课程设计（论文）汽车自动清洗装置PLC控制

摘 要汽车产业突飞猛进的发展起来了，随之而来的是带动洗车业一起火暴。然而传统的人工洗车效果不理想、极大的浪费人力物力和自然资源。我们这里设计的汽车自动清洗机就比较理想，它内置三菱FX2系列PLC控制器，采用先进的传感器技术，自动对需要服务的汽车进行清洗，清洗完毕自动停止刷洗，实现了洗车的自动化控制。关键词： 三菱FX2、PLC、传感器、自动化目 录第一章 前言1第二章 PLC以及汽车自动清洗装置的PLC应用22.1 PLC的定义22.2 PLC的的发展历程22.3 可编程控制器的基本组成32 .4 PLC的特点.62 .5 PLC与继电器的比较.72 .6 PLC的工作原理.72.7 汽车自动清洗装置中应用PLC的优势9第三章 汽车自动清洗装置PLC控制线路设计103.1 设计任务要求103.2 分析任务要求及解决方案10第四章 硬件选型124.1 PLC产品的比较124.2 PLC的选择14第五章 FX2系列PLC基本指令介绍165.1 基本逻辑指令165.2 功能指令175.3 程序流控制指令19第六章PLC控制程序的设计.226.1 I/O分析226.2 I/O分析表.226.3 PLC控制接线图.236.4PLC控制梯形图及语句表.236.5程序原理分析24第七章 总结25参考文献26附录262装订线 课程设计报告纸第一章 前言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。（汽车的门边、门缝、车牌、车头发动机组、人手难以触及的沟、缝、细孔等。）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；(洗车后没有污水横流)。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。下面我们以上海某公司的产品为例简单介绍其性能和主要技术参数。表1-1型号：XD-518B地轨式洗车机(经济形) 武钢镀锌钢板烤漆机体意大利品质双向涡轮行走系统，2套台湾合资高功率水泵（配沪产7.5电机）NMB旋转喷头配置，7组合资高压底盘冲洗系统，11组韩国高压泡沫管路国产钢丝绳管线传动合资电路控制缆，低压分体控制器，达到人电分离国产手阀切换底盘，车身冲洗系统原厂产全方位泡沫喷淋系统（4组）台湾合资倒车镜及车尾冲洗系统（2组）台湾合资轮胎钢圈冲洗系统（2组）武钢产轻轨轨道，静音轨道（可任选其一）机器尺寸cm85X300X250场地尺寸cm330X270X600耗水量40-60耗电量0.16元/台清洗液0.05元/台清洗能力（辆/H）20-30现将图附上，以增加直观印象，如图1-1：图1-1第二章 PLC以及汽车自动清洗装置的PLC应用2.1 PLC的定义 Programmable Logic Controller 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。2.2 PLC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3040%。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.2、3 可编程控制器的基本组成2、3、1中央处理单元（CPU） 中央处理单元是可编程控制器的核心，它在系统程序的控制下，完成逻辑运算、数学运算、协调系统内部各部分等任务。可编程控制器采用的CPU一般有三大类，一类通用微处理器，如80286、80386等；一类为单片机芯片，如8031、8096等；另外还有位处理器，如AMD2900、AMD2903等。一般说来，可编程控制器的档次越高，CPU的位数越多，运算速度也越快，指令功能也越强。现在常见的可编程机型一般多为8位或者16位。为了提高PLC的性能，一台PLC可采用多个CPU。2、3、2 存储器 存储器是可编程控制器存放系统程序、拥护程序及运算数据的单元。和一般计算机一样，可编程控制器的存储器有只读存储器（ROM）和随机读写存储器（RAM）两大类，只读存储器是用来保存那些需要永久保存，即使机器掉电后也需保存程序的存储器，一般为掩膜只读存储器和可编程电擦写只读存储器。只读存储器用来存放系统程序。随机读写存储器的特点是写入与擦除都很容易但在掉电情况下存储的数据就会丢失，一般用来存放用户程序即系统运行中产生的临时数据，为了能使用户程序及某些运算数据在可编程控制器脱离外界电源后也能保持，在实际使用中都为一些重要的随机读写存储器配备电池或电容等掉电保护装置。 可编程控制器的存储器区域按用途不同，又可分为程序区及数据区。程序区用来存放用户程序，一般有数千个字节。