基于plc控制的自动洗车系统设计毕业论文

基于plc控制的自动洗车系统设计毕业论文内容摘要：

用“ Y”接法 ,功率 3KW。 转速 1500r/min｡ 额定电压 380(V) 额定电流 (A)｡ 安装尺寸和功率等级完全符合 IEC 标准 ｡ 电动机具有高效 ､ 节能 ､ 性能好､ 振动小 ､ 噪声低 ､ 寿命长 ､ 可靠性高 ､ 维护方便 ､ 起动转矩大等优点 ｡ 三相异步电动机 Y100L24如图 31所示 ｡ 图 31 三相异步电动机 Y100L24 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 12 变频器及控制方式选择 变频器是利用电力半导体元件的通断作用来将工频电源变换成为另一频率的电能控制的装置 ｡ 变频器主要是由整流 (交流变直流 )､ 滤波 ､ 再次整流 (直流变交流 )､ 制动单元 ､ 驱动单元 ､ 检测单元和微处理单元等组成 ｡ 系统中变频器的开关由总开关控制 ,而频率则由变送器通过模拟量输出端口输出的 0~5V或 4~20mA电信号来控制 ｡ 在工程的实际应用中 ,变频器的选型应根据不同的负载和不同控制要求来合理选择 ,以达到资源的最佳利用 ｡ 下面是 变频器选型的一些依据 : 选用变频器的目的 :恒压控制或恒流控制等 ｡ 变频器的负载类型 :比如叶片泵或容积泵等 ,特别要注意负载的性能曲线 ,因为性能曲线决定了其应用的方式方法 ｡ 变频器与负载的匹配问题。 1)电压匹配。 变频器额定电压要与负载额定电压相符 ｡ 2)电流匹配。 普通的离心泵 ,变频器额定电流与电机额定电流相符｡ 而对于特殊负载比如深水泵等则需要参考电机的性能参数 ,以最大的电流确定变频器电流和过载能力 ｡ 3)转矩匹配。 这种情况只有在恒转矩负载或者有减速装置的情况下才有可能发生 ｡ 在使用 变频器驱动高速电机的时候 ,由于高速电机的电抗小 ,高次浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 13 谐波增加导致输出的电流值增大 ｡ 因此高速电机的变频器的选型时 ,容量要稍大于普通电机的选型 ｡ 变频器如果在长电缆运行时 ,此时要采取一些措施抑制长电缆对地耦合电容的影响 ,避免变频器的出力不足 ,所以在这种情况下 ,变频器的容量要放大一档或是安装一个输出电抗器在变频器的输出端 ｡ 对于某些特殊的应用场合 ,如高温 ,高海拔 ,会引起变频器的降容 ,变频器容量需要放大一档 ｡ 本系统对变频器的端口要求 :运行 /停止控制。 故障状态输出。 给定运行频率输入功能。 模拟量输出功能 ｡ 还有就是选择变频器的产品质量要稳定 ,可靠性要好 ｡ 在本控制系统中 ,供水运行的下限频率 ､ 供水运行的上限频率由PLC 控制系统进行设定 ｡ 在本系统中 ,运行时下限频率设定为 20Hz,运行时上限频率设定为 50Hz｡ 变频器 ACS510广泛的应用在工业领域 ,适用各种类型负载 ｡ 且 ACS510 还针对水泵应用作了特别的优化 ,普遍用于恒压供水 ,冷却风机 ,地铁和隧道通风机等等 ｡ 所以本设计特别选用ABB 公司的 ASC510系列变频器 ｡ 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 14 表 323 变频器的参数 变频器 适用电机容量(KW) 输出额定容量(KVA) 输出额定电流(A) 过载能力 电源额定输入交流电压/频率 冷却 方式 ACS51001012A4 12 150%60s ,200% 3 相 ,380V至 480V 50Hz/60Hz 强制风冷 接触器的选择 交流接触器的主触点接在主电路中 ,起到接通或断开电源 ,启动或停止电动机的作用 ,线圈和辅助触点接在控制电路中 ,可以按照要求来 联接 ,也可以起到接通或断开控制电路某些分支的作用 ｡ 同时接触器还可以起欠压保护的作用 ｡ 选择接触器时 ,需要注意它的额定电流 和线圈电压及触点数量 ｡ 