汽車自動清洗裝置PLC控制機(jī)電一體化

1、西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院成人高等教育畢業(yè)論文題目： 汽車自動清洗裝置PLC控制 指導(dǎo)教師： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 技術(shù) 年 級： 學(xué)歷層次： 學(xué)歷形式： 完成時間：二0 年 月 日西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院成人高等教育畢業(yè)論文考核評定書 畢業(yè)論文成績指導(dǎo)教師： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 年 級： 學(xué)歷層次： 學(xué)習(xí)形式： 西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院成人高等教育畢業(yè)論文考核評定書姓 名 學(xué) 號 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 年 級 學(xué)歷層次 專科 學(xué)習(xí)形式 函授 畢業(yè)論文撰寫時間：20 12 年 12 月 20 13 年 4月論文題目汽車自動清洗裝置PLC控制內(nèi)容摘要汽車產(chǎn)業(yè)突飛

2、猛進(jìn)的發(fā)展起來了，,隨之而來的是帶動洗車業(yè)一起火暴。 目前國內(nèi)對汽車外部的清洗,基本上還是用一根接有壓力水的橡膠管或噴頭人工對汽車進(jìn)行邊沖洗、邊用刷子刷的辦法。這種方法已經(jīng)無法滿足大型汽車場汽車清洗的需求,并且這種人工洗車效果不理想、極大的浪費人力物力和自然資源,因此市場對節(jié)省時間,自動清洗裝置的需求更加強(qiáng)烈。本文設(shè)計的汽車自動清洗機(jī)就比較理想,它內(nèi)置三菱FX2N系列PLC控制器,采用先進(jìn)的傳感器技術(shù),自動對需要服務(wù)的汽車進(jìn)行清洗,清洗完畢自動停止刷洗,實現(xiàn)了洗車的自動化控制。關(guān)鍵詞： 三菱FX2、PLC、傳感器、自動化西北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院指導(dǎo)教師評語：建議成績： （成績評定標(biāo)準(zhǔn)：不及格、及格

3、、中、良、優(yōu)）指導(dǎo)教師簽名： 20 年 月 日答辯小組成績評定意見：答辯小組成員簽名：答辯小組負(fù)責(zé)人簽名： 20 年 月 日說明：1.評議意見答辯小組應(yīng)在答辯現(xiàn)場進(jìn)行填寫。2.評審意見填寫時不得涂改，否則視為無效，需重新新組織答辯。3.答辯評議結(jié)束后，本表交教學(xué)部門存檔保存。摘 要汽車產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展起來了,隨之而來的是帶動洗車業(yè)一起火暴。 目前國內(nèi)對汽車外部的清洗,基本上還是用一根接有壓力水的橡膠管或噴頭人工對 汽車進(jìn)行邊沖洗、邊用刷子刷的辦法。這種方法已經(jīng)無法滿足大型汽車場汽車清洗 的需求,并且這種人工洗車效果不理想、極大的浪費人力物力和自然資源,因此市 場對節(jié)省時間,自動清洗裝置的需求

4、更加強(qiáng)烈。本文設(shè)計的汽車自動清洗機(jī)就比較 理想,它內(nèi)置三菱 FX2N 系列 PLC 控制器,采用先進(jìn)的傳感器技術(shù),自動對需要服 務(wù)的汽車進(jìn)行清洗,清洗完畢自動停止刷洗,實現(xiàn)了洗車的自動化控制。利用定時 器,通過線路的通斷來實現(xiàn)汽車自動及手動清洗流程。它可以最大限度的節(jié)省洗車 的人力,物理資源,并且滿足不同的客戶需求,同時它可以高效、準(zhǔn)確的完成洗車 任務(wù)。為客戶提供便利,汽車清洗自動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,成本低,適合不同場合的需 求,尤其是中小型公司,而且極大限度的節(jié)約水資源,符合當(dāng)代建設(shè)節(jié)約型社會的 時代需求。根據(jù)汽車自動清洗裝置的市場需求,設(shè)計了基于 PLC 的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實現(xiàn)對汽車位置的檢測

