汽車自動清洗裝置PLC控制(共8頁)

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1、精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上 安徽工業(yè)職業(yè)技術學院 PLC課程設計 設計題目：汽車自動清洗裝置的PLC控制 學生姓名 劉 冰 班 級 09機電1班 系 部 電氣工程 指導教師 詹昌義 第一章、前言 市場上常見的汽車自動清洗機簡介它改變傳統(tǒng)高壓水槍單相流、單一介質的清洗原理。采用高速氣流配合水硬霧沖洗的新技術（兩相流清洗）水被微?；?。水的利用率得到幾十倍的提高，達到節(jié)水90%以上，并且集清洗、噴清潔劑、吹干等多功能與一身。最大限度的提高單位水量的利用率，并具有一定的沖力和溫度，及有效地清除和溶解車身及所有縫隙的灰塵和

2、油污。（汽車的門邊、門縫、車牌、車頭發(fā)動機組、人手難以觸及的溝、縫、細孔等。）用水量是水槍的二十分子一，耗能是它的一半，其他設備所無法比擬的是：徹底清洗細微之處；快速吹干功能；無水花飛濺；無滿地流水；（洗車后沒有污水橫流）清洗車身；洗門縫、門邊、發(fā)動機組，細微之處顯身手；油、泥厚處重的地方也是輕而易舉，快速吹干。 第二章、PLC的歷程 一、PLC的來源 　　 　　1、在制造工業(yè)（以改變幾何形狀和機械性能為特征）和過程工業(yè)（以物理變化和化學變化將原料轉化成產品為特征）中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據采集。傳

3、統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，使得電氣控制功能實現(xiàn)的程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫Programmable Controller（PC）。 　　 　　2、隨著電子技術和計算機技術的發(fā)生，PC的功能越來越強大，其概念和內涵也不斷擴展。 　　 　　3、上世紀80年代，個人計算機發(fā)展起來，也簡稱為PC，為了方便，也為了反映或可編程控制器的功能特點，美國A-B公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器Programmable Log

4、ic Controller（PLC），并將“PLC”作為其產品的注冊商標?，F(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。 　　 　　4、上世紀80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制領域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng). 　　 　　5、近年，工業(yè)計算機技術（IPC）和現(xiàn)場總線技術（FCS）發(fā)展迅速，擠占了一部分PLC市場，PLC增長速度出現(xiàn)漸緩的趨勢，但其在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。 　

5、　 　　6、目前，世界上有200多廠家生產300多品種PLC產品，主要應用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。 　　 　　二、典型的PLC產品 　　 　　1、國外 　　施耐德公司， Quantum、Premium、Momentum等； 　　羅克韋爾（A-B公司），SLC、MicroLogix、Control Logix等； 　　西門子公司， SIMATIC S7-400/300/200系列； 　　GE公司 　　日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。 　　 　　2、國內 　　PLC生產廠

6、約30家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產能力和名牌產品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產. 　　 　　三、PLC在我國的應用 　　 　　雖然我國在PLC生產方面非常弱，但在PLC應用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺套PLC產品，年銷售額30億人民幣，應用的行業(yè)也很廣。 　　 　　在我國，一般按I/O點數(shù)將PLC分為以下級別（但不絕對，國外分類有些區(qū)別）： 　　 微型：32 I/O 　　 小型： 256 I/O 　　 中型：1024 I/O 　　 大型：4096 I/O 　　 巨型：8192 I/O 　　 　　在我國應用的PLC系統(tǒng)中，I/O

7、64點以下PLC銷售額占整個PLC的47%，64點~256點的占31%，合計占整個PLC銷售額的78%。 　　 　　在我國應用的PLC，幾乎涵蓋了世界所有的品牌，呈現(xiàn)八國聯(lián)軍的態(tài)勢，但從行業(yè)上分，有各自的勢力范圍。大中型集控系統(tǒng)采用歐美PLC居多，小型控制系統(tǒng)、機床、設備單體自動化及OEM產品采用日本的PLC居多。歐美PLC在網絡和軟件方面具有優(yōu)勢，而日本PLC在靈活性和價位方面占優(yōu)勢。 　　 　　我國的PLC供應渠道，主要有制造商、分銷商（代理商）、系統(tǒng)集成商、OEM用戶、最終用戶。其中，大部分PLC是通過分銷商和系統(tǒng)集成商達到最終用戶的。 　　 　　四、PLC發(fā)展的重點 　　

