《畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）汽車自動(dòng)清洗機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）汽車自動(dòng)清洗機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（30頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 汽車自動(dòng)清洗機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要文章對(duì)我國(guó)發(fā)展低成本自動(dòng)化的重要性等方面進(jìn)行了研究。以自動(dòng)汽車清洗機(jī)為對(duì)象，探討了全自動(dòng)汽車清洗機(jī)智能控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。根據(jù)實(shí)際需要和市場(chǎng)的需求，在常規(guī)的可編程控制器（PLC）和單片機(jī)控制中，選擇了以可編程控制器為主的控制方案。根據(jù)自動(dòng)清洗機(jī)的工藝過(guò)程和控制要求，采用三菱 FX2N 型號(hào)可編程序控制器設(shè)計(jì)了自動(dòng)洗車機(jī)的控制系統(tǒng)。它要求其控制設(shè)備具有很強(qiáng)的抗干擾能力，而 PLC 是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型工業(yè)控制器。由于它把計(jì)算機(jī)的編程靈活、功能齊全、應(yīng)用面廣泛等優(yōu)點(diǎn)與控制器系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，而其本身又具有體積小、重

2、量輕、耗電省等特點(diǎn)，在工業(yè)過(guò)程控制中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。文章中采用了以工業(yè)順序控制過(guò)程中廣泛使用的可編程控制器（PLC）對(duì)自動(dòng)洗車機(jī)進(jìn)行控制。通過(guò)對(duì)自動(dòng)洗車機(jī)的工作原理的分析，提出總體設(shè)想，初步設(shè)計(jì)了電氣控制部分的設(shè)計(jì)方案和 PLC 控制的程序流程圖。關(guān)鍵字：可編程控制器；自動(dòng)控制；順序控制；自動(dòng)洗車機(jī) ICONTROL SYSTEM OF PROGRAMMABLE CONTROLLER USED IN AUTOMATIC CAR WASHERSAbstract Article develop to our country low cost automatic importance，etc. r

3、espect carry on research. Regard industrial board cutting machine as target, probe into full-automatic to can cut board quick-witted realization scheme of the control system. According to the real demand of and the market, in the regular programmable controller (PLC) and one-chip computer control, h

4、ave chosen the control scheme relying mainly on programmable controller.According to the technological process and control requirements of the automatic car washer，a FX2N programmable controller is applied in the control system of that washer. It requires its apparatus of control to have very strong

5、 anti-interference ability, and PLC is the controller of a kind of infant industry developed in recent years. Because the programming of a pair of computer of its is flexible , and controller control of system simple easy to use, anti-interference ability strong, price getting cheap advantage combin

6、ed together, and it has characteristics such as small, light, power consumptive provinces etc., the application in the industrial process is controlled is more and more extensive.Article adopt in industrial order controlling programmable controllering (PLC ) that course using extensively to automati

7、c car washer control automatically. Through to cutting the analysis of the operation principle of the board machine automatically, put forward the general program, have designed the procedure flow diagram that design plan and PLC of the electric running part controlled tentatively. Keyword：Programma

8、ble controller; Automatic control; The order is controlled; Automatic car washer II 目 錄摘要.IAbstract.II1 前言.11.1 背景.11.2 問(wèn)題的提出.11.3 研究本課題的內(nèi)容.22 自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝流程.32.1 控制系統(tǒng)要求及結(jié)構(gòu).32.1.1 控制系統(tǒng)要求.32.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成.32.2 系統(tǒng)的操作步驟.43 可編程控制器概述.53.1 PLC 可編程控制器的定義.53.2 PLC 的特點(diǎn)與應(yīng)用.53.2.1 PLC 特點(diǎn).53.2.2 PLC 應(yīng)用領(lǐng)域.63.2.3 可編

9、程控制器的發(fā)展趨勢(shì).73.3 PLC 的分類.73.3.1 按 I/O 點(diǎn)數(shù)分類.73.3.2 按結(jié)構(gòu)分類.83.3.3 按功能分類.83.4 PLC 產(chǎn)品的比較.93.4.1 歐姆龍 PLC 簡(jiǎn)介.93.4.2 西門子 PLC 簡(jiǎn)介.93.5 三菱 FX 系列 PLC.103.5.1 三菱 FX 系列簡(jiǎn)介.103.5.2 三菱 FX2N 系列 PLC 的特點(diǎn).113.6 傳感器的選擇.124 自動(dòng)洗車機(jī)可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).144.1 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則.144.2 PLC 型號(hào)選擇.144.3 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容.174.2.1 自動(dòng)洗車機(jī) PLC 控制系統(tǒng)分配表分配表.174.

10、2.2 程序狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖.17 4.2.3 自動(dòng)洗車機(jī) PLC 外部裝置接線圖.194.2.4 控制系統(tǒng)主電路圖和電器接線圖.194.2.5 PLC 控制梯形圖.21總 結(jié).23參考文獻(xiàn).24附錄 PLC 控制指令表.22致 謝.25 01 前言1.1 背景我國(guó)工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化程度普遍較低，PLC 產(chǎn)品有很大的應(yīng)用空間，如機(jī)械行業(yè) 80%以上的設(shè)備仍采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器進(jìn)行控制。我國(guó)大中型企業(yè)普遍采用了先進(jìn)的自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，但絕大部分小型企業(yè)尚未應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)和產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。隨著競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇，越來(lái)越多的小型企業(yè)將采用經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的自動(dòng)化產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，以提高企

11、業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。 在發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車的清洗、上蠟、吹干等維護(hù)工作，大多已經(jīng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)電腦控制，一般可以在 67min 內(nèi)自動(dòng)完成，質(zhì)量高，效果好。尤其是用 PLC 控制的自動(dòng)洗車機(jī)，由于 PLC 的可靠性好，通用性強(qiáng)，編程方便，使自動(dòng)洗車系統(tǒng)的控制簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，工作可靠，設(shè)計(jì)周期短，修改方便，省去大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，安裝接線方便，并且當(dāng)洗車機(jī)工藝過(guò)程要求變動(dòng)時(shí)，一般不需要大量改動(dòng)硬件控制電路，只需改變軟件程序即可實(shí)現(xiàn)，而且可在監(jiān)控狀態(tài)下現(xiàn)場(chǎng)檢查和修改；因此 PLC 是一種較理想的控制工具。1.2 問(wèn)題的提出全自動(dòng)汽車清洗機(jī)是汽車清洗行業(yè)普遍使用的設(shè)備。隨著我國(guó)汽車制造行業(yè)

