基于S7200PLC控制汽車自動清洗裝置控制設計(2)

1、學號1151401123電氣控制與可編程控制技術課 程 設 計（ 2011級本科） 題 目：基于S7-200PLC汽車自動清洗裝置的系統(tǒng)設計 系（部）院： 物理與機電工程學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 作者姓名： 冉海榮 指導教師： 張靜 職稱： 副教授完成日期： 2014 年 6 月 30 日課程設計任務書 學 生 姓 名冉海榮學 號1151401123專 業(yè) 方 向電力系統(tǒng)班 級11級（1）班題 目 名 稱基于S7-200PLC控制汽車自動清洗裝置控制設計一、設計的主要內容1.完成控制系統(tǒng)的硬件設計，主要包括：電氣元件的選擇、電氣原理圖設計、可編程控制器輸入輸出接線圖設計及控制面板設計

2、等。2.完成控制梯形圖的軟件設計，主要包括：控制程序流程圖設計、梯形圖程序設計及仿真調試。 3.完成課程設計說明書的撰寫，主要包括：封面、目錄、設計任務書、設計總體思路、硬件設計、軟件設計、總結體會、參考文獻等二、設計要求及任務1設計要求汽車自動清洗裝置控制系統(tǒng)的設計初步分為自動方式和手動方式，每個方式包括6個過程：強洗，中洗，弱洗，泡沫清洗過程、清水清洗過程、鼓風機風干過程，具體過程如下所示：1、自動方式：不按選擇開關I0.0，按下I0.1啟動按鈕，則自動工作，然后按下I0.3或者I0.4，或I0.5來選擇強洗，中洗還是弱洗然后泡沫發(fā)動機先開始工作，經過15s后，清洗發(fā)動機開始工作，清水對小

3、車進行清洗。在經過25s后，鼓風發(fā)動機開始工作，對小車進行風干處理，經過15秒后，鼓風機停止工作，按下停止開關I0.2，停止工作。2、手動方式：按下選擇開關I0.0，再按下I0.1啟動按鈕，手動工作，然后按下I0.3或者I0.4，或I0.5來選擇強洗，中洗還是弱洗然后按下I0.6，泡沫發(fā)動機開始工作，按下I0.7清洗發(fā)動機開始工作，按下I1.0鼓風發(fā)動機開始工作，按下停止開關I0.2，停止工作。二、設計的主要內容1.完成控制系統(tǒng)的硬件設計，主要包括：電氣元件的選擇、電氣原理圖設計、可編程控制器輸入輸出接線圖設計及控制面板設計等。2.完成控制梯形圖的軟件設計，主要包括：控制程序流程圖設計、梯形圖

4、程序設計及仿真調試。 3.完成課程設計說明書的撰寫，主要包括：封面、目錄、設計任務書、設計總體思路、硬件設計、軟件設計、總結體會、參考文獻等三、設計進度安排第一周星期二 下達設計任務書，了解控制系統(tǒng)設計相關知識星期二星期四 查閱文獻資料，確定控制系統(tǒng)的總體設計方案，完成控制系統(tǒng)的硬件設計星期五 完成控制系統(tǒng)的軟件設計及調試第二周星期一星期二 繼續(xù)完成控制系統(tǒng)的軟件設計及調試星期三星期四 撰寫課程設計說明書指導老師簽字: 目 錄第1章 設計的目的和意義1第2章 總體設計12.1課程設計內容12.2 課程設計要求分析12.3 汽車自動清洗裝置控制系統(tǒng)設計22.3.1總體設計思想22.3.2設計方案

5、論證2第3章PLC硬件外部接線圖33.1 PLC的選擇33.2汽車自動清洗結構圖及組成和控制面板33.3 PLC硬件接線圖4第4章 軟件設計54.1 IO分析54.2 I/O地址分配64.3 梯形圖6第5章調試仿真9第6章 課程設計總結16參考文獻17第1章 設計的目的和意義 隨著社會的發(fā)展，plc在各行各業(yè)應用的越來越廣泛，工業(yè)、技術、機械、醫(yī)療、農業(yè)等等，PLC 的智能控制原則是控制系統(tǒng)的核心，采用PLC把各種信息輸入相應的程序，對于不同的要求，我們只要根據需要，修改一些程序，這樣就可以實現我們想要的效果。汽車自動清洗的廣泛應用，大大提高了我們的效率，對于一些需要通過手動或者是機械性的操作

