自助洗車(chē)機(jī)控制的設(shè)計(jì).doc

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江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院 題 目 自助洗車(chē)機(jī)控制的設(shè)計(jì) 班 級(jí)： 機(jī)電10級(jí) 姓 名： 黃 健 學(xué) 號(hào)： 08060110327 指導(dǎo)老師： 肖 清 完成時(shí)間： 2013 年6月 摘要 時(shí)代在前進(jìn)，人們的生活水平在不斷提高，汽車(chē)是出行的重要交通工具，所以汽車(chē)的數(shù)量越來(lái)越多，同時(shí)帶動(dòng)了洗車(chē)業(yè)的發(fā)展。洗車(chē)成了不可缺少的話題和必須處理的事情。隨著科技的發(fā)展，洗車(chē)機(jī)也從原來(lái)的人工洗車(chē)發(fā)展到了如今的自助洗車(chē)，為了更加方便人們以后的洗車(chē)問(wèn)題，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完全的自助洗車(chē)，使得洗車(chē)越來(lái)越輕松、方便、快捷。本次設(shè)計(jì)的自助洗車(chē)機(jī)系統(tǒng)采用以PLC為核心的控制器思想，以按鍵和投幣機(jī)作為信息采集單元，以PLC作為數(shù)據(jù)處理和控制單元，以數(shù)碼管作為現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)單元，以指示燈作為用戶狀態(tài)單元和工作指示單元的自助洗車(chē)機(jī)控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵字：PLC控制、自助洗車(chē)、數(shù)碼管顯示 引言 一、 設(shè)計(jì)目的 我國(guó)汽車(chē)工業(yè)高速度完成長(zhǎng)，汽車(chē)行業(yè)前景廣闊。根據(jù)調(diào)查結(jié)果表明，預(yù)計(jì)2011年將持續(xù)保持增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)增長(zhǎng)率在19%至20%之間。到2020年，中國(guó)本土汽車(chē)產(chǎn)量將達(dá)到2000萬(wàn)輛左右，其中兩成產(chǎn)品將進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。 根據(jù)汽車(chē)行業(yè)專(zhuān)家們的預(yù)測(cè)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展和人們消費(fèi)觀念的改變，中國(guó)將成為世界轎車(chē)的最大消費(fèi)國(guó)之一，即我國(guó)轎車(chē)保有量在未來(lái)的一二十年里將會(huì)有飛速提高。在不久的將來(lái)，開(kāi)車(chē)將會(huì)是人們普遍掌握的生活技能，轎車(chē)也不再是特權(quán)人士的標(biāo)志，而將是人們出門(mén)的代步工具。那么當(dāng)人們擁有一輛自己的愛(ài)車(chē)時(shí)，無(wú)疑會(huì)呵護(hù)倍至。汽車(chē)的平時(shí)清潔護(hù)理和定期美容保養(yǎng)，必然成為人們?nèi)粘５南M(fèi)內(nèi)容。 另一方面，我國(guó)各大中城市雖然發(fā)展很快，但建設(shè)不配套，缺乏停車(chē)場(chǎng)所，使大量汽車(chē)只能露天棲息，飽受風(fēng)吹、雨淋、日曬的無(wú)奈，致使汽車(chē)日漸老化。這就更加促進(jìn)了汽車(chē)美容業(yè)的發(fā)展。而汽車(chē)清洗是汽車(chē)美容項(xiàng)目的重要，雖然人工洗車(chē)和pc洗車(chē)的收費(fèi)相差不幾，但在時(shí)間、效率、人的勞力、物力上卻涇渭分明。而使用自助洗車(chē)機(jī)則具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1) 洗一輛車(chē)的時(shí)間只需要3至4分鐘，效率高； 2) 能大大削減生產(chǎn)力、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省成本； 3) 手洗比起來(lái)更易吸引客戶，在提高群體形象的同時(shí)，又能大幅度提高的經(jīng)濟(jì)收益； 4) 可以采用輪回水設(shè)備，減少用水量，節(jié)能環(huán)保。 二、 設(shè)計(jì)任務(wù) 根據(jù)控制要求，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，擬定設(shè)計(jì)方案與進(jìn)度計(jì)劃，運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)，進(jìn)行自助洗車(chē)機(jī)運(yùn)行原理設(shè)計(jì)、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高理論知識(shí)工程應(yīng)用能力、系統(tǒng)調(diào)試能力、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。主要內(nèi)容包括： 1. 