12、的持續(xù)高速增長(zhǎng)，社會(huì)對(duì)汽車后發(fā)展時(shí)代的需求量不斷增長(zhǎng)，對(duì)汽車自動(dòng)清洗功能提出了更高的要求；另外，隨著洗車行業(yè)里的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇和人力資源成本的上升，各家為了在競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利地位，除了保證汽車清洗快速化外，對(duì)汽車清洗的效率和質(zhì)量也提出了更高的要求。基于上述，汽車自動(dòng)清洗迫切需要高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品設(shè)備。全自動(dòng)汽車清洗機(jī)是汽車后時(shí)代發(fā)展服務(wù)關(guān)鍵的設(shè)備之一，一些資金充足的服務(wù)公司購(gòu)進(jìn)先進(jìn)的汽車自動(dòng)清洗機(jī)，增加服務(wù)的質(zhì)量和效率。人工洗車的不足：1）用水量大在這個(gè)資源日益匱乏的時(shí)代，節(jié)約創(chuàng)新是企業(yè)的生存之道。在能源方面水的不足也日益顯現(xiàn)，南水北調(diào)工程足以證明北方淡水資源的缺乏，大城市中淡水資源的缺乏和污染

13、促使了城市水價(jià)的上調(diào)，尤其是商業(yè)用水，生活用水也由原來(lái)的每立方兩元的價(jià)格調(diào)到如今的四元多，商業(yè)用水有的地方每立方則達(dá)到八元之多。然而在人工洗車時(shí)不能控制水的用量，而且水的回收利用率較低，這就使得商家在成本上在增加了投入。2）勞動(dòng)量大、效率不高人工洗車的效率不高，勞動(dòng)量大，一個(gè)全自動(dòng)洗車機(jī)洗一部車僅需要幾分鐘，操作工人只需一個(gè)，而人工洗一部車則需要十幾分鐘甚至幾十分鐘，而且還是多人以上同時(shí)工作，其效率大大低于自動(dòng)洗車機(jī)。 1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求如下：1）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)。當(dāng)滿足自動(dòng)洗車機(jī)的初始條件后由一名操作員操作一次后能實(shí)現(xiàn)全部清洗工作。初始條件：門架在后部位置，水平滾筒在升起位置，一輛車在沖洗

14、區(qū)。初始條件滿足后，按下啟動(dòng)按鈕。這時(shí)循環(huán)指示燈亮，等待 10s。水平滾筒向下移動(dòng)5s。水平滾筒開始旋轉(zhuǎn)，同時(shí)門架向前移動(dòng)。門架碰到前限位開關(guān)時(shí)停止向前運(yùn)動(dòng)，并自動(dòng)后退。門架碰到后限位開關(guān)時(shí)停止向后運(yùn)動(dòng)，同時(shí)滾筒停止旋轉(zhuǎn)，并發(fā)出升起水平滾筒的指令，直到到達(dá)上限位開關(guān)，循環(huán)結(jié)束。2）手動(dòng)停止。在自動(dòng)洗車過(guò)程中如果出現(xiàn)緊急情況可以一鍵停止，如果想再洗車必須要手動(dòng)升起滾筒和門架后退到初始位置。本課題的研究，主要是針對(duì)汽車自動(dòng)清洗機(jī)控制設(shè)備的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過(guò)設(shè)計(jì)控制電氣圖和 PLC 程序的編寫，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)控制，提高設(shè)備和資源的利用率以及洗車的質(zhì)量。在本次的研究和設(shè)計(jì)過(guò)程中，雖然遇到了多方面的問(wèn)題，

15、但是通過(guò)查閱大量的資料和對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的觀察和研究，以及得到了大家的支持和幫助，不但使得問(wèn)題得到了解決，而且使我在這種設(shè)計(jì)的過(guò)程中，學(xué)到了更多的知識(shí)。這種知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的積累，將會(huì)對(duì)控制設(shè)計(jì)有更大的促進(jìn)作用。此次的設(shè)計(jì)，在很多方面還存在著不足，但我相信，在今后的工作過(guò)程中，通過(guò)實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累和技術(shù)的不斷提高，設(shè)備的不斷更新，各控制技術(shù)的發(fā)展，在設(shè)備的控制理論的不斷研究，將會(huì)使得這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加完善，控制系統(tǒng)更加優(yōu)越。1.3 研究本課題的內(nèi)容本課題主要從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，解決生產(chǎn)和應(yīng)用實(shí)際中存在的問(wèn)題，采用比較基本的控制手段和機(jī)械安裝結(jié)構(gòu)來(lái)完成全自動(dòng)洗車機(jī)的開發(fā)。本課題研究和實(shí)現(xiàn)的目的是通過(guò)實(shí)

16、際項(xiàng)目，解決汽車清洗過(guò)程中的低自動(dòng)化程度、低效率、低洗車清潔度、低水資源利用率等缺點(diǎn)。并在此基礎(chǔ)上，大大地降低了洗車業(yè)的成本。在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，著重對(duì)以下幾個(gè)主要問(wèn)題進(jìn)行研究：1）充分利用可編程控制器的優(yōu)點(diǎn)，采用 PLC 進(jìn)行系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)；2）實(shí)現(xiàn)正常全自動(dòng)高效率洗車功能；3）洗車過(guò)程步驟實(shí)時(shí)顯示，系統(tǒng)工作狀態(tài)清晰； 4）實(shí)現(xiàn)急停、手動(dòng)復(fù)位、停電記憶保存等附加功能；5）增加其它功能時(shí)程序修改簡(jiǎn)單，無(wú)需過(guò)多修改硬件。 22 自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝流程2.1 控制系統(tǒng)要求及結(jié)構(gòu)2.1.1 控制系統(tǒng)要求1）自動(dòng)循環(huán)初始條件：門架在后部位置，水平滾筒在升起位置，一輛車在沖洗區(qū)。初始條件滿足后，按