存放用户数据的区域一般要小一些。在数据区中，各类数据存放的位置都有严格的划分。由于可编程控制器是为熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用的，可编程控制器的数据单元都叫做继电器，如输入继电器、时间继电器、计数器等。不同用途的继电器在存储区占有不同的区域。每个存储单元有不同的地址编号。2、3、3 输入输出接口 输入输出接口是可编程控制器和工业控制现场各类信号连接的部分。输入口用来接受生产过程的各种参数。输出口用来送出可编程控制器运算后得到的控制信息，并通过机外的执行机构完成工业现场的各类控制。由于可编程控制器字工业生产现场工作，对输入输出接口有两个主要的要求，一是接口有良好的抗干扰能力，二是接口能满足工业现场各类信号的匹配要求。可编程控制器为不同的接口需求设计了不同的接口单元，主要有以下几种。 1、开关量输入接口开关量输入借口的作用是把现场的开关量信号变成可编程控制器内部处理的标准信号。开关量输入接口可接纳的外信号电源的类型的不同分为直流输入单元和交流输入单元。输入接口中都有滤波电路及藕合隔离电路。滤波有抗干扰的作用，藕合有抗干扰及产生标准信号的作用。2、开关量输出接口开关量输出接口的作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量信号。开关量输出接口编程机内使用的器件可分为继电器型、晶体管型及可控硅型。 各类输出接口也都具有隔离藕合电路。这里特别要指出的是，输出接口本身都不带电源，而且在考虑外驱动电源时，还需要考虑输出器件的类型。继电器式的输出接口可用于交流及直流两种电源，但接通断开的频率低，晶体管式的输出接口有较高的接通断开频率，但只适用于直流驱动的场合，可控硅型的输出接口仅适用于交流驱动场合。3、模拟量输入接口模拟量输入接口的作用是把现场连续变化的模拟量标准信号转换成适合可编程控制器内部处理的由若干位二进制数字的信号。模拟量输入接口接受标准模拟信号，无论是电压信号或是电流信号均可。这里标准信号是指国际标准的通用交互电压电流信号值，如4-20mA的直流电流信号，1-10V的电流电压信号等。工业现场中模拟量信号的变化范围一般是不标准的，在送入模拟量接口时一般都需经交换处理才能使用。模拟量信号输入后一般经运算放大器放大后进行A/D转换，再经光电藕合后为可编程控制器提供一定的数字量信号。4、模拟量输出接口模拟量输出接口的作用是将可编程控制器运算处理后的若干数字量信号转换为相应的模拟量信号输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。模拟量输出接口一般由光电隔离、D/A转换和信号驱动等环节组成。5、智能输入输出接口为了适应较复杂的控制工作的需求，可编程控制器还有一些智能控制单元。如PID工作单元、高速计数器工作单元、温度控制单元等。这类单元大多是独立的工作单元，它们和普通输入输出接口的区别在于一般带有单独的CPU，有专门的处理能力。在具体的工作中，每个扫描周期智能单元和主机的CPU交换一次信息，共同完成控制任务。从近期的发展来看，不少新型的可编程控制器本身也带有PID功能及高速计数器接口，但它们的功能一般专用单元的功能弱。2、3、4 编程器 可编程控制器的特点是其中的程序是可变更的，能方便地加载程序，也可方便地修改程序。编程设备就成了工作中不可缺少的设备。可编程控制器的编程设备一般有两类，一类是专用的编程器，有手持的、台式的，也有的可编程控制器机身上自带编程器。其中手持式的编程器携带方便，适合工业控制现场应用。另一类是个人计算机。在个人计算机上运行可编程控制器相关的编程任务。借助软件编程比较容易，一般编好了以后再下载的可编程控制器中去。编程器除了编程以外，一般都还具有一定的调试及监视功能，可以通过键盘调取及显示PLC的状态、内部器件及系统参数，它经过接口与处理器联系，完成人机对话操作。按照功能强弱，手持编程器又可分为简易及智能型两类。前者只能联机编程，后者既可联机编程又可脱机编程。所谓脱机编程是指在编程时，把程序存储在编程器本身存储器中的一种编程方式，它的优点是在编程及修改程序时，可以不影响PLC机内原有程序的执行。它可以在远离主机的异地编程后再到主机所在地下载程序。 2.4 PLC的特点 1 ) 高可靠性、抗干扰能力强（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高2) 丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。