)檢驗(yàn)程序是否正常。由于實(shí)驗(yàn)室條件有限，故改用三菱仿真軟件和觸摸屏仿真軟件來(lái)調(diào)試。通過(guò)多次的調(diào)試和修改，最終程序達(dá)到了控制要求。調(diào)試結(jié)果圖如下：圖5-1 調(diào)試結(jié)果圖5.2 結(jié)果分析經(jīng)過(guò)軟件調(diào)試

15、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(kāi)始進(jìn)行硬件調(diào)試，在調(diào)試過(guò)程中，把其中的不足進(jìn)行修改，經(jīng)過(guò)多次的調(diào)試，最終使這個(gè)程序達(dá)到了部分設(shè)計(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)了部分控制要求，運(yùn)行過(guò)程還算正常。課程設(shè)計(jì)心得本次綜合實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用plc控制的一些相關(guān)知識(shí)，如運(yùn)用plc的i/o端口、數(shù)碼管顯示等各種實(shí)用功能。本次實(shí)驗(yàn)使得我們對(duì)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(xué)會(huì)了使用plc仿真軟件進(jìn)行編程以及調(diào)試。1、對(duì)plc控制與應(yīng)用知識(shí)的鞏固與提高這次課程設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用plc控制的一些相關(guān)知識(shí)，在最開(kāi)始，就先將實(shí)習(xí)用到的知識(shí)通過(guò)翻閱教材回顧了一遍，這樣的回顧讓我對(duì)

16、知識(shí)的理解更加透徹，對(duì)后來(lái)的快速設(shè)計(jì)起了很好的鋪墊作用。2、學(xué)會(huì)了理論聯(lián)系實(shí)際課程設(shè)計(jì)，通過(guò)選擇的題目，根據(jù)要求，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)將其付諸實(shí)踐來(lái)完成。這并不是在課堂上的單純聽(tīng)懂，或者課后看書(shū)過(guò)程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。理論知識(shí)往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實(shí)際的動(dòng)手操作則完全不同，需要考慮實(shí)際中的很多問(wèn)題。有些知識(shí)在理論上可能完全沒(méi)錯(cuò)但到了實(shí)際中則不然。3、學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用plc的i/o端口，數(shù)碼管顯示等各種實(shí)用功能；雖然這不是第一次用plc控制器，因?yàn)橹暗恼n內(nèi)實(shí)驗(yàn)也用過(guò)，但當(dāng)時(shí)的運(yùn)用也只是編個(gè)程之類的。這次的實(shí)習(xí)中應(yīng)用了整個(gè)控制器，實(shí)習(xí)后對(duì)plc控制器的組成完全了解了，并能熟練運(yùn)用。4、和同學(xué)的互相協(xié)作共同進(jìn)步在實(shí)習(xí)中經(jīng)常會(huì)遇到一些自己可能暫時(shí)無(wú)法想明白的問(wèn)題，請(qǐng)教同學(xué)或老師是很好的做法，節(jié)省時(shí)間也會(huì)從別人上上學(xué)到更多。在設(shè)計(jì)時(shí)和同學(xué)相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對(duì)問(wèn)題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得較好的方案。參考文獻(xiàn)1 袁任光可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例m廣州：華南理工大學(xué)出版社，20032 常