1、目錄 第 1 章 控制工藝流程分析.1 1.1 自助洗車機控制過程描述 .1 1.2 自助洗車機控制工藝分析 .1 第 2 章 控制系統(tǒng)總體方案設計.3 2.1 系統(tǒng)硬件組成 .3 2.2 控制方法分析 .3 2.3 I/O 分配.4 2.4 系統(tǒng)接線圖設計 .5 第 3 章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設計.6 3.1 控制程序流程圖設計 .6 3.2 控制程序時序圖設計 .7 3.3 控制程序設計思路 .7 第 4 章 監(jiān)控系統(tǒng)設計.8 4.1 PLC 與上位監(jiān)控軟件通訊.8 4.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設計 .8 4.3 實現的效果 .9 第 5 章 系統(tǒng)調試及結果分析.10 5.1 系統(tǒng)調試及解決的

2、問題 .10 5.2 結果分析 .10 第 6 章 心得與體會.11 參考文獻.12 附錄.13 第第 1 1 章章 控制工藝流程分析控制工藝流程分析 1.11.1 自助洗車機控制過程描述自助洗車機控制過程描述 隨著我國汽車保有量的迅速提高，汽車清洗行業(yè)迎來了一個重要的發(fā)展機 遇，自助洗車機作為洗車工作必不可少的設備，其清洗效果，清洗速度，清洗 成本以及對節(jié)水和環(huán)境保護的要求，成為其開發(fā)和生產必須要考慮的內容。 自助洗車機控制系統(tǒng)必須滿足大于一百元可以洗車。自助洗車機的主要運 動是左右循環(huán)運動由左右行程開關控制，同時不同循環(huán)次序伴隨不同的其他動 作，如噴水、刷洗、噴灑清潔劑及風扇吹干動作等。因

3、每次動作的開始都是碰 到行程開關才實現，所以運用計數器記錄左極限信號脈沖的次數從而控制上述 輔助運動按要求依次動作。系統(tǒng)還采用了復位設計，如在洗車過程中由其他原 因使洗車停止在非原點的其他位置，則需要手動對其進行復位，到位時復位燈 亮，此時才可以啟動，否則啟動無效，洗車機經啟動后可自動完成洗車動作后 自動停止，也可在需要時手動停止。 1.21.2 自助洗車機控制工藝分析自助洗車機控制工藝分析 1設計投幣 100 元自助洗車機。 2有 3 個投幣孔，分別為 5 元、10 元及 50 元 3 種，當投幣合計 100 元或 超過時，按啟動 開關洗車機才會動作，啟動燈亮起。7 段數碼管會顯示投幣金額（

4、用 BCD 碼） ，當投幣超過 100 元時，可按退幣按鈕，這時 7 段數碼管會退回零，表示找 回余額（退幣選作） 。 洗車機動作流程： 1） 按下啟動開關之后，洗車機開始往右移，噴水設備開始噴水，刷子開 始洗刷。 2） 洗車機右移到達右極限開關后，開始往左移，噴水機及刷子繼續(xù)動作。 3） 洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，噴水機及刷子停止動作， 清潔劑設備開始動作噴灑清潔劑。 4） 洗車機右移到達右極限開關后，開始往左移，繼續(xù)噴灑清潔劑。 5） 洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，清潔劑停止噴灑，當洗 車機右移 3s 后停止，刷子開始洗刷。 6） 刷子洗刷 5s 后停止，洗車機繼續(xù)

5、往右移，右移 3s 后，洗車機停止， 刷子又開始洗刷 5s 后停止，洗車機繼續(xù)往右移，到達右極限開關停止，然后往 左移。 7） 洗車機往左移 3s 后停止，刷子開始洗刷 5s 后停止，洗車機繼續(xù)往左 移 3 s 后停止，刷子開始洗刷 5s 后停止，洗車機繼續(xù)往左移，直到碰到左極限 開關后停止，然后往右移。 8） 洗車機開始往右移，并噴灑清水與洗刷動作，將車洗干凈，當碰到右 極限開關時，洗車機停止前進并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動作，直到 碰到左極限開關后停止，并開始往右移。 9） 洗車機往右移，風扇設備動作將車吹干，碰到右極限開關時，洗車機 停止并往左移，風扇繼續(xù)吹干動作，直到碰到左極限開

