基于S7-300PLC的洗車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)終版

1、-. z. - - . -可修- .*工業(yè)大學(xué)電氣控制與PLC技術(shù)課程設(shè)計(jì)論文題目：基于S7-300PLC的洗車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)院系：電氣工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)班級(jí)： * *： * 學(xué)生： * 指導(dǎo)教師：簽字起止時(shí)間： 2016.7.4-2016.7.15 -. z.課程設(shè)計(jì)論文任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院系：電氣工程學(xué)院教研室：自動(dòng)化*學(xué)生專(zhuān)業(yè)班級(jí)課程設(shè)計(jì)論文題目基于S7-300PLC的洗車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)論文任務(wù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能、要求、技術(shù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)功能洗車(chē)廠有兩個(gè)洗車(chē)車(chē)間，由一臺(tái)S7-300 PLC控制。每個(gè)車(chē)間的洗車(chē)過(guò)程分為三道工藝：泡沫清洗、清水沖洗和風(fēng)干。系統(tǒng)設(shè)置自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式。出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)

2、系統(tǒng)可報(bào)警顯示。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1. 分析系統(tǒng)的工藝要求，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；2. 完成系統(tǒng)的硬件組態(tài)以及PLC、電源、輸入和輸出模塊、電機(jī)等關(guān)鍵器件的選型；3. 編寫(xiě)整個(gè)系統(tǒng)的符號(hào)表，繪制PLC外部接線圖；4. 規(guī)劃程序構(gòu)造，繪制程序流程圖；5. 編寫(xiě)并調(diào)試程序。編寫(xiě)FC1和FC2，分別實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)兩種控制方式；編寫(xiě)暖啟動(dòng)組織塊OB100，實(shí)現(xiàn)初始化功能；編寫(xiě)主程序OB1。程序在PLCSIM中仿真調(diào)試或者在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試運(yùn)行。6. 按學(xué)校規(guī)定的書(shū)寫(xiě)格式，撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份；設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)在4000字以上。要求認(rèn)真獨(dú)立完成所規(guī)定的全部容；所設(shè)計(jì)的容要求正確、合理。技術(shù)參數(shù)1. 泡沫清洗、清水沖洗

3、和風(fēng)干的時(shí)間分別為10、20、8s；2. 清洗、清水沖洗和風(fēng)干電機(jī)分別為1kW、2 kW 、1.5kW。進(jìn)度方案1. 布置任務(wù)，查閱資料，確定系統(tǒng)的方案2天2. 完成硬件設(shè)計(jì)，包括主要元器件選型、硬件組態(tài)、硬件電路圖2天3. 規(guī)劃程序構(gòu)造，編寫(xiě)系統(tǒng)程序3天4. 模擬仿真，或?qū)嶒?yàn)室調(diào)試程序1天5. 撰寫(xiě)、打印設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1天6. 驗(yàn)收及辯論。1天指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)：論文質(zhì)量：辯論：總成績(jī)：指導(dǎo)教師簽字：年月日注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 辯論20% 以百分制計(jì)算摘要隨著時(shí)代的開(kāi)展，人們生活水平的提高，汽車(chē)的數(shù)量也越來(lái)越多，洗車(chē)行業(yè)也越來(lái)越壯大，應(yīng)用PLC的洗車(chē)控制系統(tǒng)可以提升效勞質(zhì)量，

4、可以最大限度的節(jié)省洗車(chē)的人力物力，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了手工業(yè)向自動(dòng)化方向的轉(zhuǎn)變。本設(shè)計(jì)以西門(mén)子S7-300為控制核心，設(shè)計(jì)了一個(gè)可以控制兩個(gè)洗車(chē)車(chē)間的自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由電機(jī)、傳感器、接觸器、按鈕等部件組成。完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)包括所有元器件的選型和電路設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括控制自動(dòng)洗車(chē)過(guò)程的程序和手動(dòng)控制洗車(chē)的程序。最后，為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性與合理性，程序在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試運(yùn)行?；赑LC控制的洗車(chē)控制系統(tǒng)具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、適用性強(qiáng)、維護(hù)方便改造方便等優(yōu)點(diǎn)。可以提高了洗車(chē)的控制水平，提高生產(chǎn)力。關(guān)鍵詞：洗車(chē)；西門(mén)子；S7-300；自動(dòng)化目錄 TOC o 1-3 f h z

5、 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc456168034第1章緒論 PAGEREF _Toc456168034 h 2HYPERLINK l _Toc456168035第2章課程設(shè)計(jì)的方案 PAGEREF _Toc456168035 h 2HYPERLINK l _Toc4561680362.1概述 PAGEREF _Toc456168036 h 2HYPERLINK l _Toc4561680372.2系統(tǒng)工藝流程 PAGEREF _Toc456168037 h 2HYPERLINK l _Toc4561680382.3系統(tǒng)組成總體構(gòu)造 PAGEREF _Toc4