6、具有明顯效果。用可編程控制器實現汽車自動清洗的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設計方法，實驗證明該系統(tǒng)實現簡單、經濟，有效，通過分析汽車自動清洗在控制與管理帶來的方便，結合實際情況闡述了汽車自動清洗控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡單實用的汽車自動清洗控制系統(tǒng)的PLC設計方案?？删幊绦蚩刂破髟诠I(yè)自動化中的地位極為重要，廣泛的應用于各個行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價格低、可靠性高，在現代工業(yè)中的作用更加突出。 第2章 總體設計2.1課程設計內容設計課題：設計汽車自動清洗裝置控制系統(tǒng)設計（包括自動和手動）；設計任務及要求:掌握PLC工作原理、編程及調試方法及應用技術；

7、根據控制要求，制定合理的設計方案；正確選用PLC，確定輸入、輸出設備；PLC的IO點分配，并繪制其連接圖，及其外部硬件圖；設計PLC控制程序；繪制有關圖紙；編制設計說明書。2.2 課程設計要求分析汽車自動清洗裝置控制系統(tǒng)的設計初步分為自動方式和手動方式，每個方式包括6個過程：強洗，中洗，弱洗，泡沫清洗過程、清水清洗過程、鼓風機風干過程，具體過程如下所示：1、自動方式：不按選擇開關I0.0，按下I0.1啟動按鈕，則自動工作，然后按下I0.3或者I0.4，或I0.5來選擇強洗，中洗還是弱洗然后泡沫發(fā)動機先開始工作，經過15s后，清洗發(fā)動機開始工作，清水對小車進行清洗。在經過25s后，鼓風發(fā)動機開始

8、工作，對小車進行風干處理，經過15秒后，鼓風機停止工作，按下停止開關I0.2，停止工作。2、手動方式：按下選擇開關I0.0，再按下I0.1啟動按鈕，手動工作，然后按下I0.3或者I0.4，或I0.5來選擇強洗，中洗還是弱洗然后按下I0.6，泡沫發(fā)動機開始工作，按下I0.7清洗發(fā)動機開始工作，按下I1.0鼓風發(fā)動機開始工作，按下停止開關I0.2，停止工作。2.3 汽車自動清洗裝置控制系統(tǒng)設計2.3.1總體設計思想 分別用S7-200 PLC的輸入端I0.0,I0.1，I0.2分別控制系統(tǒng)的自動方式和手動方式的選擇，啟動，停止，I0.3選擇強洗，I0.4選擇中洗，I0.5選擇弱洗，I0.6控制手動

9、泡沫清洗，I0.7控制手動清水清洗，I1.0控制手動風干，在這里顯示結果用plc的輸出端子Q0.0模擬強洗指示燈，Q0.1模擬中洗指示燈，Q0.2來模擬弱洗指示燈，Q0.3來模擬泡沫清洗，Q0.4來模擬清水清洗，Q0.5風干過程。2.3.2設計方案論證 本設計采用PLC控制方式，選用西門子S7-200PLC作控制器,清洗過程顯示用plc輸出端子來模擬完成本設計要求的各項指標，實現汽車清洗系統(tǒng)的控制，設計框圖如下： 圖2.3.2.1 設計框圖第3章PLC硬件外部接線圖3.1 PLC的選擇本汽車清洗控制系統(tǒng)共有輸入9點，輸出6點，根據實際情況，選擇西門子S7-200系列的CPU224 PLC作為控

10、制器。3.2汽車自動清洗結構圖及組成和控制面板 圖3.2.1 汽車清洗控制面板汽車自動清洗裝置的主要功能是：當選擇開關（COS）置于手動方式，當按下START啟動按鈕后，可以選擇強洗，中洗，弱洗等方式，實現按泡沫清洗按鈕，則運行泡沫清洗；按清水沖洗按鈕，則運行清水沖洗；按下風干按鈕，則運行風干。當方式選擇開關置于自動方式，當按下START啟動后，自動按洗車流程執(zhí)行。任何時候按下STOP，則所有輸出復位，停止洗車。本系統(tǒng)由控制面板，PLC系統(tǒng)，三個電機組成，結構如圖4.3.2所示控制面板PLC控制系統(tǒng)汽車電 機圖3.2.2 汽車清洗結構圖3.3 PLC硬件接線圖根據設計任務要求PLC主機的硬件接