6、關，則洗車整個流程完 成，啟動燈熄滅。 3原點復位設計。 若洗車機正在動作時發(fā)生停電或故障，則故障排除后必須使用原點復位， 將洗車機復位到原點，才能做洗車全流程的動作，其動作就是按下復位按鈕， 則洗車機的右移、噴水、洗刷、風扇及清潔劑噴灑均需停止，洗車機往左移， 當洗車機到達左極限開關時，原點復位燈亮起，表示洗車機完成復位動作。 第第 2 2 章章 控制系統(tǒng)總體方案設計控制系統(tǒng)總體方案設計 2.12.1 系統(tǒng)硬件組成系統(tǒng)硬件組成 本系統(tǒng)采用 PLC 作為核心控制。以按鍵和投幣作為信息采集單元，以 PLC 作為數據處理和控制單元，以數碼管作為數據顯示單元，以指示燈作為用戶狀 態(tài)單元和開鎖指示單元

7、，組成硬件結構框架圖。其中按鈕輸入信號包括人工輸 入的信號和洗車機碰到限位開關時的信號。人工輸入信號包括：開始按鈕、開 始投幣按鈕、投幣結束按鈕、開始洗車按鈕；洗車機碰到限位開關的信號包括： 洗車機初始位置信號、左限位開關信號、右限位開關信號。 自動找零投幣機 七段數碼 顯示器 5 元控制開關10 元控制開 關 50 元控制開 關 PLC 洗車機 左右移 動 噴水機 噴灑 洗滌 劑 刷 子風 扇 圖 2-1 硬件結構框架圖 2.22.2 控制方法分析控制方法分析 洗車機第一次右移時有噴水及刷洗動作，到達右極限使右極限開關動作從 而控制洗車機左移，而噴水及刷洗繼續(xù)，直到碰到左極限開關。洗車機第二

8、次 右移時，噴水停止、刷子動作及清潔劑開始噴灑，直到右極限行程開關動作， 洗車機左移清潔劑繼續(xù)噴灑，直到使左極限開關動作。洗車機第三次右移時， 洗車機右移 3 秒，刷子刷洗 5 秒，連續(xù)兩次后繼續(xù)右移，直到碰到右極限開關。 此時洗車機左移，進行和上次右移同樣的動作，直到碰到左極限形成開關。洗 車機第四次右移，噴灑清水及刷子動作，直到碰到右極限開關。洗車機左移同 時噴灑清水刷洗繼續(xù)直到碰到左極限行程開關噴水刷洗停止。洗車機第五次右 移，風扇開始工作，直到碰到右極限開關，洗車機左移風扇繼續(xù)工作，直到碰 到左極限開關，控制整個設備停止，洗車機完成洗車。 2.32.3 I/OI/O 分配分配 輸入點

9、I0.2：左極限感測開關I0.1：右極限感測開關 I0.0：啟動開關I1.0：復位開關 I0.3：退幣孔I0.4：5 元投幣孔 I0.5：10 元投幣孔I0.6：50 元投幣孔 輸出點 Q0.4：洗車機左移Q0.0：洗車機右移 Q0.1：噴水機灑水Q0.5：噴灑清潔劑 Q0.2：刷子洗刷動作Q0.6：風扇吹干動作 Q0.3 啟動燈 Q0.7 原點復位燈Q1.0-Q1.7 七段燈顯示金額 圖 2-2 I/O 地址分配圖 2.42.4 系統(tǒng)接線圖設計系統(tǒng)接線圖設計 圖 2-3 系統(tǒng)連線圖 第第 3 3 章章 控制系統(tǒng)梯形圖程序設計控制系統(tǒng)梯形圖程序設計 3.13.1 控制程序流程圖設計控制程序流程

10、圖設計 圖 3-1 控制程序流程圖 開始 初始化 開始洗車 找余錢 開始投幣 繼續(xù)洗車 結束 達到 100 元？ 出現故障 復位 3.23.2 控制程序時序圖設計控制程序時序圖設計 圖 3-2 控制程序時序圖 3.33.3 控制程序設計思路控制程序設計思路 通過控制要求可知，本程序設計主要分為兩部分：投幣程序和洗車程序。 先投幣，當投入的總錢數大于等于 100 元，找余錢并按下啟動，洗車程序啟動， 洗車指示燈亮，洗車機開始洗車。在洗車過程中，如果出現故障，排除故障后 按復位開關，程序跳轉到洗車程序開始，重新運行洗車程序直至結束。 I0.0 啟動開關 I0.1 右極限 I0.2 左極限 Q0.0