6、56168038 h 2HYPERLINK l _Toc456168039第3章硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc456168039 h 2HYPERLINK l _Toc4561680403.1 PLC的選型 PAGEREF _Toc456168040 h 2HYPERLINK l _Toc4561680413.2電機(jī)的選型 PAGEREF _Toc456168041 h 2HYPERLINK l _Toc4561680423.3檢測(cè)傳感器的選型 PAGEREF _Toc456168042 h 2HYPERLINK l _Toc4561680433.4聲光報(bào)警器的選型 PAGEREF _To

7、c456168043 h 2HYPERLINK l _Toc4561680443.5繼電器的選型 PAGEREF _Toc456168044 h 2HYPERLINK l _Toc4561680453.6開(kāi)關(guān)和按鈕的選型 PAGEREF _Toc456168045 h 2HYPERLINK l _Toc4561680463.7 I/O地址分配表 PAGEREF _Toc456168046 h 2HYPERLINK l _Toc4561680473.8外部接線圖 PAGEREF _Toc456168047 h 2HYPERLINK l _Toc456168048第4章軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _

8、Toc456168048 h 2HYPERLINK l _Toc4561680494.1編程軟件介紹 PAGEREF _Toc456168049 h 2HYPERLINK l _Toc4561680504.2硬件組態(tài) PAGEREF _Toc456168050 h 2HYPERLINK l _Toc4561680514.3程序流程圖 PAGEREF _Toc456168051 h 2HYPERLINK l _Toc4561680524.4程序初始化 PAGEREF _Toc456168052 h 2HYPERLINK l _Toc4561680534.5主程序 PAGEREF _Toc4561

9、68053 h 2HYPERLINK l _Toc4561680544.6手動(dòng)模式子程序 PAGEREF _Toc456168054 h 2HYPERLINK l _Toc4561680554.7自動(dòng)模式子程序 PAGEREF _Toc456168055 h 2HYPERLINK l _Toc456168056第5章系統(tǒng)調(diào)試與分析 PAGEREF _Toc456168056 h 2HYPERLINK l _Toc4561680575.1仿真調(diào)試軟件介紹 PAGEREF _Toc456168057 h 2HYPERLINK l _Toc4561680585.2系統(tǒng)仿真調(diào)試 PAGEREF _To

10、c456168058 h 2HYPERLINK l _Toc456168059第6章課程設(shè)計(jì)總結(jié) PAGEREF _Toc456168059 h 2HYPERLINK l _Toc456168060參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc456168060 h 2-. z.緒論自從19世紀(jì)第一輛汽車(chē)誕生以來(lái)，汽車(chē)行業(yè)隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的開(kāi)展有了質(zhì)的飛躍，隨著時(shí)代的開(kāi)展，人們生活水平的提高，人們對(duì)汽車(chē)的需求量也逐漸加大，隨之而來(lái)的便是汽車(chē)的保養(yǎng)，其中汽車(chē)的清洗便是不可缺少的容。目前，國(guó)的汽車(chē)清洗由傳統(tǒng)的人工完成。對(duì)于當(dāng)今社會(huì)，高科技的開(kāi)展實(shí)現(xiàn)了各行各業(yè)的自動(dòng)化控制，但是在汽車(chē)清洗行業(yè)，大局部仍是靠人工來(lái)

11、完成。傳統(tǒng)的洗車(chē)業(yè)通常由人工完成，利用人力資源，對(duì)汽車(chē)進(jìn)展涂抹泡沫，然后采用高壓水泵，利用水泵對(duì)汽車(chē)進(jìn)展沖洗，再在自然光及風(fēng)等自然條件下，讓清洗的汽車(chē)進(jìn)展自動(dòng)風(fēng)干。雖然可以到達(dá)清洗汽車(chē)的目的，但過(guò)分依賴于勞動(dòng)力，操作時(shí)間長(zhǎng)，洗車(chē)過(guò)程慢，并且浪費(fèi)了大量的水資源，經(jīng)濟(jì)性差，不適合洗車(chē)業(yè)的開(kāi)展需求。目前比較大型的汽車(chē)美容公司，雖然實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)的清洗、打蠟、噴漆等自動(dòng)化工程，但本錢(qián)比較高，其自動(dòng)控制系統(tǒng)不是適合小型的、專(zhuān)門(mén)的汽車(chē)清洗行業(yè)，因此，相對(duì)于中小型城市，汽車(chē)清洗業(yè)有著巨大的開(kāi)展?jié)摿?。如何?shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量并且適用于小型工廠的汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置，就成了汽車(chē)清洗行業(yè)開(kāi)展的必然要求。在當(dāng)前中國(guó)洗車(chē)市場(chǎng)領(lǐng)域