11、線圖如下圖所示:圖3.3.1 PLC控制接線圖圖3.3.2 PLC接線圖第4章 軟件設計4.1 IO分析 汽車自動清洗裝置的主要功能是：當選擇開關（COS）置于手動方式，當按下START啟動按鈕后，可以選擇強洗，中洗，弱洗等方式，實現按泡沫清洗按鈕，則運行泡沫清洗；按清水沖洗按鈕，則運行清水沖洗；按下風干按鈕，則運行風干。當方式選擇開關置于自動方式，當按下START啟動后，自動按洗車流程執(zhí)行。任何時候按下STOP，則所有輸出復位，停止洗車4.2 I/O地址分配 圖4.4.1 I/O地址分配表 輸入信號 輸出信號名稱輸入點編號名稱輸出點編號自動、手動切換按鈕SB1I0.0強洗顯示Q0.0啟動按鈕

12、SB2I0.1中洗顯示Q0.1停止按鈕SB3I0.2弱洗顯示Q0.2強洗按鈕SB4I0.3泡沫清洗Q0.3中洗按鈕SB5I0.4清水清洗Q0.4弱洗按鈕SB6I0.5風干顯示Q0.5泡沫清洗按鈕SB7I0.6清水清洗按鈕SB8I0.7風干按鈕SB9I0.84.3 梯形圖根據控制程序流程圖和輸入/輸出分配表編寫梯形圖如下第5章調試仿真根據題目要求，使用梯形圖編譯程序圖5.2.1仿真圖圖5.2.1仿真圖程序分析：圖5.2.1是在自動方式下的泡沫強洗仿真圖，按下I0.1和I0.3啟動泡沫強洗過程，此時強洗指示燈Q0.0和泡沫清洗指示燈Q0.3亮，清洗過程持續(xù)15s后進入下一階段。圖5.2.2仿真圖5

13、.2.2仿真圖程序分析：圖5.2.2是在自動方式下的清水清洗強洗仿真圖，此時強洗指示燈Q0.0和清水清洗指示燈Q0.4亮，清洗過程持續(xù)30s后進入下一階段。圖5.2.3仿真圖5.2.3仿真圖程序分析：圖5.2.3是在自動方式下的強風風干階段仿真圖，此時強洗指示燈Q0.0和風干過程指示燈Q0.5亮，風干過程持續(xù)10s結束。圖5.2.4仿真圖圖5.2.4仿真圖程序分析：圖5.2.4是在自動方式下的泡沫中洗仿真圖，按下I0.1和I0.4啟動泡沫中洗過程，此時中洗指示燈Q0.1和泡沫清洗指示燈Q0.3亮，清洗過程持續(xù)15s后進入下一階段。圖5.2.5仿真圖5.2.5仿真圖程序分析：圖5.2.5是在自動

14、方式下的清水中洗清洗仿真圖，此時中洗指示燈Q0.1和清水清洗指示燈Q0.4亮，清洗過程持續(xù)30s后進入下一階段。圖5.2.6仿真圖5.2.6仿真圖程序分析：圖5.2.6是在自動方式下的中風風干階段仿真圖，此時中風指示燈Q0.1和風干過程指示燈Q0.5亮，風干過程持續(xù)10s結束。 圖5.2.7仿真圖圖5.2.7仿真圖程序分析：圖5.2.7是在自動方式下的泡沫弱洗仿真圖，按下I0.1和I0.4啟動泡沫弱洗過程，此時弱洗指示燈Q0.2和泡沫清洗指示燈Q0.3亮，清洗過程持續(xù)15s后進入下一階段。圖5.2.8仿真圖5.2.8圖程序分析：圖5.2.8在自動方式下的清水弱洗清洗仿真圖，此時弱洗指示燈Q0.