5、,如果汽車進(jìn)入到洗刷位置,清洗機(jī)自動向前移動,打 開噴淋閥門,同時啟動刷子電動機(jī)對汽車進(jìn)行清洗。如果清洗機(jī)到汽車另一端時, 清洗機(jī)立即返回,當(dāng)返回到汽車檢測位置時,清洗裝置完成,停止刷洗,噴淋閥門 關(guān)閉。汽車離開,清洗機(jī)返回到原點后停止工作。通過系統(tǒng)的實際運行發(fā)現(xiàn)基于 PLC 的汽車自動清洗裝置控制系統(tǒng)可靠性好,大大提高了工作效益,具有很大的推 廣價值。關(guān)鍵詞： 三菱FX2、PLC、傳感器、自動化目 錄 前言.1第1章 PLC以及汽車自動清洗裝置的PLC應(yīng)用.3 1.1PLc的定義.3 1.2 PLC的的發(fā)展歷程.3 1.3 編程控制器的基本組成.7 1 .4 PLC的特點.7 1 .5 PL

6、C與繼電器的比較.8 1 .6 PLC的工作原理.91.7 汽車自動清洗裝置中應(yīng)用PLC的優(yōu)勢. 10第2章 汽車自動清洗裝置PLC控制線路設(shè)計. 112.1 設(shè)計任務(wù)要求.112.2 分析任務(wù)要求及解決方案.11第3章 硬件選型.134.1 PLC產(chǎn)品的比較.134.2 PLC的選擇.15第4章 FX2系列PLC基本指令介紹.184.1 基本邏輯指令.184.2 功能指令. 194.3 程序流控制指令. 22 第5章PLC控制程序的設(shè)計. 265.4PLC控制梯形圖及語句表.265.1 I/O分析.265.2 I/O分析表.265.3 PLC控制接線圖.275.5程序原理分析.28第6章 總

7、結(jié).29 致 謝.31 參考文獻(xiàn).33前言市場上常見的汽車自動清洗機(jī)簡介它改變傳統(tǒng)高壓水槍單相流、單一介質(zhì)的清洗原理。采用高速氣流配合水硬霧沖洗的新技術(shù)（兩相流清洗）。水被微粒化利用，幾十倍提高水的利用率，達(dá)到節(jié)水90以上，并且集清洗、噴清潔劑、吹干等多功能于一身。小巧手持、隨意移動，任何環(huán)境均可工作。最大限度的提高單位水量的利用率，并具備一定的沖力和溫度，極有效地清除和溶解車身及所有縫隙的灰塵和油污。（汽車的門邊、門縫、車牌、車頭發(fā)動機(jī)組、人手難以觸及的溝、縫、細(xì)孔等。）用水量是水槍的二十分之一，耗能是它的一半， 其他設(shè)備所無法比擬的是： 徹底清洗細(xì)微之處；快速吹干功能；

8、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(jī)組，細(xì)微之處顯身手；油、泥厚處重的地方也是輕而易舉，快速吹干。第一章 PLC以及汽車自動清洗裝置的PLC應(yīng)用 1.1 PLC的定義 Programmable Logic Controller 簡稱為PLC，即可編程控制器，是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。 1.2 PLC的的發(fā)展歷程在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(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

9、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(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。個人計算機(jī)（簡稱PC）發(fā)展起來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC），現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。PLC的定義有許多種。國際電工委員會（IEC）對PLC的定義是：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯

10、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。上世紀(jì)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3040%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng). 1、3 可編程控制器的基本組成 1、3、1中央處理單元（CPU） 中央處理單元是可編程控制器的核心，它在系統(tǒng)程序的控制下，完成邏輯

11、運算、數(shù)學(xué)運算、協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部各部分等任務(wù)。可編程控制器采用的CPU一般有三大類，一類通用微處理器，如80286、80386等；一類為單片機(jī)芯片，如8031、8096等；另外還有位處理器，如AMD2900、AMD2903等。一般說來，可編程控制器的檔次越高，CPU的位數(shù)越多，運算速度也越快，指令功能也越強(qiáng)。現(xiàn)在常見的可編程機(jī)型一般多為8位或者16位。為了提高PLC的性能，一臺PLC可采用多個CPU。 1、3、2 存儲器 存儲器是可編程控制器存放系統(tǒng)程序、擁護(hù)程序及運算數(shù)據(jù)的單元。和一般計算機(jī)一樣，可編程控制器的存儲器有只讀存儲器（ROM）和隨機(jī)讀寫存儲器（RAM）兩大類，只讀存儲器是用來保存那些

