基于PLC自助洗车机的控制系统设计

1、xxxx职业技术学院毕业设计（论文）基于plc自助洗车机的控制系统设计xxx 班 级 专 业 所 在 系 指导老师 完成时间 201 年 月 日至 201 年 月 日目 录摘要0abstract0第一章 plc的概述11.1 plc的定义11.2 plc的简介11.3 plc的工作原理11.5 plc的硬件组成31.6 plc的编程语言41.7 plc的特点4第二章 绪论52.1 课程背景52.2 自助洗车机的长处52.3 设计目的5第三章 西门子plc控制的自助洗车机设计73.1 plc程序设计的方法73.2 编程软件step7-micro/win 概述73.2.1 step7-micro/

2、win 简单介绍73.2.2 计算机与plc的通信83.3 自动洗车机配置如图所示103.4 系统组成103.5i/o分配表113.6plc外部接线图123.7 顺序功能图133.8 梯形图153.9 主程序设计23第四章 调试结果29致 谢30设计心得31参考文献32 32摘要本文介绍自动洗车控制系统的设计思想、设计步骤以及可以实现的功能。采用s7-200系列plc实现自动洗车控制，并利用step7-icro/min32软件完成梯形图、指令表的程序设计。该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、气动技术、检测技术等。本装置系统采用一种是plc为核心的控制思想。以按键和投币机作为信息采集单元，

3、以plc作为数据处理和控制单元，以数码管作为数据显示单元，以指示灯作为用户状态单元和工作指示单元的自助洗车机。自动洗车经启动后能顺序完成要求动作，结束后自行停止，若断电停止在得电后不会自行启动，实现了理论上的自动化。本系统实现了完全的自动化洗车不需要人的参加，也使得洗车越来越轻松、方便、快捷。关键字：plc控制；数码管显示；自助洗车。abstractthis paper introduces the design of the control system of automatic washing thoughts, the design procedure and can realize t

4、he function. by s7-200 plc automatic washing control series, and by using the micro/step7 - min32 software ladder-diagram programming, instruction table. this device covers programmable control technology, the position control technology, pneumatic technology, detection technology, etc. this device

5、system uses one kind is plc as the core control thoughts. buttons to and slot machine as information acquisition unit, plc as data processing and control unit, digital tube as data display unit, indicator as a user state unit and work instructions unit of self-help washing machine. automatic washing

6、 by activated can order demanding movements, after completion will automatically stop; stop if power in electricity won't start, realized by theoretical automation. this system realizes the full automatic washing doesn't need a person to participate, but also makes the washing more comfortab

7、le, convenient and quick. key word: plc control, digital tube display; self-help washing the car. 第一章 plc的概述1.1 plc的定义plc是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。plc及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。1.2 plc的简介plc是以cpu为

8、核心，综合了计算机技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置，是现代工业控制的三大支柱（plc、机器人和cad/cam）之一。目前，世界上生产plc的主要厂家有65个，其中最有名气的厂家在日本、美国和德国。日本的几个厂家为三菱、富士。日立、东芝、横河、立石、光洋、夏普等公司。美国的几个厂家为德州食品公司、通用电器公司、歌德公司、数字设备公司等。还有德国的西门子，荷兰的飞利浦，香港的鹰达等公司也是很有名气的。日本三菱电机公司（mitsubishi）于1971年开始研制plc，目前主要有f1,f2,fx,k,a等十几个系列几十种产品，在我国（主要是华东和华南地区）的工业控制领域具有一定的市

9、场占有率。1.3 plc的工作原理plc的工作原理与计算机的工作原理基本是一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。plc通电后，首先对硬件和软件作一些初始化操作，初始化反复不停地分阶段处理各种不同的任务（见图1-3）。但是plc也有它自己的特点，plc在确定了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描工作方式，系统工作任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的。读取输入执行用户程序处理通信要求自诊断检查改写输出run状体读取输入处理通信要求自诊断检查改写输出stop状体图1-3 各阶段处理任务1.4 plc的循环扫描工作对每个程序，cpu从第

