計(jì)算機(jī)專業(yè) 基于PLC的自動(dòng)洗車機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于PLC的自動(dòng)洗車機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要:針對(duì)目前市場上洗車方式存在的洗車速度慢、勞動(dòng)成本高等缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款基于三菱的自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)，通過 系統(tǒng)傳遞指令信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)洗車的功能，大大提高了洗車的工作效率。軟件調(diào)試的結(jié)果表明：基于 的自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠，能夠滿足設(shè)計(jì)需求，可應(yīng)用到實(shí)際工作場合。關(guān)鍵詞:自動(dòng)洗車 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) Application of PLC and servo in sorting and sorting of mobile phone shell Abstract: Aiming at the disadvantages of low speed and high l

2、abor cost of car washing on the market at present, an automatic car washing control system based on Mitsubishi FX2N-48MR PLC is designed, and the command signal is transmitted through PLC system. The function of automatic car washing is realized, and the working efficiency of car washing is greatly

3、improved. The results of software debugging show that the design of automatic car washing control system based on PLC is reliable, can meet the design requirements, and can be applied to practical work.keyword: automatic car wash PLC Control design目錄第一章 引言21.設(shè)計(jì)汽車自動(dòng)清洗裝置的目的和意義22.汽車自動(dòng)清洗實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)4第二章 PLC的簡介

4、51. 可編程控制器（PLC）的簡介5第三章 系統(tǒng)對(duì)電氣控制的要求11(1)功能完善13(2)模塊化結(jié)構(gòu)，硬軟件開發(fā)方便14(3)操作方便，維護(hù)改造容易14(4)性能穩(wěn)定，可靠性高14(5)具有較高的性價(jià)比14（1） 根據(jù)被控制對(duì)象的控制要求，確定整個(gè)系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備的數(shù)量，從而確定16第四章 自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)總體方案171.控制系統(tǒng)總體方案172.自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)工作流程173.自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)在使用時(shí)根據(jù)實(shí)際情況選擇工作方式。18第五章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)191.PLC的選型192.PLC控制系統(tǒng)類型213.系統(tǒng)的運(yùn)行方式214、PLC的停運(yùn)方式225.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)226.PLC的機(jī)

5、型選擇237.輸入/輸出模塊的選擇238.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)文件25第六章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)271.I/O點(diǎn)的估算272.PLC的選擇273.I/OD的分配274.控制系統(tǒng)SFC圖和階梯圖的設(shè)計(jì)28第七章 PLC自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)調(diào)試291.調(diào)試前準(zhǔn)備292.系統(tǒng)的調(diào)試293.調(diào)試結(jié)果29結(jié)語：30參考文獻(xiàn)：30第一章 引言1.設(shè)計(jì)汽車自動(dòng)清洗裝置的目的和意義自從19世紀(jì)第一輛汽車誕生以來，汽車行業(yè)隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展有了質(zhì)的的飛躍，隨著時(shí)代的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對(duì)汽車的需求量也逐漸提高，隨之而來的便是汽車的維修保養(yǎng)，其中汽車的清洗便是不可缺少的一部分。目前，國內(nèi)的汽車清洗由傳統(tǒng)的人工手洗

6、完成。對(duì)于當(dāng)代社會(huì)，高科技的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了各行各業(yè)的自動(dòng)化控制，但是在汽車清洗這個(gè)行業(yè)，大部分仍是靠人工手洗來完成的。傳統(tǒng)的洗車行業(yè)通常由人工完成，利用人力資源，對(duì)汽車進(jìn)行涂抹泡沫，然后采用高壓快速水槍，利用水泵和水槍對(duì)汽車進(jìn)行沖洗，再在太陽光及風(fēng)等自然條件下，讓清洗的汽車進(jìn)行自動(dòng)風(fēng)干。雖然可以達(dá)到清洗汽車的目的,但過分依賴于勞動(dòng)力,操作時(shí)間長，洗車過程慢，并且浪費(fèi)了大量的水資源，成本太高，消耗太大,不適合和洗車業(yè)的發(fā)展需求以及進(jìn)步。目前比較大型的汽車美容店，雖然實(shí)現(xiàn)了汽車的清洗、打蠟、噴漆等自動(dòng)一體化工程，但成本依然比較高，它的自動(dòng)控制洗車系統(tǒng)不是適用小型的或?qū)ｉT的汽車清洗店，因此，相對(duì)于二三線

7、城市，汽車清洗行業(yè)有著很大的發(fā)展前景。如何實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量、低成本并且適用于小型汽車清洗店的自動(dòng)清洗裝置,就成了汽車清洗行業(yè)發(fā)展的必然需求。因此，本次設(shè)計(jì)就是采用PLC的方式來操作，利用定時(shí)的裝置，通過線路的通斷來實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)清洗的流程。它可以最大量的省下洗車的人力、物力的消耗，并且能夠滿足不同的客戶需求，同時(shí)它也可以精準(zhǔn)的、高質(zhì)量的完成洗車任務(wù)，為洗車的人提供方便，而且能夠節(jié)省很多水資源，符合當(dāng)代建設(shè)環(huán)保社會(huì)的時(shí)代要求。并且本次汽車清洗自動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單，投入少，適合不同地方洗車店的需要，尤其是中小型公司。所以本論文專門研究PLC自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。1.1市場上常見的汽車自動(dòng)清洗機(jī)簡介 它

8、改變傳統(tǒng)高壓水槍只用水沖刷的清洗原理。采用高速氣體的流動(dòng)配合水的硬霧氣沖洗的新技術(shù)。水被微小顆粒化利用，幾十倍提高水的利用率，達(dá)到節(jié)水90%以上，并且讓沖水，清潔，吹干等好幾個(gè)功能集合在一起。輕巧好拿，方便快捷，任何地方都可工作。最大程度上的提高了用水的效率，并具備一定的沖擊力，很有效地清洗和清潔車身及所有縫隙的灰塵和油污。(汽車的門邊、門縫、車牌、車頭發(fā)動(dòng)機(jī)組、人觸碰不到的溝、縫、細(xì)孔等。)水的使用量是是水槍的5%，消耗的能量是水槍的一半，其他設(shè)備沒有辦法比較的是徹底清洗細(xì)小的地方，很快的吹好的功能，水不會(huì)到處飛濺四處流淌 (洗車后沒有太多的污水)。清洗車身、洗門縫、門邊、發(fā)動(dòng)機(jī)組，細(xì)小的地