12、需要永久保存，即使機(jī)器掉電后也需保存程序的存儲器，一般為掩膜只讀存儲器和可編程電擦寫只讀存儲器。只讀存儲器用來存放系統(tǒng)程序。隨機(jī)讀寫存儲器的特點是寫入與擦除都很容易但在掉電情況下存儲的數(shù)據(jù)就會丟失，一般用來存放用戶程序即系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的臨時數(shù)據(jù)，為了能使用戶程序及某些運算數(shù)據(jù)在可編程控制器脫離外界電源后也能保持，在實際使用中都為一些重要的隨機(jī)讀寫存儲器配備電池或電容等掉電保護(hù)裝置。 可編程控制器的存儲器區(qū)域按用途不同，又可分為程序區(qū)及數(shù)據(jù)區(qū)。程序區(qū)用來存放用戶程序，一般有數(shù)千個字節(jié)。存放用戶數(shù)據(jù)的區(qū)域一般要小一些。在數(shù)據(jù)區(qū)中，各類數(shù)據(jù)存放的位置都有嚴(yán)格的劃分。由于可編程控制器是為熟悉繼電器、接

13、觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用的，可編程控制器的數(shù)據(jù)單元都叫做繼電器，如輸入繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等。不同用途的繼電器在存儲區(qū)占有不同的區(qū)域。每個存儲單元有不同的地址編號。 1、3、3 輸入輸出接口 輸入輸出接口是可編程控制器和工業(yè)控制現(xiàn)場各類信號連接的部分。輸入口用來接受生產(chǎn)過程的各種參數(shù)。輸出口用來送出可編程控制器運算后得到的控制信息，并通過機(jī)外的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成工業(yè)現(xiàn)場的各類控制。由于可編程控制器字工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場工作，對輸入輸出接口有兩個主要的要求，一是接口有良好的抗干擾能力，二是接口能滿足工業(yè)現(xiàn)場各類信號的匹配要求?？删幊炭刂破鳛椴煌慕涌谛枨笤O(shè)計了不同的接口單元，主要有以下幾種。 1、開關(guān)

14、量輸入接口開關(guān)量輸入借口的作用是把現(xiàn)場的開關(guān)量信號變成可編程控制器內(nèi)部處理的標(biāo)準(zhǔn)信號。開關(guān)量輸入接口可接納的外信號電源的類型的不同分為直流輸入單元和交流輸入單元。輸入接口中都有濾波電路及藕合隔離電路。濾波有抗干擾的作用，藕合有抗干擾及產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號的作用。2、開關(guān)量輸出接口開關(guān)量輸出接口的作用是把可編程內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的開關(guān)量信號。開關(guān)量輸出接口編程機(jī)內(nèi)使用的器件可分為繼電器型、晶體管型及可控硅型。 各類輸出接口也都具有隔離藕合電路。這里特別要指出的是，輸出接口本身都不帶電源，而且在考慮外驅(qū)動電源時，還需要考慮輸出器件的類型。繼電器式的輸出接口可用于交流及直流兩種電源，但接通

15、斷開的頻率低，晶體管式的輸出接口有較高的接通斷開頻率，但只適用于直流驅(qū)動的場合，可控硅型的輸出接口僅適用于交流驅(qū)動場合。3、模擬量輸入接口模擬量輸入接口的作用是把現(xiàn)場連續(xù)變化的模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號轉(zhuǎn)換成適合可編程控制器內(nèi)部處理的由若干位二進(jìn)制數(shù)字的信號。模擬量輸入接口接受標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，無論是電壓信號或是電流信號均可。這里標(biāo)準(zhǔn)信號是指國際標(biāo)準(zhǔn)的通用交互電壓電流信號值，如4-20mA的直流電流信號，1-10V的電流電壓信號等。工業(yè)現(xiàn)場中模擬量信號的變化范圍一般是不標(biāo)準(zhǔn)的，在送入模擬量接口時一般都需經(jīng)交換處理才能使用。模擬量信號輸入后一般經(jīng)運算放大器放大后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再經(jīng)光電藕合后為可編程控制器提供一

