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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 安徽工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 PLC課程設(shè)計 設(shè)計題目：汽車自動清洗裝置的PLC控制 學(xué)生姓名 劉 冰 班 級 09機電1班 系 部 電氣工程 指導(dǎo)教師 詹昌義 第一章、前言 市場上常見的汽車自動清洗機簡介它改變傳統(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。水的利用率得到幾十倍的提高，達到節(jié)水90%以上，并且集清洗、噴清潔劑、吹干等多功能與一身。最大限度的提高單位水量的利用率，并具有一定的沖力和溫度，及有效地清除和溶解車身及所有縫隙的灰塵和

2、油污。（汽車的門邊、門縫、車牌、車頭發(fā)動機組、人手難以觸及的溝、縫、細孔等。）用水量是水槍的二十分子一，耗能是它的一半，其他設(shè)備所無法比擬的是：徹底清洗細微之處；快速吹干功能；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)動機組，細微之處顯身手；油、泥厚處重的地方也是輕而易舉，快速吹干。 第二章、PLC的歷程 一、PLC的來源 　　 　　1、在制造工業(yè)（以改變幾何形狀和機械性能為特征）和過程工業(yè)（以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征）中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳

3、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，使得電氣控制功能實現(xiàn)的程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫Programmable Controller（PC）。 　　 　　2、隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)生，PC的功能越來越強大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴展。 　　 　　3、上世紀80年代，個人計算機發(fā)展起來，也簡稱為PC，為了方便，也為了反映或可編程控制器的功能特點，美國A-B公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器Programmable Log

4、ic Controller（PLC），并將“PLC”作為其產(chǎn)品的注冊商標?，F(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。 　　 　　4、上世紀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30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(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). 　　 　　5、近年，工業(yè)計算機技術(shù)（IPC）和現(xiàn)場總線技術(shù)（FCS）發(fā)展迅速，擠占了一部分PLC市場，PLC增長速度出現(xiàn)漸緩的趨勢，但其在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。 　

5、　 　　6、目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。 　　 　　二、典型的PLC產(chǎn)品 　　 　　1、國外 　　施耐德公司， Quantum、Premium、Momentum等； 　　羅克韋爾（A-B公司），SLC、MicroLogix、Control Logix等； 　　西門子公司， SIMATIC S7-400/300/200系列； 　　GE公司 　　日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。 　　 　　2、國內(nèi) 　　PLC生產(chǎn)廠

6、約30家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn). 　　 　　三、PLC在我國的應(yīng)用 　　 　　雖然我國在PLC生產(chǎn)方面非常弱，但在PLC應(yīng)用方面，我國是很活躍的，近年來每年約新投入10萬臺套PLC產(chǎn)品，年銷售額30億人民幣，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。 　　 　　在我國，一般按I/O點數(shù)將PLC分為以下級別（但不絕對，國外分類有些區(qū)別）： 　　 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 　　 　　在我國應(yīng)用的PLC系統(tǒng)中，I/O

7、64點以下PLC銷售額占整個PLC的47%，64點~256點的占31%，合計占整個PLC銷售額的78%。 　　 　　在我國應(yīng)用的PLC，幾乎涵蓋了世界所有的品牌，呈現(xiàn)八國聯(lián)軍的態(tài)勢，但從行業(yè)上分，有各自的勢力范圍。大中型集控系統(tǒng)采用歐美PLC居多，小型控制系統(tǒng)、機床、設(shè)備單體自動化及OEM產(chǎn)品采用日本的PLC居多。歐美PLC在網(wǎng)絡(luò)和軟件方面具有優(yōu)勢，而日本PLC在靈活性和價位方面占優(yōu)勢。 　　 　　我國的PLC供應(yīng)渠道，主要有制造商、分銷商（代理商）、系統(tǒng)集成商、OEM用戶、最終用戶。其中，大部分PLC是通過分銷商和系統(tǒng)集成商達到最終用戶的。 　　 　　四、PLC發(fā)展的重點 　　

8、 　　1、人機界面更加友好 　　PLC制造商紛紛通過收購或聯(lián)合軟件企業(yè)、或發(fā)展軟件產(chǎn)業(yè)，大大提高了其軟件水平，多數(shù)PLC品牌擁有與之相應(yīng)的開發(fā)平臺和組態(tài)軟件，軟件和硬件的結(jié)合，提高了系統(tǒng)的性能，同時，為用戶的開發(fā)和維護降低了成本，使更易形成人機友好的控制系統(tǒng)，目前，PLC＋網(wǎng)絡(luò)＋IPC＋CRT的模式被廣泛應(yīng)用。 　　 　　2、網(wǎng)絡(luò)通訊能力大大加強 　　PLC廠家在原來CPU模板上提供物理層RS232/422/485接口的基礎(chǔ)上，逐漸增加了各種通訊接口，而且提供完整的通訊網(wǎng)絡(luò)。由于近來數(shù)據(jù)通訊技術(shù)發(fā)展很快，用戶對開放性要求很強烈，現(xiàn)場總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展。如羅克韋爾A－B公司