9、方能大顯身手，油污厚重的地方也是很容易能夠洗干凈，并且快速的吹干。1.2 PLC控制汽車自動(dòng)清洗裝置設(shè)計(jì)內(nèi)容可編程序控制器及機(jī)器都應(yīng)按照易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，容易擴(kuò)充它的功能的設(shè)計(jì)原則。PLC是一種用程序來改變控制能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，不僅能從應(yīng)用、金錢、可靠性和對(duì)現(xiàn)場工作環(huán)境及設(shè)計(jì)資金等各個(gè)方面因素的考慮，這個(gè)系統(tǒng)使用S7-200系列PLC進(jìn)行設(shè)計(jì)。這個(gè)設(shè)計(jì)采用可編程序控制器PLC控制汽車自動(dòng)清洗的精準(zhǔn)穩(wěn)定的運(yùn)行。通過PLC的選擇性好和擴(kuò)充拓展，電機(jī)及驅(qū)動(dòng)方面的控制、檢查元件型號(hào)上的選擇、低壓電器的選擇、電源設(shè)計(jì)完成燃油鍋爐的硬件設(shè)計(jì)部分。通過STEP7軟件以及仿真軟件的模擬使用和調(diào)

10、整試用完成汽車自動(dòng)清洗裝置的軟件設(shè)計(jì)。2.汽車自動(dòng)清洗實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)隨著著經(jīng)濟(jì)條件的提高，人們的生活條件水平是越來越好，這幾年來家用的小汽車也越來越多，城里面洗車的事情也是越來越繁瑣，特別是大城市里洗車越來越麻煩。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車的數(shù)量也越來越多，洗車產(chǎn)業(yè)也越來越壯大，如何在眾多的從業(yè)者中脫穎而出，搶先使用PLC的汽車自動(dòng)清洗裝置提升服務(wù)質(zhì)量。它可以最大程度上的節(jié)省洗車的人工和資源，為社會(huì)空出大量人工勞動(dòng)，提供客戶更加快捷的服務(wù)，在這個(gè)高速發(fā)展的的時(shí)代無疑具有極其巨大的市場價(jià)值和競爭優(yōu)勢。同時(shí)它也節(jié)約更多的水資源，實(shí)現(xiàn)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的時(shí)代需要。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了手工業(yè)向自動(dòng)化方向

11、的轉(zhuǎn)變。第二章 PLC的簡介1. 可編程控制器（PLC）的簡介1.1可編程控制器的發(fā)展第一臺(tái)可編程控制器的設(shè)計(jì)規(guī)范是美國通用公司提出的。當(dāng)時(shí)的目的是要求設(shè)計(jì)一種新的控制裝置以取代繼電器盤，在保留了繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，同時(shí)具有現(xiàn)代化生產(chǎn)線所要求的時(shí)間速度快、控制精準(zhǔn)高、可靠性好、控制程序、可隨便改變工藝、方便與與計(jì)算機(jī)接口、維修方便等諸多高質(zhì)量功能。這個(gè)想法提出來以后，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）于1969年研制成第一臺(tái)PLC，型號(hào)為PDP-14，并且使用到通用汽車公司的生產(chǎn)線控制中，取得了令人滿意的效果，從此開創(chuàng)了PLC的新時(shí)代。第一臺(tái)PLC具有模塊化、可

12、以拓展，可以再次編程，并且適用于工業(yè)環(huán)境的特性。這些控制器易于安裝，占用空間小，可重復(fù)使用。盡管控制器編程有些瑣碎，但它具有公共的工廠標(biāo)準(zhǔn)梯形圖編程語言，這樣使得不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便的使用它。在短短的時(shí)間內(nèi)，PLC在其他工業(yè)部門也得到應(yīng)用。到70年代初，各個(gè)行業(yè)的工業(yè)部門都開始使用PLC代替繼電器控制機(jī)器，邁出了其實(shí)用化階段的第一步。70年代中期，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使8位小處理器和位片處理器相繼問世，使可編程控制技術(shù)產(chǎn)生了飛躍。在邏輯運(yùn)算功能的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)值運(yùn)算、閉環(huán)控制、提高了運(yùn)算速度，擴(kuò)大了輸入輸出規(guī)模。在這個(gè)時(shí)期，日本、西德（原）和法國相繼研制出了自己的PLC，我們國家在

13、1974年也開始研制。70年代由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，讓PLC向大的模式以及高級(jí)性能方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品。這是面向工程技術(shù)人員的編程語言發(fā)展成熟，出現(xiàn)了工藝人員使用的圖形語言。在功能上，PLC可以代替某些模擬控制設(shè)備和小型機(jī)DDC系統(tǒng)。進(jìn)入八九十年代后，PLC的軟硬件功能進(jìn)一步得到加強(qiáng)，PLC已發(fā)展成為一種可提供很多功能的穩(wěn)定的控制系統(tǒng)，能與其他設(shè)備通信，生成報(bào)表，調(diào)整生產(chǎn)，可以判斷自己的毛病以及機(jī)器的損壞。這些改進(jìn)使PLC符合現(xiàn)在對(duì)高質(zhì)量高產(chǎn)出的要求。盡管PLC功能變得更強(qiáng)大，但他還能夠保留了先前的簡單與易于使用的特性。1.2 PLC控制系統(tǒng)的硬件 1.3 PLC的性能特點(diǎn)a)

14、硬件的可靠性PLC是在工業(yè)環(huán)境的惡劣條件下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的PLC能置于各種惡虐的環(huán)境中工作。在硬件設(shè)計(jì)方面，首先是選用好的元件，再就是使用恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，加固，簡化安裝，使它能夠承受住震動(dòng)的沖擊，對(duì)印制電路板的設(shè)計(jì)、加工及焊接都采取了極為嚴(yán)格的工藝措施，而且在電路、結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨(dú)特的方式。例如，在輸入/輸出電路中都采用了光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，用提高了抗干擾性能；各個(gè)I/O端口都除采用了常規(guī)模擬器濾波以外，還加上了數(shù)字濾波；里面還裝了電磁屏蔽的一些東西，防止輻射干擾；采用了較先進(jìn)的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號(hào)；采用了較合理的電路程序，一旦某模塊出

15、現(xiàn)故障，進(jìn)行在線插拔、調(diào)試時(shí)不會(huì)影響各機(jī)的正常運(yùn)行。由于PLC本身具有很高的可靠性，所以發(fā)生故障的部位大多集中在輸入/輸出的部件上，以及如傳感器件、限位開關(guān)、光電開關(guān)、電磁電機(jī)等外圍裝置上。b) 編程簡單，使用方便用微機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，常使用匯編語言編程，難于掌握，要求使用者具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件和軟件知識(shí)。PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，容易掌握。例如，目前打多數(shù)PLC均采用的梯形圖語言編程方式，不僅有了傳統(tǒng)控制路線的清楚直接的感覺，又顧及了大多數(shù)電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣及應(yīng)用微機(jī)的水平很容易被電氣技術(shù)人員所接受，易于編程，程序改變時(shí)也容易修改，很靈活方便。這種面向控制過程