16、定的數(shù)字量信號。4、模擬量輸出接口模擬量輸出接口的作用是將可編程控制器運算處理后的若干數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量信號輸出，以滿足生產(chǎn)過程現(xiàn)場連續(xù)控制信號的需求。模擬量輸出接口一般由光電隔離、D/A轉(zhuǎn)換和信號驅(qū)動等環(huán)節(jié)組成。5、智能輸入輸出接口為了適應(yīng)較復(fù)雜的控制工作的需求，可編程控制器還有一些智能控制單元。如PID工作單元、高速計數(shù)器工作單元、溫度控制單元等。這類單元大多是獨立的工作單元，它們和普通輸入輸出接口的區(qū)別在于一般帶有單獨的CPU，有專門的處理能力。在具體的工作中，每個掃描周期智能單元和主機(jī)的CPU交換一次信息，共同完成控制任務(wù)。從近期的發(fā)展來看，不少新型的可編程控制器本身也帶有P

17、ID功能及高速計數(shù)器接口，但它們的功能一般專用單元的功能弱。 1、3、4 編程器 可編程控制器的特點是其中的程序是可變更的，能方便地加載程序，也可方便地修改程序。編程設(shè)備就成了工作中不可缺少的設(shè)備。可編程控制器的編程設(shè)備一般有兩類，一類是專用的編程器，有手持的、臺式的，也有的可編程控制器機(jī)身上自帶編程器。其中手持式的編程器攜帶方便，適合工業(yè)控制現(xiàn)場應(yīng)用。另一類是個人計算機(jī)。在個人計算機(jī)上運行可編程控制器相關(guān)的編程任務(wù)。借助軟件編程比較容易，一般編好了以后再下載的可編程控制器中去。編程器除了編程以外，一般都還具有一定的調(diào)試及監(jiān)視功能，可以通過鍵盤調(diào)取及顯示PLC的狀態(tài)、內(nèi)部器件及系統(tǒng)參數(shù)，它經(jīng)過

18、接口與處理器聯(lián)系，完成人機(jī)對話操作。按照功能強(qiáng)弱，手持編程器又可分為簡易及智能型兩類。前者只能聯(lián)機(jī)編程，后者既可聯(lián)機(jī)編程又可脫機(jī)編程。所謂脫機(jī)編程是指在編程時，把程序存儲在編程器本身存儲器中的一種編程方式，它的優(yōu)點是在編程及修改程序時，可以不影響PLC機(jī)內(nèi)原有程序的執(zhí)行。它可以在遠(yuǎn)離主機(jī)的異地編程后再到主機(jī)所在地下載程序。 1.4 PLC的特點 1 ) 高可靠性、抗干擾能力強(qiáng)（1）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(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。（4）采用性能優(yōu)良

19、的開關(guān)電源。（5）對采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高2) 豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。3

20、) 配套齊全、功能完善、適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 4) 系統(tǒng)的設(shè)計、工作量小、維護(hù)方便、容易改造PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機(jī)原理和匯編語言的人從事工業(yè)

21、控制打開了方便之門。5) 體積小、重量輕、能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm ，重量小于150g 耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想設(shè)備。 1、5 P LC與繼電器控制系統(tǒng)的比較幾十年來,繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前仍然在工業(yè)領(lǐng)域中大量地應(yīng)用，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和發(fā)展，與PLC相比較，存在著質(zhì)的差別。比較項目繼電器控制PLC控制功能的實現(xiàn)，通過對繼電器進(jìn)行硬接線完成相應(yīng)的控制功能對PLC進(jìn)行編程實現(xiàn)所需控制要求。適應(yīng)性差 只需對程序進(jìn)行修改適應(yīng)性強(qiáng) 可靠性元器件多、觸點多，

22、容易出現(xiàn)故障。 采用大規(guī)模集成電路，絕大部分是軟繼電器，可靠性高柔韌性與靈活性差具有種類齊全的擴(kuò)展單元，擴(kuò)展靈活控制的實時性機(jī)械動作時間常數(shù)大，實時性差。微處理器控制，實時性非常好。繼電器占用空間與安裝控制柜體積大、笨重，安裝施工工作量大，但復(fù)雜控制能力極差，PLC體積小，重量輕，安裝工作量小使用壽命易損，復(fù)雜控制能力強(qiáng)，但價格較高，維護(hù)復(fù)雜。 1、6 PLC的工作原理 下圖是PLC簡單的外部接線圖：與普 通 微 機(jī)類似，PLC也是由硬件和軟件兩大部分組成的。在軟件的控制下，PLC才能正常地工作。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。PL C的 基 本工作如下:(1)輸 入 現(xiàn) 場信息:在系統(tǒng)軟件

