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课题：汽车自动清洗装置PLC控制专业：电气工程及其自动化班级：2012级2班姓名：刘超（12151744）杨延成（12154426）指导教师：郑雪娜设计日期：2014年12月9日至2014年12月19日成绩：重庆大学城市科技学院电气信息学院电气控制技术课程设计报告一、设计要求及任务1．设计要求根据下面的流程图工作：2．设计任务（1）绘制工作流程框图或顺序功能图；（2）绘制PLC的硬件接线图；（3）相关元器件的计算与选型，制定元器件明细表；（4）编写全程序梯形图或指令表，并通过调试；（5）编写设计说明书。二、进度安排及完成时间1．设计时间：两周，2014年12月09日至2014年12月19日。2．进度安排第一周：布置设计任务，查阅资料，熟悉设计要求及任务，软硬件设计。第二周：整理资料，按格式撰写设计说明书，上交设计作业（打印稿及电子文档）。目录第1章概述………………………………………………………………………11.1引言………………………………………………………………………11.2PLC的定义……………………………………………………11.3PLC的发展历程………………………………………………21.4PLC控制系统设计的基本内容…………………………………………21.5PLC控制系统设计的步骤………………………………………………3第2章硬件设计…………………………………………………………………42.1控制系统的功能要求……………………………………………………42.2I/0分析……………………………………………………………52.3输入和输出点分配表……………………………………………………52.4I/O接线图………………………………………………………………6第3章软件设计………………………………………………………………73.1系统设计顺序功能图……………………………………………………73.2系统设计梯形图……………………………………………………93.3系统设计编程图………………………………………………………10第4章系统调试…………………………………………………………………114.1硬件调试……………………………………………………………114.2软件调试……………………………………………………………114.3运行调试…………………………………………………………11体会总结……………………………………………………………………………12附录………………………………………………………………………………13参考文献…………………………………………………………………………20-1-电气控制技术课程设计报告第1章概述1.1引言随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性，可编程控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC是一种用程序来改变控制功能的工业控制计算机，除了能完从应用、价格、可靠性和对现场工作环境及设计资金等各个方面因素的考虑，本系统采用三菱FX2N系列PLC进行设计。市场上常见的汽车自动清洗机简介：它改变传统高压水枪单相流、单一介质的清洗原理。采用高速气流配合水硬雾冲洗的新技术（两相流清洗）。水被微粒化利用，几十倍提高水的利用率，达到节水90％以上，并且集清洗、喷清洁剂、吹干等多功能于一身。小巧手持、随意移动，任何环境均可工作。最大限度的提高单位水量的利用率，并具备一定的冲力和温度，极有效地清除和溶解车身及所有缝隙的灰尘和油污。用水量是水枪的二十分之一，耗能是它的一半，其他设备所无法比拟的是：彻底清洗细微之处；快速吹干功能；无水花飞溅；无满地流水；清洗车身；洗门缝、门边、发动机组，细微之处显身手；油、泥厚处重的地方也是轻而易举，快速吹干。1.2PLC的定义ProgrammableLogicController简称为PLC，即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。-2-1.3PLC的的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器称为ProgrammableController（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统1.4PLC控制系统设计的基本内容一个PLC控制系统由信号输入元件（如按钮，限位开关，传感器等），输出执行器件（如电磁阀，接触器，电铃等），显示器件和PLC构成。因此，PLC控制系统的设计，就包括这些器件的选取和连接等。①输入器件，输出执行器件，显示器件等。一个输入信号，进入PLC后和PLC内部可以多次重复使用，而且和可获得其常开，常闭，延时等各种形式的触点。因此，信号输入器件只要有一个触点即可。输出器件应尽量选取相同电源电压的-3-器件，并尽可能选取工作电流较小的器件。显示器件应尽量选取LED器件，其寿命较长，而且工作电流较小。②设计控制系统主回路。应根据执行机构是否需要正，反向动作，是否需要高低速，设计出控制系统主回路。③选取PLC。