11、 右移 Q0.3 啟動燈 Q0.4 左移 Q0.1 噴水 Q0.2 刷洗 Q0.5 噴清潔劑 Q0.6 風扇吹干 第第 4 4 章章 監(jiān)控系統(tǒng)設計監(jiān)控系統(tǒng)設計 4.14.1 PLCPLC 與上位監(jiān)控軟件通訊與上位監(jiān)控軟件通訊 主通訊模塊的程序設計有 3 部分內容：初始化通訊模塊；讀寫 Modbus/RTU 數據；監(jiān)測通訊狀態(tài)。 通訊模塊的初始化工作主要是配置 3 個初始化模塊參數：Slave 控制塊 （SCB） ，信息控制塊（MCB）和通訊要求參數塊。SCB 是一個 15 個寄存器長的 數據塊，功能是定義與其通訊的 Slave 的型號、個數、狀態(tài)等參數，每一個 Slave 需要定義一個 SCB

12、 塊。MCB 是一個 6 個寄存器長的數據塊，功能是定義 Master 要求每個 Slave 執(zhí)行的命令信息，包括命令類型、RTU 引用地址偏移、 PLC 引用地址偏移、主機號等參數，每一種命令需要定義一個 MCB 塊。COM_REQ 是一個 17 個寄存器長的數據塊，功能是定義通訊方式、端口控制字及監(jiān)測 SCB 和 MCB 的狀態(tài)參數等，每一個端口需要定義一個 COM_REQ 塊。所有這些初始化 參數在 PLC 上電或冷啟動初始化的第一個掃描周期內加載到 RTU 主通訊模塊， 此后 RTU 主通訊模塊負責與 Pakscan IIE 主站控制器通訊，而 PLC 則與 RTU 主 通訊模塊交換數

13、據。 讀寫 Modbus/RTU 數據和監(jiān)測通訊狀態(tài)的編程相對簡單，只要讀寫初始化時 定義的相對應的 PLC 參數地址即可。 4.24.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設計上位監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設計 圖 4-1 組態(tài)圖 4.34.3 實現的效果實現的效果 第第 5 5 章章 系統(tǒng)調試及結果分析系統(tǒng)調試及結果分析 5.15.1 系統(tǒng)調試及解決的問題系統(tǒng)調試及解決的問題 為了準確發(fā)現系統(tǒng)存在的問題，需要進行系統(tǒng)調試，調試的順序按照先硬 件后軟件，先局部后整體的順序完成。 （1）硬件調試 系統(tǒng)的硬件安裝過程及針對各單元模塊的硬件電路調試，檢驗其是否符合 設計初衷，能否達到相應指標。硬件調試主要包括按鍵電路的調試、驅動

14、電路 的調試、電源部分的調試。為保證整個系統(tǒng)能夠正常工作，首先要保證電源系 統(tǒng)正常工作。其次是驅動電路的調試，這一部分調試主要是 I/O 口的檢查。調 試的關鍵在于確定數碼管電路連接是否正確。再次是按鍵電路的調試，這一部 分主要是按鈕是否對應好，接線是否正常，特別是相關復位按鈕。最后是洗車 部分的調試，這一部分占了設備的絕大部分。 （2）軟件調試 本部分主要介紹了自助洗車機控制系統(tǒng)的軟件調試過程，檢驗其是否符合 設計初衷，能否達到相應指標。首先是投幣子程序的調試，這一部分的調試的 關鍵是投幣時程序是否能得到信號，在滿足條件的情況下能否得到響應等。最 后是主程序的調試，通過假定輸入一定的初值看看