3) 配套齐全、功能完善、适用性强PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 4) 系统的设计、工作量小、维护方便、容易改造PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。5) 体积小、重量轻、能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm ，重量小于150g 耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想设备。2、5 P LC与继电器控制系统的比较几十年来,继电器控制系统为工业控制的发展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工业领域中大量地应用，然而其控制性能与自身的功能已无法满足与适应工业控制的要求和发展，与PLC相比较，存在着质的差别。比较项目继电器控制PLC控制功能的实现，通过对继电器进行硬接线完成相应的控制功能对PLC进行编程实现所需控制要求。适应性差 只需对程序进行修改适应性强 可靠性元器件多、触点多，容易出现故障。采用大规模集成电路，绝大部分是软继电器，可靠性高柔韧性与灵活性差具有种类齐全的扩展单元，扩展灵活控制的实时性机械动作时间常数大，实时性差。微处理器控制，实时性非常好。占用空间与安装控制柜体积大、笨重，安装施工工作量大，体积小，重量轻，安装工作量小使用寿命易损，寿命短 寿命长复杂控制能力极差 很强价格较 低较高维护复杂、工作量大 工作量小2、6 PLC的工作原理 下图是PLC简单的外部接线图：与普 通 微 机类似，PLC也是由硬件和软件两大部分组成的。在软件的控制下，PLC才能正常地工作。软件分为系统软件和应用软件两部分。PL C的 基 本工作如下:(1)输 入 现 场信息:在系统软件的控制下，顺次扫描各输入点的状态;(2)执 行 程 序:顺次扫描用户程序中的各条指令，根据输入状态和指令内容进行逻辑运算:(3) 1 出 控 制信号:根据逻辑运算的结果，输出状态寄存器向各输出点并行发出相应的控制信号，实现所要求的逻辑控制功能。上述 过 程 执行完后，又重新开始，反复地执行。每执行一遍所需的时间称为扫描周期。PLC的扫描周期通常为几十毫秒。在实 际应用中，大多数机械设备的工作过程可以分为一系列不断重复的If序操作，PLC的工作方式与此相似。因此，PLC的程序可与机器的动作一一对应，程序编制简单、直观，不容易出错，而且容易修改，从而大大减少了软件的开发费用，缩短了软件的开发周期。为了 提 高 工作的可靠性，及时接收外来的控制命令，PLC在每次扫描期间，除完成上述三步操作外，通常还要进行故障自诊断，完成与编程器等的通信。每次扫描开始，先执行一次自诊断程序，对各输入输出点、存储器和CPU等进行诊断，诊断的方法通常是测试出各部分的当前状态，并与正常的标准状态进行比较，若两者一致，说明各部分工作正常，若不一致则认为有故障.此时，PLC立即启动关机程序，保留现行工作状态，并关断所有输出点，然后停机。诊断结束后，如没发现故障，PLC将继续往下扫描，检查是否有编程器等的通信请求。如果有则进行相应的处理，比如，接受编程器发来的命令，把要显示的状态数据、出错信息送给编程器显示等。处理完通信后，PLC继续往下扫描，输入现场信息，顺序执行用户程序，输出控制信号，完成一个扫描周期。然后又从自诊断开始，进行第二轮扫描。2.7 汽车自动清洗装置中应用PLC的优势随着时代的发展，人们生活水平的提高，汽车的数量也越来越多，洗车产业也越来越壮大，如何在众多的从业者中脱颖而出，抢占先机？应用了PLC的汽车自动清洗装置就成了提升服务质量的一个法宝。它可以最大限度的节省洗车的人力物力，提供客户更加快捷的服务，在这个分秒必争的时代无疑具有极其巨大的市场价值和竞争优势。同时它也可以节约更多的水资源，符合建设节约型社会的时代需要。第三章 汽车自动清洗装置PLC控制线路设计3.1 设计任务要求设计一台汽车自动清洗机，其工作步骤图如下： 图3-13.2 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，清洗机接触器、水阀门和刷子接触器全关闭，停止刷洗，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，清洗鸡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3-2第四章 硬件选型4.1 PLC产品的比较1）欧姆龙PLC简介日本OMRON（立石公司）电机株式会社是世界上生产PLC的著名厂商之一。