12、，存在著人工洗車(chē)，半自動(dòng)洗車(chē)，全自動(dòng)洗車(chē)等三種主要方式洗車(chē)的應(yīng)用。人工洗車(chē)方式的主要優(yōu)點(diǎn)在于資金投資少，洗車(chē)管理較方便，洗車(chē)質(zhì)量最優(yōu)質(zhì)。但其缺點(diǎn)也極其突出，主要在于較浪費(fèi)水資源，浪費(fèi)人力以及人工難管理。半自動(dòng)洗車(chē)方式的優(yōu)點(diǎn)在資金投入比全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)廉價(jià)，但是不可防止的暴露了不能較好的節(jié)省水電，也不能較好的節(jié)省人力，并且由電腦程序控制流程，洗車(chē)效率較高，節(jié)約水資源。但資金投入較大，后期維護(hù)較為麻煩。由于全自動(dòng)洗車(chē)方式具有洗車(chē)質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)，洗車(chē)效率高等巨大優(yōu)勢(shì)，故廣受用戶歡送。歐美興旺國(guó)家早已普及這種全自動(dòng)洗車(chē)方式，正是其巨大優(yōu)勢(shì)，使其能夠在歐美如此普及。當(dāng)前國(guó)家正在號(hào)召建立節(jié)約型社會(huì)，故推廣普及全自動(dòng)

13、洗車(chē)具有重要意義基于PLC控制的洗車(chē)控制系統(tǒng)的具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，功能完善、適用性強(qiáng)，維護(hù)方便、改造方便，體積小、重量輕、能耗低等許多優(yōu)點(diǎn)。由于基于PLC控制的自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)相比基于其他控制方式的洗車(chē)控制系統(tǒng)有許多無(wú)可比較的優(yōu)點(diǎn)，所以現(xiàn)在市面上大局部洗車(chē)控制系統(tǒng)是基于PLC控制。PLC的編程語(yǔ)言容易掌握，是電控人員熟悉的梯形語(yǔ)言，當(dāng)工作程序需要改變時(shí)，只需要改變PLC的部，重新編寫(xiě)程序，無(wú)需對(duì)外圍進(jìn)展重新的改動(dòng)，從這些方面突出了使用PLC控制的自動(dòng)洗車(chē)的優(yōu)越性課程設(shè)計(jì)的方案概述本次設(shè)計(jì)主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)基于西門(mén)子S7-300的洗車(chē)控制系統(tǒng)，并在實(shí)踐的根本技能方面進(jìn)展一次系統(tǒng)

14、的訓(xùn)練。能夠較全面地穩(wěn)固和應(yīng)用課程中所學(xué)的根本理論和根本方法，并初步掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本方法。以西門(mén)子S7-300為控制核心，設(shè)計(jì)了一個(gè)可以控制兩個(gè)洗車(chē)車(chē)間的自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)。可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)車(chē)間的泡沫清洗、清水沖洗和風(fēng)干三道工藝的洗車(chē)過(guò)程。通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式的選擇。自動(dòng)模式下可以進(jìn)展洗車(chē)的自動(dòng)控制過(guò)程，手動(dòng)模式下可以自由的對(duì)洗車(chē)的工藝過(guò)程進(jìn)展控制。出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)系統(tǒng)可報(bào)警顯示。系統(tǒng)工藝流程通過(guò)分析洗車(chē)控制過(guò)程可以知道，當(dāng)按下系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕并且選擇自動(dòng)洗車(chē)過(guò)程時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)啟自動(dòng)洗車(chē)模式，可以準(zhǔn)備洗車(chē)，當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到汽車(chē)進(jìn)入清洗圍時(shí)，首先負(fù)責(zé)泡沫清洗的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)進(jìn)展泡沫

15、清洗，隨后負(fù)責(zé)清水沖洗的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，最后負(fù)責(zé)風(fēng)干過(guò)程的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，完畢后汽車(chē)可以離開(kāi)車(chē)間，自動(dòng)洗車(chē)過(guò)程完畢。啟動(dòng)系統(tǒng)后，選擇在手動(dòng)模式下，可以通過(guò)按鈕來(lái)任意控制洗車(chē)車(chē)間的清洗工藝過(guò)程。在整個(gè)清洗過(guò)程中如果出現(xiàn)故障，則可以按下系統(tǒng)停頓按鈕來(lái)完畢系統(tǒng)運(yùn)行。為此，設(shè)計(jì)出洗車(chē)控制系統(tǒng)的工藝流程圖，如圖2.1所示。圖2.1 洗車(chē)控制系統(tǒng)的工藝流程圖系統(tǒng)組成總體構(gòu)造根據(jù)控制系統(tǒng)要求的功能，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的整體框圖。如圖2.2所示。圖2.2 系統(tǒng)整體框圖本系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-300作為控制核心，用一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式的選擇，在每一個(gè)車(chē)間中按鈕局部則由5個(gè)按鈕組成，每個(gè)車(chē)間控制方式獨(dú)立，其中啟