16、、面向問題的編程方式，與目前微機(jī)控制常用的匯編語言相比，雖然在PLC內(nèi)部加了對(duì)程序的解讀，延長了時(shí)間的執(zhí)行，但對(duì)大多數(shù)的機(jī)電控制設(shè)備來說，這是微不足道的。c)線路連接很簡答，方便PLC的接線只需將輸入信號(hào)的機(jī)器（按鈕、開關(guān)等）與PLC輸入端子連接，將接受輸出信號(hào)執(zhí)行控制任務(wù)的執(zhí)行元件（接觸器、電磁閥等）與PLC輸出端子連接。接線簡單、工作最少，省去了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)接線和拆線的麻煩。PLC的編程邏輯提供了能隨要求而改變的“接線網(wǎng)絡(luò)”，這樣生產(chǎn)線的自動(dòng)化過程就能隨意改變。這種性能使PLC具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。用于連接現(xiàn)場設(shè)備的硬件接口實(shí)際上是PLC的組成部分，模塊化的自診斷接口電路能指出故障，

17、并易于排除故障與替換故障部件，這樣的軟硬件設(shè)計(jì)就使現(xiàn)場電氣人員與技術(shù)人員易于是用。d)可連接為控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)PLC可連成功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可分為兩類：一類是低速網(wǎng)絡(luò)，采用主從方式通信，傳輸速率從幾千波特到上萬波特，傳輸距離為5002500m；另一類為高速網(wǎng)絡(luò)，采用令牌傳送方式通信，傳輸速率為1M10Mbps，傳輸距離為5001000m，網(wǎng)上結(jié)點(diǎn)可達(dá)1024個(gè)。這兩類網(wǎng)絡(luò)可以級(jí)連，網(wǎng)上可兼容不同類型的可編程控制器和計(jì)算機(jī)，從而組成控制范圍很大的局部網(wǎng)絡(luò)。e) 易于安裝，便于維護(hù)PLC安裝的操作很容易，其相對(duì)小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間的一半的地方，在從繼電器系統(tǒng)改換到PLC系

18、統(tǒng)的情況下，PLC小的模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器附近并將連線向已有接線端，其實(shí)改換很方便，只要將輸入/輸出設(shè)備連向接線端即可。在大型安裝中，長距離輸入/輸出站點(diǎn)安放在最優(yōu)地點(diǎn)。長距離站通過同軸電纜獲雙扭線連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，長距離子系統(tǒng)方法也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝場地前由PLC制造商預(yù)先連好線，這一方法大大減少了電氣技術(shù)人員的現(xiàn)場安裝時(shí)間。從一開始，PLC便以易維護(hù)作為設(shè)計(jì)目標(biāo)。由于幾乎所有器件都是固定不動(dòng)的，維護(hù)時(shí)只要更換模塊級(jí)插入式部件，故障檢測電路將診斷指示器嵌在每一部件中，就能指示器是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見輸入/輸出是ON還是OFF，還可寫編程指令

19、來報(bào)告故障。PLC的這些及其他特性使之成為任何一個(gè)控制系統(tǒng)的有益部分。一旦安裝后，其作用立即顯現(xiàn)，其收益也馬上實(shí)現(xiàn)，向其他智能設(shè)備一樣,PLC的潛在優(yōu)點(diǎn)還取決于應(yīng)用時(shí)的創(chuàng)造性。1.4 PLC的用途PLC的一開始由于價(jià)錢高又因?yàn)榭刂破餮b置的原因,使其應(yīng)用受到限制。但近年來由于微處理器芯片及有關(guān)元件價(jià)格大大下降,使PLC的成本下降,同時(shí)又由于PLC的功能大大增強(qiáng),使PLC 的應(yīng)用越來越廣泛,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機(jī)械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。PLC的應(yīng)用通?？煞譃槲宸N類型：a）順序控制，這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，用以取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC可應(yīng)用于單個(gè)機(jī)

20、器控制、多個(gè)機(jī)器一起控制、生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制等。如注塑機(jī)、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。b）運(yùn)動(dòng)控制 ，PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸位置控制模版。在多數(shù)情況下，PLC把掃描目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模版塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置。每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運(yùn)動(dòng)平滑。相對(duì)來說，位置控制模塊比計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）裝置的個(gè)頭更小，錢更低，速度更快，操作方便。c）閉環(huán)過程控制 ，PLC能操控很多的物理方面的性能，比如溫度、壓力、速度和流量等。PID（Proportional Inter

21、gral Derivative）模塊的提供使PLC具有封閉循壞的控制功能,即一個(gè)具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當(dāng)過程控制中某一個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí),PID控制計(jì)算方法會(huì)計(jì)算出正確的輸出,把變化量保持在已設(shè)置好的數(shù)值上。d）數(shù)據(jù)處理 ，在機(jī)械加工中，出現(xiàn)了把支持順序控制的PLC和計(jì)算機(jī)數(shù)值控制（CNC）設(shè)備緊密結(jié)合的趨向。著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已將CNC控制功能作為PLC的一部分。為了實(shí)現(xiàn)PLC和CNC設(shè)備之間內(nèi)部數(shù)據(jù)自由傳遞，該公司采用了窗口軟件。通過窗口軟件，用戶可以自己一個(gè)人編程，由PLC送至CNC設(shè)備使用。美國GE公司的CNC設(shè)備新機(jī)種也

22、同樣使用了具有數(shù)據(jù)處理的PLC。預(yù)計(jì)今后幾年CNC系統(tǒng)將變成以PLC為主要的控制和管理系統(tǒng)e）通信和聯(lián)網(wǎng) ，為了配合這些年來工廠的自動(dòng)化系統(tǒng)的要求、柔性制造系統(tǒng)（FMS）及集散控制系統(tǒng)（DCS）等發(fā)展的需要，必須發(fā)展PLC之間，PLC和上級(jí)計(jì)算機(jī)之間的通信功能。作為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，不僅PLC數(shù)據(jù)通信速率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電故障時(shí)的對(duì)策。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，使用情況主要分為如下幾類：1)電器開關(guān)的使用控制2)運(yùn)動(dòng)控制3)封閉循環(huán)過程控制4)數(shù)據(jù)處理5)通信聯(lián)網(wǎng)1.5 PLC的工作原理PLC是采

23、用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)行工作的。即在PLC運(yùn)行時(shí)，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào)（或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。a）輸入采樣PLC在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描輸入端子，按順序?qū)⑺休斎胄盘?hào)，讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映像寄存器中，這個(gè)過程稱為輸入采樣，也稱輸入刷新。PLC在運(yùn)行程序時(shí)，所需的輸入信號(hào)不是現(xiàn)時(shí)取輸入