根据输入，输出信号的数量，输入输出信号的空间分布情况，程序容量的大致情况，具有的特殊功能等，选取PLC。④进行I/O分配，绘制PLC控制系统硬件原理图。⑤程序设计及模拟调试。设计PLC控制程序，并利用输入信号开关板进行模拟调试，检查硬件设计是否完整，正确，软件是否能满足工艺要求。⑥设计控制柜。在控制柜中，强电和弱电控制信号应尽可能进行隔离和屏蔽，防止强电磁干扰影响PLC的正常运行。⑦编制技术文件，包括电器原理图，软件清单，使用说明书，元件明细表等。1.5PLC控制系统设计的步骤对控制任务的分析和软件的编制，是PLC控制系统设计的两个关键环节。通过对控制任务的分析，确定PLC控制系统的硬件构成和软件工作过程；通过软件的编制，实现被控对象的动作关系。PLC控制系统设计的一般步骤为：①对控制任务进行分析，对较复杂的控制任务进行分块，划分成几个相对独立的子任务，以减小系统规模分散故障。②分析各个子任务中执行机构的动作过程。通过对各个子任务执行机构动作过程的分析，画出动作逻辑关系图，列出输入信号和输出信号，列出要实现的非逻辑功能。对于输入信号，每个按钮，限位开关，开关式传感器等作为输入信号占用一个输入点，接触的辅助触点不需要输入PLC，故不作为输入信号。对于输出信号，每个输出执行器件，如接触器，电磁阀，电铃等，均作为输出信号占用一个输出点，对于状态显示，如果是输出执行器件的动作显示，可与输出执行器件的动作的显示，可与输出执行器件共用输出点，不再作为新的输出信号；如是非动作显示，如“运行”，“停止”，“故障”等指示，应作为输出信号占用输出点。-4-第2章硬件设计2.1控制系统的功能要求2.1.1分析任务要求及解决方案1）分析任务当发出启动命令时，清洗机开始工作，清洗机接触器和水阀门都打开，汽车进入洗刷范围时，刷子接触器开启，进入刷洗程序。当检测器检测到车子离开时，停止刷洗，清洗机接触器、水阀门和刷子接触器全关闭，发出停机命令，结束刷洗。2）解决方案我们通过以上的分析可以知道，先由人来发出启动命令，自动开启清洗接触器和水阀门；传感器检测到汽车进入清洗范围时，刷子接触器打开靠近汽车进行清洗；传感器检测到汽车离开清洗范围时，刷子接触器停止刷洗；最后我们发出停止命令，清洗机接触器和水阀门停止和关闭。由此，我们设计出自动洗车机的工作流程图如下：图1自动洗车机的工作流程图-5-汽车清洗机上有启动按钮和一个车辆检测器，当按下启动开关后，洗车机开始工作，清洗接触器和水门阀接通，当车辆检测器检测到有车辆进来且清洗机和车辆到位后，刷子接触器接通，刷洗开始，当刷洗机开始后2分钟车辆离开后，刷洗机停止刷洗，刷子接触器关闭，按下停机开关后，清洗机接触器和水阀门关闭，清洗结束。用FXGP_WIN-C软件编制PLC控制程序，并将程序写入到PLC，通过PLC控制实现汽车自动清洗装置工作过程的自动控制。2.2I/O分析经过对控制过程和要求的详细分析，我明确了具体的控制任务是在启动命令下，汽车进入则可以进行自动刷洗，汽车离开则可以自动停止刷洗。确定了要完成的动作后，再确定动作的顺序：有启动一个输入点和停止一个输入点。按下启动按钮，启动清洗机接触器和水阀门，接着传感器检测汽车是否进入清洗范围，进入则开始刷洗；汽车离开则停止刷洗，按下停止命令则清洗结束。2.3输入和输出点分配表代号输入名称代号输出名称SDI0.0启动按钮L3Q0.3控制喷淋器继电器KASTI0.1停止按钮R1Q0.0喷淋器阀门YVSQ1I0.2起始行程开关R2Q0.1清洗机电动机M2SQ2I0.3终止行程开关R3Q0.2刷子接触器KM1L1Q0.5控制传送带接触器KM3刷子电动机M1L2Q0.4控制清洗机接触器KM2传送带电动机M3表1输入和输出点分配表-6-2.4I/O接线图图2I/O接线图-7-第3章软件设计要求3.1系统设计顺序功能图图3顺序功能图-8-功能图说明：按下启动按钮SD，控制传送带接触器KM3的线圈通电，它的常开触点闭合，传送带电动机M3通电工作，带动传送带运行；控制喷淋器继电器KA的线圈通电，常开触点待闭合，计时器T37开始计时，计时为2.5s，2.5秒后喷淋器阀门YV打开，开始喷水；控制清洗机接触器KM2的线圈通电，它的常开触点待闭合，计时器T38开始计时，计时为3.0s，3.0秒后控制清洗机运动的电机M2通电，清洗机工作，开始清洗。当汽车随传送带到起始行程开关SQ1时，起始行程开关SQ1闭合，并且终止行程开关SQ2断开，控制刷子接触器KM1的线圈通电，它的常开触点闭合,刷子电动机M1通电工作，刷子开始刷洗。当汽车随传送带到终止行程开关SQ2时，终止行程开关SQ2闭合，并且起始行程开关SQ1断开，控制刷子接触器KM1的线圈断电，它的常开触点断开，刷子电动机M1停止工作，刷子也就停止工作。当第一辆车超过终止行程开关SQ2后，其他车辆将继续重复起始行程开关SQ1与终止行程开关SQ2这个过程。汽车随传送带运动，直到出库为止。按下停止按钮ST，控制传送带接触器KM3的线圈断电，它的常开触点断开，传送带电动机M3停止工作，传送带也就停止；控制喷淋器继电器KA断开，喷淋器阀门YV关闭，喷淋器停止喷水；控制清洗机接触器KM2的线圈断电，它的常开触点断开，清洗机电动机M2停止工作，清洗机也就停止。停止按钮ST也可使刷子接触器KM1的线圈断电，常开触点断开，刷子电动机M1断电停止，刷子停止刷洗。-9-3.