8、 　　1、人機界面更加友好 　　PLC制造商紛紛通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)、或發(fā)展軟件產業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù)PLC品牌擁有與之相應的開發(fā)平臺和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結合，提高了系統(tǒng)的性能，同時，為用戶的開發(fā)和維護降低了成本，使更易形成人機友好的控制系統(tǒng)，目前，PLC＋網絡＋IPC＋CRT的模式被廣泛應用。 　　 　　2、網絡通訊能力大大加強 　　PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網絡。由于近來數(shù)據通訊技術發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強烈，現(xiàn)場總線技術及以太網技術也同步發(fā)展。如羅克韋爾A－B公司

9、主推的三層網絡結構體系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西門子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS網絡等。 　　 　　3、開放性和互操作性大大發(fā)展 　　PLC在發(fā)展過程中，各PLC制造商為了壟斷和擴大各自市場，處于群雄割據的局面，各自發(fā)展自己的標準，兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護成本。開放是發(fā)展的趨勢，這已被各廠商所認識，形成了長時期妥協(xié)與競爭的過程，并且這一過程還在繼續(xù)。開放的進程，可以從以下方面反映： 　　 　　1）IEC形成了現(xiàn)場總線標準，這一標準包含8種標準，雖然有人說，多種標準就是沒有標準，但必竟是一個經過困難

10、的爭論與妥協(xié)的成果。標準推出后，各廠商紛紛將自己的產品適應這些標準，或者開發(fā)與之相應的新產品。 　　 　　2）IEC制訂了基于Windows的編程語言標準IEC61131-3，它規(guī)定了指令表（IL）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、結構化文本（ST）五種編程語言。這是以數(shù)字技術為基礎的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標準化文件。雖然PLC開發(fā)上各工具仍不兼容，但基于這些標準的開發(fā)系統(tǒng)，使用戶在應用過程中，可以較方便地適不同品牌的產品。 　　 　　3）OPC基金會推出了OPC（OLE for Process Control）標準，這進一步增強了軟硬件的

11、互操作性，通過OPC一致性測試的產品，可以實現(xiàn)方便的和無縫隙數(shù)據交換。目前，多數(shù)PLC軟件產品和相當一部分儀表、執(zhí)行機構及其它設備具有了OPC功能。OPC與現(xiàn)場總線技術的結合，是未來控制系統(tǒng)向FCS技術發(fā)展的趨勢。 　　 　　4）、PLC的功能進一步增強，應用范圍越來越廣泛。PLC的網絡能力、模擬量處理能力、運算速度、內存、復雜運算能力均大大增強，不再局限于邏輯控制的應用，而越來越應用于過程控制方面，有人統(tǒng)計，除石化過程等個別領域，PLC均有成功能應用，PLC在相當多的應用取代了昂貴的DCS，從而使原來PLC（順序控制）＋DCS（過程控制）的模式變成PLC＋IPC模式。 　　 　　5）

12、、工業(yè)以太網的發(fā)展對PLC有重要影響。以太網應用非常廣泛，與工業(yè)網絡相比，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網引進控制領域。目前的挑戰(zhàn)在于1）硬件上如合適應工業(yè)惡劣環(huán)境；2）通訊機制如何提高其可靠。以太網能否順利進入工控領域，還存在爭論。但以太網在工控系統(tǒng)的應用卻日益增多，適應這一過程，各PLC廠商紛紛推出適應以太網的產品或中間產品。 第三章、PLC的特點及工作原理 一、PLC的特點 1）、可靠性強，抗干擾能力強 所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內部電路之間電氣上隔離；各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾；采用性能優(yōu)良的開關電源；良好的自診功能一旦

13、電源或其它軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大； 2）、編程簡單，操作方便 PLC采用與繼電器控制線路圖非常接近的梯形圖作為編程語言，他既有繼電器電路清晰直觀的特點，又充分考慮到電氣工人和技術人員的讀圖習慣，因此，易學易懂，程序改變時也容易修改。 3）、系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量小，維護方便 PLC用軟件取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝接線工作量大為減少。 4）、體積小，能耗低 由于PLC采用半導體大規(guī)模集成電路，因此整個產品結構緊湊、體積小、重量輕、功耗低。 二、PLC的工作原理 1、內部處理階段

