毕业论文设计汽车自动清洗装置PLC控制系统Word下载.docx
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院(系)
机电工程系
专业
自动化
姓名
高瀚斐
学号
200801702066
论文(设计)题目
一、选题目的和意义
近几年随着私家车的大量涌入,汽车清洗行业发展很快,随之而来的是带动洗车业一起火暴。
然而传统的人工洗车效果不理想,极大的浪费人力物力和自然资源。
行业调查显示,车主对汽车的清洗为每周1-2次,全国每年的洗车费用超过350亿元,汽车保有量在10万以上的城市,一年的洗车费用将在1亿元以上,利润相当可观.中国汽车市场呈现高速增长势头,被许多业内专家公认为中国开始进入汽车社会。
在车消费结构方面,家庭购买比例越来越大,已经成为市场需求的主体,随着中国汽车市场的蓬勃发展,中国人的消费热情将全面升级,与之相伴的必然是汽车清洗行业的快速发展。
第三,水资源问题已成为我国实施可持续发展战略过程中必须认真解决的重大问题,循环水洗车成为必然要求。
二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势
随着汽车清洗技术的发展,国内外市场上存在各种各样的清洗方式,主要有超声波清洗、红外清洗、激光清洗、无水清洗(主要适用于那些漆面相对较为清洁的车辆)、微水清洗、循环水洗车——电脑洗车、非循环水洗车——手工洗车和高压水枪清洗。
随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已扩展到所有的控制领域。
PLC的应用面广、功能强大、使用方便,已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一,传统的人工洗车方式过于繁杂,浪费人力,利用PLC控制的汽车自动清洗装置,就避免了传统洗车的缺陷。
洗车过程由PLC控制着,整个过程可在两分钟内完成,且启动之后无需由人控制,实现真正的全自动。
目前,隧道式洗车在世界各地流行,在各大城市早已取代了传统的人工洗车方式,这离不开PLC技术的支持。
节水环保、增加技术含量和提高服务档次,将成为洗车业发展的必由之路。
三、课题设计方案和方法。
用PLC实现对汽车全自动清洗的控制,基本内容包括:
系统总体设计,硬件系统设计(硬件系统的结构图、接线图、等),软件系统设计(运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序),创新设计(程序结构与控制功能自行创新设计),最后进行系统调试,实现自助洗车机的控制要求。
四、计划进度安排
起止时间:
2011年10月15日至2012年05月20日
进度安排:
(1)2011.10.15至2011.12.10收集、阅读、分析资料和参考文献,理清思路,同时完成课题说明书和开题报告书。
(2)2011.12.11至2012.03.10设计论文的大体轮廓,草拟样稿。
(3)2012.03.11至2012.03.20进一步收集、分析资料,进行整体设计确立,完成论文的初步设计,同时完成设计中期检查表。
(4)2012.03.25至2012.04.30基本完成设计工作,交由老师审阅。
(5)2012.05.01至2012.05.05根据导师提出的论文修改和完善意见,对论文做进一步的充实、修改和完善。
(6)2012.05.06至2012.05.11根据导师提出的定稿意见做最后的完善,检查论文的格式和文字等细节,按照论文的同意格式排版并将最终的论文定稿打印、装订。
(7)2012.05.12至2012.05.20准备答辩。
五、主要参考文献
[1]廖常初.PLC基础及应用.北京:
机械工业出版社
[2]杨青杰.三菱FX系列PLC应用系统设计指南.北京:
[3]郁汉琪等.可编程序控制器原理及应用.北京:
中国电力出版社
[4]哈尔滨成功汽车维修有限公司发展战略案例哈尔滨工程大学2007中国优秀硕士
学位论文全文数据库
[5]王开春.工业清洗技术实用手册.2005年3月
指导教师意见及建议:
签名:
年月日
组长签名:
德州学院毕业论文(设计)中期检查表
院(系):
机电工程系专业:
自动化2012年03月20日
毕业论文(设计)题目:
PLC自动洗车系统
学生姓名
指导教师
计划完成时间:
2012年05月10日
毕业论文(设计)的进度计划:
2012.10.15-11.14市场调研,对传统汽车清洗的优缺点进行分析。
2012.11.15-12.10完成开题报告,改正不足之处。
2012.01.21-01.31确定论文的架构。
2012.02.01-02.21系统的硬件电路设计。
2012.03.10-03.31系统的软件编程设计。
2012.04.01-04.10系统的整体调试。
2012.04.11-04.30撰写毕业论文。
2012.05.01-05.05上交论文。
2012.05.15-05.20参加答辩。
完成情况:
到现在为止,我通过查找资料和指导老师的指导,完成了系统整体框架设计、硬件选型、部分软件编程等内容,对汽车自动清洗技术有了更为深刻的了解,通过软、硬件的设计和整体调试,使我积累了更丰富的经验。
下一步将继续编写软件,撰写论文,准备参加答辩。
指导教师评议
评议人:
年月日
备注:
汽车自动清洗装置PLC控制
摘要:
本课题在分析和比较目前的几种汽车清洗装置之后,考虑到各种汽车清洗装置的优缺点,对汽车自动清洗装置PLC控制进一步研究,选择以PLC为核心的控制系统。
PLC的应用面广、功能强大、使用方便,已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一。
关键词:
汽车自动清洗;
PLC控制系统;
洗车业
引言
随着人类的发展,社会的进步,汽车行业迅速发展,随之而来的就是洗车行业的蓬勃发展。
因此越来越多的国家都在致力于对洗车装置及方式的变革。
其中具有独特优势的PLC控制系统的开发前景广阔。
PLC在自动控制发展中占有相当的优势,主要表现在这样的几个方面[1]:
1.可靠性高、抗干扰能力强:
PLC是专门为工业环境下应用而设计的,其硬件和软件上都采取了抗干扰的措施,提高了其可靠性。
2.通用性:
PLC产品已系列化和模块化。
3.编程语言简单:
梯形图语言便于工程技术人员学习和掌握。
4.安装简单、调试方便:
提高了工作效率,保证了系统正常运行。
汽车自动清洗装置PLC控制改变了国内传统的洗车方式---水枪式洗车,一方面减少了水资源的浪费,另一方面也减少了人员的浪费,提高了工作效率[2]。
对于国外过于完善的汽车自动清洗装置,也减少了资金的浪费。
本文阐述了PLC控制系统的设计过程以及机械部分的设计,系统采用三菱PLC作为整个系统的控制核心[3]。
系统的软件和硬件采用模块化设计思想,采用梯形图及指令表编写程序,最后软硬件联合调试,完成了系统的制作。
1绪论
1.1课题研究的背景
一方面是世界面临的水资源危机。
世界上对水资源的需求正在以惊人的速度增长,而世界上可供消费的水资源正在急剧减少。
可以预测,在今后20年中,世界上人均水资源消费量将会减少1/3。
据联合国水资源世界评估项目2003年3月4日发表的一份报告,到本世纪中叶,将有60个国家的近70亿人口面临缺水问题。
即便是最乐观的估计,也将有48个国家的20亿人口缺水[4]。
另一方面,国内洗车行业的蓬勃发展。
近几年随着私家车的大量涌入,汽车清洗行业发展很快。
最新统计表明,我国私人汽车的保有量已经突破了1000万辆,汽车正日益发展成为一种大众消费品。
汽车产业突飞猛进的发展起来了,随之而来的是带动洗车业一起火暴。
中国汽车市场呈现高速增长势头,被许多业内专家公认为中国开始进入汽车社会。
传统的人工洗车效果不理想,极大的浪费人力物力和自然资源。
人们将不再只是依靠经验来清洗,各种实用化的计算机软件将问世,而汽车自动清洗装置PLC控制能有效完成清洗任务,整个过程可在两分钟内完成,且启动之后无需由人控制,实现真正的全自动,且简而易懂,即使非专业出身者也能迅速掌握,其前景无限美好[5]!
1.2汽车清洗装置及PLC控制系统的国内外研究现状
第一,汽车清洗装置的国内外发展现状。
随着汽车清洗技术的发展,国内外市场上存在各种各样的清洗方式,主要有超声波清洗、红外清洗、激光清洗、无水清洗(主要适用于那些漆面相对较为清洁的车辆)、微水清洗、循环水洗车——电脑洗车、非循环水洗车——手工洗车和高压水枪清洗[6]。
全自动电脑洗车是当前热门行业之一,它在洗车过程中用的所有水,都将通过水循环系统,经过处理后循环再利用。
由于电脑洗车速度快(几分钟即可清洗一辆车)、洗车效果好、节约水资源(一辆车仅耗水0.7L左右)且成本低(清洗一辆车为2元左右),它已经成为当前国内大城市较为普及的洗车方式[7]。
PLC的应用面广、功能强大、使用方便,已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一,传统的人工洗车方式过于繁杂,浪费人力,利用PLC控制的汽车自动清洗装置,就避免了传统洗车的缺陷[8]。
洗车过程由PLC控制着,整个过程可在两分钟内完成,且启动之后无需由人控制,实现真正的全自动[9]。
节水环保、增加技术含量和提高服务档次,将成为洗车业发展的必由之路[10]。
第二,PLC控制系统的国内外研究现状。
在工业生产过程中,大量的开关量顺序控制,它按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集。
传统上,这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。
1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字设备公司(DEC)研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable,是世界上公认的第一台PLC[11].