15、程序運行是否正常。 （3）整機調試 整個系統(tǒng)調試順序按照先硬后軟，先局部后全部的順序調試，當軟件與硬 件都調試無誤之后，就可以整機調試，整機調試也就是整個系統(tǒng)設計的功能測 試。 5.25.2 結果分析結果分析 通過不斷的編寫、修改，最終得到了一個較滿意的結果。在程序編寫完成 后，先檢驗其是否符合設計初衷，能否達到相應指標。首先是投幣程序的調試， 檢驗投幣時程序是否能得到信號，在滿足條件的情況下能否得到響應。然后是 洗車程序的調試，通過假定輸入一定的初值來檢驗程序是否正常。通過使用觸 摸屏軟件多次的調試和修改，再到實驗室真實的 PLC 調試，最終基本達到了控 制要求。 第第 6 6 章章 心得與

16、體會心得與體會 通過本次設計，讓我很好的鍛煉了理論聯系實際，與具體項目、課題相結 合開發(fā)、設計產品的能力。既讓我們懂得了怎樣把理論應用于實際，又讓我們 懂得了在實踐中遇到的問題怎樣用理論去解決。 在本次設計中，我們還需要大量的以前沒有學到過的知識，于是圖書館和 INTERNET 成了我們很好的助手。在查閱資料的過程中，我們要判斷優(yōu)劣、取舍 相關知識，不知不覺中我們查閱資料的能力也得到了很好的鍛煉。我們學習的 知識是有限的，在以后的工作中我們肯定會遇到許多未知的領域，這方面的能 力便會使我們受益非淺。 最后感謝在大學三年半期間，傳授我知識的老師們，感謝在學習和生活上 給予我?guī)椭耐瑢W們。經過兩周

17、的學習，本次課程設計已經接近尾聲，作為一 個在校學生，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，畢竟這次設計 是我第一次進行電氣全面和系統(tǒng)的設計，疏漏和不足之處在所難免，可能存在 許多細節(jié)未做到及時處理，請老師指正，以幫助我不斷提高，不斷進步。我相 信通過這次全面系統(tǒng)的設計以及在這個過程中各位老師的不斷點撥，在今后的 工作中我一定會做到更好 參考文獻參考文獻 1李建興.可編步伐節(jié)制器及其應用M.北京：機械工業(yè)出書社,1999. 2邱公偉.可編程節(jié)制器收集通信及應用M.北京：清華大學出書社,2000. 3鄒益仁等.現場總線節(jié)制體系的預設和開發(fā)M.北京：國防工業(yè)出書社,2003. 4宮淑貞等.可

18、編程節(jié)制器道理及應用M.北京：人民郵電出書社,2002. 5方承遠.電情操制道理與預設M.北京：機械工業(yè)出書社,2000. 6馬小軍.修建電情操制技能M.北京：機械工業(yè)出書社,2003. 附錄附錄 梯形圖 主程序 Network 1 LD M1.6 AND I0.2 OR SM0.1 OR M0.0 AND NOT M0.1 OUT M0.0 Network 2 LD M0.0 AND I0.0 OR M0.1 AND NOT M0.2 OUT M0.1 OUT Q0.1 OUT Q0.2 OUT Q0.3 OUT Q0.0 Network 3 LD M0.1 AND M0.1 OR M0.2

19、 AND NOT M0.3 OUT M0.2 OUT Q0.4 OUT Q0.2 OUT Q0.3 OUT Q0.0 Network 4 LD M0.2 AND I0.2 OR M0.3 AND NOT M0.4 OUT M0.3 OUT Q0.5 OUT Q0.0 OUT Q0.1 Network 5 LD M0.3 AND I0.1 OR M0.4 AND NOT M0.5 OUT M0.4 OUT Q0.5 OUT Q0.4 OUT Q0.0 Network 6 LD M0.4 AND I0.2 LD M0.6 AND T38 AND NOT C0 ORLD OR M0.5 AND NO

20、T M1.7 OUT M0.5 OUT Q0.1 OUT Q0.0 TORN T37, 32 Network 7 LD M0.5 AND T37 OR M0.6 AND NOT M0.7 AND NOT T38 AND C0 OUT M0.6 OUT Q0.3 OUT Q0.0 TORN T38, 50 Network 8 LD T37 OUT M1.7 Network 9 LD M0.6 LD M0.5 CTU C0, 2 Network 10 LD M0.6 AND C0 AND T38 OR M0.7 AND NOT M1.0 OUT M0.7 OUT Q0.0 OUT Q0.1 Network 11 LD M0.7 AND I0.1 LD M1.1 AND NOT C1 AND T40 ORLD