15、2亮，清洗指示燈Q0.4亮，清洗過程持續(xù)30s后進入下一階段。圖5.2.9仿真圖5.2.9真圖程序分析：圖5.2.9在自動方式下的弱風干階段仿真圖，此時弱風指示燈Q0.2亮，風干過程指示燈Q0.5亮，過程持續(xù)時間10s 后結束。圖5.2.10仿真圖5.2.10仿真圖程序分析：圖5.2.10在手動方式下的泡沫強洗仿真圖，此時強洗指示燈Q0.0亮，泡沫指示燈Q0.3亮，按下I0.2結束此過程。圖5.2.11仿真圖圖5.2.11仿真圖程序分析：圖5.2.11是手動方式下的清水強洗仿真圖，此時強洗指燈Q0.0亮，清水清洗指示燈Q0.4亮，按下I0.2結束此過程。圖5.2.12仿真圖圖5.2.12仿真圖

16、程序分析：圖5.2.12是在手動方式下的強風風干仿真圖，此時強洗指示燈Q0.0亮，風干指示燈Q0.5亮，按下I0.2結束此過程。圖5.2.13仿真圖圖5.2.13仿真圖程序分析：圖5.2.13是在手動方式下的泡沫中洗仿真圖，此時中洗指示燈Q0.1亮，泡沫指示燈Q0.3亮，按下I0.2結束此過程。圖5.2.14仿真圖圖5.2.14仿真圖程序分析：圖5.2.14是在手動方式下的中洗清水清洗仿真圖，此時中洗指示燈Q0.1亮，清水指示燈Q0.4亮，按下I0.2結束此過程。圖5.2.15仿真圖圖5.2.15仿真圖程序分析：圖5.2.15是在手動方式下的中風風干仿真圖，此時中風指示燈Q0.1亮，風干指示燈

17、Q0.5亮，按下I0.2結束此過程。圖5.2.16圖5.2.16仿真圖程序分析：圖5.2.16是在手動方式下的弱洗泡沫清洗仿真圖，此時弱洗指示燈Q0.2亮，泡沫清洗指示燈Q0.3亮，按下I0.2次過程結束。圖5.2.17圖5.2.17仿真圖程序分析：圖5.2.16是在手動方式下的弱洗清水清洗仿真圖，此時弱洗指示燈Q0.2亮，清水清洗指示燈Q0.4亮，按下I0.2次過程結束。圖5.2.18圖5.2.18仿真圖程序分析：圖5.2.18是在手動方式下的弱風風干仿真圖，此時弱風指示燈Q0.2亮，風干過程指示燈Q0.5亮，按下I0.2次過程結束。第6章 課程設計總結歷時將近兩個星期的課程設計結束時，回首

18、這課設一路的坎坷和困難重重，不禁感慨萬千。原以為此次的課題比較簡單，但是在慢慢接觸之后，從硬件原理圖，到軟件程序的編寫，再到最后的程序調試，都使我深刻地體會到這個貌似簡單的問題背后的不簡單。 通過這次課程設計實踐，我學到了很多知識。在沒有做課程設計以前，我對以前的知識都是思想上的掌握，并且對一些細節(jié)不加重視，比如我們把自己想出來的程序運用到PLC中的時候，問題就出現了，不是不能運行，就是運行的結果和要求的結果不相符合。最后在我們的努力下和老師、同學的幫助下我們解決了一個個在調試中出現的問題，我們對PLC的理解得到加強，同時我也懂得了理論和實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所

19、學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正的學到知識，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在學習的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教是一個很好的方法，感謝老師的耐心指導，在老師的指導下，我不斷的完善自己程序，最終完成設計的要求。本課程設計采用西門子S7-200PLC系統(tǒng)控制，達到對對汽車的自動及手動清洗目的，實現汽車清洗業(yè)的自動化。本設計除了具有了其自身特點外，還具備了結構簡單明了、安裝調試簡便、操作簡便易懂、經濟實用的特點，具有高性價比，是汽車自動清洗裝置的簡單系統(tǒng)。并且，在清洗過程中，通過強洗，中洗，弱洗準確的控制了用水量及用水時間，大大的節(jié)約了水資源。而且可以滿足客戶的不同需求，分別進行泡沫清洗、清水清洗、清洗后的風干等操作，為客戶提供了便利。但本系統(tǒng)不適合大型、復