23、的控制下，順次掃描各輸入點的狀態(tài);(2)執(zhí) 行 程 序:順次掃描用戶程序中的各條指令，根據(jù)輸入狀態(tài)和指令內(nèi)容進(jìn)行邏輯運算:(3) 1 出 控 制信號:根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，輸出狀態(tài)寄存器向各輸出點并行發(fā)出相應(yīng)的控制信號，實現(xiàn)所要求的邏輯控制功能。上述 過 程 執(zhí)行完后，又重新開始，反復(fù)地執(zhí)行。每執(zhí)行一遍所需的時間稱為掃描周期。PLC的掃描周期通常為幾十毫秒。在實 際應(yīng)用中，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備的工作過程可以分為一系列不斷重復(fù)的If序操作，PLC的工作方式與此相似。因此，PLC的程序可與機(jī)器的動作一一對應(yīng)，程序編制簡單、直觀，不容易出錯，而且容易修改，從而大大減少了軟件的開發(fā)費用，縮短了軟件的開發(fā)周期。

24、為了 提 高 工作的可靠性，及時接收外來的控制命令，PLC在每次掃描期間，除完成上述三步操作外，通常還要進(jìn)行故障自診斷，完成與編程器等的通信。每次掃描開始，先執(zhí)行一次自診斷程序，對各輸入輸出點、存儲器和CPU等進(jìn)行診斷，診斷的方法通常是測試出各部分的當(dāng)前狀態(tài)，并與正常的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比較，若兩者一致，說明各部分工作正常，若不一致則認(rèn)為有故障.此時，PLC立即啟動關(guān)機(jī)程序，保留現(xiàn)行工作狀態(tài)，并關(guān)斷所有輸出點，然后停機(jī)。診斷結(jié)束后，如沒發(fā)現(xiàn)故障，PLC將繼續(xù)往下掃描，檢查是否有編程器等的通信請求。如果有則進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如，接受編程器發(fā)來的命令，把要顯示的狀態(tài)數(shù)據(jù)、出錯信息送給編程器顯示等。處理完

25、通信后，PLC繼續(xù)往下掃描，輸入現(xiàn)場信息，順序執(zhí)行用戶程序，輸出控制信號，完成一個掃描周期。然后又從自診斷開始，進(jìn)行第二輪掃描。 1.7 汽車自動清洗裝置中應(yīng)用PLC的優(yōu)勢隨著時代的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車的數(shù)量也越來越多，洗車產(chǎn)業(yè)也越來越壯大，如何在眾多的從業(yè)者中脫穎而出，搶占先機(jī)？應(yīng)用了PLC的汽車自動清洗裝置就成了提升服務(wù)質(zhì)量的一個法寶。它可以最大限度的節(jié)省洗車的人力物力，提供客戶更加快捷的服務(wù)，在這個分秒必爭的時代無疑具有極其巨大的市場價值和競爭優(yōu)勢。同時它也可以節(jié)約更多的水資源，符合建設(shè)節(jié)約型社會的時代需要。第二章 汽車自動清洗裝置PLC控制線路設(shè)計 2.1 設(shè)計任務(wù)要求設(shè)計一

26、臺汽車自動清洗機(jī)，其工作步驟圖如下： 圖2-1 2.2 分析任務(wù)要求及解決方案1）分析任務(wù)當(dāng)發(fā)出啟動命令時，清洗機(jī)開始工作，清洗機(jī)接觸器和水閥門都打開，汽車進(jìn)入洗刷范圍時，刷子接觸器開啟，進(jìn)入刷洗程序。當(dāng)檢測器檢測到車子離開時，清洗機(jī)接觸器、水閥門和刷子接觸器全關(guān)閉，停止刷洗，發(fā)出停機(jī)命令，結(jié)束刷洗。2）解決方案我們通過以上的分析可以知道，先由人來發(fā)出啟動命令，自動開啟清洗接觸器和水閥門；傳感器檢測到汽車進(jìn)入清洗范圍時，刷子接觸器打開靠近汽車進(jìn)行清洗；傳感器檢測到汽車離開清洗范圍時，刷子接觸器停止刷洗；最后我們發(fā)出停止命令，清洗機(jī)接觸器和水閥門停止和關(guān)閉。由此，我們設(shè)計出自動洗車機(jī)的工作流程圖