17、下啟動(dòng)按鈕。這時(shí)循環(huán)指示燈亮，等待 10s。水平滾筒向下移動(dòng) 5s。水平滾筒開始旋轉(zhuǎn)，同時(shí)門架向前移動(dòng)。門架碰到前限位開關(guān)時(shí)停止向前運(yùn)動(dòng)，并自動(dòng)后退。門架碰到后限位開關(guān)時(shí)停止向后運(yùn)動(dòng)，同時(shí)滾筒停止旋轉(zhuǎn)，并發(fā)出升起水平滾筒的指令，直到到達(dá)上限位開關(guān)，循環(huán)結(jié)束。 2）手動(dòng)停止用帶自鎖的停止按鈕，可在任何時(shí)刻停止循環(huán)。若要開始新的循環(huán)，應(yīng)進(jìn)行如下操作：手動(dòng)升起滾筒到上限；手動(dòng)門架后退到后限位。圖 2-1 電腦自動(dòng)洗車結(jié)構(gòu)示意圖2.1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成洗車系統(tǒng)主要有以下幾部分組成：1）一個(gè)支撐水平滾筒和垂直滾筒門架，由一個(gè)雙向操作（向前和向后）的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 32）一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)的水平滾筒和垂直滾筒的電機(jī)

18、。3）一個(gè)用于升降水平滾筒的電機(jī)。4）限位開關(guān)：水平滾筒的上限位、門架的前后位置限制。5）一對(duì)光電開關(guān)、交流接觸器以及相應(yīng)的閃爍燈2.2 系統(tǒng)的操作步驟1）自動(dòng)循環(huán)沖洗 初始條件：門架在后部位置（后限位開關(guān)閉合）水平滾筒在生氣位置（上限位開關(guān)閉合） ，一輛車在沖洗區(qū)內(nèi)（車輛出現(xiàn)傳感器閉合） 。當(dāng)初始條件滿足時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，開始如下圖的循環(huán)過(guò)程：循環(huán)指示燈亮，等待 10 秒。水平滾筒向下移動(dòng)（KM1 閉合）5 秒。水平滾筒開始旋轉(zhuǎn)（KM3 閉合）并且門架向前運(yùn)動(dòng)（KM4 閉合） ，設(shè)置噴水泵和旋轉(zhuǎn)滾筒的電機(jī)同時(shí)被激活。門架向前運(yùn)動(dòng)，碰到門架前限位開關(guān)時(shí)停止，這時(shí)門架自動(dòng)后退（KM5閉合） 。門

19、夾后退，碰到后限位開關(guān)時(shí)停止，同時(shí)滾筒停止旋轉(zhuǎn)，并發(fā)出升起水平滾筒的指令（KM2 閉合） ，直到達(dá)到上限位開關(guān)，結(jié)束循環(huán)。2）手動(dòng)立即停止一個(gè)鎖存按鈕可以在任何時(shí)候停止循環(huán)（立即停止所有電機(jī)） 。要開始一個(gè)新的循環(huán)，必須執(zhí)行一下操作：按下手動(dòng)升起按鈕，將水平滾筒升至上限位置（至上限位開關(guān)） 。按下門架后退按鈕，將門架退至后部位置（至后限位開關(guān)） 。3）循環(huán)沖洗流程圖如圖 2-2。 4初始條件循環(huán)開始指示燈亮降低滾筒（KM1）滾筒旋轉(zhuǎn)（KM3）門架前進(jìn)（KM4）門架前進(jìn)停止門架后退（KM5）門架后退停止?jié)L筒旋轉(zhuǎn)停止升起滾筒(KM2)啟動(dòng)條件延遲 10s(KT1)延遲 5s(KT2)門架前限位開關(guān)

20、 X003門架后限位開關(guān) X004上限位開關(guān) X005圖 2-2 自動(dòng)洗車系統(tǒng)控制流程圖循環(huán)結(jié)束3 可編程控制器概述3.1 PLC 可編程控制器的定義可編程控制器，簡(jiǎn)稱 PLC（Programmable logic Controller）,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在 1987 年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義： “PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操

21、作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 ”3.2 PLC 的特點(diǎn)與應(yīng)用3.2.1 PLC 特點(diǎn)1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。2) 豐富的 I/O 接口模塊PLC 針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的 I/O 模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接

22、近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。3）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。4）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC 接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)

23、過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。6）體積小，重量輕，能耗低 5以超小型 PLC 為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于 100mm，重量小于 150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。3.2.2 PLC 應(yīng)用領(lǐng)域目前，PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。 1）開關(guān)量的邏輯控制 這是 PLC 最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)

24、、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的 A/D 轉(zhuǎn)換及 D/A 轉(zhuǎn)換。PLC 廠家都生產(chǎn)配套的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。 3）運(yùn)動(dòng)控制 PLC 可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)的控制。從控制機(jī)構(gòu)配置來(lái)說(shuō)，早期直接用于開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要

25、PLC 廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動(dòng)控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 4）過(guò)程控制 過(guò)程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型 PLC 都有 PID 模塊，目前許多小型 PLC 也具有此功能模塊。PID處理一般是運(yùn)行專用的 PID 子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制、自動(dòng)清洗機(jī)等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 5）數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算） 、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成

26、數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無(wú)人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過(guò)程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 6）通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展，工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各 PLC 廠商都十分重視 PLC 的通信功能，紛紛推出各自的 6網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。3.2.3 可編程控制器的發(fā)展趨勢(shì)PLC 是一門綜合技術(shù)，其發(fā)展與微電子技術(shù)

27、和計(jì)算機(jī)技術(shù)密切相關(guān)，隨著可編程控制器應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，它本身也在不斷發(fā)展。目前，PLC 主要朝兩個(gè)方向發(fā)展：1.小型化方向發(fā)展目前的小型 PLC 大都局限在開關(guān)量輸入輸出，而且 CPU 和 I/O 部件組裝在一個(gè)箱體內(nèi)，今后的小型 PLC 也將增加模擬量處理功能，而且也將有靈活的組態(tài)特性并且能與其他機(jī)型連用。2.大型化方向發(fā)展主要有以下幾個(gè)方面：1）功能不斷增強(qiáng)：不僅具有邏輯運(yùn)算、計(jì)數(shù)、定時(shí)等基本功能，還具有數(shù)值運(yùn)算、模擬調(diào)節(jié)、監(jiān)控、記錄、顯示、與計(jì)算機(jī)接口、通信等功能。2）應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大：不僅能進(jìn)行一般的邏輯控制，種類齊全的接口模塊還能進(jìn)行中斷控制、智能控制、過(guò)程控制、遠(yuǎn)程控制等。3）性