SYSMAC C系列PLC产品以其良好的性能价格比被广泛地应用于化学工业、食品加工、材料处理和工业控制过程等领域，其产品在日本其销量仅次于三菱，居第二位，在我国也是应用非常广泛的PLC之一。OMRON C系列PLC产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大类产品。整体式结构的微型PLC机是以C20P为代表的机型。叠装式（或称紧凑型）结构的微型机以CJ型机最为典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC机以P型机和CPM型机最为典型，这两种都属坚固整体型结构。具有体积更小、指令更丰富、性能更优越，通过I/O扩展可实现10140点输入输出点数的灵活配置，并可连接可编程终端直接从屏幕上进行编程，CPM型机是OMRON产品用户目前选用最多的小型机系列产品。OMRON 中型机以C200H系列最为典型，主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型号产品。中型机在程序容量，扫描速度和指令功能等方面都优于小型机，除具备小型机的基本功能外，它同时可配置更完善的接口单元模块，如模拟量I/O模块、温度传感器模块、高速记数模块、位置控制模块、通讯联接模块等。可以与上位计算机、下位PLC机及各种外部设备组成具有各种用途的计算机控制系统和工业自动化网络。在一般的工业控制系统中，小型PLC机要比大、中型机的应用更广泛。在电气设备的控制应用方面，一般采用小型PLC都能够满足需求。2） 西门子PLC简介德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。（1）SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。 S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。 （2）SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，S7-300 PLC采用模块化结构，具备高速（0.60.1s）的指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：超时，模块更换，等等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。 （3） SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。S7-400 PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。（4） 人机界面（HMI）硬件 HMI硬件配合PLC使用，为用户提供数据、图形和事件显示，主要有文本操作面板TD200（可显示中文），OP3，OP7，OP17等；图形/文本操作面板OP27，OP37等，触摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。个人计算机（PC）也可以作为HMI硬件使用。HMI硬件需要经过软件（如ProTool）组态才能配合PLC使用。3） 三菱FX系列PLC简介FX系列PLC是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC产品。其中FX2是1991年推出的产品，FX0是在FX2之后推出的超小型PLC，近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构4.2 PLC的选择4、2 PLC的选择4、2、1 PLC型号的选择 机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。具体应考虑因素如下：1、 结构合理对于工艺过程比较固定、环境条件好、维修量较小的场合，选用单元式结构的PLC；否则，选用模块式结构的PLC。2、 功能强弱适当对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的PLC。如三菱公司的FX2系列机。 对于以开关量控制为主、带少量模拟控制的工程项目，可选用含有A/D转换的模拟量输入模块和含有D/A转换的模拟量输出模块，以及具有加减乘除运算和数据传输功能的低档PLC。 对于控制比较复杂、控制功能要求较高的工程项目，如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可根据控制规模及复杂的程度，选用中挡或高档机。