PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計自助洗車機

PLC控制系統(tǒng)課程設(shè)計目錄第1章 自助洗車機流程分析11.1 自助洗車機流程設(shè)計目的11.2 自助洗車機設(shè)計任務(wù)11.3 自助洗車機設(shè)計控制要求2第2章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計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5第3章 系統(tǒng)控制梯形圖程序設(shè)計63.1 控制程序流程圖設(shè)計63.2 控制程序時序圖設(shè)計73.3 控制程序設(shè)計思路7第4章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計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94.3 實現(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)試及解決的問題145.2 結(jié)果分析15課程設(shè)計心得16參考文獻17附錄18第1章 自助洗車機流程分析24241.1 自助洗車機流程設(shè)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(shè)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(shè)備，減少用水量，節(jié)能環(huán)保。1.2 自助洗車機設(shè)計任務(wù)根據(jù)控制要求，明確設(shè)計任務(wù)，擬定設(shè)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(shè)計、硬件系統(tǒng)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計，提高理論知識工程應(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)計；5）進行系統(tǒng)調(diào)試，實現(xiàn)自助洗車機的控制要求。1.3 自助洗車機設(shè)計控制要求1) 設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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。第2章 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計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。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。2.3 I/O分配表2-1 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Y0Y7復位開關(guān)X1顯示十位的七段數(shù)碼管Y10Y17右極限開關(guān)X2顯示百位的七段數(shù)碼管Y20Y27左極限開關(guān)X3洗車機左移Y305元投幣孔X4洗車機右移Y3110元投幣孔X5洗車指示燈Y3250元投幣孔X6復位指示燈Y33退幣X7噴水Y34刷子洗刷Y35噴清潔劑Y36風扇Y37找錢指示燈Y402.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計圖硬件系統(tǒng)總體接線圖第3章 系統(tǒng)控制梯形圖程序設(shè)計3.1 控制程序流程圖設(shè)計圖3-1 程序流程圖3.2 控制程序時序圖設(shè)計3.3 控制程序設(shè)計思路程序梯形圖見附錄第4章 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計4.1 PLC與上位監(jiān)控軟件通訊首先啟動Intouch軟件中的IOServer軟件（軟件與Intouch軟件不同時提供，除非盜版）：Modicon MODBUS Ethernet軟件，見下圖所示：IO Server軟件選擇畫面Server配置軟件啟動后，點擊Configure->Server Settings菜單，見下圖所示：在彈出對話框中主要設(shè)置兩個參數(shù)：l Protocol Timer Tick：該時間必須是最快刷新數(shù)據(jù)所需時間的24倍；l Start automatically as Windows NT Service：如需系統(tǒng)啟動后，該IO Server驅(qū)動自動運行時，可以選中。注意：l 上述設(shè)置在下次啟動時自動生效。Server Settings設(shè)置畫面4.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計在組態(tài)王中與施耐德PLC相關(guān)的協(xié)議有：Modbus Plus、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)控軟件要簡單的多。首先啟動組態(tài)王軟件，組態(tài)王軟件啟動見下圖所示：組態(tài)王啟動方式工程瀏覽器中通訊設(shè)置（即與PLC通訊時的相關(guān)設(shè)置）點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，見下圖所示：設(shè)備配置窗口在彈出的對話框中選擇相應(yīng)的Modbus（以太網(wǎng)）目錄，并打開，點擊目錄下的網(wǎng)卡。