我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。
最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。
接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。
目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。
上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。
此外,无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。
可以预期,随着我国现代化进程的深入,PLC在我国将有更广阔的应用天地[12]。
21世纪,PLC会有更大的发展。
从技术上看,计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上,会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现;
从产品规模上看,会进一步向超小型及超大型方向发展;
从产品的配套性上看,产品的品种会更丰富、规格更齐全,完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求;
从市场上看,各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破,会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面,会出现国际通用的编程语言;
从网络的发展情况来看,可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。
目前的计算机集散控制系统DCS(DistributedControlSystem)中已有大量的可编程控制器应用。
伴随着计算机网络的发展,可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分,将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用[13]。
2论文的研究内容
2.1研究内容总括
本文所研究的汽车自动清洗PLC控制是以PLC为控制核心的自动控制系统,整个系统包括:
系统的开发过程、硬件系统设计、软件系统设计、系统调试,因此本论文的研究内容可以分为四个部分:
(一)系统的开发过程
(二)硬件系统设计:
包括硬件系统的结构图、接线图、时序图。
(三)软件系统设计:
运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序,且系统有启动、停止功能。
(四)系统调试:
实现自助洗车机的控制要求。
2.2汽车自动清洗装置PLC控制的总体设计
PLC控制系统的开发是指PLC控制系统从任务提出到设计定型、制造调试、直到使用的整个过程。
在PLC控制系统的开发和设计中,首先要明确设计要求,即确定系统的功能指标,然后制定系统方案,最后是方案的实施。
PLC控制的主要内容包含总体设计、硬件开发、软件开发及样机联调等。
硬件开发时要先设计、绘制原理图,根据系统的各项技术指标独立进行软件设计;
还要根据所设计的原理电路,综合考虑系统的性能和计算要求,合理布置元器件。
再进行印刷电路板的设计、加工,最后将元器件仔细核对后焊接在线路板上。
然后用万用表、逻辑测试笔、示波器等仪器对硬件线路进行检查排错,必要时借助仿真器进行硬件调试[13]。
在完成了硬件和软件的分别调试后就可进行联机调试,进一步排除软、硬件的错误和不足,发现设计中的错误之处及时修正,直至所设计的系统达到预期的要求。
图1是系统的研制开发流程,本次设计就按照此流程来进行设计开发。
3系统的硬件设计
在整个汽车自动清洗PLC控制系统的运行过程中,通过控制相关开关完成的任务包括:
喷水设备喷水,刷子洗刷,喷洒清洁剂以及风扇的吹干动作。
接下来的两节将分别介绍系统的输入输出地址以及相关的输入输出的电气接口。
图1系统的研制开发流程
3.1输入/输出地址表
根据汽车自动清洗PLC控制的要求,PLC的输入、输出地址表如表1所示。
表1汽车自动清洗PLC控制的输入、输出地址表
输入
输出
器件代号
地址号
功能说明
开关0
X0
启动开关
YV0
Y0
指示灯亮
开关1
X1
右极限开关
YV1
Y1
洗车机右移
开关2
X2
左极限开关
YV2
Y2
洗车机左移
开关3
X3
复位开关
YV3
Y3
喷水设备喷水
开关4
X4
停止开关
YV4
Y4
刷子洗刷
YV5
Y5
喷洒清洁剂
YV6
Y6
风扇设备工作
3.2电路设计
汽车自动清洗PLC控制I/O电气接口图如图2所示。
开关0~3分别接PLC的X0~X3四个输入,输出Y0~Y6分别接电磁阀的YV0~YV6。
PLC选用FX系列任一型号均可以。
汽车自动清洗PLC控制系统使用时注意如下几点:
(1)先将洗车机启动,待稳定后继续后面的操作。
(2)各部分没有问题,按接口电路图连线,并检查接线正确与否。
(3)输入程序,检查无误后,开启电源运行。
图2汽车自动清洗PLC控制的I/O电气接口图
3.3自动清洗机的总体结构
自动清洗机的总体结构:
行走系统,喷水系统,洗刷系统,喷洒清洁剂系统,烘干系统以及电气控制系统,总体结构见图3。
1行走系统
行走系统是自动清洗机的关键部分,它的稳定性直接影响到整个设备运转的可靠性和连续性。
考虑到成本问题,行走电机不用步进电机,运用了北仑调速电机厂生产的三相异步电动机,该电机带有断电刹车和减速箱装置,性能可靠,输入功率小,输出力矩大等优点。
2电机部分
利用电机的正反转控制清洗机系统的前进和后退,另一个电机控制喷水,喷洒清洁剂,洗刷以及烘干过程。
图3系统流程图
4系统的软件设计
图4软件设计流程
4.1系统主程序设计
LDM8002STLS25STLS30
SETS20SETY1RSTY1
STLS20RSTY2SETY2
LDX0RSTY5OUTT4K30
SETS21OUTT0K30LDT4
STLS21LDT0SETS31
SETY0SETS26STLS31
SETY1STLS26RSTY2
SETY3SETY4SETY4
SETY4RSTY1OUTT5K50
LDX1OUTT1K50LDT5
SETS22LDT1SETS32
STLS22SETS27STLS32
SETY2STLS27RSTY4
RSTY1RSTY4SETY2
LDX2SETY1OUTT6K30
SETS23OUTT2K30LDT6
STLS23LDT2SETS33
SETY5SETS28STLS33
SETY1STLS28RSTY2
RSTY2RSTY1SETY4
RSTY3SETY4OUTT7K50
RSTY4OUTT3K50LDT7
LDX1LDT3SETS34
SETS24SETS29STLS34
STLS24STLS29RSTY4
SETY2RSTY4SETY2
RSTY1SETY1LDX2
LDX2LDX1SETS35
SETS25SETS30STLS35
RSTY2LDX2SETS38RSTY0
SETY1SETS37STLS38RET
SETY3STLS37RSTY1END
SETY4RSTY2SETY2
LDX1SETY1LDX2
SETS36RSTY3SETS39
STLS36RSTY4STLS39
RSTY1SETY6RSTY2
SETY2LDX1RSTY6
图5汽车自动清洗PLC控制程序
4.2系统的中断程序设计
在洗车过程中,按下停止按钮时洗车的一切动作均停止,再次按下停止按钮时洗车动作继续刚才的洗车过程。
如果X4接通,则转到标号P10处去执行子程序,当执行SRET指令时,返回到CALL指令的下一条去执行。
其程序设计如下:
LDX4
CALLP10
………..
P10:
RSTY1
RSTY3
RSTY4
RSTY5
RSTY6
SRET
…………
使用子程序调用和返回指令时应注意:
1)转移标号不能重复,也不可与跳转指令的标号重复;
2)子程序可以嵌套调用,最多可5级嵌套。
4.3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。
LDX3
OUTY2
LDX2
OUTY0
5课题总结及展望
本文的主要研究内容是汽车自动清洗PLC控制的研究,在前人研究的基础上作了进一步的开发,吸取了前人研究的精华,补充了前人研究的不足。
本系统是基于PLC的自动控制系统,由于本系统的实现技术要求比较高,而且课题研究的时间仓促,以及本人能力有限,实物制作的比较粗糙,因此还有很多地方存在着不足之处:
(1)本系统中完成任务繁琐,增加了程序的编写难度,也相应的增加了系统的成本。
(2)系统稳定性需要加强:
复位电路有时会出现不能自动复位的情况,由于本人能力有限未能找出其中的原因,尽管这种情况不常发生,但是一旦发生就影响系统的运行[15]。
(3)在功能上需要更加完善:
本系统没有设置报警装置,如果系统发生故障,系统不能做出报警动作,这样也会影响系统的跟踪质量。
参考文献
[1]廖常初.PLC基础及应用[M].北京:
机械工业出版社.2002
[2]王春泽..资源性水危机加重可持续发展受到严重挑战[J].河北水利水电技术出版社.2001年01期
[3]杨守立杨祖荣译.汽车零件清洗工艺.人民交通出版社[M].1981年02月第1版
[4]杨青杰.三菱FX系列PLC应用系统设计指南[M].北京:
机械工业出版社.2001
[5]王开春.工业清洗技术[J].2005年3月
[6]郁汉琪等可编程序控制器原理及应用[M].北京:
中国电力出版社.1997
[7]哈尔滨成功汽车维修有限公司发展战略案例[J].哈尔滨工程大学.2007
[8]钟肇新,彭侃.可编程控制器原理及应用[M].广州:
华南理工大学出版社,1995
[9]王兆义.小型可编程序控制器实用技术[J].北京:
机械工业出版社.2003
[10]刘守操等.可编程序控制器技术与应用[M].北京:
机械工业出版社,2006
[11]李俊秀,赵黎明.可编程序控制器应用技术实训指导[M].北京:
化学工业出版社,2002
[12]王也仿.可编程序控制器应用技术[M].北京:
[13]李一樊.便携式汽车清洗器[J].现代营销(创富信息版).2007
[14]张伶艳,陆一平,李建平.小型汽车清洗设备的研制[J].机械设计与制造.2007
[15]贾荣丛,王划一.PLC控制系统的故障诊断和维护[J].软件.2006
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