由于 CJX2(LC1)系列交流接触器适用于交流 50Hz或 60Hz､ 电压至660V､ 电流至 95A的电路中 ,供远距离接通与断开电路以及频繁起动 ､控制交流电动机 ,接触器还可组装成积木式辅助触头组 ､ 空气延时头 ,机械联锁机构等部件 ,组成延时接触器 ､ 可逆接触器 ､ 星三角起动器 ,并且可以和热继电器直接插接安装组成电磁起动器 ｡ 所以施奈德CJX2(LC1)系列比较适合本系统的要求 ｡ 由产品的参数表可以得知要选用 LC1D18交流接触器 ｡ 该规格交流接触器的其主要参数如下 : 额定绝缘电压 Ur:690V 约定发 热电流 It h:32A 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 15 外形尺寸 :76X47X87｡ 开关的选型 本系统的万能转换开关主要用于工作方式的选择 ｡ 由于 LW3916系列广泛运用于电气控制屏柜和机电控制中的测量 ､ 控制的等场合 ｡有 A､ B､ C三个系列可供选择 ,充分的考虑了各行各业用户的不同使用需求 ｡ LW3916 系列万能转换开关造型美观 ､ 使用方便 ､ 安全可靠 ｡约定发热电流 16A。 操作角度 30､ 45､ 90。 触头系统最大节数 12节 ｡ 本系统选择一般型的 LW3916A即可 ｡ 主开关的选择 供水系统的主开关对水泵起着控制 ､ 保护 ､ 安全隔离等作用 ,一般选择低压断路器 ｡ 本系统选择 multi9 65低压断路器 ,主要是由于 C65 系列有下面的特点 在以法国的优良 ､ 成熟产品的基础上考虑了中国低压配电的特殊要求。 更多更全的选择范围与更强的性能 ,满足了不同领域对配电的要求。 提供更丰富更方便安装的辅件及附件 ,真正满足自动化控制的需要。 分断能力较 C45 小型断路器有明显提高 ,且所有额定电流值的浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 16 分断能力相同而本系统选择的 C65N为 60A(IEC898)｡ 喷头的选型 喷头在自动洗车装置中至关重要 ,如果喷头发生堵塞或雾化效 果达不到设计要求 ,则会影响清洗效果 ｡ 根据洗车特点 ,选用具有大流道 ,能提供均匀 ､ 高冲击力喷雾的喷头 ｡ 根据清水池内悬浮物颗粒径及自动清洗过滤精度 ,选择喷头孔径为 5mm,喷流角度为 35176。 时水压为 P型喷头 ｡ 为防止喷头发生锈蚀 ,材质选用不锈钢 ｡ 喷头水力计算 ｡ 喷头出口孔径为 5mm,为达到洗车效果 ,确定垂直射流高度为 10m,则喷头水压为 ,管嘴出水流量为。 出口有收缩 ,取流量系数为。 喷头数量为 24 个 ,则总流量为 ｡ 水泵的选型 因洗车间隔时间为 3min左右 ,水泵需频繁启动 ,而且要求水泵启动后立即出水 ,因此需要对水泵进行变频控制 ｡ 自动洗车装置正常运行时无需人工操作 ,自动启停 ,要求水泵可以方便的进行自动控制 ｡ 总体要求为 :洗车用水循环使用 ,悬浮物含量较高 ,要求耐磨蚀。 水泵设置在清水池顶板上 ,要求具有自吸功能切无需重复引流 ,自吸性能稳定。 自控能力强 ,方便与自动化系统配套使用 ｡ 因此 ,水泵可采用无密封自控自吸泵 ｡ 为降低造价 ,不在新设泵房 ,水泵采用露天工作 ,点击选用户外型 ｡ 根据水力计算 ,自控自吸泵流量浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 17 为 4152m3/h,扬程 4842m｡ 电气控制系统原理图设计 根据洗车机的功能 ,设计出洗车机的洗车机主电路图如图 32所示 : 图 32 电气控制系统原理图 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 18 第四章 PLC控制的自动洗车系统的设计 I/O 分配 由系统的组成分析可知 ,系统共有输入点 14 个 ､ 开关量输出点 6个 ､ 模拟量输入输出各一个 ｡ 本文自动洗车控制系统采用了四个输入信号 ,分别为启动开关､ 左极限开关 ､ 右极限开关 ､ 原点复位按钮。 