27、如下：圖2-2第三章 硬件選型 3.1 PLC產(chǎn)品的比較 1）歐姆龍PLC簡介日本OMRON（立石公司）電機(jī)株式會社是世界上生產(chǎn)PLC的著名廠商之一。SYSMAC C系列PLC產(chǎn)品以其良好的性能價格比被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品加工、材料處理和工業(yè)控制過程等領(lǐng)域，其產(chǎn)品在日本其銷量僅次于三菱，居第二位，在我國也是應(yīng)用非常廣泛的PLC之一。OMRON C系列PLC產(chǎn)品門類齊、型號多、功能強(qiáng)、適應(yīng)面廣。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大類產(chǎn)品。整體式結(jié)構(gòu)的微型PLC機(jī)是以C20P為代表的機(jī)型。疊裝式（或稱緊湊型）結(jié)構(gòu)的微型機(jī)以CJ型機(jī)最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC機(jī)以P型機(jī)和

28、CPM型機(jī)最為典型，這兩種都屬堅固整體型結(jié)構(gòu)。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越，通過I/O擴(kuò)展可實現(xiàn)10140點輸入輸出點數(shù)的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏幕上進(jìn)行編程，CPM型機(jī)是OMRON產(chǎn)品用戶目前選用最多的小型機(jī)系列產(chǎn)品。OMRON 中型機(jī)以C200H系列最為典型，主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型號產(chǎn)品。中型機(jī)在程序容量，掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機(jī)，除具備小型機(jī)的基本功能外，它同時可配置更完善的接口單元模塊，如模擬量I/O模塊、溫度傳感器模塊、高速記數(shù)模塊、位置控制模塊、通訊聯(lián)接模塊等。可以與上位計算機(jī)、下位PLC機(jī)及各種

29、外部設(shè)備組成具有各種用途的計算機(jī)控制系統(tǒng)和工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)。在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型PLC機(jī)要比大、中型機(jī)的應(yīng)用更廣泛。在電氣設(shè)備的控制應(yīng)用方面，一般采用小型PLC都能夠滿足需求。 2） 西門子PLC簡介德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)

30、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，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。 （2）SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PLC比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備

31、高速（0.60.1s）的指令運算速度；用浮點數(shù)運算比較有效地實現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運算；一個帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作

32、方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點到點的通信系統(tǒng)；多點接口（MPI）集成在CPU中，用于同時連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動化控制系統(tǒng)。 （3） SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序

33、控制器。S7-400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計，可靠耐用，同時可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級時，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級和充分滿足需要。（4） 人機(jī)界面（HMI）硬件 HMI硬件配合PLC使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文），OP3，OP7，OP17等；圖形/文本操作面板OP27，OP37等，觸摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；SIMATIC面板型PC670等。個人計算機(jī)（PC）也可以作為HMI硬件使用。HMI

34、硬件需要經(jīng)過軟件（如ProTool）組態(tài)才能配合PLC使用。 3） 三菱FX系列PLC簡介FX系列PLC是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器，以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC產(chǎn)品。其中FX2是1991年推出的產(chǎn)品，F(xiàn)X0是在FX2之后推出的超小型PLC，近幾年來又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機(jī)殼內(nèi)的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有較高的性能價格比，應(yīng)用廣泛。它們采用整體式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu) 3、2 PLC的選擇 3、2、1 PLC型號的選擇 機(jī)型選擇的基本原則是在滿足控制功能要求的前提下，保證系統(tǒng)工作可靠、維護(hù)使用

35、方便及最佳的性能價格比。具體應(yīng)考慮因素如下：1、 結(jié)構(gòu)合理對于工藝過程比較固定、環(huán)境條件好、維修量較小的場合，選用單元式結(jié)構(gòu)的PLC；否則，選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。2、 功能強(qiáng)弱適當(dāng)對于開關(guān)量控制的工程項目，若控制速度要求不高，一般選用低檔的PLC。如三菱公司的FX2系列機(jī)。 對于以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬控制的工程項目，可選用含有A/D轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和含有D/A轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，以及具有加減乘除運算和數(shù)據(jù)傳輸功能的低檔PLC。 對于控制比較復(fù)雜、控制功能要求較高的工程項目，如要求實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等，可根據(jù)控制規(guī)模及復(fù)雜的程度，選用中擋或高檔機(jī)。其中高檔機(jī)主要用于