9、主推的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，即EtherNet、ControlNet、DeviceNet，西門子公司在Profibus-DP及Profibus-FMS網(wǎng)絡(luò)等。 　　 　　3、開放性和互操作性大大發(fā)展 　　PLC在發(fā)展過程中，各PLC制造商為了壟斷和擴大各自市場，處于群雄割據(jù)的局面，各自發(fā)展自己的標準，兼容性很差，這給用戶使用帶來不便，并增加了維護成本。開放是發(fā)展的趨勢，這已被各廠商所認識，形成了長時期妥協(xié)與競爭的過程，并且這一過程還在繼續(xù)。開放的進程，可以從以下方面反映： 　　 　　1）IEC形成了現(xiàn)場總線標準，這一標準包含8種標準，雖然有人說，多種標準就是沒有標準，但必竟是一個經(jīng)過困難

10、的爭論與妥協(xié)的成果。標準推出后，各廠商紛紛將自己的產(chǎn)品適應(yīng)這些標準，或者開發(fā)與之相應(yīng)的新產(chǎn)品。 　　 　　2）IEC制訂了基于Windows的編程語言標準IEC61131-3，它規(guī)定了指令表（IL）、梯形圖（LD）、順序功能圖（SFC）、功能塊圖（FBD）、結(jié)構(gòu)化文本（ST）五種編程語言。這是以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的可編程序邏輯控制裝置在高層次上走向開放性的標準化文件。雖然PLC開發(fā)上各工具仍不兼容，但基于這些標準的開發(fā)系統(tǒng)，使用戶在應(yīng)用過程中，可以較方便地適不同品牌的產(chǎn)品。 　　 　　3）OPC基金會推出了OPC（OLE for Process Control）標準，這進一步增強了軟硬件的

11、互操作性，通過OPC一致性測試的產(chǎn)品，可以實現(xiàn)方便的和無縫隙數(shù)據(jù)交換。目前，多數(shù)PLC軟件產(chǎn)品和相當一部分儀表、執(zhí)行機構(gòu)及其它設(shè)備具有了OPC功能。OPC與現(xiàn)場總線技術(shù)的結(jié)合，是未來控制系統(tǒng)向FCS技術(shù)發(fā)展的趨勢。 　　 　　4）、PLC的功能進一步增強，應(yīng)用范圍越來越廣泛。PLC的網(wǎng)絡(luò)能力、模擬量處理能力、運算速度、內(nèi)存、復(fù)雜運算能力均大大增強，不再局限于邏輯控制的應(yīng)用，而越來越應(yīng)用于過程控制方面，有人統(tǒng)計，除石化過程等個別領(lǐng)域，PLC均有成功能應(yīng)用，PLC在相當多的應(yīng)用取代了昂貴的DCS，從而使原來PLC（順序控制）＋DCS（過程控制）的模式變成PLC＋IPC模式。 　　 　　5）

12、、工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展對PLC有重要影響。以太網(wǎng)應(yīng)用非常廣泛，與工業(yè)網(wǎng)絡(luò)相比，其成本非常低，為此，人們致力于將以太網(wǎng)引進控制領(lǐng)域。目前的挑戰(zhàn)在于1）硬件上如合適應(yīng)工業(yè)惡劣環(huán)境；2）通訊機制如何提高其可靠。以太網(wǎng)能否順利進入工控領(lǐng)域，還存在爭論。但以太網(wǎng)在工控系統(tǒng)的應(yīng)用卻日益增多，適應(yīng)這一過程，各PLC廠商紛紛推出適應(yīng)以太網(wǎng)的產(chǎn)品或中間產(chǎn)品。 第三章、PLC的特點及工作原理 一、PLC的特點 1）、可靠性強，抗干擾能力強 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；各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾；采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源；良好的自診功能一旦

13、電源或其它軟、硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴大； 2）、編程簡單，操作方便 PLC采用與繼電器控制線路圖非常接近的梯形圖作為編程語言，他既有繼電器電路清晰直觀的特點，又充分考慮到電氣工人和技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣，因此，易學(xué)易懂，程序改變時也容易修改。 3）、系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便 PLC用軟件取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝接線工作量大為減少。 4）、體積小，能耗低 由于PLC采用半導(dǎo)體大規(guī)模集成電路，因此整個產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、功耗低。 二、PLC的工作原理 1、內(nèi)部處理階段