設(shè)計(jì)出硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖等； 2. 系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能； 3. 運(yùn)用功能指令進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)，并有主程序、子程序和中斷程序； 4. 程序結(jié)構(gòu)與控制功能自行創(chuàng)新設(shè)計(jì)； 5. 進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)自助洗車(chē)機(jī)的控制要求。 三、控制要求 1. 設(shè)計(jì)投幣100元自助洗車(chē)機(jī)。 2. 有3個(gè)投幣孔，分別為5元、10元及50元3種，當(dāng)投幣合計(jì)100元或超過(guò)時(shí)，按啟動(dòng)開(kāi)關(guān)洗車(chē)機(jī)才會(huì)動(dòng)作，啟動(dòng)燈亮起。7段數(shù)碼管會(huì)顯示投幣金額（用BCD碼），當(dāng)投幣超過(guò)100元時(shí)，可按退幣按鈕，這時(shí)7段數(shù)碼管會(huì)退回零，表示找回余額（退幣選作）。 洗車(chē)機(jī)動(dòng)作流程： 1) 按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)之后，洗車(chē)機(jī)開(kāi)始往右移，噴水設(shè)備開(kāi)始噴水，刷子開(kāi)始洗刷。 2) 洗車(chē)機(jī)右移到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往左移，噴水機(jī)及刷子繼續(xù)動(dòng)作。 3) 洗車(chē)機(jī)左移到達(dá)左極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往右移，噴水機(jī)及刷子停止動(dòng)作，清潔劑設(shè)備開(kāi)始動(dòng)作——噴灑清潔劑。 4) 洗車(chē)機(jī)右移到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往左移，繼續(xù)噴灑清潔劑。 5) 洗車(chē)機(jī)左移到達(dá)左極限開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往右移，清潔劑停止噴灑，當(dāng)洗車(chē)機(jī)往右移3s后停止，刷子開(kāi)始洗刷。 6) 刷子洗刷5s后停止，洗車(chē)機(jī)繼續(xù)往右移，右移3s后洗車(chē)機(jī)停止，刷子又開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車(chē)機(jī)繼續(xù)往右移，到達(dá)右極限開(kāi)關(guān)停止，然后往左移。 7) 洗車(chē)機(jī)往左移3s后停止，刷子開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車(chē)機(jī)繼續(xù)往左移3 s后停止，刷子開(kāi)始洗刷5s后停止，洗車(chē)機(jī)繼續(xù)往左移，直到碰到左極限開(kāi)關(guān)后停止，然后往右移。 8) 洗車(chē)機(jī)開(kāi)始往右移，并噴灑清水與洗刷動(dòng)作，將車(chē)洗干凈，當(dāng)碰到右極限開(kāi)關(guān)時(shí)，洗車(chē)機(jī)停止前進(jìn)并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動(dòng)作，直到碰到左極限開(kāi)關(guān)后停止，并開(kāi)始往右移。 9) 洗車(chē)機(jī)往右移，風(fēng)扇設(shè)備動(dòng)作將車(chē)吹干，碰到右極限開(kāi)關(guān)時(shí)，洗車(chē)機(jī)停止并往左移，風(fēng)扇繼續(xù)吹干動(dòng)作，直到碰到左極限開(kāi)關(guān)，則洗車(chē)整個(gè)流程完成，啟動(dòng)燈熄滅。 3. 原點(diǎn)復(fù)位設(shè)計(jì) 若洗車(chē)機(jī)正在動(dòng)作時(shí)發(fā)生停電或故障，則故障排除后必須使用原點(diǎn)復(fù)位，將洗車(chē)機(jī)復(fù)位到原點(diǎn)，才能做洗車(chē)全流程的動(dòng)作，其動(dòng)作就是按下[復(fù)位按鈕]，則洗車(chē)機(jī)的右移、噴水、洗刷、風(fēng)扇及清潔劑噴灑均需停止，洗車(chē)機(jī)往左移，當(dāng)洗車(chē)機(jī)到達(dá)左極限開(kāi)關(guān)時(shí)，原點(diǎn)復(fù)位燈亮起，表示洗車(chē)機(jī)完成復(fù)位動(dòng)作。 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 一、系統(tǒng)硬件配置及組成原理 本系統(tǒng)由三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列的PLC、人機(jī)交互和串口通信、數(shù)碼管和電源組成。