课程设计自助洗车机控制设计

第1章控制工艺流程分析

1.1 自主洗车控制过程描述

设计投币100元自助洗车机。

1．有3个投币孔，分别为5元、10元及50元3种，当投币合计100元或超过时，按启动开关洗车机才会动作，启动灯亮起。7段数码管会显示投币金额（用BCD码），当投币超过100元时，可按退币按钮，这时7段数码管会退回零，表示找回余额（退币选作）。

洗车机动作流程。

1）．按下启动开关之后，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始洗刷。

2）．洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，喷水机及刷子继续动作。

3）．洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，喷水机及刷子停止动作，清洁剂设

备开始动作——喷洒清洁剂。

4）．洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，继续喷洒清洁剂。

5）．洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，清洁剂停止喷洒，当洗车机往右移3s后停止，刷子开始洗刷。

6）．刷子洗刷5s后停止，洗车机继续往右移，右移3s后，洗车机停止，刷子又开始洗刷5s后停止，洗车机继续往右移，到达右极限开关停止，然后往左移。

7）．洗车机往左移3s后停止，刷子开始洗刷5s后停止，洗车机继续往左移3 s后停止，刷子开始洗刷5s后停止，洗车机继续往左移，直到碰到左极限开关后停止，然后往右移。

8）．洗车机开始往右移，并喷洒清水与洗刷动作，将车洗干净，当碰到右极限开关时，洗车机停止前进并往左移，喷洒清水及刷子洗刷继续动作，直到碰到左极限开关后停止，并开始往右移。

9）．洗车机往右移，风扇设备动作将车吹干，碰到右极限开关时，洗车机停止并往左移，风扇继续吹干动作，直到碰到左极限开关，则洗车整个流程完成，启动灯熄灭。

2．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。

3. 自助洗车机的长处

⑴.使用洗车机洗一辆车的时间只需要3~4分钟，效率高。

⑵.使用自助洗车机能大大削减生产力、降低劳动强度，节省成本。

⑶.一般使用新科学技术研发的自助洗车机清洗与职员手洗比起来更易吸引客户，在提高群体形象的同时，又能大幅度提高的经济收益。

⑷.自助洗车机纯粹可以采用轮回水设备，水用量在原有上可削减1/3，更可有用的合理哄骗水资源，节能环保。

1.2自助洗车机控制工艺分析

洗车机的主运动是左右循环运动，有左右行程开关控制，同时不同循环次序伴随不同的动作，如喷水刷车喷洒清洁剂及风扇吹干动作等。系统还采用了复位设计，如在洗车工程中由于其他原因使洗车停止在非原点的其他位置，则需手动对其进行复位，到位时复位灯亮，此时才可以启动，否则启动无效。洗车机经启动后可自行完成洗车动作后自行停止，也可在需要时手动停止。

洗车机第一次右移有喷水及刷车动作，到达有极限使右极限开关动作，从而控制洗车机左移，而喷水及刷洗继续，直到碰到左极限开关。洗车机第二次右移时，喷水停止，刷子动作及清洁剂开始喷洒，直到右极限行程开关动作，洗车机左移，清洁剂继续喷洒，直到使左极限开关动作。洗车机第三次右移时，洗车机右移3S停止，刷洗5S，连续两次后继续右移，直到碰到右极限开关，其中，洗车机右移及刷子刷洗由接通延时计时器T37和T38形成的震荡电路控制，直到碰到右极限开关后通过互锁使刷子动作电路断开，刷子停止工作。此时洗车机左移，进行和上次右移时相同的动作，直到碰到右极限形成开关。洗车机第四次右移，喷洒清水及刷子动作，直到碰到右极限行程开关。洗车左移同时喷水刷洗继续，直到碰到左极限开关喷水刷洗停止。洗车机第五次右移，风扇开始动作，直到碰到右极限开关，洗车机左移风扇继续动作。洗车机左移直到碰到左极限开关，控制整个设备停止，洗车机完成洗车。

第2章控制系统总体方案设计

2.1系统硬件组成

本系统采用PLC作为核心控制。以按键和投币作为信息采集单元，以PLC 为作为数据处理和控制单元，以数码管作为数据显示单元，以指示灯作为用户状态单元和开锁指示单元，组成硬件结构框架图。

其中按钮输入信号包括人工输入的信号和洗车机碰到限位开关时的信号。人工输入信号包括：开始按钮、开始投币按钮、投币结束按钮、开始洗车按钮；洗车机碰到限位开关的信号包括：洗车机初始位置信号、左限位开关信号、右限位开关信号。

2.2控制方法分析

通过控制要求可知，本程序设计主要分为两部分：投币程序和洗车程序。先

启动洗车机，然后开始投币，当投入的总钱数大于等于100元，然后找余钱并启动洗车程序，开始洗车，洗车指示灯亮。洗车程序结束，洗车机碰到左极限开关自动停止，洗车指示灯亮熄灭。在洗车过程中，如果出现故障，排除故障后按复

位开关，程序跳转到洗车程序开始出重新运行洗车程序直至结束。

2.3I/O分配表

2.4系统接线图设计

七段数码管七段数码管七段数码管

图2-2 系统接线图

第3章控制系统梯形图程序设计3.1控制程序流程图设计

图3-1 程序流程图

3.2控制程序时序图设计

图3-2 控制程序时序图

第4章监控系统设计

4.1 PLC与上位监控软件通讯

PLC选用Modbus RTU主通讯模块。Pakscan IIE主站控制器是一个远程终端单元，做为Modbus从设备。PLC的CPU通过Modbus RTU主通讯模块控制Pakscan IIE主站控制器的读写，被称为Modbus host。系统采用单Modbus host 两线通讯方式，该方式最多可以连接32个Pakscan IIE主站控制器。

主通讯模块的程序设计有3部分内容：初始化通讯模块，读写Modbus数据，监测通讯状态。

通讯模块的初始化工作主要是配置3个初始化控制块的参数：Slave 控制块（SCB），信息控制块（MCB）和通讯要求参数块。SCB是一个15个寄存器长的数据块，功能是定义与其通讯的Slave的型号、个数、状态等参数。每一个Slave 需要定义一个SCB块。MCB是一个6个寄存器长的数据块，功能是定义Master。要求每Slave执行的命令信息包括命令类型、引用地址偏移、PLC引用地址偏移、主机号等参数，每一种命令需要定义一个MCB块。

读写Modbus RTU数据和监测通讯状态的编程相对简单，只要读写初始化时定义的相应的PLC参数地址即可。

第5章系统调试及结果分析

5.1系统调试

在程序编写完成后，经过软件调试程序后把程序输入到PLC编程器里面，把外部的接线接好，然后开始进行硬件调试，先检验其是否符合设计初衷，是否能达到相应的指标。首先是投币程序的调试，检验投币时程序是否能得到信号，在满足条件的情况下能否得到响应。然后是洗车程序的调试，通过假定输入一定的初值来检验程序是否正常。由于实验室条件有限，故改用三菱仿真软件和触摸屏仿真软件来调试。通过多次的调试和修改，最终程序达到了控制要求。调试结果图如下：

图5-1 调试结果（1）

图5-2 调试结果（2）

图5-3 调试结果（3）

图5-4 调试结果（4）

图5-5 调试结果（5）