基于S7200PLC控制汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置控制設(shè)計(jì)PLC

學(xué)號(hào) 1151401154電氣控制與可編程控制技術(shù)課 程 設(shè) 計(jì)（ 2011 級(jí)本科）題 目：基于 S7-200PLC 汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系（部）院： 物 理 與 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè)： 電 氣 工 程 及 其 自 動(dòng) 化 作者姓名： 鄭家明 指導(dǎo)教師： 張靜 職稱： 副教授完成日期： 2014 年 6 月 30 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué) 生 姓 名 鄭家明 學(xué) 號(hào) 1151401154專(zhuān) 業(yè) 方 向 電力系統(tǒng) 班 級(jí) 11 級(jí)（1）班題 目 名 稱 基于 S7-200PLC 控制汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置控制設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要包括：電氣元件的選擇、電氣原理圖設(shè)計(jì)、可編程控制器輸入輸出接線圖設(shè)計(jì)及控制面板設(shè)計(jì)等。2.完成控制梯形圖的軟件設(shè)計(jì)，主要包括：控制程序流程圖設(shè)計(jì)、梯形圖程序設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試。3.完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)，主要包括：封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)總體思路、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、總結(jié)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等二、設(shè)計(jì)要求及任務(wù)1設(shè)計(jì)要求汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初步分為自動(dòng)方式和手動(dòng)方式，每個(gè)方式包括 6 個(gè)過(guò)程：強(qiáng)洗，中洗，弱洗，泡沫清洗過(guò)程、清水清洗過(guò)程、鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)干過(guò)程，具體過(guò)程如下所示：1、自動(dòng)方式：不按選擇開(kāi)關(guān) I0.0，按下 I0.1 啟動(dòng)按鈕，則自動(dòng)工作，然后按下 I0.3 或者 I0.4，或 I0.5 來(lái)選擇強(qiáng)洗，中洗還是弱洗然后泡沫發(fā)動(dòng)機(jī)先開(kāi)始工作，經(jīng)過(guò) 15s 后，清洗發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，清水對(duì)小車(chē)進(jìn)行清洗。在經(jīng)過(guò) 25s 后，鼓風(fēng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，對(duì)小車(chē)進(jìn)行風(fēng)干處理，經(jīng)過(guò) 15 秒后，鼓風(fēng)機(jī)停止工作，按下停止開(kāi)關(guān) I0.2，停止工作。2、手動(dòng)方式：按下選擇開(kāi)關(guān) I0.0，再按下 I0.1 啟動(dòng)按鈕，手動(dòng)工作，然后按下 I0.3 或者 I0.4，或 I0.5 來(lái)選擇強(qiáng)洗，中洗還是弱洗然后按下I0.6，泡沫發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，按下 I0.7 清洗發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，按下 I1.0 鼓風(fēng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，按下停止開(kāi)關(guān) I0.2，停止工作。二、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要包括：電氣元件的選擇、電氣原理圖設(shè)計(jì)、可編程控制器輸入輸出接線圖設(shè)計(jì)及控制面板設(shè)計(jì)等。2.完成控制梯形圖的軟件設(shè)計(jì)，主要包括：控制程序流程圖設(shè)計(jì)、梯形圖程序設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試。3.