14、 PLC接通電源后，在進行循環(huán)掃描之前，首先確定自身的完好性，若發(fā)現(xiàn)故障，處了故障紅燈亮之外，還可判斷故障性質(zhì)：一般性故障，只報警不停機，等待處理；嚴重故障，則停止運行用戶程序，此時PLC切斷一切輸出聯(lián)系。 2、通信服務(wù)階段 PLC在通信服務(wù)階段檢查是否有與編程器和計算機的通信請求，若有則進行相應(yīng)處理。 3、輸入處理階段 在輸入處理階段，可編程控制器把所有外部輸入電路的接通/斷開（ON/OFF）狀態(tài)讀入輸入映像寄存器。 4、程序執(zhí)行階段 在沒有跳轉(zhuǎn)指令時，CPU從第一條指令開始，逐條順序地執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束之處。 5、輸出處理階段 在輸出處理階段，CPU將輸出映像

15、寄存器的“0”/“1”狀態(tài)傳送到輸出鎖存器。 第四章、汽車自動清洗裝置PLC控制線路設(shè)計 一、動作要求 1）、當按下啟動按鈕SB1時，即清洗機開始移動，同時打開噴淋閥門。 2）、當檢測到進入刷洗距離時，啟動刷子電動機運轉(zhuǎn)進行刷洗，離開汽車則停止刷車；同時清洗機停止移動并關(guān)閉噴淋閥門，洗刷結(jié)束。 汽車清洗過程可分為四步， 系統(tǒng)輸入信號有啟動命令、停止命令、車輛檢測三個。輸出控制清洗機移動、噴淋閥門、電動刷三個輸出信號。 二、設(shè)計步驟 （1）、 I/O分配表 輸入 輸出 啟動按鈕

16、X0 水閥門 Y0 車輛檢測器 X1 刷子接觸器 Y1 停止條件 X2 清洗機接觸器 Y2 工作指示燈 Y3 PLC外部接線圖 （2）、梯形圖 （3）、因為工步不多只用輔助繼電器M0記憶啟動命令，M1記憶停止洗刷輔助繼電器記憶。命令，工步不再用 0 LD X0 11 ANI M1 1 OR M0

17、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

18、 9 LD X1 10 OR Y1 汽車自動清洗梯形圖 當按下啟動按鈕，X0接通；只要不停止洗刷，m0接通并自鎖。通過m0控制清洗機移動（4開始的行）和打開噴淋閥門（7開始的行）。當進入刷洗范圍，M1接通，接觸器通電控制刷子運轉(zhuǎn)，使清洗機沿著車身清洗一遍，直到移出刷洗距離使X1斷開為止 第五章、調(diào)試 一、硬件調(diào)試 斷電時檢查電源是否接好，地線是否接好，各輸入/輸出點是否接好

19、接牢。 接通電源，檢查三菱FX2N-48MR可編程控制器是否可以正常工作，接頭是否接觸良好。 將通訊電纜（SC-09）的9心型插頭插入微機的串行口插座，再將通訊電纜的圓形插頭插入編程插座。 二、軟件調(diào)試 按要求輸入梯形圖，轉(zhuǎn)換成指令表，并進行語法的檢查，正確后設(shè)置正確的通信口，將編輯好的程序傳入 PLC運行，使用編輯器聯(lián)機調(diào)試操作，檢查各點工作狀態(tài)，并配合觀察PLC各點輸入/輸出指示LED或輸入/輸出設(shè)備工作是否符合程序功能要求。配合著上位機軟件動畫效果來觀察硬件的連接。 三、運行調(diào)試 在硬件調(diào)試和軟件調(diào)試正確的基礎(chǔ)上，打

20、開三菱FX2N-48MR可編程控制器的“RUN”開關(guān)進行調(diào)試；觀察運行情況，看是否是隨時按下停止按鈕可以停止系統(tǒng)運行，或者等待100個脈沖后，系統(tǒng)是否停止運行。 根據(jù)以上的調(diào)試情況，本汽車自動清洗裝置程序的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計符合要求。 第六章、小結(jié) 汽車自動清洗裝置在我們的日常生活中比較常見，一般的洗車場都是用的這個，是基本流程和程序要求基本類似，所以控制的實現(xiàn)也可以相互借鑒。 對于控制程序的編寫，這里給出的只是一種實現(xiàn)手段，使用可編程控制器還有其他的方法可以實現(xiàn)這樣的控制，針對所有的具體系統(tǒng)的情況，設(shè)計人員可以選用不同的方法來編寫程序。 汽車自動清洗裝置高效的工作效率，以及簡單的結(jié)構(gòu)及控制方式是人手不能替代的，因此汽車自動清洗裝置使用也越來越廣泛。 通過這次對汽車自動清洗裝置的PLC設(shè)計，讓我了解了PLC梯形圖，順序功能圖，指令表，以及外部原理接線圖，也讓我了解到了有關(guān)PLC的設(shè)計原理和步驟，知道了設(shè)計不是一件簡單的事情，只有通過自己不停的鉆研，才能有所收獲。 設(shè)計用參考資料 《可編程控制器應(yīng)用技術(shù)》 王也仿 主編 《可編程控制器原理及應(yīng)用教程》 孫振強 主編 專心---專注---專業(yè)