28、能不斷提高：采用高性能處理器，提高處理速度，加快 PLC 的響應(yīng)時(shí)間；為了擴(kuò)大存儲(chǔ)容量，許多公司已使用了磁泡存儲(chǔ)器或硬盤；采用多處理器技術(shù)，以提高性能；采用冗余熱設(shè)備用系統(tǒng)或三選二表決系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)可靠性。4）編程軟件多樣化和高級(jí)化、標(biāo)準(zhǔn)化。5）構(gòu)成形式的分散化和集散化：PLC 與 I/O 口分散，分散的每個(gè) I/O 口輸入輸出點(diǎn)數(shù)可以少到幾十個(gè)點(diǎn)，分散的單元可以是幾十個(gè)或上百個(gè)，通信和網(wǎng)絡(luò)功能逐步增強(qiáng)。3.3 PLC 的分類PLC 產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì) PLC 的分類可以根據(jù)結(jié)構(gòu)、功能的差異等進(jìn)行大致分類。 3.3.1 按 I/O 點(diǎn)數(shù)分類 PLC 按其 I/O 點(diǎn)數(shù)多

29、少一般可分為以下 4 類。 1）微型 PLC:I/O 點(diǎn)數(shù)小于 64 點(diǎn)的 PLC 為超小型或微型 PLC。 2）小型 PLC:I/O 點(diǎn)數(shù)為 256 點(diǎn)以下，用戶程序存儲(chǔ)容量小于 8KB 的為小型 PLC。它可以連接開關(guān)量和模擬量 I/O 模塊以及其他各種特殊功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。如西門子公司的 S7-200PLC，三菱公司的 F1、F2 和 FX0 系列 PLC 都屬于小型機(jī)。 3）中型 PLC：I/O 點(diǎn)數(shù)在 5122048 點(diǎn)之間的為中型 PLC。它除了具有小型機(jī)所能實(shí)現(xiàn)的功能外，還具有更強(qiáng)大的通信聯(lián)網(wǎng)功能、更豐富的指令系統(tǒng)

30、、更大的內(nèi)存容量和更快的掃描速度。如西門子公司的 S7-300PLC、三菱公司的 A1S 系列 PLC 都屬于中型機(jī). 74）大型 PLC：I/O 點(diǎn)數(shù)為 2048 點(diǎn)以上的為大型 PLC。它具有極強(qiáng)的軟件和硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構(gòu)成三級(jí)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。另外大型 PLC 還可以采用三個(gè) CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器具有更高的可靠性。如西門子公司的 S7-400 系列 PLC、三菱公司的 A3M、A3N 系列 PLC 都屬于大型機(jī)。 3.3.2 按結(jié)構(gòu)分類 PLC 按其結(jié)構(gòu)可分為整體式、模塊式及疊裝式 3 種。 1）整體式 PLC 將 CPU、I/O 單元、

31、電源、通信等部件集成到一個(gè)機(jī)殼內(nèi)的稱為整體式 PLC。整體式PLC 由不同 I/O 點(diǎn)數(shù)的基本單元(又稱主機(jī))和擴(kuò)展單元組成?；締卧獌?nèi)有 CPU、I/O 接口、與 I/O 擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口以及與編程器相連的接口。擴(kuò)展單元內(nèi)只有 I/O 接口和電源等，沒(méi)有 CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。它還配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。整體式 PLC 一般都是小型機(jī)。 2）模塊式 PLC 模塊式 PLC 是將 PLC 的每個(gè)工作單元都制成獨(dú)立的模塊，如 CPU 模塊、I/O 模塊、電源模塊(有的含在 CPU 模塊中)以及各種功能模塊。模塊式 PLC

32、由母板(或框架)以及各種模塊組成。把這些模塊按控制系統(tǒng)需要選取后，安插到母板上，就構(gòu)成了一個(gè)完整的PLC 系統(tǒng)。這種模塊式 PLC 的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型 PLC 一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。例如，西門子公司的S7-300 系列、S7-400 系列 PLC 都采用模塊式結(jié)構(gòu)形式。 3）疊裝式 PLC 將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成所謂疊裝式 PLC。疊裝式 PLC 將 CPU 模塊、電源模塊、通信模塊和一定數(shù)量的 I/O 單元集成到一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，如果集成的 I/O 模塊不夠使用，可以進(jìn)行模塊擴(kuò)展。其 CPU、電源、I/O 接口等也是各

33、自獨(dú)立的模塊，但它們之間要靠電纜進(jìn)行連接，并且各模塊可以一層層地疊裝。疊裝式 PLC 集整體式 PLC 與模塊式PLC 優(yōu)點(diǎn)于一身，它不但系統(tǒng)配置靈活，而且體積較小，安裝方便。西門子公司的 S7-200 系列 PLC 就是疊裝式的結(jié)構(gòu)形式。 3.3.3 按功能分類 根據(jù) PLC 所具有的功能不同，可將 PLC 分為低檔、中檔、高檔 3 類。 1）低檔 PLC 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量的模擬量 I/O、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。 2）中檔 PLC 8除具有低檔 PLC 的功能外，還具

34、有較強(qiáng)的模擬量 I/O、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程 I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID(比例、積分、微分控制)控制等功能，以適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。 3）高檔 PLC 除具有中檔 PLC 的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、函數(shù)、表格、CRT 可編程控制器原理與應(yīng)用顯示、打印和更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。一般低檔機(jī)多為小型 PLC，采用整體式結(jié)構(gòu)；中檔機(jī)可為大、中、小型 PLC，其中小型 PLC 多采用整體式結(jié)構(gòu)，中型和大型PLC 采用模塊式結(jié)構(gòu)。3.4 PLC 產(chǎn)品的比較3.4.1 歐姆龍 PL

35、C 簡(jiǎn)介日本 OMRON（立石公司）電機(jī)株式會(huì)社是世界上生產(chǎn) PLC 的著名廠商之一。SYSMAC C 系列 PLC 產(chǎn)品以其良好的性能價(jià)格比被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品加工、材料處理和工業(yè)控制過(guò)程等領(lǐng)域，其產(chǎn)品在日本其銷量?jī)H次于三菱，居第二位，在我國(guó)也是應(yīng)用非常廣泛的 PLC 之一。OMRON C 系列 PLC 產(chǎn)品門類齊、型號(hào)多、功能強(qiáng)、適應(yīng)面廣。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大類產(chǎn)品。整體式結(jié)構(gòu)的微型 PLC 機(jī)是以 C20P 為代表的機(jī)型。疊裝式（或稱緊湊型）結(jié)構(gòu)的微型機(jī)以 CJ 型機(jī)最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型 PLC 機(jī)以 P 型機(jī)和 CPM 型機(jī)最為典型，這兩

