汽车自动清洗装置PLC控制(共8页)

精选优质文档-倾情为你奉上安徽工业职业技术学院PLC课程设计设计题目：汽车自动清洗装置的PLC控制学生姓名 刘 冰班 级 09机电1班系 部 电气工程指导教师 詹昌义第一章、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。水的利用率得到几十倍的提高，达到节水90%以上，并且集清洗、喷清洁剂、吹干等多功能与一身。最大限度的提高单位水量的利用率，并具有一定的冲力和温度，及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子一，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。第二章、PLC的历程 一、PLC的来源 1、在制造工业（以改变几何形状和机械性能为特征）和过程工业（以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征）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，使得电气控制功能实现的程序化，这就是第一代可编程序控制器，英文名字叫Programmable Controller（PC）。 2、随着电子技术和计算机技术的发生，PC的功能越来越强大，其概念和内涵也不断扩展。 3、上世纪80年代，个人计算机发展起来，也简称为PC，为了方便，也为了反映或可编程控制器的功能特点，美国A-B公司将可编程序控制器定名为可编程序逻辑控制器Programmable Logic Controller（PLC），并将“PLC”作为其产品的注册商标。现在，仍常常将PLC简称PC。 4、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. 5、近年，工业计算机技术（IPC）和现场总线技术（FCS）发展迅速，挤占了一部分PLC市场，PLC增长速度出现渐缓的趋势，但其在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。 6、目前，世界上有200多厂家生产300多品种PLC产品，主要应用在汽车（23%）、粮食加工（16.4%）、化学/制药（14.6%）、金属/矿山（11.5%）、纸浆/造纸（11.3%）等行业。 二、典型的PLC产品 1、国外 施耐德公司， Quantum、Premium、Momentum等； 罗克韦尔（A-B公司），SLC、MicroLogix、Control Logix等； 西门子公司， SIMATIC S7-400/300/200系列； GE公司 日本欧姆龙、三菱、富士、松下等。 2、国内 PLC生产厂约30家，但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产. 三、PLC在我国的应用 虽然我国在PLC生产方面非常弱，但在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。 在我国，一般按I/O点数将PLC分为以下级别（但不绝对，国外分类有些区别）： 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 在我国应用的PLC系统中，I/O 64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点256点的占31%，合计占整个PLC销售额的78%。 在我国应用的PLC，几乎涵盖了世界所有的品牌，呈现八国联军的态势，但从行业上分，有各自的势力范围。大中型集控系统采用欧美PLC居多，小型控制系统、机床、设备单体自动化及OEM产品采用日本的PLC居多。欧美PLC在网络和软件方面具有优势，而日本PLC在灵活性和价位方面占优势。 我国的PLC供应渠道，主要有制造商、分销商（代理商）、系统集成商、OEM用户、最终用户。其中，大部分PLC是通过分销商和系统集成商达到最终用户的。 四、PLC发展的重点 1、人机界面更加友好 PLC制造商纷纷通过收购或联合软件企业、或发展软件产业，大大提高了其软件水平，多数PLC品牌拥有与之相应的开发平台和组态软件，软件和硬件的结合，提高了系统的性能，同时，为用户的开发和维护降低了成本，使更易形成人机友好的控制系统，目前，PLC网络IPCCRT的模式被广泛应用。 2、网络通讯能力大大加强 PLC厂家在原来CPU模板上提供物理层RS232/422/485接口的基础上，逐渐增加了各种通讯接口，而且提供完整的通讯网络。由于近来数据通讯技术发展很快，用户对开放性要求很强烈，现场总线技术及以太网技术也同步发展。如罗克韦尔AB公司主推的三层网络结构体系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西门子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS网络等。 3、开放性和互操作性大大发展 PLC在发展过程中，各PLC制造商为了垄断和扩大各自市场，处于群雄割据的局面，各自发展自己的标准，兼容性很差，这给用户使用带来不便，并增加了维护成本。开放是发展的趋势，这已被各厂商所认识，形成了长时期妥协与竞争的过程，并且这一过程还在继续。开放的进程，可以从以下方面反映： 1）IEC形成了现场总线标准，这一标准包含8种标准，虽然有人说，多种标准就是没有标准，但必竟是一个经过困难的争论与妥协的成果。标准推出后，各厂商纷纷将自己的产品适应这些标准，或者开发与之相应的新产品。 2）IEC制订了基于Windows的编程语言标准IEC61131-3，它规定了指令表（IL）、梯形图（LD）、顺序功能图（SFC）、功能块图（FBD）、结构化文本（ST）五种编程语言。这是以数字技术为基础的可编程序逻辑控制装置在高层次上走向开放性的标准化文件。虽然PLC开发上各工具仍不兼容，但基于这些标准的开发系统，使用户在应用过程中，可以较方便地适不同品牌的产品。 3）OPC基金会推出了OPC（OLE for Process Control）标准，这进一步增强了软硬件的互操作性，通过OPC一致性测试的产品，可以实现方便的和无缝隙数据交换。