16、動(dòng)和停頓按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的啟停，在手動(dòng)模式下可以用3個(gè)按鈕來(lái)控制一個(gè)車(chē)間3臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)和停頓，在自動(dòng)模式下在每個(gè)車(chē)間中的3臺(tái)電機(jī)可自動(dòng)執(zhí)行洗車(chē)工藝過(guò)程。其中電機(jī)1、電機(jī)2、電機(jī)3為一個(gè)洗車(chē)車(chē)間的，電機(jī)4、電機(jī)5、電機(jī)6為另一個(gè)洗車(chē)車(chē)間的。3臺(tái)電機(jī)在一個(gè)車(chē)間中分別執(zhí)行清洗、清水沖洗和風(fēng)干的工藝過(guò)程。光電傳感器為檢測(cè)是否有車(chē)進(jìn)入洗車(chē)車(chē)間，另外根據(jù)電機(jī)的通斷狀態(tài)和光電傳感器的檢測(cè)狀態(tài)可以判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)故障，每個(gè)車(chē)間都有各自的報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)可以報(bào)警。硬件設(shè)計(jì)PLC的選型西門(mén)子S7-300 PLC介紹S7-300 是一種模塊化了的小型PLC系統(tǒng)，其所擁有的優(yōu)越的性能價(jià)格比，使之逐漸的成為了中小規(guī)

17、?？刂葡到y(tǒng)的理想的選擇。S7-300 PLC由以下幾局部組成1中央處理單元CPU各種CPU有不同的性能，例如有的CPU集成有數(shù)字量和模擬量輸入/輸出點(diǎn)，有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。CPU前面板上有狀態(tài)故障指示燈、模式開(kāi)關(guān)、24V電源端子、電池盒與存儲(chǔ)器模塊盒(有的CPU沒(méi)有)。S7-300有20種不同型號(hào)的CPU，以適應(yīng)不同等級(jí)的控制系統(tǒng)。有的CPU上集成有輸入/輸出點(diǎn)，有的CPU上集成有PROFIBUS-DP通信接口，有的CPU上集成有PtP接口等，目前大致可以分為以下幾類(lèi)：緊湊型CPU，帶有集成功能和I/O：CPU3l2C，313C，313C-PtP，313C-2DP

18、，314C-PtP和314C-2DP。重新定義的CPU：CPU312，314和315-2DP。標(biāo)準(zhǔn)的CPU：CPU313，314，315，315-2DP和316-2DP。戶外型 CPU：CPU312IFM ，314IFM，314戶外型和315-2DP。高端CPU：317-2DP和CPU318-2DP。故障平安型CPU： CPU3l5F和CPU317F-2DP。2負(fù)載電源模塊PS負(fù)載電源模塊用于將AC220V電源轉(zhuǎn)換為DC24V電源，供CPU和I/0模塊使用。額定輸出電流有2A、5A和10A三種，過(guò)載時(shí)模塊上的LED閃爍。3信號(hào)模塊SM信號(hào)模塊是數(shù)字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入輸出/輸出模塊的總

19、稱(chēng)，它們使不同的過(guò)程信號(hào)電壓或電流與PLC部的信號(hào)電平匹配。信號(hào)模塊主要有數(shù)字量輸入模塊SM321和數(shù)字量輸出模塊SM322，模擬量輸入模塊SM331和模擬量輸出模塊SM332。模擬量輸入模塊可以輸入熱電阻、熱電偶、DC420mA和DC010V等多種不同類(lèi)型和不同量程的模擬信號(hào)。每個(gè)模塊上有一個(gè)背板總線連接器，現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程信號(hào)連接到前連接器的端子上。 S7-300有多種數(shù)字量輸入/輸出模塊，其輸入/輸出電纜最大長(zhǎng)度為1000m屏蔽電纜或600m非屏蔽電纜。4功能模塊FM功能模塊主要用于對(duì)實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)容量要求高的控制任務(wù)，例如計(jì)數(shù)器模塊、快速/慢速進(jìn)給驅(qū)動(dòng)位置控制模塊、電子凸輪控制器模塊、步進(jìn)電動(dòng)

20、機(jī)定位模塊、伺服電動(dòng)機(jī)定位模塊、定位和連續(xù)路徑控制模塊、閉環(huán)控制模塊、工業(yè)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的接口模塊、稱(chēng)重模塊、位置輸入模塊、超聲波位置解碼器等。5通信處理器CP通信處理器用于PLC之間、PLC與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通信，可以將PLC接入PROFlBUS-DP、AS-I和工業(yè)以太網(wǎng)，或用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信等。通信處理器可以減輕CPU處理通信的負(fù)擔(dān)，并減少用戶對(duì)通信的編程工作。6接口模塊IM接口模塊IM用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架CR和擴(kuò)展機(jī)架ER。S7-300通過(guò)分布式的主機(jī)架和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，最多可以配置32個(gè)信號(hào)模塊、功能模塊和通信處理器。7導(dǎo)軌鋁質(zhì)導(dǎo)軌用來(lái)固定和安裝S7-300上述的各種模塊。除