36、種都屬堅(jiān)固整體型結(jié)構(gòu)。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越，通過(guò) I/O 擴(kuò)展可實(shí)現(xiàn) 10140 點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏幕上進(jìn)行編程，CPM 型機(jī)是 OMRON 產(chǎn)品用戶目前選用最多的小型機(jī)系列產(chǎn)品。在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型 PLC 機(jī)要比大、中型機(jī)的應(yīng)用更廣泛。在電氣設(shè)備的控制應(yīng)用方面，一般采用小型 PLC 都能夠滿足需求。3.4.2 西門子 PLC 簡(jiǎn)介德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的 PLC 產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7

37、-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI 人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7 系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7-200） ，小規(guī)模性能要求的 PLC（如S7-300）和中、高性能要求的 PLC（如 S7-400）等。1）SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC 是超小型化的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè) 9及控制等。S7-200 PLC 的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC 可提供 4 個(gè)不同的基本型號(hào)與 8 種 CPU

38、可供選擇使用。 2）SIMATIC S7-300 PLC S7-300 是模塊化小型 PLC 系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與 S7-200PLC 比較，S7-300 PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.60.1s）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在 S7-300 操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對(duì)話的編程要求大大減少。SIMATIC 人機(jī)界面（HMI）從 S7-300 中取得數(shù)據(jù)，S7-300 按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-3

39、00 操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU 的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件；多級(jí)口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改；S7-300 PLC 設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC 可通過(guò)編程軟件 Step 7 的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡(jiǎn)單。S7-300 PLC 具有多種不同的通信接口，并通過(guò)多種通信處理器來(lái)連接 AS-I 總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來(lái)連

40、接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在 CPU 中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他 SIMATIC S7/M7/C7 等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。 3）SIMATIC S7-400 PLC S7-400 PLC 是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。S7-400 PLC 采用模塊化無(wú)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級(jí)別（功能逐步升級(jí)）的 CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級(jí)時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０澹隳苁瓜到y(tǒng)升級(jí)和充分滿足需要。4）人機(jī)界面（HMI）硬件 HMI 硬件配合 PLC 使用，為用戶提供數(shù)據(jù)、圖形和事

41、件顯示，主要有文本操作面板TD200（可顯示中文） ，OP3，OP7，OP17 等；圖形/文本操作面板 OP27，OP37 等，觸摸屏操作面板 TP7，TP27/37，TP170A/B 等；SIMATIC 面板型 PC670 等。個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）也可以作為 HMI 硬件使用。HMI 硬件需要經(jīng)過(guò)軟件（如 ProTool）組態(tài)才能配合PLC 使用。3.5 三菱 FX 系列 PLC3.5.1 三菱 FX 系列簡(jiǎn)介1）F、F1、F2 系列 PLC F 系列 PLC 是三菱公司 1981 年推出的早期產(chǎn)品，它是僅有開關(guān)量控制功能的小型整體式結(jié)構(gòu) PLC，指令只有 20 條，它由基本單元、擴(kuò)展單元和功

42、能單元組成。 10 F 系列 PLC 只有 20 條指令，但其指令系統(tǒng)與三菱公司后來(lái)推出的 F、F1、F2 和 FX2系列兼容。它的內(nèi)部元件如輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等也較少。 F1、F2 系列 PLC 是在 F 系列 PLC 之后開發(fā)出來(lái)的，因此它們?cè)谲浻布矫嬗性S多相同之處，但 F、F1、F2 系列的功能增強(qiáng)很多。2）FX 系列 PLC 20 世紀(jì) 80 年代末，三菱公司又推出 FX 系列產(chǎn)品（FX-16M、FX-24M、FX32-M、FX-48M、FX64-M、FX-80M 等）這些產(chǎn)品在容量、速度、特殊功能、網(wǎng)絡(luò)通信等方面都較 F1、F2 系列都又較大的提高。上世紀(jì) 90 年代該公司

43、開發(fā)出了整體式高功能小型機(jī) FX2 系列。近幾年該公司又推出了 FX1、FX0、FX0S、FX0N、FX2N等系列產(chǎn)品。其中FX0S、FX0N、FX2N目前在中國(guó)市場(chǎng)的銷量較好，這三種型號(hào)的 PLC 在外觀、高度、寬度上差不多，但性能和價(jià)格上又很大差別。表 3-1 FX0S、FX0N、FX2N的性能比較型號(hào)I/O 點(diǎn)數(shù)用戶程序步數(shù)功能指令（條）通信功能基本指令執(zhí)行時(shí)間（s）模擬量模FX0S10-30800 步 EEPROM50無(wú)1.6-3.6無(wú)FX0N24-1282K 步 EEPROM55較強(qiáng)1.6-3.6有FX2N16-256內(nèi)附 8K 步 RAM298強(qiáng)0.08有FX2N系列是三菱公司近幾

44、年推出的新品種，它的功能更為強(qiáng)大，擴(kuò)展模塊非常豐富，本課題就采用該型號(hào)，在下章將詳細(xì)介紹。3）A 系列 PLC A 系列是三菱公司新型的帶智能接口的 PLC，它包括 AOJ2、A1、A2、A3 和 A2A等系列幾大品種。 A 系列有很強(qiáng)的通訊功能，每一子系統(tǒng)均有通用型、帶光纖通訊接口和帶雙絞線通訊接口的 3 中 CPU 單元或 CPU 模塊。此外還有分散孔子接口和遙控接口。A 系列 PLC 之間，A 系列與 F、F1、F2、FX 系列 PLC 和三菱公司的變頻器之間，均可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。4）Q 系列 PLC 近年三菱公司還推出了 Q 系列 PLC,它有為中大型控制系統(tǒng)提供服務(wù)的高性能模塊，本地

45、 I/O 點(diǎn)數(shù)可達(dá) 4096 點(diǎn)（加上遠(yuǎn)程點(diǎn)數(shù)，最多可達(dá) 8192 點(diǎn)） ，程序容量達(dá) 252K 步，每最快可達(dá) 0.034s，內(nèi)部元件非常豐富。也有為中小型控制系統(tǒng)提供服務(wù)的基本模塊，I/O 點(diǎn)數(shù) 256-1024，程序容量 8-14K 步，每步勻速暗暗速度最快 0.1s，內(nèi)部元件也非常豐富。Q 系列配置靈活，除主基板外，最多還可擴(kuò)展 7 塊基板，共 64 個(gè)模板，可進(jìn)行多CPU 配置。功能模塊非常豐富，如高精度 A/D 模塊，D/A 模塊。位控模塊、中斷模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊、通訊模塊等。 113.5.2 三菱 FX2N 系列 PLC 的特點(diǎn) 1）集成型和高性能 CPU 電源 輸入輸