24、端子上的信息，而是取輸入映像寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)采樣結(jié)果的內(nèi)容不會(huì)改變，只有到下一個(gè)掃描周期輸入采樣階段才被刷新。b）程序執(zhí)行PLC完成了輸入采樣工作后，按順序從0000號(hào)地址開始的程序進(jìn)行逐條掃描執(zhí)行，并分別從輸入映像寄存器、輸出映像寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，再將程序執(zhí)行的結(jié)果寫入輸出映像寄存器中保存。但這個(gè)結(jié)果在全部程序末執(zhí)行完之前不會(huì)送到輸出端子上。c）輸出刷新在執(zhí)行到END指令，即執(zhí)行完用戶所有程序后，PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器C中進(jìn)行輸出，驅(qū)動(dòng)用戶設(shè)備。PLC重復(fù)地執(zhí)行上述三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間就是一個(gè)掃描周期（也稱一個(gè)工作周期

25、）。在每次掃描中，可編程控制器只對(duì)輸入采樣一次，輸出刷新一次，這可以確保在程序執(zhí)行階段，在同一個(gè)掃描周期的輸入映像寄存器和輸出鎖存電路中的內(nèi)容保持不變。用戶程序存儲(chǔ)區(qū)：用戶程序存儲(chǔ)區(qū)存放用戶編制的用戶程序。不同類型的PLC，其存儲(chǔ)容量各不相同。電源：PLC的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要得作用。如果沒有一個(gè)良好的、可得電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此PLC的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接連接到交流電網(wǎng)上去。PLC具有微機(jī)的許多特點(diǎn)，但它的工作方式卻與微機(jī)有很大不同。微機(jī)一般采用等待命令的工作方式。PLC則采用循環(huán)掃

26、描工作方式。在PLC中，用戶程序按先后順序存放，CPU從第一條指令開始執(zhí)行程序，直至遇到結(jié)束符后又返回第一條。如此周而不斷循環(huán)。每一個(gè)循環(huán)稱為一個(gè)掃描周期。一個(gè)掃描周期大致可分為I/O刷新和執(zhí)行指令兩個(gè)階段。所謂I/O刷新即對(duì)PLC的輸入進(jìn)行一次讀取，將輸入端各變量的狀態(tài)重新讀入PLC中存入內(nèi)部寄存器，同時(shí)將新的運(yùn)算結(jié)果送到輸出端。這實(shí)際是將存入輸入、輸出狀態(tài)的寄存器內(nèi)容進(jìn)行了一次更新，故稱為“I（輸入）/O(輸出) 刷新”。由此可見，若輸入變量在I/O刷新期間狀態(tài)發(fā)生變化，則本次掃描期間輸出端也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生變化，或者說輸出隊(duì)輸入產(chǎn)生了響應(yīng)。反之，若在本次I/O刷新之后，輸入變量才發(fā)生變化，則

27、本次掃描輸出不變，即不響應(yīng)，而要到下一次掃描期間輸出才會(huì)產(chǎn)生響應(yīng)。由于PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，所以它的輸出對(duì)輸入的響應(yīng)速度要受掃描周期的影響。掃描周期的長短主要取決于這幾個(gè)因數(shù)：一是CPU執(zhí)行指令的速度，二是每條指令占用的時(shí)間，三是指令條數(shù)的多少，即程序的長短。對(duì)于慢速控制系統(tǒng)，響應(yīng)速度常常不是主要的，故這種方式不但沒有壞處反而可以增強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾能力。因?yàn)楦蓴_常是脈沖式的、短時(shí)的，而由于系統(tǒng)響應(yīng)較慢，常常要幾個(gè)掃描周期才響應(yīng)一次，而多次掃描后，瞬間干擾所引起的誤動(dòng)作將會(huì)大大減少，故增加了抗干擾能力。但對(duì)控制時(shí)間要求較嚴(yán)格、響應(yīng)速度要求較快的系統(tǒng)，這一問題就需慎重考慮。應(yīng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間作出精確

28、的計(jì)算，精心編排程序，合理安排指令的順序，以盡可能減少周期造成的響應(yīng)延時(shí)等的不良影響第三章 系統(tǒng)對(duì)電氣控制的要求1.自動(dòng)洗車機(jī)模擬裝置簡介用洗車機(jī)實(shí)物操作不方便，代價(jià)大，所以用模擬裝置代替實(shí)物。用8個(gè)LED燈分別代替電動(dòng)機(jī)前進(jìn)接觸器，電動(dòng)機(jī)后退接觸器，噴水電磁閥，噴清潔劑電磁閥，刷子電動(dòng)機(jī)接觸器，風(fēng)扇吹干器接觸器，啟動(dòng)指示燈，原點(diǎn)復(fù)位指示燈，停止指示燈。用兩個(gè)開關(guān)分別代替后限位開關(guān)和前限位開關(guān)。2.系統(tǒng)對(duì)電氣控制的要求汽車金融自動(dòng)洗車機(jī)后，按下啟動(dòng)開關(guān)SA1, 啟動(dòng)燈D1亮，洗車機(jī)開始從車尾限位開關(guān)SQ1出向前移動(dòng)，噴水設(shè)備開始噴水，刷子開始洗刷:洗車機(jī)向前移到車前限位開關(guān)SQ2時(shí)，再向車尾限

29、位開關(guān)移動(dòng)，并繼續(xù)噴水和刷子刷洗，來回移動(dòng)噴水洗刷3次，進(jìn)入清洗劑噴灑工序。洗車機(jī)來回移動(dòng)噴水洗刷3次后，停在車前限位開關(guān)SQ2處，開始向車尾移動(dòng)，并向車身噴灑清洗劑，洗車機(jī)移動(dòng)到車尾限位開關(guān)SQ1處時(shí)，噴清洗劑結(jié)束。 洗車機(jī)移動(dòng)到車尾限位開關(guān)SQ1處時(shí)，開始向車前移動(dòng)，每移動(dòng)3秒停下，刷子開始洗刷5秒后停下，洗車機(jī)在向車前移動(dòng)3秒停下，刷子開始洗刷5秒后停下一直到車前限位開關(guān)SQ2,洗車機(jī)向車尾每移動(dòng)3秒停下，刷子開始洗刷5秒后停下，洗車機(jī)再向車前移動(dòng)3秒停下，刷子開始洗刷5秒后停下一直到碰到車尾限位開關(guān)SQ1,完成洗刷一個(gè)來回結(jié)束。洗車機(jī)移動(dòng)到車位限位開關(guān)SQ1處時(shí)，開始向車前移動(dòng)，噴水設(shè)