21、了帶CPU的中央機(jī)架CR，S7-300 PLC最多可以增加3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架ER，每個(gè)機(jī)架可以插8個(gè)模塊不包括電源模塊、CPU模塊和接口模塊IM，4個(gè)機(jī)架最多可以安裝32個(gè)模塊。機(jī)架的最左邊是1號(hào)槽，最右邊是11號(hào)槽，電源模塊總是在I號(hào)槽的位置。中央機(jī)架0號(hào)機(jī)架的2號(hào)槽上是CPU模塊，3號(hào)槽是接口模塊。這3個(gè)槽號(hào)被固定占用，信號(hào)模塊、功能模塊和通信處理器使用411號(hào)槽。S7-300 PLC的優(yōu)越性：1多種規(guī)格的處理器，系統(tǒng)采用獨(dú)特的導(dǎo)軌安裝；2高速的指令處理，可滿足快速程序控制要求；3浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，可有效地實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算；4CPU集MPI接口，多種通訊模塊能用來(lái)連接AS-I接口、PROFIBU

22、S和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；5具有時(shí)間/中斷驅(qū)動(dòng)、開(kāi)環(huán)定位和PID等高級(jí)控制功能；6I/O模塊采用前連接器方式，維修或更換十分方便；7系統(tǒng)自行組態(tài)，信號(hào)或通訊模塊不受限制地隨意安放；8具有滿足高速計(jì)數(shù)、步進(jìn)電機(jī)和伺服定位控制等特殊應(yīng)用的l/O模塊；9STEP7編程語(yǔ)言具有大量的以STEP5為根底的指令集，使程序的編制簡(jiǎn)單快捷。PLC的模塊選型根據(jù)洗車(chē)控制系統(tǒng)的實(shí)際需求，PLC的模塊需要選擇CPU模塊和電源模塊，利用S7-300CPU自帶I/O接口就可以到達(dá)目的，無(wú)需選擇其他擴(kuò)展模塊。1CPU模塊選型PLC的CPU選用CPU314C-2PN/DP，訂貨號(hào)為6ES7 314-6EH04-0AB0。它集

23、成了PROFIBUS-DP主站/從站以及PROFINET-IO控制器/設(shè)備接口，用于PROFIBUS和PROFINET的分布式連接。這使得CPU314C-2PN/DP可作為進(jìn)展快速處理的分布式單元使用，也可作為PROFIBUS和PROFINET系統(tǒng)中具有低端現(xiàn)場(chǎng)總線的上位機(jī)控制器。全集成自動(dòng)化概念和STEP7能與其它自動(dòng)化系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了從硬件配置到共享數(shù)據(jù)庫(kù)等所有層次上的集成。CPU模塊圖如圖3.1所示。圖3.1 CPU模塊圖2電源模塊PS的選型電源模塊用于將AC 220V的電源轉(zhuǎn)換為DC 24V的電源，提供應(yīng)CPU和I/O模塊使用。本文選擇額定輸出電流為5A的模塊，型號(hào)為PS307-5

24、A，定貨號(hào)為6ES7 307-1EA01-0AA0。電源模塊圖如圖3.2所示。圖3.2 電源模塊圖電機(jī)的選型洗車(chē)控制系統(tǒng)一共負(fù)責(zé)兩個(gè)車(chē)間，每個(gè)車(chē)間需要3臺(tái)電機(jī)，分別負(fù)責(zé)泡沫清洗、清水沖洗、風(fēng)干工藝過(guò)程。電動(dòng)機(jī)功率分別為1.1kW、2.2kW 、1.5kW的三相異步電動(dòng)機(jī)，均采用 Y 型接法，額定電壓380V。三種電機(jī)的具體參數(shù)如下表3.1、表3.2、表3.3所示。表3.1 泡沫清洗的電機(jī)技術(shù)參數(shù)表型號(hào)：Y80M2-2額定功率：1.1KW額定電流：2.5 A轉(zhuǎn)速：2830r/min額定電壓：380V轉(zhuǎn)矩：2.2 N.m表3.2 清水沖洗的電機(jī)技術(shù)參數(shù)表型號(hào)：Y90L-2額定功率：2.2KW額定電