10、一条指令开始执行，按指令步序号做周期性的程序循环扫描，如果无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至遇到结束符后又返回第一条指令，如此周而复始不断循环，每一个循环称为一个扫描周期。plc的扫描全过程如图1-4所示。（1） 输入刷新阶段在输入刷新阶段，cpu扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。（2） 程序执行阶段 在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。（3） 输出刷新阶段当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路，并通

11、过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成plc的实际输出。 图1-4 plc的扫描全过程 1.5 plc的硬件组成plc的硬件主要由中央处理器（cpu）、存储器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口、电源等几部分组成。其中，cpu是plc的核心；输入单元/输出单元是cpu与现场输入/输出设备之间的接口电路；通信接口用于连接编程器、上位计算机等外部设备，其硬件构成图如图1-5。图1-5 plc硬件结构图1.6 plc的编程语言plc为用户提供了完善的编程语言来满足编制用户程序要求。它提供的编程语言通常有以下5种：梯形图（lad）、语句表（stl）、顺序功能图（sfc）、功能块图（

12、fbd）和结构文本（st）。1.7 plc的特点（1）抗干扰能力强，可靠性好i/o系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。（2）控制系统结构简单，通用性强plc及外围模块品种多，可由各种组件灵活组合成各种大小和不同要求的控制系统。（3）编程方便，易于使用plc程序的编制，采用梯形图或面向工业控制的简单指令形式。（4）功能完善在plc内部具有许多控制功能，诸如时序、计算机、主控继电器以及移位寄存器、中间寄存器等。（5）设计、施工、调试、的周期短plc采用模块化积木式结构，故仅需按性能、容量等选用组装，因而缩短了设计周期，使设计和施工可同时进行。（

13、6）体积小，维护操作方便plc体积小，质量轻，便于安装。（7）易于实现网络化plc可连成功能很强的网络系统。（8）可实现三电一体化plc将电控（逻辑控制）、电仪（过程控制）和电结（运动控制）这三电集于一体。第二章 绪论2.1 课程背景我国汽车工业高速度完成长，神州汽车需求年均增加24.5%，远远跨越世界年均4%的增加速率我国已成为世界第二大汽车消费国今朝，我国汽车持有量(除1390万辆三轮汽车外)为3595万辆，私人汽车领有量达到2985万辆跟着汽车持有量的不断增加，汽配畅通市场获患上了空前的快速度完成长，达到了980亿元市场规模汽车产业链中要害一环的汽车清洗占了汽车使容貌美丽项目的大头。按照

14、泰西国度计数，在一个纯粹成熟的国际化汽车市场中，汽车的发卖利润在整个汽车业的利润构成中仅占20%，零器件供应的利润占20%，而50%60%的利润是从汽车办事业中孕育发生的usa汽车办事业的营业额已跨越汽车整车的发卖额，此中，唯独一个汽车使容貌美丽业年产值就已跨越3500亿美元。2.2 自助洗车机的长处 .使用洗车机洗一辆车的时间只需要34分钟，效率高。.使用自助洗车机能大大削减生产力、降低劳动强度，节省成本。 .一般使用新科学技术研发的自助洗车机清洗与职员手洗比起来更易吸引客户，在提高群体形象的同时，又能大幅度提高的经济收益。.自助洗车机纯粹可以采用轮回水设备，水用量在原有上可削减1/3，更可

15、有用的合理哄骗水资源，节能环保。2.3 设计目的1设计投币100元自助洗车机。2有3个投币孔，分别为5元、10元及50元3种，当投币合计100元或超过时，按启动开关洗车机才会动作，启动灯亮起。7段数码管会显示投币金额（用bcd码），当投币超过100元时，可按退币按钮，这时7段数码管会退回零，表示找回余额（退币选作）。洗车机动作流程。1）按下启动开关之后，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。2）洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，喷水机及刷子继续动作。3）洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，喷水机及刷子停止动作，清洁剂设备开始动作喷洒清洁剂。4）洗车机右移到达右极限开关后，