46、出三為一體。對(duì) 6 種基本單元，可以以最小 8 點(diǎn)為單位連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最大可以擴(kuò)展輸入輸出 256 點(diǎn)。 2）高速運(yùn)算 基本指令：0.08us/指令，應(yīng)用指令：1.52 數(shù) 100us/指令 3）安心、寬裕的存儲(chǔ)器規(guī)格 內(nèi)置 8000 步 RAM 存儲(chǔ)器，安裝存儲(chǔ)盒后，最大可以擴(kuò)展到 16000 步 4）豐富的軟元件范圍 輔助繼電器：3072 點(diǎn)，定時(shí)器：256 點(diǎn)，計(jì)數(shù)器：235 點(diǎn) 數(shù)據(jù)寄存器：8000 點(diǎn) 5）面向海外的產(chǎn)品適合各種安全規(guī)格3.6 傳感器的選擇光電傳感器是利用光的各種性質(zhì)，檢測(cè)物體的有無(wú)和表面狀態(tài)的變化等的傳感器。光電傳感器主要由發(fā)光的投光部和接受光線的受光部構(gòu)成

47、。如果投射的光線因檢測(cè)物體不同而被遮掩或反射，到達(dá)受光部的量將會(huì)發(fā)生變化。受光部將檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，進(jìn)行輸出。大多使用可視光（主要為紅色，也用綠色、藍(lán)色來(lái)判斷顏色）和紅外光。 光電傳感器特點(diǎn)： 1）檢測(cè)距離長(zhǎng) 如果在對(duì)射型中保留 10m 以上的檢測(cè)距離等，便能實(shí)現(xiàn)其他檢測(cè)手段（磁性、超聲波等）無(wú)法離檢測(cè)達(dá)到的長(zhǎng)距 2）對(duì)檢測(cè)物體的限制少 由于以檢測(cè)物體引起的遮光和反射為檢測(cè)原理，所以不象接近傳感器等將檢測(cè)物體限定在金屬，它可對(duì)玻璃、塑料、木材、液體等幾乎所有物體進(jìn)行檢測(cè)。3）響應(yīng)時(shí)間短 光本身為高速，并且傳感器的電路都由電子零件構(gòu)成，所以不包含機(jī)械性工作時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間非常短。

48、4）分辨率高 能通過(guò)高級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)使投光光束集中在小光點(diǎn)，或通過(guò)構(gòu)成特殊的受光光學(xué)系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)高分辨率。也可進(jìn)行微小物體的檢測(cè)和高精度的位置檢測(cè)。 5）可實(shí)現(xiàn)非接觸的檢測(cè) 可以無(wú)須機(jī)械性地接觸檢測(cè)物體實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，因此不會(huì)對(duì)檢測(cè)物體和傳感器造成損傷。因此，傳感器能長(zhǎng)期使用。 6）可實(shí)現(xiàn)顏色判別 12 通過(guò)檢測(cè)物體形成的光的反射率和吸收率根據(jù)被投光的光線波長(zhǎng)和檢測(cè)物體的顏色組合而有所差異。利用這種性質(zhì)，可對(duì)檢測(cè)物體的顏色進(jìn)行檢測(cè)。 7）便于調(diào)整 在投射可視光的類型中，投光光束是眼睛可見的，便于對(duì)檢測(cè)物體的位置進(jìn)行調(diào)整。通過(guò)以上特點(diǎn)及本課題所需要的傳感器選擇 BZJ-511 型號(hào)光電傳感器。在包裝機(jī)械、

49、印刷機(jī)械、紡織及造紙機(jī)械的控制系統(tǒng)中作為傳感器與其它儀器配套使用，對(duì)色標(biāo)或其它可作為標(biāo)記的圖案色塊、線條或物體進(jìn)行檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位、定長(zhǎng)，辨色、分切、糾編、對(duì)版、計(jì)數(shù)等功能。BZJ-511 集光電傳感器綜合光學(xué)技術(shù)，半導(dǎo)體光電子技術(shù)、調(diào)制解調(diào)技術(shù)，采用先進(jìn)的 SMT 表面巾裝工藝，具有靈敏度高，響應(yīng)速度快，抗背景光干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 134 自動(dòng)洗車機(jī)可編程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： 1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求充分發(fā)

50、揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)題。2）保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況

51、下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等） ，也能正常工作。3）力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。4）適應(yīng)發(fā)展的需要 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇 PLC、輸入/輸出模塊、

52、I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有余量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。4.2 PLC 型號(hào)選擇根據(jù)自動(dòng)洗車機(jī)控制特點(diǎn)和 PLC 容量的估算，選擇日本三菱公司生產(chǎn)的 FX2N系列的可編程控制器，型號(hào)為 FX2N -48MR-001。FX2N系列基本單元見表 4-1，F(xiàn)X2N-48M 可編程控制器的技術(shù)指標(biāo)見下表 4-1、表 4-2、表 4-3、表 4-4、表 4-5。 14表 4-1 FX2N系列基本單元型號(hào)繼電器輸出晶閘管輸出晶體管輸出輸入點(diǎn)數(shù)輸出點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展模塊可用點(diǎn)數(shù)FX2N-16MR-001FX2N-16MSFX2N-16MT882432FX2N-32MR-001FX2N-32MSFX

53、2N-32MT16162432FX2N-48MR-001FX2N-48MSFX2N-48MT24244864FX2N-64MR-001FX2N-64MSFX2N-64MT32324864FX2N-80MR-001FX2N-80MSFX2N-80MT40404864FX2N-128MR-001FX2N-128MSFX2N-128MT64644864表 4-2 FX2NPLC 電源技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目FX2N-48M電源電壓AC100240V,50/60Hz允許瞬間斷電時(shí)間對(duì)于 10ms 以下的瞬間斷電，控制動(dòng)作不受影響電源保險(xiǎn)絲250V,3.15A,5mm*20mm電力消耗 / (V*A)35傳感器電源