30、備噴水刷子洗刷，碰到車前限位開關(guān)SQ2時(shí)，再繼續(xù)返回向車尾移動(dòng)，然后噴水和洗刷，來回4次，停在車位限位開關(guān)SQ1處，噴水和洗刷結(jié)束。洗車機(jī)停在車位限位開關(guān)SQ1是風(fēng)扇設(shè)備動(dòng)作將車吹干，來回2次，洗車機(jī)碰到車尾限位開關(guān)SQ1停止移動(dòng)，洗車整個(gè)流程結(jié)束，啟動(dòng)燈D1熄滅。若洗車機(jī)運(yùn)行中發(fā)生停車或故障，則故障排除后通電，必須先按下遠(yuǎn)點(diǎn)復(fù)位按鈕SA2，洗車機(jī)的噴水、洗刷、噴灑清洗劑、吹風(fēng)等均需停止，并移動(dòng)到原點(diǎn)限位開關(guān)SQ1處，原點(diǎn)復(fù)位燈D2才亮，表示洗車機(jī)復(fù)位工作完成。3.系統(tǒng)的控制方案洗車機(jī)的主運(yùn)動(dòng)是前后循環(huán)運(yùn)動(dòng)，有前后限位開關(guān)控制，同時(shí)不同的循環(huán)次序伴隨不同的動(dòng)作，如噴水、刷子洗刷、噴清洗劑及風(fēng)扇

31、吹干動(dòng)作以及過程中遇到故障的處理等。該系統(tǒng)的第一個(gè)控制要求是要求洗車機(jī)來回移動(dòng)噴水洗刷3次，從車位限位開關(guān)向前移動(dòng)，碰到撤退限位開關(guān)后后退，再向前移動(dòng)，最后停在撤退限位開關(guān);第二個(gè)控制要求是洗車機(jī)從車頭限位開關(guān)向車尾移動(dòng)，此過程噴清洗劑，最后停在車尾限位開關(guān)處;第三個(gè)控制要求是洗車機(jī)從車尾向前每移動(dòng)3秒，刷子洗刷5秒，如此循環(huán),直到碰到車頭限位開關(guān)，再向車尾每移動(dòng)3秒停下，刷子洗刷5秒，如此循環(huán)，直到碰到車尾限位開關(guān):第四個(gè)控制要求是洗車機(jī)從車尾限位開關(guān)開觀察向前移動(dòng)，噴水并洗刷，來回4次，停在車位限位開關(guān)處;第五個(gè)控制要求是洗車機(jī)從車尾限位開關(guān)出向前移動(dòng)，同時(shí)風(fēng)扇動(dòng)作，來回2次，停在車位限位

32、開關(guān)處: 第六個(gè)控制要求是在洗車機(jī)噴水、洗刷、噴清洗劑、風(fēng)扇吹干等- .系列過程中都有可能遭遇故障，則需采取排除故障措施。4.車自動(dòng)清洗裝置PLC控制的總體設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)是指PLC控制系統(tǒng)從任務(wù)提出到設(shè)計(jì)定型、制造調(diào)試、直到使用的整個(gè)過程。在PLC控制系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)中，首先要明確設(shè)計(jì)要求，即確定系統(tǒng)的功能指標(biāo)，然后制定系統(tǒng)方案，最后是方案的實(shí)施。PLC控制的主要內(nèi)容包含總體設(shè)計(jì)、硬件開發(fā)、軟件開發(fā)等。硬件開發(fā)時(shí)要先設(shè)計(jì)、繪制原理圖，根據(jù)系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)獨(dú)立進(jìn)行軟件設(shè)計(jì);還要根據(jù)所設(shè)計(jì)的原理電路，綜合考慮系統(tǒng)的性能和計(jì)算要求，合理布置元器件圖2-1是系統(tǒng)的研制開發(fā)流程，本次設(shè)計(jì)就按

33、照此流程來進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。5.控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì):可編程序控制器PLC是一種數(shù)字控制專用電子計(jì)算機(jī)，它使用?了可編程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)存命令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，并通過模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件，控制各種機(jī)械或工作程序。經(jīng)過30多年的發(fā)展，PLC已經(jīng)十分成熟與完善，并開發(fā)了模擬量閉環(huán)控制功能。具體如下的良好特點(diǎn):(1)功能完善PLC的輸入、輸出系統(tǒng)功能完善，性能可靠，能夠適應(yīng)于各種形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量信號(hào)的輸入和輸出。在PLC內(nèi)部具備許多控制功能，注入時(shí)序、計(jì)數(shù)器、主控繼電器、位移寄存器、中間繼電器等。由于采用了微處理機(jī)，它能夠很方便的實(shí)現(xiàn)延時(shí)、鎖存、比較、跳轉(zhuǎn)和強(qiáng)制

34、I/O等諸多功能。它不僅具有邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)制轉(zhuǎn)換、順序控制功能，而且還有模擬運(yùn)算、顯示、監(jiān)控、打印以及報(bào)表生成等功能。此為，它還可以和其他微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制設(shè)備共同組成分布式或分散系統(tǒng)，還能夠是縣城組數(shù)據(jù)傳送、矩陣運(yùn)算、閉環(huán)控制、排序與查表、函數(shù)運(yùn)算和快速中斷等功能。因此PLC具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠滿足過程控制要求的需要。(2)模塊化結(jié)構(gòu)，硬軟件開發(fā)方便PLC的硬件結(jié)構(gòu)全部采用模塊化結(jié)構(gòu)，可以使用大小規(guī)模不同，功能復(fù)雜程度以及現(xiàn)場環(huán)境各異的各種控制要求。硬件系統(tǒng)安裝方便，接線簡單，連接方便可靠，為控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)提高了方便快捷的途徑，可以大大縮短硬件系統(tǒng)的開發(fā)周期。軟件編程支持梯形圖

35、邏輯語言，直觀方便，只要有了通常的繼電器梯形圖、邏輯圖或邏輯方程，就等于有了PLC系統(tǒng)取代原繼電器控制系統(tǒng)，進(jìn)行老設(shè)備改造時(shí)十分有利的?？傊?，使用PLC系統(tǒng)可以大大縮短整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試周期，節(jié)約系統(tǒng)投資。(3)操作方便，維護(hù)改造容易PLC的輸入輸出系統(tǒng)能夠直觀的反映出現(xiàn)信號(hào)的變化狀態(tài)，PLC還能夠通過各種方式直觀地反應(yīng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如內(nèi)部工作狀態(tài)、通訊狀態(tài)、I/O 點(diǎn)狀態(tài)、異常狀態(tài)、電源狀態(tài)等均有醒目的提示，非常有利于運(yùn)行、維護(hù)人員監(jiān)視系統(tǒng)的工作狀態(tài)。PLC采用梯形圖邏輯編程，有利于電器操作人員對(duì)PLC的編程，使得操作人員可以方便地調(diào)整系統(tǒng)的編程和組態(tài)。另外，PLC的模塊化結(jié)構(gòu)，

