龙门汽车自动清洗机PLC控制系统的设计
2016-10-14王玥琦
王玥琦
1.控制系统I/O点的确定和PLC的选型
1.1控制系统的输入元件和输出元件的数量
(1)输入元件的数量
整个系统共需要5个输入开关量。分别是:整机的启动按钮和停止按钮各一个,共2个开关量。导轨前端和后端各一个限位开关,共2个开关量。同时若清洗机在洗刷过程中发生故障,还需安装一个复位开关,使清洗机复位到原点,从而进行排除故障,共1个开关量。
(2)输出元件的数量
整个系统共需要10个输出开关量。分别是:整个行走机架的前进、后退需要通过电动机的正反转来控制,因此需要接触器2个,即两个行走电机共需要4个输出开关量。水泵喷水、喷洒清洗剂的控制需要2个控制阀,共需要2个输出开关量。刷子刷洗、风干系统的控制,需要2个控制阀,共需要4个开关量输出量。
1.2 PLC的选型
PLC的选型主要有以下两点:
(1)PLC容量的选择,
(2)PLC机型的选择。
由于生产PLC的厂家众多,实现的功能虽基本相同,但性能、价格和编程语言却有较大差别,一般从以下几个方面考虑:
①功能方面
②价格方面
③售后服务
综上所述,本系统设计开关量输入5点,开关量输出6点。考虑汽车清洗机的功能和扩展性等综合因素,故本系统设计选择西门子S7-200 CPU22X 系列的产品。西门子S7-200 CPU22X系列产品指令丰富、速度快、具有较强的通信能力。根据经验公式,并综合考虑PLC的选型定为S7-200 CPU226,其I/O总数为40点,输入24点,输去16点;可带7个扩展模块;用户程序存储器容量为8KB;内置高速计数器,具有PID控制器的功能;运行速度快、功能强,适用于要求较高的中小型的控制系统。所以,本系统PLC为S7-200 CPU226是非常合适的。
1.3 PLC的I/O地址分配表及接线图
(1)I/ O地址分配表
根据上文中输出/输入量的分析,其I/O地址分配表如下表1和表2。
1.4 汽车自动清洗机的清洗流程分析
本汽车自动清洗机的主要工作是清洗车身及风干,该过程清洗机共需往返5次。对其工作工艺流程进行分析:
(1)按下启动开关之后,清洗机开始前进。水泵开始喷水,刷子开始刷洗车身。
(2)清洗机前进到汽车后端的感测开关时,清洗机开始后退,水泵和刷子继续工作。
(3)清洗机后退到汽车前端的感测开关时,清洗机开始前进,同时刷子停止工作、水泵停止喷水,清洗剂设备开始工作喷洒清洗剂。
(4)清洗机前进到汽车后端的感测开关时,清洗机开始后退,继续喷洒清洗剂。
(5)清洗机后退到汽车前端感测开关后,开始往前进,清洗剂停止喷洒,当清洗机前进3s后停止,刷子开始洗刷。
(6)刷子洗刷5s后停止,清洗机继续往前进,前进3s后,清洗机停止,刷子又开始洗刷5s后停止,洗车机继续往前进,到达汽车后端感测开关停止,然后往后退。
(7)清洗机往后退3s后停止,刷子开始洗刷5s后停止,清洗机继续往后退3s后停止,刷子开始洗刷5s后停止,清洗机继续往后退,直到碰到汽车前端感测开关后停止,然后往前进。
(8)洗车机开始往前进,并开始喷洒清水与洗刷动作,将车洗干净,当碰到汽车后端感测开关时,清洗机停止前进并往后退,喷洒清水及刷子洗刷继续动作,直到碰到汽车前端感测开关后停止,并开始往前进。
(9)清洗机开始往前进,风干设备开始动作将车吹干,碰到汽车后端感测开关时,清洗机停止并往后退,风扇继续吹干动作,直到碰到汽车前端感测开关,则洗车整个流程完成,清洗机复位。
本设计中:启动程序后,按下启动按钮,自动清洗机启动;清洗机前进,喷水设备喷水,刷子开始洗刷;当达到汽车后端感测开关时,触动行程开关,清洗机后退,喷水和洗刷继续;当到达汽车前端感测开关时,行程开关动作,喷水和洗刷停止,洗车前进,清洗剂泵开始动作喷清洗剂;当到达汽车后端感测开关后,洗车后退,继续喷清洗剂;再次到达汽车前端感测开关时后,停止喷洒清洗剂,计数器C0开始动作,清洗机和刷子变为间续性运动(清洗机运动3s停止,刷子洗刷5s,如此循环往复),直到到达汽车后端感测开关,计数器C1开始动作,然后再以这种运动方式运动直到到达驱车前端感测开关;到达汽车前端感测开关后,刷子停止动作,洗车机前进,风机设备动作,到达汽车后端感测开关后,洗车机后退,风机设备继续动作直到到达汽车前端感测开关,风机停止。整个洗车动作完成。
1.5 PLC梯形图(略)