54、DC24V,250mA 以下表 4-3 FX2NPLC 輸入技術(shù)指標(biāo)輸入電流輸入 ON 電流輸入 OFF 電流輸入阻抗輸入電壓X000-7X010以內(nèi)X000-7X010以內(nèi)X000-7X010以內(nèi)X000-7X010以內(nèi)輸入隔離輸入響應(yīng)時(shí)間DC24V7mA5 mA4.5 mA3.5 mA=1.5 mA=1.5 mA3.3k4.3 k光電絕緣0-60ms表 4-4 FX2NPLC 輸出的技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目繼電器輸出外部電源AC250V,DC30V 以下電阻負(fù)載2A/1 點(diǎn)；8A/4 點(diǎn)共享；8A/8 點(diǎn)共享感性負(fù)載80V*A最大負(fù)載燈負(fù)載100W開路漏電流OFFON響應(yīng)時(shí)間OFFON約 10ms電路

55、隔離約 10ms動(dòng)作顯示繼電器通電時(shí) LED 燈亮 15表 4-5 FX2NPLC 功能技術(shù)指標(biāo)運(yùn)算控制方式存儲(chǔ)程序反復(fù)運(yùn)算方法（專用 LSI） ，中斷命令輸入輸出控制方式批處理方式(在執(zhí)行 END 指令時(shí))但有輸入輸出刷新指令基本指令0.08s/指令運(yùn)算處理速度應(yīng)用指令（1.52s-數(shù)百）s /指令程序語(yǔ)言繼電器符號(hào)+步進(jìn)梯形圖方式（可用 SFC 表示）程序容量存儲(chǔ)器形式內(nèi)附 8k RAM,最大為 16K 步（可選 RAM、 EPROM、 EEPROM 存儲(chǔ)卡盒）基本、步進(jìn)指令基本(順控)指令 27 個(gè)，步進(jìn)指令 2 個(gè)指令數(shù)應(yīng)用指令128 種 298 個(gè)輸入繼電器X000X267(8 進(jìn)制

56、標(biāo)號(hào)) 184 點(diǎn)輸出繼電器Y000Y267(8 進(jìn)制標(biāo)號(hào)) 184 點(diǎn)一般用M000M499 500 點(diǎn)所存用M500M1023 524 點(diǎn) M1024M3071 2048 點(diǎn)輔助繼電器特殊用M8000M8255 256 點(diǎn)100msT0T199 200 點(diǎn)10msT200T245 460 點(diǎn)1ms（積算型）T246T249 4 點(diǎn)100ms（積算型）T250T199 6 點(diǎn)定時(shí)器模擬定時(shí)器（內(nèi)附）1 點(diǎn)一般用C0C99 (16 位) 100 點(diǎn)增計(jì)數(shù)特殊用C100C199 (16 位) 100 點(diǎn)一般用C220C234 (32 位) 20 點(diǎn)增/減計(jì)數(shù)用特殊用C220C234(32 位)

57、15 點(diǎn)計(jì)數(shù)器高速用C235C255 點(diǎn)報(bào)警信號(hào)器有 164.3 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容4.2.1 自動(dòng)洗車機(jī) PLC 控制系統(tǒng)分配表通過(guò)對(duì)系統(tǒng)操作步驟分析后，我確定了本裝置的 I/O 分配地址表如表 4-6。表 4-6 為自動(dòng)洗車機(jī)輸入輸出接口分配表輸入輸出地址名稱功能地址名稱功能X000S0車輛傳感器Y000HL循環(huán)指示燈X001SB啟動(dòng)按鈕Y001KM1降低滾筒接觸器X002SB0停止按鈕Y002KM2升起滾筒接觸器X003SQ1門架前限位開關(guān)Y003KM3滾筒旋轉(zhuǎn)接觸器X004SQ2門架后限位開關(guān)Y004KM4門架前進(jìn)接觸器X005SQ3滾筒上限為開關(guān)Y005KM5門架后退接觸器X0

58、06SB1手動(dòng)升起滾筒按鈕X007SB2手動(dòng)門架后退按鈕4.2.2 程序狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖如圖 4-1 所示，由 S000S005 6 個(gè)狀態(tài)順序驅(qū)動(dòng)。S000 為初始狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到后限位開關(guān) X004 閉合，上限位開關(guān) X005 閉合，車輛出現(xiàn)，接近傳感器輸入信號(hào) X000 閉合，按下啟動(dòng)按鈕 X001，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S001。S001 驅(qū)動(dòng) Y000 指示燈亮，定時(shí)器 T1 計(jì)時(shí) 10s 后，T1 接點(diǎn)閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到S002。S002 驅(qū)動(dòng) Y003，接觸器 KM1 閉合，滾筒降低，并由計(jì)時(shí)器 T2 計(jì)時(shí) 5s，當(dāng)T1 接觸點(diǎn)閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S003。S003 驅(qū)動(dòng) Y

59、003，接觸器 KM3 閉合，滾筒旋轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng) Y004，接觸器 KM4閉合，門架前進(jìn)，當(dāng)門架前進(jìn)到前限位位置時(shí)，前限位開關(guān) X003 閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S004。S004 驅(qū)動(dòng) Y003，使?jié)L筒繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng) Y005，接觸器 KM5 閉合，門架后退，到后限位開關(guān) X004 閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 S005。S005 驅(qū)動(dòng) Y002，接觸器 KM2 閉合，升起滾筒，當(dāng)上限位開關(guān)閉合，返回到S000 狀態(tài)，表示完成一次。在每個(gè)狀態(tài)中當(dāng)停止按鈕按下，X002 閉合，狀態(tài)立即返回到初始狀態(tài) S600，所有電機(jī)立即停止，要開始新的循環(huán)，按下手動(dòng)按鈕 X006，Y002 輸出，KM2 閉合，滾筒升起到

60、上限位開關(guān)。按下門架手動(dòng)后退按鈕，X007 閉合 Y005 輸出，KM5 閉合，門后退到后限位開關(guān)，若有車輛 X000 閉合，按下啟動(dòng) X001 新的循環(huán)開始。 17S001S002Y002Y005Y000KT1S S600Y001KT2S S600S003Y003Y004S S600Y003Y005S004S S600S005Y002S S600M8002X006X007X004X002T451T45010sX0025sX006X000X003X002X002X004X005X002圖 4-1 自動(dòng)洗車機(jī)控制系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖S000X001 184.2.3 自動(dòng)洗車機(jī) PLC 外部裝置接線圖根