25、流：4.8 A轉(zhuǎn)速：2840r/min額定電壓：380V轉(zhuǎn)矩：2.2 N.m表3.3 風(fēng)干的電機(jī)技術(shù)參數(shù)表型號(hào)：Y90S-2額定功率：1.5KW額定電流：3.4 A轉(zhuǎn)速：2840r/min額定電壓：380V轉(zhuǎn)矩：2.2 N.m檢測(cè)傳感器的選型現(xiàn)代傳感器在原理與構(gòu)造上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)展*個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。根據(jù)洗車(chē)控制系統(tǒng)的實(shí)際需求，本設(shè)計(jì)采用光電傳感器來(lái)進(jìn)展檢測(cè)洗車(chē)車(chē)間是否有車(chē)。光電傳感器分類(lèi)：1. 標(biāo)準(zhǔn)

26、光電傳感器1漫反射型：一般型或能量型，聚焦式，帶背景抑制功能型，帶背景分析功能型。2反光板反射式光電開(kāi)關(guān)/光電傳感器：一般型，帶偏振濾波功能型，帶透明體檢測(cè)功能型，帶前景抑制功能型把發(fā)光器和收光器裝入同一個(gè)裝置，在它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱(chēng)為反光板反射式(或反射鏡反射式)光電開(kāi)關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來(lái)被收光器收到;一旦光路被檢測(cè)物擋住，收光器收不到光時(shí)，光電開(kāi)關(guān)就動(dòng)作，輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。3對(duì)射式光電傳感器假設(shè)把發(fā)光器和收光器別離開(kāi)，就可使檢測(cè)距離加大。由一個(gè)發(fā)光器和一個(gè)收光器組成的光電開(kāi)關(guān)就稱(chēng)為以射別離式光電開(kāi)光，簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)。它的檢

27、測(cè)距離可達(dá)幾米乃至幾十米。使用時(shí)把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測(cè)物通過(guò)路徑的兩側(cè)，檢測(cè)物通過(guò)時(shí)阻擋光路，收光器就動(dòng)作輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)。2. 平安光電傳感器1平安對(duì)射光電2平安光柵3平安光幕4平安控制器3. 門(mén)控光電傳感器1雷達(dá)傳感器：區(qū)域檢測(cè)型2主動(dòng)式傳感器：?jiǎn)喂馐停喙馐?，區(qū)域檢測(cè)型3被動(dòng)式傳感器：區(qū)域檢測(cè)型4電梯光幕5通用光電：槽形，對(duì)射型等通過(guò)分析比較，應(yīng)該采用M18漫反射型NPN常開(kāi)光電傳感器。具體參數(shù)如下表3.4所示。表3.4 漫反射型光電傳感器技術(shù)參數(shù)表產(chǎn)品名稱(chēng)：M18漫反射型光電開(kāi)關(guān)外觀尺寸：直徑18mm長(zhǎng)度70mm導(dǎo)線長(zhǎng)度：2m工作電壓：直流10V-36V工作電流：200m

28、A檢測(cè)距離：0-3m可調(diào)工作溫度：-25至70輸出形式：NPN聲光報(bào)警器的選型聲光報(bào)警器又叫聲光警號(hào)，是為了滿足客戶對(duì)報(bào)警響度和安裝位置的特殊要求而設(shè)置。同時(shí)發(fā)出聲、光二種警報(bào)信號(hào)。產(chǎn)品專(zhuān)用領(lǐng)域：鋼鐵冶金、電信鐵塔、起重機(jī)械、工程機(jī)械、港口碼頭、交通運(yùn)輸、風(fēng)力發(fā)電、遠(yuǎn)洋船舶等行業(yè)；是工業(yè)報(bào)警系統(tǒng)中的一個(gè)配件產(chǎn)品。本文選用旋轉(zhuǎn)式聲光報(bào)警器，額定電壓直流24V，利用PLC即可驅(qū)動(dòng)，滿足設(shè)計(jì)要求。繼電器的選型繼電器是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量鼓勵(lì)量的變化到達(dá)規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)又稱(chēng)輸入回路和被控制系統(tǒng)又稱(chēng)輸出回路之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自

29、動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種自動(dòng)開(kāi)關(guān)。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、平安保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。本設(shè)計(jì)中的PLC輸出DC24V開(kāi)關(guān)量信號(hào)要接到中間繼電器線圈，由繼電器線圈的得失電控制常開(kāi)觸點(diǎn)的閉合，常閉觸點(diǎn)的斷開(kāi)，然后由觸點(diǎn)來(lái)控制電機(jī)的啟停。本文選用西門(mén)子繼電器，訂貨號(hào)為3TH80-40E 40-0*。額定工作電壓380V，額定電流6A，線圈驅(qū)動(dòng)電壓24V，滿足設(shè)計(jì)需求。開(kāi)關(guān)和按鈕的選型本設(shè)計(jì)中手動(dòng)模式和自動(dòng)模式的選擇開(kāi)關(guān)采用二段自鎖選擇轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。洗車(chē)控制系統(tǒng)啟動(dòng)和停頓的啟停開(kāi)關(guān)選用自復(fù)位按鈕。其他手動(dòng)控制電機(jī)按鈕選用可以自鎖的按鈕，按鈕按下電機(jī)啟動(dòng)，按鈕彈起電機(jī)停頓。I