36、可以允許維護(hù)人員方便的更換故障元件或再生產(chǎn)工藝流程改變時(shí)更改系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和品質(zhì)。(4)性能穩(wěn)定，可靠性高PLC產(chǎn)品都有嚴(yán)格的計(jì)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)保證了PLC在惡劣的工業(yè)環(huán)境下的正常運(yùn)行，它的電子線路、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及軟件結(jié)構(gòu)上都吸取了生產(chǎn)廠家長期的生產(chǎn)控制經(jīng)驗(yàn)，主要模塊采用大規(guī)模的集成電路，I/O 系列設(shè)計(jì)有完善的通道保護(hù)和信號(hào)調(diào)理電路，在機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)耐熱、防潮、防塵、抗震等都有精心的考慮，所以這些使得PLC具有較好的性能和較高的可靠性。-.般平均無故障時(shí)間可達(dá)幾萬小時(shí)以上。另外，PLC還具有較完善的自診斷、自測試的功能。(5)具有較高的性價(jià)比綜上所述，不難看出，由于汽車清洗機(jī)的運(yùn)行過程非常復(fù)雜，采用一

37、般的控制器操作起來很困難，而可編程序控制器PLC的可靠性好，通用性強(qiáng)，編程方便，省去大，量的中間繼電器，時(shí)間繼電器，安裝總線方便，并且當(dāng)洗車機(jī)工藝過程要求變化時(shí)，一般不用改變硬件控制電路，只需改變軟件控制程序即可實(shí)現(xiàn)，而且可在監(jiān)控狀態(tài)下現(xiàn)場檢查和修改。因此，PLC 是一-種較理想的控制工具。6.自動(dòng)洗車機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)PLC的5個(gè)輸入端分別為啟動(dòng)按鈕、復(fù)位按鈕、停止按鈕、后限位開關(guān)、前限位開關(guān)，用PLC的9個(gè)輸出端分別為控制洗車機(jī)電動(dòng)機(jī)正/反轉(zhuǎn)接觸器KM1/KM2、噴水電磁閥DF1、噴清潔器電磁閥DF2、刷子電動(dòng)機(jī)接觸器KM3、風(fēng)扇吹干器接觸器KM4及啟動(dòng)指示燈D1、原點(diǎn)復(fù)位指示燈D2、停止指

38、示燈D3.7.PLC的工作原理與普通微機(jī)類似，PLC也是由硬件和軟件兩大部分組成的。在軟件的控制下，PLC才能正常地工作。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。PLC的基本工作如下:(1)輸入現(xiàn)場信息:在系統(tǒng)軟件的控制下，順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài);(2)執(zhí)行程序:順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運(yùn)算;(3)輸出控制信號(hào):根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點(diǎn)并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述過程執(zhí)行完后， 又重新開始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時(shí)間稱為掃描周期。PLC的掃描周期通常為幾十毫秒。在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備的工作過程可以分為一系列

39、不斷重復(fù)的If序操作，PLC的工作方式與此相似。因此，PLC的程序可與機(jī)器的動(dòng)作- -對(duì)應(yīng)，程序編制簡單、直觀，不容易出錯(cuò)，而且容易修改，從而大大減少了軟件的開發(fā)費(fèi)用，縮短了軟件的開發(fā)周期。為了提高工作的可靠性，及時(shí)接收外來的控制命令，PLC在每次掃描期間，除完成上述三步操作外，通常還要進(jìn)行故障自診斷，完成與編程器等的通信。每次掃描開始，先執(zhí)行一.次自診斷程序，對(duì)各輸入輸出點(diǎn)、存儲(chǔ)器和CPU等進(jìn)行診斷，診斷的方法通常是測試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，若兩者-致，說明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障.此時(shí)，PLC立即啟動(dòng)關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點(diǎn)，然后停

40、機(jī)。診斷結(jié)束后，如沒發(fā)現(xiàn)故障，PLC將繼續(xù)往下掃描，檢查是否有編程器等的通信請(qǐng)求。如果有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯(cuò)信息送給編程器顯示等。處理完通信后，PLC繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號(hào)，完成一個(gè)掃描周期。然后又從自診斷開始，進(jìn)行第二輪掃描。用這種不斷地重復(fù)運(yùn)行程序?qū)崿F(xiàn)控制稱掃描方式。是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的一種方式。此外，計(jì)算機(jī)用于控制還有中斷方式。在中斷方式下，需處理的控制先申請(qǐng)中斷，被響應(yīng)后正運(yùn)行的程序停止運(yùn)行，轉(zhuǎn)而去處理中斷工作(運(yùn)行有關(guān)中斷服務(wù)程序)。待處理完中斷，又返回運(yùn)行原來程序。哪個(gè)控制需要處理，哪個(gè)就去申

41、請(qǐng)中斷。哪個(gè)不需處理，將不被理睬。顯然，中斷方式與掃描方式是不同的。在中斷方式下，計(jì)算機(jī)能得到充分利用，緊急的任務(wù)也能得到及時(shí)處理。但是，如果同時(shí)來了幾個(gè)都要處理的任務(wù)該怎么辦呢?優(yōu)先級(jí)高的還好辦，低的呢?可能會(huì)出現(xiàn)照顧不到之處。所以，中斷方式不大適合于工作現(xiàn)場的日常使用。但是，PLC在用掃描方式為主的情況下，也不排斥中斷方式。即，大量控制都用掃描方式，個(gè)別急需的處理，允許中斷這個(gè)掃描運(yùn)行的程序，轉(zhuǎn)而去處理它。這樣，可做到所有的控制都能照顧到，個(gè)別應(yīng)急的也能進(jìn)行處理。 PLC的實(shí)際工作過程比這里講的還要復(fù)雜一-些，分析其基本原理，也還有一些理論問題。有關(guān)人員如果能把上面介紹的入出變換、物理實(shí)現(xiàn)

42、-信息處理、I/O電路- 空間、時(shí)間關(guān)系-掃描方式并輔以中斷方式，作為一種思路加以研究，弄清了它，也就好理解PLC是怎樣去實(shí)現(xiàn)控制的，也就好把握住PLC基本原理的要點(diǎn)了。8. PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程（1） 根據(jù)被控制對(duì)象的控制要求，確定整個(gè)系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備的數(shù)量，從而確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，包括開關(guān)量I/O,模擬量I/O以及特殊功能模塊等。（2）充分估計(jì)被控制對(duì)象今后發(fā)展的需要，所選的PLC的I/O的點(diǎn)數(shù)應(yīng)留有一點(diǎn)的余量。另外，在性價(jià)比變化不大的情況下，盡可能的選用同類型中功能強(qiáng)的新一代PLC。（3）確定選用的PLC機(jī)型。（4）建立I/O分配表，繪制PLC控制系統(tǒng)輸入、輸出接線圖。（

43、5）根據(jù)控制要求繪制用戶程序的流程圖。（6）編制用戶程序，并借助編程器將用戶程序裝入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器。（7）在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試用戶程序（8）進(jìn)入現(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試用戶程序。（9）整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試工作結(jié)束后，編程技術(shù)文件。（10）交付使用。第四章 自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)總體方案1.控制系統(tǒng)總體方案泡沫滾筒用于洗車流程的第一道工序，滾筒的旋轉(zhuǎn)軸為空心管，內(nèi)部可以灌入液體，管壁上有圓孔，當(dāng)洗車程序啟動(dòng)以后，開始向旋轉(zhuǎn)軸注入洗車液，滾筒通過低速旋轉(zhuǎn)使軸中心的洗車液順著滾筒外側(cè)的除垢氈流出，同時(shí)可以使洗車液起泡，達(dá)到除垢的效果；清水沖洗噴頭用于在泡沫清洗工序完成后，當(dāng)車輛前進(jìn)到清水沖洗噴頭的下方，沖洗噴頭噴出足量