見下圖所示：Modbus TCP/IP以太網(wǎng)通訊選擇窗口點擊“下一步”按鈕，在彈出的窗口中輸入設(shè)備名稱，見下圖所示：設(shè)備名稱定義窗口點擊“下一步”按鈕，在彈出的窗口中選擇設(shè)備連接的串口號（這是我最郁悶的，以太網(wǎng)通訊為什么會選擇串口），見下圖所示。利用以太網(wǎng)通訊時，串口號可以隨意選擇。串口選擇窗口點擊“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地址中預留了網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換時的映射索引值。注意：l 組態(tài)王定義設(shè)備地址時，格式如下：IP地址 單元號，IP地址和單元號（映射索引）之間有空格。如果沒有網(wǎng)關(guān)，單元號為0；l 組態(tài)王中定義的IP地址 和單元號要與PLC內(nèi)的設(shè)置一致（主要指Concept軟件）；l PLC可以是Quantum、Premium、Twido（Micro的以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)我沒有，所以沒法測試）。以太網(wǎng)IP地址輸入框點擊“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），見下圖所示：通信參數(shù)設(shè)置窗口點擊“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 實現(xiàn)的效果iFIX軟件配置和編程畫面中，雙擊系統(tǒng)配置目錄，彈出對話框見下圖所示：系統(tǒng)配置窗口在系統(tǒng)配置窗口中，點擊SCADA組態(tài)按鈕，則SCADA組態(tài)窗口顯示見下圖所示：SCADA組態(tài)窗口在SCADA組態(tài)窗口中點擊I/O驅(qū)動器名稱選擇按鈕（即？），在彈出的對話框中選擇相應(yīng)的以太網(wǎng)驅(qū)動程序名（MBE）。并點擊“增加”按鈕添加到I/O驅(qū)動器配置列表中。確認以太網(wǎng)驅(qū)動程序名稱添加到列表后，選中該驅(qū)動文件，并點擊“配置”按鈕。在彈出的對話框中選擇Use Local Server，并點擊Connect按鈕。系統(tǒng)自動進入以太網(wǎng)驅(qū)動配置工具窗口第5章 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析5.1 系統(tǒng)調(diào)試及解決的問題在程序編寫完成后，先檢驗其是否符合設(shè)計初衷，是否能達到相應(yīng)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(yīng)。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。由于實驗室條件有限，故改用三菱仿真軟件和觸摸屏仿真軟件來調(diào)試。通過多次的調(diào)試和修改，最終程序達到了控制要求。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)過軟件調(diào)試程序后把程序輸入到PLC編程器里面，把外部的接線接好，然后開始進行硬件調(diào)試，在調(diào)試過程中，把其中的不足進行修改，經(jīng)過多次的調(diào)試，最終使這個程序達到了部分設(shè)計的要求，實現(xiàn)了部分控制要求，運行過程還算正常。課程設(shè)計心得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。1、對PLC控制與應(yīng)用知識的鞏固與提高這次課程設(shè)計主要是運用PLC控制的一些相關(guān)知識，在最開始，就先將實習用到的知識通過翻閱教材回顧了一遍，這樣的回顧讓我對知識的理解更加透徹，對后來的快速設(shè)計起了很好的鋪墊作用。2、學會了理論聯(lián)系實際課程設(shè)計，通過選擇的題目，根據(jù)要求，運用所學知識將其付諸實踐來完成。這并不是在課堂上的單純聽懂，或者課后看書過程中的深入理解，這需要的是一種理論聯(lián)系實踐的能力。理論知識往往都是在一些理想狀態(tài)下的假設(shè)論，而實際的動手操作則完全不同，需要考慮實際中的很多問題。有些知識在理論上可能完全沒錯但到了實際中則不然。3、學會了如何運用PLC的I/O端口，數(shù)碼管顯示等各種實用功能；雖然這不是第一次用PLC控制器，因為之前的課內(nèi)實驗也用過，但當時的運用也只是編個程之類的。這次的實習中應(yīng)用了整個控制器，實習后對PLC控制器的組成完全了解了，并能熟練運用。4、和同學的互相協(xié)作共同進步在實習中經(jīng)常會遇到一些自己可能暫時無法想明白的問題，請教同學或老師是很好的做法，節(jié)省時間也會從別人上上學到更多。在設(shè)計時和同學相互交流各自的想法也是很重要的，不同的人對問題的看法總有差異，我們可以從交流中獲得較好的方案。參考文獻1 袁任光可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與實例M廣州：華南理工大學出版社，20032 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