30、/O地址分配表系統(tǒng)共有輸入點(diǎn)16個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)12下表3.5為PLC的I/O點(diǎn)分配表。表3.5地址分配表名稱(chēng)符號(hào)地址車(chē)間1啟動(dòng)SB1I0.0車(chē)間1停頓SB2I0.1車(chē)間1手動(dòng)模式SA1I0.2車(chē)間1自動(dòng)模式SA1I0.3車(chē)間2啟動(dòng)SB3I0.4車(chē)間2停頓SB4I0.5車(chē)間2手動(dòng)模式SA2I0.6車(chē)間2自動(dòng)模式SA210.7車(chē)間1泡沫清洗SB5I1.0車(chē)間1清水沖洗SB6I1.1車(chē)間1風(fēng)干SB7I1.2車(chē)間2泡沫清洗SB8I1.3車(chē)間2清水沖洗SB9I1.4車(chē)間2風(fēng)干SB10I1.5車(chē)間1光電檢測(cè)ST1I1.6車(chē)間2光電檢測(cè)ST2I1.7車(chē)間1啟動(dòng)指示燈HL1Q0.0車(chē)間1停頓指示燈HL2Q0.

31、1車(chē)間2啟動(dòng)指示燈HL3Q0.2車(chē)間2停頓指示燈HL4Q0.3車(chē)間1泡沫清洗電機(jī)KM1Q0.4車(chē)間1清水沖洗電機(jī)KM2Q0.5車(chē)間1風(fēng)干電機(jī)KM3Q0.6車(chē)間2泡沫清洗電機(jī)KM4Q0.7車(chē)間2清水沖洗電機(jī)KM5Q1.0車(chē)間2風(fēng)干電機(jī)KM6Q1.1車(chē)間1報(bào)警HA1Q1.2車(chē)間2報(bào)警HA2Q1.3外部接線圖根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需求和I/O地址分配表，繪制CPU上的數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出的外部接線圖，如圖3.3所示。圖3.3外部接線圖軟件設(shè)計(jì)編程軟件介紹西門(mén)子STEP 7是用于SIMATICS7-300/400站創(chuàng)立可編程邏輯控制程序的標(biāo)準(zhǔn)軟件，可使用梯形圖邏輯、功能塊圖和語(yǔ)句表進(jìn)展編程操作。STEP7編程

32、軟件是一個(gè)用于SIMATIC可編程邏輯控制器的組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包中提供一系列的應(yīng)用工具，如：SIMATIC管理器、符號(hào)編輯器、硬件診斷、編程語(yǔ)言、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等。STEP7編程軟件可以對(duì)硬件和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)組態(tài)，具有簡(jiǎn)單、直觀、便于修改等特點(diǎn)。該軟件提供了在線和離線編程的功能，可以對(duì)PLC在線上載或下載。利用STEP7可以方便地創(chuàng)立一個(gè)自動(dòng)化工程。硬件組態(tài)組態(tài)是制作自動(dòng)化工程不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是在STEP-7軟件窗口中對(duì)機(jī)架、模塊、分布式I/ODP機(jī)架以及接口子模塊等進(jìn)展排列。硬件組態(tài)圖如圖4.1所示。圖4.1 硬件組態(tài)圖根據(jù)本次設(shè)計(jì)的任務(wù)要求編寫(xiě)程序符號(hào)表，程序

33、中所用到的符號(hào)表如圖4.2所示。圖4.2 符號(hào)表程序流程圖由于用一臺(tái)PLC去控制兩個(gè)洗車(chē)車(chē)間，車(chē)間1和車(chē)間2程序流程一樣，以一個(gè)車(chē)間程序流程為例，系統(tǒng)上電后首先進(jìn)展程序初始化，由轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)展手自動(dòng)切換。下列圖4.3為主程序流程圖。圖4.3 主程序流程圖當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)模式時(shí)，光電傳感器先檢測(cè)車(chē)間是否有車(chē)，如果有車(chē)就可以執(zhí)行手動(dòng)控制。下列圖4.4為手動(dòng)模式子程序流程圖。圖4.4手動(dòng)模式子程序流程圖下列圖4.5為自動(dòng)模式子程序流程圖。圖4.5自動(dòng)動(dòng)模式子程序流程圖程序初始化系統(tǒng)初始化程序?qū)懺贠B100中。如圖4.6所示。圖4.6 系統(tǒng)初始化程序主程序主程序?qū)懺贠B1中，實(shí)現(xiàn)車(chē)間的啟動(dòng)，停頓和手自動(dòng)切