36、大規(guī)模過程控制、全PLC的分布式控制系統(tǒng)和整個工廠的自動化等。 當(dāng)系統(tǒng)的各個控制對象分布在不同地域時，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇PLC，以組成一個分布式的控制系統(tǒng)。3、 機(jī)型統(tǒng)一選用PLC時，盡量要做到機(jī)型統(tǒng)一。由于同一機(jī)型的PLC，其模塊可互為備用，以便備件的采購和管理；另外，功能及編程方法統(tǒng)一，有利于技術(shù)人員的培訓(xùn)；其外部設(shè)備通用也有利于資源共享。若配備了上位計算機(jī)，可把各獨立系統(tǒng)的多臺PLC聯(lián)成一個多級分布控制系統(tǒng)，相互通信，集中協(xié)調(diào)管理。 3、2、2 PLC容量選擇PLC容量包括兩個方面：一是I/O點數(shù)；二是用戶存儲器的容量（字?jǐn)?shù)）。1、I/O點數(shù)是基礎(chǔ)I/O點數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的

37、大小。準(zhǔn)確統(tǒng)計被控制對象的輸入信號和輸出信號的總數(shù)并考慮今后調(diào)整和擴(kuò)充，在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上10%-20%的備用量。多數(shù)小型PLC為單元式，具有體積小，價格便宜等優(yōu)點，適于工藝過程比較穩(wěn)定，控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC采用主機(jī)模塊與輸入模塊、功能模塊組合使用的方法，比單元式方便靈活，維修更快模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多，控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。2、用戶存儲器容量的估算根據(jù)經(jīng)驗，在選擇存儲容量時，一般按實際需要的10%-25%考慮裕量。用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此，在程序設(shè)計之前只能粗

38、略的估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O點及有關(guān)功能器件占用的內(nèi)存大致如下：開關(guān)量輸入所需存儲器字?jǐn)?shù) = 輸入點數(shù)×10開關(guān)量輸出所需存儲器字?jǐn)?shù) = 輸出點數(shù)×8定時器/計數(shù)器所需存儲器字?jǐn)?shù) = 定時器/計數(shù)器×2模擬所需存儲器字?jǐn)?shù) = 模擬量通道數(shù)×100通信接口所需存儲器字?jǐn)?shù) = 接口個數(shù)×300根據(jù)存儲器的總字?jǐn)?shù)再加上一個裕量。 3、2、3 I/O模塊的選擇PLC是一種控制系統(tǒng)，它的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備或工業(yè)生產(chǎn)過程，它的工業(yè)環(huán)境是工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場。PLC與工業(yè)生產(chǎn)過程的聯(lián)系是通過I/O接口模塊來實現(xiàn)的。通過I/O接口模塊可以檢測被控生產(chǎn)過程的各種參

39、數(shù)，并以這些現(xiàn)場數(shù)據(jù)作為控制器對被控制對象進(jìn)行控制的依據(jù)。同時控制器有通過I/O接口模塊將控制器的處理結(jié)果送給工業(yè)生產(chǎn)過程中的被控設(shè)備，驅(qū)動各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)控制。外部設(shè)備或生產(chǎn)過程中的信號電平各種各樣，各種機(jī)構(gòu)所需的信息電平也不相同，而PLC的CPU所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以I/O接口模塊還需實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。PLC從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需要經(jīng)過一定距離。為了確保這些信息的正確無誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好抗干擾能力。根據(jù)實際需要，PLC相應(yīng)有許多種I/O接口模塊，包括開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊及模擬量輸出模塊，可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇使用