完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)，主要包括：封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)總體思路、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、總結(jié)體會(huì)、參考文獻(xiàn)等三、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排第一周星期二 下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，了解控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)星期二星期四 查閱文獻(xiàn)資料，確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)星期五 完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試第二周星期一星期二 繼續(xù)完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試星期三星期四 撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)指導(dǎo)老師簽字: 目 錄第 1 章 設(shè)計(jì)的目的和意義 .1第 2 章 總體設(shè)計(jì) .12.1 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 .12.2 課程設(shè)計(jì)要求分析 .12.3 汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .22.3.1 總體設(shè)計(jì)思想 .22.3.2 設(shè)計(jì)方案論證 .2第 3 章 PLC 硬件外部接線圖 .33.1 PLC 的選擇 .33.2 汽車(chē)自動(dòng)清洗結(jié)構(gòu)圖及組成和控制面板 .33.3 PLC 硬件接線圖 .4第 4 章 軟件設(shè)計(jì) .54.1 IO 分析 .54.2 I/O 地址分配 .64.3 梯形圖 .6第 5 章調(diào)試仿真 .9第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) .16參考文獻(xiàn) .171第 1 章 設(shè)計(jì)的目的和意義隨著社會(huì)的發(fā)展，plc 在各行各業(yè)應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，工業(yè)、技術(shù)、機(jī)械、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)等等，PLC 的智能控制原則是控制系統(tǒng)的核心，采用 PLC 把各種信息輸入相應(yīng)的程序，對(duì)于不同的要求，我們只要根據(jù)需要，修改一些程序，這樣就可以實(shí)現(xiàn)我們想要的效果。汽車(chē)自動(dòng)清洗的廣泛應(yīng)用，大大提高了我們的效率，對(duì)于一些需要通過(guò)手動(dòng)或者是機(jī)械性的操作具有明顯效果。用可編程控制器實(shí)現(xiàn)汽車(chē)自動(dòng)清洗的控制系統(tǒng)，以及該系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)方法，實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，有效，通過(guò)分析汽車(chē)自動(dòng)清洗在控制與管理帶來(lái)的方便，結(jié)合實(shí)際情況闡述了汽車(chē)自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的汽車(chē)自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)的 PLC 設(shè)計(jì)方案。可編程序控制器在工業(yè)自動(dòng)化中的地位極為重要，廣泛的應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。隨著科技的發(fā)展，可編程控制器的功能日益完善，加上小型化、價(jià)格低、可靠性高，在現(xiàn)代工業(yè)中的作用更加突出。 第 2 章 總體設(shè)計(jì)2.1 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)課題：設(shè)計(jì)汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括自動(dòng)和手動(dòng)） ；設(shè)計(jì)任務(wù)及要求:掌握PLC工作原理、編程及調(diào)試方法及應(yīng)用技術(shù)；根據(jù)控制要求，制定合理的設(shè)計(jì)方案；正確選用PLC，確定輸入、輸出設(shè)備；PLC的IO點(diǎn)分配，并繪制其連接圖，及其外部硬件圖；設(shè)計(jì)PLC控制程序；繪制有關(guān)圖紙；編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。2.2 課程設(shè)計(jì)要求分析汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)初步分為自動(dòng)方式和手動(dòng)方式，每個(gè)方式包括 6 個(gè)過(guò)程：強(qiáng)洗，中洗，弱洗，泡沫清洗過(guò)程、清水清洗過(guò)程、鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)干過(guò)程，具體過(guò)程如下所示：21、自動(dòng)方式：不按選擇開(kāi)關(guān) I0.0，按下 I0.1 啟動(dòng)按鈕，則自動(dòng)工作，然后按下 I0.3 或者 I0.4，或 I0.5 來(lái)選擇強(qiáng)洗，中洗還是弱洗然后泡沫發(fā)動(dòng)機(jī)先開(kāi)始工作，經(jīng)過(guò) 15s 后，清洗發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，清水對(duì)小車(chē)進(jìn)行清洗。