其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统和整个工厂的自动化等。 当系统的各个控制对象分布在不同地域时，应根据各部分的具体要求来选择PLC，以组成一个分布式的控制系统。3、 机型统一选用PLC时，尽量要做到机型统一。由于同一机型的PLC，其模块可互为备用，以便备件的采购和管理；另外，功能及编程方法统一，有利于技术人员的培训；其外部设备通用也有利于资源共享。若配备了上位计算机，可把各独立系统的多台PLC联成一个多级分布控制系统，相互通信，集中协调管理。4、2、2 PLC容量选择PLC容量包括两个方面：一是I/O点数；二是用户存储器的容量（字数）。1、I/O点数是基础I/O点数可以衡量PLC规模的大小。准确统计被控制对象的输入信号和输出信号的总数并考虑今后调整和扩充，在实际统计I/O点数基础上，一般应加上10%-20%的备用量。多数小型PLC为单元式，具有体积小，价格便宜等优点，适于工艺过程比较稳定，控制要求比较简单的系统。模块式结构的PLC采用主机模块与输入模块、功能模块组合使用的方法，比单元式方便灵活，维修更快模块、判断与处理故障快速方便，适用于工艺变化较多，控制要求复杂的系统。2、用户存储器容量的估算根据经验，在选择存储容量时，一般按实际需要的10%-25%考虑裕量。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此，在程序设计之前只能粗略的估算。根据经验，每个I/O点及有关功能器件占用的内存大致如下：开关量输入所需存储器字数 = 输入点数10开关量输出所需存储器字数 = 输出点数8定时器/计数器所需存储器字数 = 定时器/计数器2模拟所需存储器字数 = 模拟量通道数100通信接口所需存储器字数 = 接口个数300根据存储器的总字数再加上一个裕量。4、2、3 I/O模块的选择PLC是一种控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，它的工业环境是工业生产现场。PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的。通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制器对被控制对象进行控制的依据。同时控制器有通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备，驱动各种执行机构来实现控制。外部设备或生产过程中的信号电平各种各样，各种机构所需的信息电平也不相同，而PLC的CPU所处理的信息只能是标准电平，所以I/O接口模块还需实现这种转换。PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需要经过一定距离。为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好抗干扰能力。根据实际需要，PLC相应有许多种I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块及模拟量输出模块，可以根据实际需要进行选择使用。4、2、4 电源模块的选择电源模块的选择一般只需考虑输出电流。电源模块的额定输出电流必须大于处理器模块、I/O模块、专用模块等消耗电流总和。选择电源模块一般规则如下。（1） 确定电源的输入电压。（2） 将框架中每快I/O模块所需的总电流相加，计算出I/O模块所需的总电流值。（3） I/O模块所需的总电流值再加上以下各电流。 框架中带有处理器时，则加上处理器的最大电流值。 当框架中带有远程适配器模块或扩展本地I/O适配器模块时，应加上其最大电流值。 （4）如果框架中留有空槽用于将来扩展时，可做以下处理： 列出将来要扩展的I/O模块所需的电流。 将所有扩展的I/O模块的总电流值与步骤。 （5）在框架中是否有用于电源的空槽，否则将电源装到框架的外面。 （6）根据确定好的输入电压要求和所需的总电流值，从用户手册中选择合适的电源模块。4.2.5经过对几家公司生产的PLC主要从应用、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。