44、的清水，將車身上的泡沫以及污垢沖洗干凈；吹風(fēng)機(jī)用于洗車流程的最后一道工序，因?yàn)檐嚿砩系乃疂n更加容易吸附灰塵，在清水沖洗完成后通過吹風(fēng)機(jī)將車身吹干，可以使車輛保持長久的清潔。自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)的工作流程如圖所示。整個(gè)系統(tǒng)由 控制，可采用自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式進(jìn)行洗車工作。在手動(dòng)控制狀態(tài)下，可以人工控制洗車的時(shí)間；在自動(dòng)工作狀態(tài)下，則由定時(shí)器來控制電機(jī)的啟動(dòng)與關(guān)閉，達(dá)到自動(dòng)洗車的效果。2.自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)工作流程3.自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)在使用時(shí)根據(jù)實(shí)際情況選擇工作方式。3.1方式選擇開關(guān)置于手動(dòng)，按下啟動(dòng)按鈕后，設(shè)備啟動(dòng)，電機(jī)MC1啟動(dòng)，帶動(dòng)兩個(gè)泡沫滾筒開始旋轉(zhuǎn)，執(zhí)行泡沫清洗程序，可以根據(jù)車輛的潔凈

45、程度來控制泡沫清洗的時(shí)間，清洗完成后車輛前進(jìn)，按下清水沖洗按鈕PB1，電機(jī)MC1斷電，泡沫滾筒停止旋轉(zhuǎn)。電機(jī)MC2通電，清水沖洗噴頭開始沖洗車輛，在沖洗干凈后按下風(fēng)干按鈕PB2，電機(jī)MC2斷電，清水沖洗噴頭停止噴水。電機(jī)MC3得電，吹風(fēng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，執(zhí)行風(fēng)干程序，風(fēng)干完成后按下結(jié)束按鈕，電機(jī)MC3斷電，吹風(fēng)機(jī)停止工作，結(jié)束洗車。3.2方式選擇開關(guān)置于自動(dòng)，在按下啟動(dòng)按鈕后，開始自動(dòng)執(zhí)行洗車程序。電機(jī)MC1得電，泡沫滾筒開始旋轉(zhuǎn)，執(zhí)行泡沫清洗程序，計(jì)時(shí)器TOK100同時(shí)開始計(jì)時(shí)10，10S后泡沫清洗結(jié)束，電機(jī)MC1斷電，滾筒停止旋轉(zhuǎn)。泡沫清洗完成后，車輛到達(dá)清水沖洗噴頭下方，計(jì)時(shí)器T1K200通電

46、，計(jì)時(shí)20S，電機(jī)MC2啟動(dòng)，清水沖洗噴頭，系統(tǒng)開始執(zhí)行清水沖洗，20S后沖洗結(jié)束，電機(jī)MC2斷電。清水沖洗完成后，計(jì)時(shí)器 T2K500通電，開始計(jì)時(shí)5，電機(jī)MC3通電，吹風(fēng)機(jī)開始工作，執(zhí)行風(fēng)干程序，5S后電機(jī)MC3斷電，自動(dòng)洗車過程完成，系統(tǒng)回到待洗狀態(tài)。洗車過程中如果出現(xiàn)特殊情況，按下停止按鈕，系統(tǒng)所有輸出點(diǎn)復(fù)位，立即停止洗車。自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)的兩種工作方式可以滿足洗車現(xiàn)場的各種需求，對(duì)于一些車身上有很多泥漿的車輛，自動(dòng)洗車模式可能無法完全清洗干凈，則可以使用手動(dòng)控制模式，根據(jù)車輛的清洗需求來控制各流程的時(shí)間以達(dá)到完全清洗的效果。第五章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1.PLC的選型1.1歐姆龍PLC的

47、簡介日本OMRON (立石公司)電機(jī)株式會(huì)社是世界上生產(chǎn)PLC的著名廠商之一 。SYSMACC系列PLC產(chǎn)品以其良好的性能價(jià)格比被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品加工、材料處理和工業(yè)控制過程等領(lǐng)域，其產(chǎn)品在日本其銷量僅次于三菱，居第二位，在我國也是應(yīng)用非常廣泛的PLC之一。OMRONC系列PLC產(chǎn)品門類齊、型號(hào)多、功能強(qiáng)、適應(yīng)面廣。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大類產(chǎn)品。整體式結(jié)構(gòu)的微型PLC機(jī)是以C20P為代表的機(jī)型。疊裝式(或稱緊湊型)結(jié)構(gòu)的微型機(jī)以CJ型機(jī)最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC機(jī)以P型機(jī)和CPM型機(jī)最為典型，這兩種都屬堅(jiān)固整體型結(jié)構(gòu)。具有體積更小、指令更豐富、性

48、能更優(yōu)越，通過IO擴(kuò)展可實(shí)現(xiàn)10140點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏幕上進(jìn)行編程，CPM型機(jī)是OMRON產(chǎn)品用戶目前選用最多的小型機(jī)系列產(chǎn)品。OMRON中型機(jī)以C200H系列最為典型，主要有C200H、C200HS、 C200HX、C200HG和C200HE等型號(hào)產(chǎn)品。中型機(jī)在程序容量，掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機(jī)，除具備小型機(jī)的基本功能外，它同時(shí)可配置更完善的接口單元模塊，如模擬量I/O模塊、溫度傳感器模塊、高速記數(shù)模塊、位置控制模塊、通訊聯(lián)接模塊等?？梢耘c上位計(jì)算機(jī)、下位PLC機(jī)及各種外部設(shè)備組成具有各種用途的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。在一般的工業(yè)控制系

49、統(tǒng)中，小型PLC機(jī)要比大、中型機(jī)的應(yīng)用更廣泛。在電氣設(shè)備的控制應(yīng)用方面，-般采用小型PLC都能夠滿足需求。 1.2西門子PLC簡介德國西門子(SIEMENS)公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子(SIEMENS)公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO, S7-200, S7-300, S7-400, 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI 人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC (如S7-200)，小規(guī)模性能要求的PLC (如S7-300)和中、高性能要求的PLC (

50、如S7-400) 等。(1)SIMATIC S7-200 PLCS7-200 PLC是超小型化的PLC,它適用于各行各業(yè)，在各種地方都能夠自動(dòng)的檢驗(yàn)并且能夠控制。S7-200 PLC的因?yàn)楣δ芴珡?qiáng)大無法單獨(dú)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。S7-200PLC 可提供4個(gè)不同的基本型號(hào)與8種CPU可供選擇使用。(2)SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。它的各個(gè)模塊能夠各種組合在一起。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速(0.60.1s) 的指令運(yùn)算速度，用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的