61、據(jù)選擇的 PLC 類型和裝置的原理我確了裝置接線圖如圖 4-2。X0X1X2X3X4X5X6X7COMY0Y1Y2Y3Y4Y5COMKM1KM2KM3KM4KM524V車輛傳感器循環(huán)啟動(dòng)停止按鈕手動(dòng)門架后退手動(dòng)滾筒升起滾筒上限位門架后限位門架前限位電源HA循環(huán)指示燈降低滾筒接觸器升起滾筒接觸器滾筒旋轉(zhuǎn)接觸器門架前進(jìn)接觸器門架后退接觸器器輸入部分輸出部分圖 4-2 自動(dòng)洗車機(jī) PLC 外部裝置接線圖4.2.4 控制系統(tǒng)主電路圖和電器接線圖通過(guò)對(duì)整個(gè)課題的分析首先確定了電源控制電路圖（如圖 4-3，圖 4-4） ，這部分的線路圖與繼電器控制的硬接線一樣，提供 PLC 的 220V 交流電由一臺(tái) 3

62、80V AC/220V AC 的變壓器提供。輸出端的電源電壓時(shí) 24V AC，由另外一臺(tái)變壓器提供。 19圖 4-3 自動(dòng)洗車機(jī)系統(tǒng)主電路圖圖 4-4 自動(dòng)洗車機(jī)控制電器接線圖 204.2.5 PLC 控制梯形圖根據(jù) PLC 的控制線路圖和 I/O 分配表，畫出其控制梯形圖如圖 4-5。圖 4-5 自動(dòng)洗車機(jī) PLC 控制梯形圖 21總 結(jié)隨著時(shí)代的發(fā)展，人們生活水平的提高，汽車的數(shù)量也越來(lái)越多，洗車產(chǎn)業(yè)也越來(lái)越壯大，應(yīng)用了 PLC 的汽車自動(dòng)清洗裝置后可以最大限度的節(jié)省洗車的人力物力，提供客戶更加快捷的服務(wù)，在這個(gè)分秒必爭(zhēng)的時(shí)代無(wú)疑具有極其巨大的市場(chǎng)價(jià)值和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。同時(shí)它也可以節(jié)約更多的水資

63、源，符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的時(shí)代需要。經(jīng)過(guò)為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)設(shè)計(jì)的基本思路有了一個(gè)細(xì)致的了解，從選定題目到收集資料，再進(jìn)入設(shè)計(jì)階段，每一步都是設(shè)計(jì)過(guò)程中必不可少的階段。自動(dòng)洗車機(jī)的可編程控制器，本系統(tǒng)中的順序動(dòng)作基本上都是由行程開關(guān)發(fā)出的指令，系統(tǒng)的連貫作業(yè)保證了自動(dòng)洗車的高效率。整個(gè)控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)都有指示燈顯示，使系統(tǒng)的工作狀態(tài)清晰可見。同時(shí)，安置了安全急停開關(guān)，有效的控制了系統(tǒng)的順序動(dòng)作實(shí)現(xiàn)所預(yù)期的功能。在整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我碰到了許多在課堂上沒(méi)有遇到過(guò)的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)老師的指導(dǎo)才逐漸對(duì)問(wèn)題有了更進(jìn)一步的了解，在知識(shí)加以深化的基礎(chǔ)上，再加以這么長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)的設(shè)計(jì)，使我對(duì)原來(lái)印象不是很深

64、的基礎(chǔ)知識(shí)得到了強(qiáng)化，真正學(xué)到了好多東西。通過(guò)這個(gè)過(guò)程中我已可以比較熟練地運(yùn)用 AutoCAD 繪圖軟件、三菱 FX2N系列編程軟件應(yīng)用仿真，并且逐漸培養(yǎng)了自己獨(dú)立思考、冷靜處理問(wèn)題的能力。在這次專題研究設(shè)計(jì)中，深深的體會(huì)到每一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)者的苦心，讓我們也認(rèn)識(shí)到要在社會(huì)中與別人競(jìng)爭(zhēng)，少了磨練與實(shí)力都是不行的。希望踏進(jìn)社會(huì)后，能將自己所學(xué)貢獻(xiàn)給社會(huì)。 22參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 黃惟公，曾盛綽.機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)與信號(hào)分析M.重慶：重慶大學(xué)出版社.2002.2 周明德，微機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理及應(yīng)用（第四版）M.北京：清華大學(xué)出版社，2002.3 鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制（第三版）M.武漢：華中科技大學(xué)出版社.

65、2001. 4 賀哲榮，石帥軍.流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì)（三菱 FX2 系列）M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,20065 張宏林.PLC 應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐.北京：人民郵電出版社,20086 李方圓.PLC 行業(yè)應(yīng)用實(shí)踐M.北京：中國(guó)電力出版社,20077 廖常初.PLC 編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社M,20028 林曉峰.可編程序控制其原理及應(yīng)用.北京：高等教育出版社,1911.1129 尚濤,唐新星.機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).化學(xué)工業(yè)出版社,2006.410 楊公源.機(jī)電控制技術(shù)及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2005.511 金振華.組合機(jī)床及其調(diào)整與使用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1990 12

66、 常文平.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社,1990 13 鄭丹丹.圖解PLC控制系統(tǒng)M.北京：人民郵電出版社,2006年14 陳紅康,王兆晶.設(shè)備電器控制與PLCM.濟(jì)南：山東大學(xué)出版,200515 張同蘇.電器及PLC控制技術(shù)M .北京：高等教育出版社,2006年 23附錄 PLC 控制指令表 24致 謝歷時(shí)三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成使我獲得很多平時(shí)沒(méi)學(xué)到的知識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，也是理論走向?qū)嵺`的第一步，為以后走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。首先，感謝鍋彥娣老師給予我耐心細(xì)致的輔導(dǎo)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中雖然我有一段時(shí)間在校外實(shí)習(xí)，但鍋老師對(duì)我沒(méi)有一點(diǎn)忽視，反而是經(jīng)常聯(lián)系溝通了解我的設(shè)計(jì)進(jìn)程，當(dāng)了解到我在設(shè)計(jì)中遇到的一些困難的時(shí)候，鍋老師除了幫我查閱相關(guān)資料外，還給予了詳細(xì)的講解與分析并鼓勵(lì)我積極面對(duì)困難、善于創(chuàng)新，給了我很大的啟發(fā)和幫助。剛選擇題目時(shí)，感覺(jué)困難很大。但是在鍋老師的指導(dǎo)幫助下，我查看了一些資料后，頭腦里開始有了大體的設(shè)計(jì)思路和方向。在設(shè)計(jì)中走了一些彎路，幸虧在老師的啟發(fā)指點(diǎn)下，及時(shí)改正，發(fā)現(xiàn)一個(gè)個(gè)問(wèn)題；另外通過(guò)鉆研課本，