目前，多数PLC软件产品和相当一部分仪表、执行机构及其它设备具有了OPC功能。OPC与现场总线技术的结合，是未来控制系统向FCS技术发展的趋势。 4）、PLC的功能进一步增强，应用范围越来越广泛。PLC的网络能力、模拟量处理能力、运算速度、内存、复杂运算能力均大大增强，不再局限于逻辑控制的应用，而越来越应用于过程控制方面，有人统计，除石化过程等个别领域，PLC均有成功能应用，PLC在相当多的应用取代了昂贵的DCS，从而使原来PLC（顺序控制）DCS（过程控制）的模式变成PLCIPC模式。 5）、工业以太网的发展对PLC有重要影响。以太网应用非常广泛，与工业网络相比，其成本非常低，为此，人们致力于将以太网引进控制领域。目前的挑战在于1）硬件上如合适应工业恶劣环境；2）通讯机制如何提高其可靠。以太网能否顺利进入工控领域，还存在争论。但以太网在工控系统的应用却日益增多，适应这一过程，各PLC厂商纷纷推出适应以太网的产品或中间产品。第三章、PLC的特点及工作原理一、PLC的特点1）、可靠性强，抗干扰能力强 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；各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰；采用性能优良的开关电源；良好的自诊功能一旦电源或其它软、硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大；2）、编程简单，操作方便PLC采用与继电器控制线路图非常接近的梯形图作为编程语言，他既有继电器电路清晰直观的特点，又充分考虑到电气工人和技术人员的读图习惯，因此，易学易懂，程序改变时也容易修改。3）、系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便PLC用软件取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。4）、体积小，能耗低由于PLC采用半导体大规模集成电路，因此整个产品结构紧凑、体积小、重量轻、功耗低。二、PLC的工作原理1、内部处理阶段PLC接通电源后，在进行循环扫描之前，首先确定自身的完好性，若发现故障，处了故障红灯亮之外，还可判断故障性质：一般性故障，只报警不停机，等待处理；严重故障，则停止运行用户程序，此时PLC切断一切输出联系。2、通信服务阶段PLC在通信服务阶段检查是否有与编程器和计算机的通信请求，若有则进行相应处理。3、输入处理阶段在输入处理阶段，可编程控制器把所有外部输入电路的接通/断开（ON/OFF）状态读入输入映像寄存器。4、程序执行阶段在没有跳转指令时，CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行用户程序，直到用户程序结束之处。5、输出处理阶段在输出处理阶段，CPU将输出映像寄存器的“0”/“1”状态传送到输出锁存器。第四章、汽车自动清洗装置PLC控制线路设计 一、动作要求 1）、当按下启动按钮SB1时，即清洗机开始移动，同时打开喷淋阀门。 2）、当检测到进入刷洗距离时，启动刷子电动机运转进行刷洗，离开汽车则停止刷车；同时清洗机停止移动并关闭喷淋阀门，洗刷结束。 汽车清洗过程可分为四步， 系统输入信号有启动命令、停止命令、车辆检测三个。输出控制清洗机移动、喷淋阀门、电动刷三个输出信号。 二、设计步骤（1）、 I/O分配表 输入 输出 启动按钮 X0 水阀门 Y0 车辆检测器 X1 刷子接触器 Y1 停止条件 X2 清洗机接触器 Y2 工作指示灯 Y3 PLC外部接线图 （2）、梯形图 （3）、因为工步不多只用辅助继电器M0记忆启动命令，M1记忆停止洗刷辅助继电器记忆。命令，工步不再用 0 LD X0 11 ANI M1 1 OR M0 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 9 LD X1 10 OR Y1 汽车自动清洗梯形图 当按下启动按钮，X0接通；只要不停止洗刷，m0接通并自锁。通过m0控制清洗机移动（4开始的行）和打开喷淋阀门（7开始的行）。当进入刷洗范围，M1接通，接触器通电控制刷子运转，使清洗机沿着车身清洗一遍，直到移出刷洗距离使X1断开为止 第五章、调试 一、硬件调试 断电时检查电源是否接好，地线是否接好，各输入/输出点是否接好接牢。 接通电源，检查三菱FX2N-48MR可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好。 将通讯电缆（SC-09）的9心型插头插入微机的串行口插座，再将通讯电缆的圆形插头插入编程插座。 二、软件调试 按要求输入梯形图，转换成指令表，并进行语法的检查，正确后设置正确的通信口，将编辑好的程序传入 PLC运行，使用编辑器联机调试操作，检查各点工作状态，并配合观察PLC各点输入/输出指示LED或输入/输出设备工作是否符合程序功能要求。配合着上位机软件动画效果来观察硬件的连接。 三、运行调试在硬件调试和软件调试正确的基础上，打开三菱FX2N-48MR可编程控制器的“RUN”开关进行调试；观察运行情况，看是否是随时按下停止按钮可以停止系统运行，或者等待100个脉冲后，系统是否停止运行。 根据以上的调试情况，本汽车自动清洗装置程序的PLC控制系统设计符合要求。第六章、小结汽车自动清洗装置在我们的日常生活中比较常见，一般的洗车场都是用的这个，是基本流程和程序要求基本类似，所以控制的实现也可以相互借鉴。 对于控制程序的编写，这里给出的只是一种实现手段，使用可编程控制器还有其他的方法可以实现这样的控制，针对所有的具体系统的情况，设计人员可以选用不同的方法来编写程序。 汽车自动清洗装置高效的工作效率，以及简单的结构及控制方式是人手不能替代的，因此汽车自动清洗装置使用也越来越广泛。通过这次对汽车自动清洗装置的PLC设计，让我了解了PLC梯形图，顺序功能图，指令表，以及外部原理接线图，也让我了解到了有关PLC的设计原理和步骤，知道了设计不是一件简单的事情，只有通过自己不停的钻研，才能有所收获。 设计用参考资料可编程控制器应用技术 王也仿 主编可编程控制器原理及应用教程 孙振强 主编 专心-专注-专业