其所需完成的功能是將鍵盤(pán)和投幣機(jī)采集到的信息通過(guò)I/O端口輸送到PLC內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到的結(jié)果判斷是否滿足開(kāi)始洗車(chē)的條件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)洗車(chē)電路的控制。同時(shí)數(shù)據(jù)處理時(shí)要求進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)顯示和指示燈的閃動(dòng)。 二、硬件系統(tǒng)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為作為數(shù)據(jù)處理和控制單元，以數(shù)碼管作為數(shù)據(jù)顯示單元，以指示燈作為用戶狀態(tài)單元和開(kāi)鎖指示單元，組成硬件結(jié)構(gòu)框架圖。 其中按鈕輸入信號(hào)包括人工輸入的信號(hào)和洗車(chē)機(jī)碰到限位開(kāi)關(guān)時(shí)的信號(hào)。人工輸入信號(hào)包括：開(kāi)始按鈕、開(kāi)始投幣按鈕、投幣結(jié)束按鈕、開(kāi)始洗車(chē)按鈕；洗車(chē)機(jī)碰到限位開(kāi)關(guān)的信號(hào)包括：洗車(chē)機(jī)初始位置信號(hào)、左限位開(kāi)關(guān)信號(hào)、右限位開(kāi)關(guān)信號(hào)。 三、I/O分配表 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) X0 顯示個(gè)位的七段數(shù)碼管 Y0~Y7 復(fù)位開(kāi)關(guān) X1 顯示十位的七段數(shù)碼管 Y10~Y17 右極限開(kāi)關(guān) X2 顯示百位的七段數(shù)碼管 Y20~Y27 左極限開(kāi)關(guān) X3 洗車(chē)機(jī)右移 Y30 5元投幣孔 X4 洗車(chē)機(jī)左移 Y31 10元投幣孔 X5 洗車(chē)指示燈 Y32 50元投幣孔 X6 找錢(qián)指示燈 Y33 退幣 X7 噴水 Y34 刷子洗刷 Y35 噴清潔劑 Y36 風(fēng)扇 Y37 四、硬件系統(tǒng)總體接線圖 程序設(shè)計(jì) 一、控制程序流程圖 二、控制程序設(shè)計(jì)思路 通過(guò)控制要求可知，本程序設(shè)計(jì)主要分為兩部分：投幣程序和洗車(chē)程序。先啟動(dòng)洗車(chē)機(jī)，然后開(kāi)始投幣，當(dāng)投入的總錢(qián)數(shù)大于等于100元，然后找余錢(qián)并啟動(dòng)洗車(chē)程序，開(kāi)始洗車(chē)，洗車(chē)指示燈亮。洗車(chē)程序結(jié)束，洗車(chē)機(jī)碰到左極限開(kāi)關(guān)自動(dòng)停止，洗車(chē)指示燈亮熄滅。在洗車(chē)過(guò)程中，如果出現(xiàn)故障，排除故障后按復(fù)位開(kāi)關(guān)，程序跳轉(zhuǎn)到洗車(chē)程序開(kāi)始出重新運(yùn)行洗車(chē)程序直至結(jié)束。 三、控制程序時(shí)序圖 四、系統(tǒng)控制程序 程序梯形圖如下： 指令表： 1、啟動(dòng)洗車(chē)機(jī)及投幣程序： 2、洗車(chē)程序： 四、系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果分析 在程序編寫(xiě)完成后，先檢驗(yàn)其是否符合設(shè)計(jì)初衷，是否能達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)。首先是投幣程序的調(diào)試，檢驗(yàn)投幣時(shí)程序是否能得到信號(hào)，在滿足條件的情況下能否得到響應(yīng)。然后是洗車(chē)程序的調(diào)試，通過(guò)假定輸入一定的初值來(lái)檢驗(yàn)程序是否正常。通過(guò)多次的調(diào)試和修改，基本達(dá)到了控制要求。 總結(jié) 本次綜合實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用PLC控制的一些相關(guān)知識(shí)，如運(yùn)用PLC的I/O端口、數(shù)碼管顯示等各種實(shí)用功能。本次實(shí)驗(yàn)使得我們對(duì)于PLC控制器的組成以及工作原理有了更深的了解，鞏固了PLC的編程方法，學(xué)會(huì)了使用PLC仿真軟件進(jìn)行編程以及調(diào)試。 參考文獻(xiàn) 1、袁任光，可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例，華南理工大學(xué)出版社，2003 2、常曉玲，電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器，機(jī)械工業(yè)出版社，2004 3、鐘肇新、彭侃，可編程控制器原理與應(yīng)用，華南理工大學(xué)出版社，2004 4、鐘肇新、范建東、馮太合，可編程控制器原理及應(yīng)用，華南理工大學(xué)出版社，2008 5、何有華，可編程控制器及常用控制電器，冶金工業(yè)出版社，2008 6、賀哲榮，流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)（三菱FX2系列），西安電子科技大學(xué)出版社，2008 7、王建、張宏，三菱PLC入門(mén)與典型應(yīng)用，中國(guó)電力出版社，2009