第五章 FX2系列PLC基本指令介绍5、1 基本逻辑指令指令 功能 目标元素 备注LD 用于常开触点与母线连接 X、Y、M、T、C、S 常开触点LDI 用于常闭触点与母线连接 X、Y、M、T、C、S 常闭触点AND 用于单个常开触点的串联 X、Y、M、T、C、S 常开触点ANI 用于单个常闭触点的串联 X、Y、M、T、C、S 常闭触点OR 用于单个常开触点的并联 X、Y、M、T、C、S 常开触点ORI 用于单个常闭触点的并联 X、Y、M、T、C、S 常闭触点ANB 用于并联电路块的串联 无ORB 用于串联电路块的并联 无OUT 用于逻辑运算的结果驱动指定线圈 Y、M、T、C、S MPS 进栈 无MRD 读栈 无MPP 出栈 无SET 置位 Y、M、SRST 复位 Y、M、S、D、V、Z、T、CPLS 上升沿微分输出 Y、MPLF 下降沿微分输出 Y、MMC 用于公共逻辑条件控制多个线圈 Y、MMCR 主控结束时返回母线 Y、MNOP 空操作 无END 用于程序的结束 无5、2 功能指令 1、循环移位指令用法及说明 ROR：右循环移位指令。 ROL：左循环移位指令。 2、带进位的循环指令用法及说明 RCL：带进位的左移循环指令。 RCR：带进位的右移循环指令。3、 移位指令的用法SFTL：左移位指令。SFTR：右移位指令。4、 字右移位指令和字左移位指令的用法WSFR：字右移位指令。WSFL：字左移位指令。5、3 程序流控制指令 1、条件跳转指令的用法及说明 CJ和CJ（P）：条件跳转指令，用于跳过顺序程序中的某一部分，以减少扫描时间。操作码后加“P”，表示当其控制线路由“断开”到“闭合”时执行该指令。 2、子程序指令的用法及说明 CALL和CALL（P）：子程序调用指令。 SRET：子程序返回指令，指令不需要控制线路，直接与左母线相连。3、 中断指令用法及说明 EI：允许中断指令。 DI：禁止中断指令。 IRET；中断服务子程序返回指令。4、 警戒时钟指令的用法及说明 WDT、WDT（P）：是刷新顺序程序的警戒时钟，实际上是一个专业计时器，没有操作元件。 5、循环指令FOR-NEXT用法及说明FOR指令和NEXT指令是一组循环指令，必须成对使用，其梯形图如下图（a）所示，两条指令都直接与左母线连接。指令操作元件选用范围如图b）所示。当CPU扫描到FOR指令后，就将FOR指令到NEXT指令之间的梯形图重复扫描4次，然后再扫描NEXT指令下面的梯形图。第六章 PLC控制程序的设计6.1 I/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。6.2 I/O分配表通过I/O分析后，我确定了本装置的I/O分配表，如下：信号名称代号输入/出点标号输入信号启动按钮SB1X0停止按钮SB2X1检测器STX2输出信号喷淋阀门YVY0刷子接触器KM1Y1清洗接触器KM2Y2 6.3 PLC控制接线图根据选择的PLC类型和装置的原理我确定装置接线图如下：6.4 PLC控制梯型图及语句表 根据PLC的控制线路图和I/O分配表，画出其控制梯形图如下：6.5程序原理分析当按下启动按钮SB1时输入点X0接通，MO接通，辅助触头MO接通，进而输出点Y2和Y0接通，清洗机和水阀门打开。当传感器X2检测到汽车进入清洗距离时，刷子接触器开始工作，进行刷洗。当汽车离开，清洗结束，M1工作使刷子接触器关闭，按下停止按钮清洗机接触器关闭同时水阀门关闭。第七章 总结选定题目后，感觉困难很大。在老师的帮助下，查看了一些资料后，头脑里开始有了设计思路和方向。在设计中走了一些弯路，幸亏在老师的启发指点下，及时改正，发现一个个问题；另外通过钻研课本，请教老师和同学，及时解决每一个问题，最终完成了本次设计。本课程设计是在我的老师冯硕的悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，冯老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向冯老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 另外，我还要感谢在一起愉快的度过3年的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。总之，从开始进入课题到设计的顺利完成，师长、同学、朋友给了我太多的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!参考文献1史增芳主编. 可编程控制器原理与应用. 北京：希望电子出版社， 20062李伟主编. 机床电器与PLC. 西安：西安电子科技大学出版社， 20063陆剑主编. PLC实验实训指导书. 河南工业职业技术学院， 20063.邓星钟.机电传动控制（第三版）M.武汉：华中科技大学出版社.2001. 4.贺哲荣，石帅军.流行PLC实用程序及设计（三菱FX2系列）M.西安：西安电子科技大学出版社：2006附录汽车自动清洗机PLC控制接线图汽车自动清洗机PLC控制程序的梯形图 第 26 页