16、开始往左移，继续喷洒清洁剂。5）洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，清洁剂停止喷洒，当洗车机往右移5s后停止，刷子开始洗刷。6）刷子洗刷7s后停止，洗车机继续往右移，右移5s后，洗车机停止，刷子又开始洗刷7s后停止，洗车机继续往右移，到达右极限开关停止，然后往左移。7）洗车机往左移5s后停止，刷子开始洗刷7s后停止，洗车机继续往左移5s后停止，刷子开始洗刷7s后停止，洗车机继续往左移，直到碰到左极限开关后停止，然后往右移。8）洗车机开始往右移，并喷洒清水与洗刷动作，将车洗干净，当碰到右极限开关时，洗车机停止前进并往左移，喷洒清水及刷子洗刷继续动作，直到碰到左极限开关后停止，并开始往右移。9

17、）洗车机往右移，风扇设备动作将车吹干，碰到右极限开关时，洗车机停止并往左移，风扇继续吹干动作，直到碰到左极限开关，则洗车整个流程完成，启动灯熄灭。3原点复位设计。若洗车机正在动作时发生停电或故障，则故障排除后必须使用原点复位，将洗车机复位到原点，才能做洗车全流程的动作，其动作就是按下复位按钮，则洗车机的右移、喷水、洗刷、风扇及清洁剂喷洒均需停止，洗车机往左移，当洗车机到达左极限开关时，原点复位灯亮起，表示洗车机完成复位动作。第三章 西门子plc控制的自助洗车机设计 plc控制系统的软件设计 plc控制系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两部分本在硬件基础上，详细介绍本项目的软件设计，主要包括软

18、件设计的基本步骤、方法、编程软件step7-micro/win的介绍以及本项目的程序设计。3.1 plc程序设计的方法plc程序设计常用的方法：主要有经验设计法、继电器控制电路转换为梯形图法、顺序控制设计法、逻辑设计法等。1.经验设计法：经验设计法即在一些典型的控制电路程序的基础上，根据被控制对象的具体要求，进行选择组合，并多次反复调试和修改梯形图，有时需增加一些辅助触点和中间编程环节，才能达到控制要求。这种方法没有规律可遵循，设计所用的时间和设计质量与设计者的经验有很大的关系，故称为经验设计法。 2.继电器控制电路转换为梯形图法：用plc的外部硬件接线和梯形图软件来实现继电器控制系统的功能。

19、3.顺序控制设计法：根据功能流程图，以步为核心，从起始步开始一步一步地设计下去，直至完成。此法的关键是画出功能流程图。4. 逻辑设计法：通过中间量把输入和输出联系起来。实际上就找到输出和输入的关系，完成设计任务。3.2 编程软件step7-micro/win 概述 step7-micro/win 编程软件是基于windows的应用软件，由西门子公司专为s7-200系列可编程控制器设计开发，它功能强大，主要为用户开发控制程序使用，同时也可以实时监控用户程序的执行状态。3.2.1 step7-micro/win 简单介绍 以 step7-micro/win创建程序，为接通step7-micro/w

20、in，可双击step7 -micro/win的图标，如图3-2-1所示，step7-micro/win项目窗口将提供用于创建程序的工作空间。浏览条给出了多组按钮，用于访问step7-micro/win的不同编程特性。指令树将显示用于创建控制程序的所有项目对象指令。程序编辑器包括程序逻辑和局部变量表，可在其中分配临时局部变量的符号名。子程序和中断程序在程序编辑器窗口的的底部按标签显示。图 3-2-1 step7-micro/win项目窗口本项目中我们利用 step7-micro/win v4.0 sp5编程软件，其界面如图4-1所示。项目包括的基本组件：程序块、数据块、系统块、符号表、状态表、交

21、叉引用表。 3.2.2 计算机与plc的通信在step7-micro/win 中双击指令树中的“通信”图标，或执行菜单命令的“查看”/“组件”/“通信”，将出现“通信”对话框,见图3-2-2。在将新的设置下载到s7-200之前，应设置远程站的地址，是它与s7-200的地址。双击“通信”对话框中“双击刷新”旁边的蓝色箭头组成的图标，编程软件将会自动搜索连接在网络上的s7-200，并用图标显示搜索到的s7-200。图3-2-2 plc通信窗口3.3 自动洗车机配置如图所示3.4 系统组成自动找零投币机七段数码显示器5元控制开关10元控制开关50元控制开关plc洗车机左右移动喷水机喷洒洗涤剂刷子风扇