34、換的功能。以一個(gè)車(chē)間為例，如圖4.7、4.8所示。圖4.7主程序1圖4.7 主程序2手動(dòng)模式子程序手動(dòng)模式子程序?qū)懺贔C2中。下列圖4.8為車(chē)間1的手動(dòng)控制程序。圖4.8車(chē)間1的手動(dòng)控制程序自動(dòng)模式子程序自動(dòng)模式子程序?qū)懺贔C1中，自動(dòng)執(zhí)行泡沫清洗、清水清洗、風(fēng)干工藝過(guò)程。下列圖4.9、4.10為車(chē)間1的自動(dòng)控制程序。圖4.9車(chē)間1的自動(dòng)控制程序1圖4.9 車(chē)間1的自動(dòng)控制程序2系統(tǒng)調(diào)試與分析仿真調(diào)試軟件介紹S7-PLCSIM是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的可編程控制器模擬軟件，它在Step7集成狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)無(wú)硬件模擬，也可以與WinCC fle*ible一同集成與Step7環(huán)境下實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控模擬。S7-P

35、LCSIM是學(xué)習(xí)S7-300必備的軟件，不需要連接真實(shí)的CPU即可以仿真運(yùn)行。系統(tǒng)仿真調(diào)試翻開(kāi)S7-PLCSIM軟件并下載程序，然后添加輸入變量和輸出變量，將仿真切換到RUN模式，此時(shí)程序已在運(yùn)行，點(diǎn)擊車(chē)間1啟動(dòng)按鈕即I0.0，會(huì)發(fā)現(xiàn)車(chē)間1啟動(dòng)指示燈即Q0.0有變化。如圖5.1所示。圖5.1車(chē)間1啟動(dòng)的仿真圖車(chē)間1啟動(dòng)之后，可以將車(chē)間1進(jìn)展手動(dòng)模式洗車(chē)狀態(tài)和自動(dòng)洗車(chē)狀態(tài)進(jìn)展切換，點(diǎn)擊I0.2為手動(dòng)洗車(chē)模式，此時(shí)可以自由的通過(guò)按鈕來(lái)控制負(fù)責(zé)泡沫清洗、清水清洗、風(fēng)干的電機(jī)，從而可以自由的控制車(chē)間1的洗車(chē)工藝過(guò)程。如圖5.2所示為手動(dòng)模式下的仿真圖。圖5.2手動(dòng)模式下的仿真圖點(diǎn)擊I0.3為自動(dòng)洗車(chē)模

36、式，此時(shí)可以自動(dòng)控制負(fù)責(zé)泡沫清洗、清水清洗、風(fēng)干的電機(jī)，當(dāng)車(chē)間1光電檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到有車(chē)時(shí)就可以自動(dòng)控制車(chē)間1的洗車(chē)工藝過(guò)程。如圖5.3所示為自動(dòng)模式下的仿真圖。圖5.3自動(dòng)模式下的仿真圖車(chē)間1啟動(dòng)之后，將車(chē)間2也啟動(dòng)，這樣也可以將車(chē)間2進(jìn)展手動(dòng)模式洗車(chē)狀態(tài)和自動(dòng)洗車(chē)狀態(tài)進(jìn)展切換，點(diǎn)擊I0.7為自動(dòng)洗車(chē)模式，車(chē)間2進(jìn)入自動(dòng)洗車(chē)模式，然后點(diǎn)擊I0.2將車(chē)間1切換為手動(dòng)洗車(chē)模式。如圖5.4所示車(chē)間1和車(chē)間2同時(shí)啟動(dòng)的仿真圖。圖5.4車(chē)間1和車(chē)間2同時(shí)啟動(dòng)的仿真圖當(dāng)沒(méi)有車(chē)進(jìn)入車(chē)間時(shí)，電機(jī)異常啟動(dòng)，為系統(tǒng)故障狀態(tài)，會(huì)進(jìn)入報(bào)警模式。如圖5.5為車(chē)間1進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)的仿真圖。圖5.5車(chē)間1進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)的仿真圖課程設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)這次對(duì)基于S7-300PLC的洗車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我對(duì)PLC的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，經(jīng)過(guò)查閱資料，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，器件選用，以及最后的仿真調(diào)試。順利完成了此次基于西門(mén)子S7-300PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)符合課題的控制要求，分別實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)、手動(dòng)兩種控制方式洗車(chē)的目的。為今后PLC的繼續(xù)學(xué)習(xí)積累了實(shí)踐經(jīng)歷，同時(shí)也挺高了我們的動(dòng)手能力，為以后開(kāi)展打下良好的根底。這次課程設(shè)計(jì)，采用西門(mén)子S7-300作為控制核心，設(shè)