40、。 3、2、4 電源模塊的選擇電源模塊的選擇一般只需考慮輸出電流。電源模塊的額定輸出電流必須大于處理器模塊、I/O模塊、專用模塊等消耗電流總和。選擇電源模塊一般規(guī)則如下。（1） 確定電源的輸入電壓。（2） 將框架中每快I/O模塊所需的總電流相加，計算出I/O模塊所需的總電流值。（3） I/O模塊所需的總電流值再加上以下各電流。 框架中帶有處理器時，則加上處理器的最大電流值。 當(dāng)框架中帶有遠(yuǎn)程適配器模塊或擴(kuò)展本地I/O適配器模塊時，應(yīng)加上其最大電流值。 （4）如果框架中留有空槽用于將來擴(kuò)展時，可做以下處理： 列出將來要擴(kuò)展的I/O模塊所需的電流。 將所有擴(kuò)展的I/O模塊的總電流值與步驟。 （5）

41、在框架中是否有用于電源的空槽，否則將電源裝到框架的外面。 （6）根據(jù)確定好的輸入電壓要求和所需的總電流值，從用戶手冊中選擇合適的電源模塊。經(jīng)過對幾家公司生產(chǎn)的PLC主要從應(yīng)用、價格、可靠性和對現(xiàn)場工作環(huán)境及設(shè)計資金等各個方面因素的考慮，本系統(tǒng)采用三菱FX2N系列PLC進(jìn)行設(shè)計。第四章 FX2系列PLC基本指令介紹 4、1 基本邏輯指令指令 功能 目標(biāo)元素 備注LD 用于常開觸點與母線連接 X、Y、M、T、C、S 常開觸點LDI 用于常閉觸點與母線連接 X、Y、M、T、C、S 常閉觸點AND 用于單個常開觸點的串聯(lián) X、Y、M、T、C、S 常開觸點ANI 用于單個常閉觸點的串聯(lián) X、Y、M、T、

42、C、S 常閉觸點OR 用于單個常開觸點的并聯(lián) X、Y、M、T、C、S 常開觸點ORI 用于單個常閉觸點的并聯(lián) X、Y、M、T、C、S 常閉觸點ANB 用于并聯(lián)電路塊的串聯(lián) 無ORB 用于串聯(lián)電路塊的并聯(lián) 無OUT 用于邏輯運算的結(jié)果驅(qū)動指定線圈 Y、M、T、C、S MPS 進(jìn)棧 無MRD 讀棧 無MPP 出棧 無SET 置位 Y、M、SRST 復(fù)位 Y、M、S、D、V、Z、T、CPLS 上升沿微分輸出 Y、MPLF 下降沿微分輸出 Y、MMC 用于公共邏輯條件控制多個線圈 Y、MMCR 主控結(jié)束時返回母線 Y、MNOP 空操作 無END 用于程序的結(jié)束 無4、2 功能指令 1、循環(huán)移位指令用法

43、及說明 ROR：右循環(huán)移位指令。 ROL：左循環(huán)移位指令。 2、帶進(jìn)位的循環(huán)指令用法及說明 RCL：帶進(jìn)位的左移循環(huán)指令。 RCR：帶進(jìn)位的右移循環(huán)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。 4、3 程序流控制指令 1、條件跳轉(zhuǎn)指令的用法及說明 CJ和CJ（P）：條件跳轉(zhuǎn)指令，用于跳過順序程序中的某一部分，以減少掃描時間。操作碼后加“P”，表示當(dāng)其控制線路由“斷開”到“閉合”時執(zhí)行該指令。 2、子程序指令的用法及說明 CALL和CALL（P）：子程序調(diào)用指令。 SRET：子程序返

44、回指令，指令不需要控制線路，直接與左母線相連。3、 中斷指令用法及說明 EI：允許中斷指令。 DI：禁止中斷指令。 IRET；中斷服務(wù)子程序返回指令。4、 警戒時鐘指令的用法及說明 WDT、WDT（P）：是刷新順序程序的警戒時鐘，實際上是一個專業(yè)計時器，沒有操作元件。 5、循環(huán)指令FOR-NEXT用法及說明FOR指令和NEXT指令是一組循環(huán)指令，必須成對使用，其梯形圖如下圖（a）所示，兩條指令都直接與左母線連接。指令操作元件選用范圍如圖b）所示。當(dāng)CPU掃描到FOR指令后，就將FOR指令到NEXT指令之間的梯形圖重復(fù)掃描4次，然后再掃描NEXT指令下面的梯形圖。第五章 PLC控制程序的設(shè)計 5.1 I/O分析 經(jīng)過對