在經(jīng)過(guò)25s 后，鼓風(fēng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，對(duì)小車(chē)進(jìn)行風(fēng)干處理，經(jīng)過(guò) 15 秒后，鼓風(fēng)機(jī)停止工作，按下停止開(kāi)關(guān) I0.2，停止工作。2、手動(dòng)方式：按下選擇開(kāi)關(guān) I0.0，再按下 I0.1 啟動(dòng)按鈕，手動(dòng)工作，然后按下 I0.3 或者 I0.4，或 I0.5 來(lái)選擇強(qiáng)洗，中洗還是弱洗然后按下 I0.6，泡沫發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，按下 I0.7 清洗發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，按下 I1.0 鼓風(fēng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，按下停止開(kāi)關(guān) I0.2，停止工作。2.3 汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1 總體設(shè)計(jì)思想分別用 S7-200 PLC 的輸入端 I0.0,I0.1，I0.2 分別控制系統(tǒng)的自動(dòng)方式和手動(dòng)方式的選擇，啟動(dòng)，停止，I0.3 選擇強(qiáng)洗，I0.4 選擇中洗，I0.5 選擇弱洗，I0.6 控制手動(dòng)泡沫清洗，I0.7 控制手動(dòng)清水清洗，I1.0 控制手動(dòng)風(fēng)干，在這里顯示結(jié)果用 plc 的輸出端子 Q0.0 模擬強(qiáng)洗指示燈，Q0.1 模擬中洗指示燈，Q0.2 來(lái)模擬弱洗指示燈，Q0.3 來(lái)模擬泡沫清洗，Q0.4 來(lái)模擬清水清洗，Q0.5 風(fēng)干過(guò)程。2.3.2 設(shè)計(jì)方案論證本設(shè)計(jì)采用 PLC 控制方式，選用西門(mén)子 S7-200PLC 作控制器,清洗過(guò)程顯示用 plc 輸出端子來(lái)模擬完成本設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)清洗系統(tǒng)的控制，設(shè)計(jì)框圖如下：3開(kāi) 始（ 選 擇 開(kāi) 關(guān) I 0 . 0 ）自 動(dòng) 方 式I 0 . 1手 動(dòng) 方 式（ I 0 . 0 ，I 0 . 1 ）強(qiáng) 洗I 0 . 3中 洗I 0 . 4弱 洗I 0 . 5強(qiáng) 洗I 0 . 3中 洗I 0 . 4弱 洗I 0 . 5泡 沫 清 洗 （ 手 動(dòng) I 0 . 6 ）清 水 清 洗 （ 手 動(dòng) I 0 . 7 ）風(fēng) 干 過(guò) 程 （ 手 動(dòng) I 1 . 0 ）停 止 開(kāi) 關(guān)I 0 . 2結(jié) 束圖 2.3.2.1 設(shè)計(jì)框圖第 3 章 PLC 硬件外部接線圖3.1 PLC 的選擇本汽車(chē)清洗控制系統(tǒng)共有輸入 9 點(diǎn)，輸出 6 點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況，選擇西門(mén)子 S7-200 系列的 CPU224 PLC 作為控制器。3.2 汽車(chē)自動(dòng)清洗結(jié)構(gòu)圖及組成和控制面板選 擇 開(kāi) 關(guān)啟 動(dòng) 開(kāi) 關(guān)泡 沫 清 洗風(fēng) 干 開(kāi) 關(guān)強(qiáng) 洗 開(kāi) 關(guān)中 洗 開(kāi) 關(guān)弱 洗 開(kāi) 關(guān)停 止 開(kāi) 關(guān)清 水 清 洗圖 3.2.1 汽車(chē)清洗控制面板汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置的主要功能是：當(dāng)選擇開(kāi)關(guān)（COS）置于手動(dòng)方式，當(dāng)按4控制面板 PLC 控制系統(tǒng) 汽車(chē)電 機(jī)下 START 啟動(dòng)按鈕后，可以選擇強(qiáng)洗，中洗，弱洗等方式，實(shí)現(xiàn)按泡沫清洗按鈕，則運(yùn)行泡沫清洗；按清水沖洗按鈕，則運(yùn)行清水沖洗；按下風(fēng)干按鈕，則運(yùn)行風(fēng)干。當(dāng)方式選擇開(kāi)關(guān)置于自動(dòng)方式，當(dāng)按下 START 啟動(dòng)后，自動(dòng)按洗車(chē)流程執(zhí)行。任何時(shí)候按下 STOP，則所有輸出復(fù)位，停止洗車(chē)。本系統(tǒng)由控制面板，PLC 系統(tǒng)，三個(gè)電機(jī)組成，結(jié)構(gòu)如圖 4.3.2 所示圖 3.2.2 汽車(chē)清洗結(jié)構(gòu)圖3.3 PLC 硬件接線圖根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求 PLC 主機(jī)的硬件接線圖如下圖所示:M 23 M 33 L 1 L 2 L 3Q SF UF R 1F R 2 F R 3K M 1K M 2K M 3M 13 圖 3.3.1 PLC 控制接線圖5MQ 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 5I 0 . 0 I 0 . 1 I 0 . 2 I 0 . 3 I 0 . 4 I 0 . 5 I 0 . 6 I 0 . 7 I 1 . 0S B 1 S B 2 S B 3 S B 4 S B 5 S B 6S B 7S B 8 S B 9LK M 1 K M 2 K M 3 2 2 0 VC P U 2 2 4圖 3.3.2 P