51、算術(shù)運(yùn)算，一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值，在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)方便人和電腦說話，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面(HMI)從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自己處理傳送的數(shù)據(jù)，CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件(例如:超時(shí)，模塊更換，等等)，多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶們完全的保護(hù)他們的技術(shù)秘密，防止沒有被允許就被人修改和使用了， S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可以防

52、止不合法的刪除以及不合法的修改程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC的通信接口種類非常的多，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)，串行通信處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)，多點(diǎn)接口(MPI)集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。(3) SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中級(jí)和高級(jí)的可編程序控制器。S7-400 PLC采用沒有模塊沒有風(fēng)的設(shè)計(jì)，不僅而且可靠耐用，同

53、時(shí)可以選用各種各樣不同的的CPU,并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組建成自己獨(dú)有的系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。(4)人機(jī)界面(HMI)硬件HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200 (可顯示中文)，OP3， OP7, OP17等;圖形/文本操作面板OP27, OP37等, ,觸摸屏操作面板TP7, TP27/37, TP170A/B 等; SIMATIC 面板型PC670等。個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)也可以作為HM

54、I硬件使用。HMI硬件需要經(jīng)過軟件(如Protocol)組態(tài)的配合才能使用。2.PLC控制系統(tǒng)類型由PLC構(gòu)成的單機(jī)控制系統(tǒng)可分為下列四種類型。（1）由PLC構(gòu)成的單機(jī)控制系統(tǒng)（2）由PLC構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)（3）由PLC構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)（4）由PLC構(gòu)成遠(yuǎn)程I/O控制系統(tǒng)3.系統(tǒng)的運(yùn)行方式用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)有三種運(yùn)行方式，即自動(dòng)、半自動(dòng)和手動(dòng)。（1）自動(dòng)運(yùn)行方式。自動(dòng)運(yùn)行方式是控制系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式的主要特點(diǎn)是在系統(tǒng)工作過程中，系統(tǒng)按被確定的程序自動(dòng)完成被控對(duì)象的動(dòng)作，不需要人來操作，系統(tǒng)的啟動(dòng)可由PLC本身的啟動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行，也可由PLC發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，由操作人員確認(rèn)并按下

55、啟動(dòng)響應(yīng)按鈕后，PLC自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)。（2）半自動(dòng)運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式的特點(diǎn)是系統(tǒng)在啟動(dòng)和運(yùn)行過程中的某些步驟需要人工干預(yù)才能進(jìn)行下去。半自動(dòng)方式多用于檢測手段不完善，需要人工判斷或某些設(shè)備不具備自控條件，需要人工干涉的場合。（3）手動(dòng)運(yùn)行方式。手動(dòng)運(yùn)行方式不是控制系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式，而是用于設(shè)備調(diào)試、系統(tǒng)調(diào)整和特殊情況下的運(yùn)行方式，因此它是自動(dòng)運(yùn)行方式的輔助方式。4、PLC的停運(yùn)方式有正常停運(yùn)、暫時(shí)停運(yùn)和緊急停運(yùn)三種。（1）正常停運(yùn)。 由PLC的程序執(zhí)行，當(dāng)系統(tǒng)的運(yùn)行步驟執(zhí)行完且不需要重新啟動(dòng)執(zhí)行程序時(shí)，或PLC接收到操作人員的停運(yùn)指令后，PLC按規(guī)定的停運(yùn)步驟停止系統(tǒng)運(yùn)行。（2）暫停方式。

56、用于程序控制方式時(shí)暫停執(zhí)行當(dāng)前程序，使所有輸出都設(shè)置成OFF狀態(tài)，待暫停解除時(shí)將繼續(xù)執(zhí)行被暫停的程序。另外也可用暫停開關(guān)直接切斷負(fù)荷電源，同時(shí)將此信息傳給PLC，以停止執(zhí)行程序，或者把CPU的RUN切換成STOP，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的暫停運(yùn)行。（3）緊急停運(yùn)方式。是在系統(tǒng)運(yùn)行過程中設(shè)備出現(xiàn)異常情況或故障時(shí)，若不中斷系統(tǒng)運(yùn)行，將導(dǎo)致重大事故或有可能損壞設(shè)備，此時(shí)必須使用緊急停運(yùn)按鈕使整個(gè)系統(tǒng)立即停運(yùn)。它是既沒有連鎖條件也沒有延遲時(shí)間的停運(yùn)方式，緊急停運(yùn)時(shí)，所有設(shè)備都必須停運(yùn)，且程序控制被解除，控制內(nèi)容復(fù)位到原始狀態(tài)。5.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)根據(jù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)必須根據(jù)控制對(duì)象而定，應(yīng)包括控制對(duì)象的工藝要求、設(shè)備狀

57、況、控制功能、IO點(diǎn)數(shù)，并據(jù)此構(gòu)成比較先進(jìn)的控制系統(tǒng)。5.1工藝要求機(jī)械手的控制系統(tǒng)為例，討論工藝要求所包含的內(nèi)容和對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。設(shè)備狀況 5.2設(shè)備狀況應(yīng)滿足整個(gè)工藝要求5.3控制功能根據(jù)工藝要求和設(shè)備狀況就可提出控制系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的控制功能。只有掌握了要實(shí)現(xiàn)的控制功能，才能據(jù)此設(shè)計(jì)系統(tǒng)的類型、規(guī)模、機(jī)型、模塊、軟件等內(nèi)容。6.PLC的機(jī)型選擇選擇機(jī)型所依據(jù)的性能指標(biāo)如下：（1）CPU的能力（存儲(chǔ)容量、擴(kuò)展能力、驅(qū)動(dòng)能力等）（2）I/O點(diǎn)數(shù)：為保證所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)時(shí)，建議根據(jù)實(shí)際I0點(diǎn)數(shù)留有10% 15%的余量。（3）運(yùn)行速度（4）發(fā)令系統(tǒng)（5）機(jī)型選擇的其它考慮:性能價(jià)格比、備品備件的統(tǒng)一考慮、技術(shù)支持等（6）能不能在線編程，在線編程要求主機(jī)和編程器都要有一個(gè)CPU。7.輸入/輸出模塊的選擇7.1數(shù)字量輸入模塊的選擇（1）選擇電壓等級(jí)：按電壓分有直流5V、12V、24V、 48V、60V和交流110V、220V；（2）按保護(hù)形式分：有隔離和不隔離兩種（3）選擇模塊密度：按點(diǎn)數(shù)分有8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)、64點(diǎn)。高密度模塊，如 32點(diǎn)或64點(diǎn)，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)取決于輸入電壓和環(huán)境溫度。一般來講