22、3.5 i/o分配表输入点i0.2：左极限感测开关i0.1：右极限感测开关i0.0：启动开关i1.0：复位开关i0.3：退币孔i0.4：5元投币孔i0.5：10元投币孔i0.6：50元投币孔输出点q0.4：洗车机左移q0.0：洗车机右移q0.1：喷水机洒水q0.5：喷洒清洁剂q0.2：刷子洗刷动作q0.6：风扇吹干动作q0.3启动灯 q0.7原点复位灯q1.0-q1.7七段灯显示金额3.6 plc外部接线图3.7 顺序功能图q0.0q0.1m0.1q0.2q0.3m0.0sm0.1i0.0启动m0.2q0.4q0.0q0.2q0.3m0.3q0.3q0.1q0.5m0.4q0.4q0.5q0.

23、0m0.5q0.1q0.0t37r c0m0.6q0.0q0.3t38c0加1m0.7q0.1q0.0i0.1到右限位i0.2到左限位i0.1到右限位i0.2到左限位t37c0*t38/c0*t38i0.1到右限位 q0.0q0.4m1.0t39r c1m1.1q0.3q0.0t40c1加1m1.2q0.0q0.4m1.3q0.0q0.3q0.1q0.2m1.4q0.3q0.4q0.0q0.2m1.5q0.0q0.1q0.6m1.6q0.0q0.4q0.6t39c1*t40/c1*t40i0.2到左限位i0.1到右限位i0.2到左限位i0.1到左限位i0.2到右限位 3.8 梯形图 3.9 主

24、程序设计network 1 ld m1.6a i0.2o sm0.1o m0.0an m0.1= m0.0network 2 ld m0.0a i0.0o m0.1an m0.2= m0.1= q0.1= q0.2= q0.3= q0.0network 3 ld m0.1a m0.1o m0.2an m0.3= m0.2= q0.4= q0.2= q0.3= q0.0network 4 ld m0.2a i0.2o m0.3an m0.4= m0.3= q0.5= q0.0= q0.1network 5 ld m0.3a i0.1o m0.4an m0.5= m0.4= q0.5= q0.4=

25、 q0.0network 6 ld m0.4a i0.2ld m0.6a t38an c0oldo m0.5an m1.7= m0.5= q0.1= q0.0ton t37, 50network 7 ld m0.5a t37o m0.6an m0.7an t38a c0= m0.6= q0.3= q0.0ton t38, 70network 8 ld t37= m1.7network 9 ld m0.6ld m0.5ctu c0, 2network 10 ld m0.6a c0a t38o m0.7an m1.0= m0.7= q0.0= q0.1network 11 ld m0.7a i0.

26、1ld m1.1an c1a t40oldo m1.0an m2.1= m1.0= q0.0= q0.4ton t39, 50network 12 ld m1.0a t39o m1.1an m1.2a c1an t40= m1.1= q0.0= q0.3ton t40, 70network 13 ld t39= m2.1network 14 ld m1.1ld m1.0ctu c1, 2network 15 ld m1.1a c1a t40o m1.2an m1.3= m1.2= q0.0= q0.4network 16 ld m1.2a i0.2o m1.3an m1.4= m1.3= q0

27、.0= q0.1= q0.2= q0.3network 17 ld m1.3a i0.1o m1.4an m1.5= m1.4= q0.0= q0.4= q0.2= q0.3network 18 ld m1.4a i0.2o m1.5an m1.6= m1.5= q0.0= q0.1= q0.3network 19 ld m1.5a i0.1o m1.6an m0.0= m1.6= q0.0= q0.4= q0.6 第四章 调试结果 经过软件调试程序后把程序输入到plc编程器里面，把外部的接线接好，然后开始进行硬件调试，在调试过程中，把其中的不足进行修改，经过多次的调试，最终使这个程序达到了部分设计的要求，实现了部分控制要求，运行过程还算正常。致 谢在离校之际，借这毕业论文的最后一页，手写我心，表达对老师们的谢意。本次毕业论文在xx老师的精心指导下完成。xx老师对我的论文要求严格、细致入微，不厌其烦的给我讲解、修改、补充、订正，使我的论文得以按时保质完成，在此向xx老师致以最