14、 PLC接通電源后，在進行循環(huán)掃描之前，首先確定自身的完好性，若發(fā)現(xiàn)故障，處了故障紅燈亮之外，還可判斷故障性質：一般性故障，只報警不停機，等待處理；嚴重故障，則停止運行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出聯(lián)系。 2、通信服務階段 PLC在通信服務階段檢查是否有與編程器和計算機的通信請求，若有則進行相應處理。 3、輸入處理階段 在輸入處理階段，可編程控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。 4、程序執(zhí)行階段 在沒有跳轉指令時，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結束之處。 5、輸出處理階段 在輸出處理階段，CPU將輸出映像

15、寄存器的“0”/“1”狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。 第四章、汽車自動清洗裝置PLC控制線路設計 一、動作要求 1）、當按下啟動按鈕SB1時，即清洗機開始移動，同時打開噴淋閥門。 2）、當檢測到進入刷洗距離時，啟動刷子電動機運轉進行刷洗，離開汽車則停止刷車；同時清洗機停止移動并關閉噴淋閥門，洗刷結束。 汽車清洗過程可分為四步， 系統(tǒng)輸入信號有啟動命令、停止命令、車輛檢測三個。輸出控制清洗機移動、噴淋閥門、電動刷三個輸出信號。 二、設計步驟 （1）、 I/O分配表 輸入 輸出 啟動按鈕

16、X0 水閥門 Y0 車輛檢測器 X1 刷子接觸器 Y1 停止條件 X2 清洗機接觸器 Y2 工作指示燈 Y3 PLC外部接線圖 （2）、梯形圖 （3）、因為工步不多只用輔助繼電器M0記憶啟動命令，M1記憶停止洗刷輔助繼電器記憶。命令，工步不再用 0 LD X0 11 ANI M1 1 OR M0

17、12 OUT Y1 2 ANI M1 13 LD Y1 3 OUT M0 14 ANI X1 4 LD M0 15 OUT M1 5 ANI X2 16 LD M0 6 OUT Y2 17 OUT Y3 7 LD M0 18 END 8 OUT Y0

18、 9 LD X1 10 OR Y1 汽車自動清洗梯形圖 當按下啟動按鈕，X0接通；只要不停止洗刷，m0接通并自鎖。通過m0控制清洗機移動（4開始的行）和打開噴淋閥門（7開始的行）。當進入刷洗范圍，M1接通，接觸器通電控制刷子運轉，使清洗機沿著車身清洗一遍，直到移出刷洗距離使X1斷開為止 第五章、調試 一、硬件調試 斷電時檢查電源是否接好，地線是否接好，各輸入/輸出點是否接好

19、接牢。 接通電源，檢查三菱FX2N-48MR可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好。 將通訊電纜（SC-09）的9心型插頭插入微機的串行口插座，再將通訊電纜的圓形插頭插入編程插座。 二、軟件調試 按要求輸入梯形圖，轉換成指令表，并進行語法的檢查，正確后設置正確的通信口，將編輯好的程序傳入 PLC運行，使用編輯器聯(lián)機調試操作，檢查各點工作狀態(tài)，并配合觀察PLC各點輸入/輸出指示LED或輸入/輸出設備工作是否符合程序功能要求。配合著上位機軟件動畫效果來觀察硬件的連接。 三、運行調試 在硬件調試和軟件調試正確的基礎上，打

20、開三菱FX2N-48MR可編程控制器的“RUN”開關進行調試；觀察運行情況，看是否是隨時按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運行，或者等待100個脈沖后，系統(tǒng)是否停止運行。 根據以上的調試情況，本汽車自動清洗裝置程序的PLC控制系統(tǒng)設計符合要求。 第六章、小結 汽車自動清洗裝置在我們的日常生活中比較常見，一般的洗車場都是用的這個，是基本流程和程序要求基本類似，所以控制的實現(xiàn)也可以相互借鑒。 對于控制程序的編寫，這里給出的只是一種實現(xiàn)手段，使用可編程控制器還有其他的方法可以實現(xiàn)這樣的控制，針對所有的具體系統(tǒng)的情況，設計人員可以選用不同的方法來編寫程序。 汽車自動清洗裝置高效的工作效率，以及簡單的結構及控制方式是人手不能替代的，因此汽車自動清洗裝置使用也越來越廣泛。 通過這次對汽車自動清洗裝置的PLC設計，讓我了解了PLC梯形圖，順序功能圖，指令表，以及外部原理接線圖，也讓我了解到了有關PLC的設計原理和步驟，知道了設計不是一件簡單的事情，只有通過自己不停的鉆研，才能有所收獲。 設計用參考資料 《可編程控制器應用技術》 王也仿 主編 《可編程控制器原理及應用教程》 孫振強 主編 專心---專注---專業(yè)