九个输出信号 ,洗车机右移 ､ 风扇动作 ､ 刷子动作 ､ 洗车机左移 ､ 喷洒清洁剂 ､ 喷水动作 ､ 洗车机停止 ､ 启动灯 ､ 复位灯 ｡ 经启动后可自动完成清洗后自行停止 ,启动前必需复位 ｡ 根据输入输出数量采用 CPU224即可满足需求 ｡ 下表为 PLC 的 I/O 点分配表 : 表 41 I/O 点分配表 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 19 外部接线 如图为外部接线图 : 图 41 CPU224 的接线图 系统的工作流程 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 ｡ 2､ 洗车机右移到达右极限开关后 ,开始往左移 ,喷水机继续动作｡ 3､ 洗车机左移到达左极限开关后 ,开始往右移 ,喷水机继续动作 ,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｡ 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 20 5､ 洗车机左移到达左极限开关后 ,开始往右移 ,清洁机停止喷洒 ,当洗车机往右移 3s后停止 ,刷子开始刷洗 ｡ 6､ 刷子刷洗 5s后停止 ,洗车机继续往右移 ,右移 3s后 ,洗车机停止 ,刷子又开始刷洗 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 ,刷子开始刷洗 5s 后停止 ,洗车机继续往左移 3s后停止 ,刷子开始刷 洗 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 ,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 ,喷洒清水继续动作 ,直到喷到左极限开关后停止 ,然后往右移 ｡ 9､ 洗车机往右移 ,风扇设备动作将车吹干 ,喷到右极限开关时 ,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 ｡ 10､ 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 ｡ 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 21 开 始在 原 点。 复 位 到 位复 位 灯 亮 启 动汽 车 左 移 ，喷 水 清 洗启 动 灯 亮 ，喷 水 清 洗 ，汽 车 右 移右 极 限。 左 极 限。 YN喷 水 清 洗 停止 ， 喷 清 洁剂 ， 汽 车 右 移 右 极 限。 ANYNYNY 图 42 系统的主流程图 1 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 22 A汽 车 左 移 ，喷 清 洁 剂左 极 限。 停 喷 清 洁剂 ， 汽 车 右移右 移 3S。 汽 车 停 ， 刷子 刷 洗5S。 刷 子 停 ， 汽车 右 移右 移 3S。 BNYNYNYNY B汽 车 停 ， 刷子 刷 洗5S?刷 子 停 ，汽 车 右 移右 极 限。 汽 车 左 移左 移 3S。 汽 车 停 ， 刷子 刷 洗5S?CNYNYNYNY 图 43 系统的主流程图 2 图 44 系统的主流程图 3 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 23 C刷 子 停 ， 汽车 左 移左 移 3S。 汽 车 停 ， 刷子 刷 洗5S?刷 子 停 ， 汽车 左 移左 极 限。 汽 车 右 移 ，喷 水 清 洗右 极 限。 DNYNYNYNY D汽 车 左 移 ，喷 水 清 洗左 极 限。 喷 水 清 洗 停止 ， 风 扇 工作 ， 汽 车 右 移右 极 限。 汽 车 左 移 ，风 扇 工 作左 极 限。 流 程 结 束 ，启 动 灯 灭结 束NYNYNY 图 45 系统 的主流程图 4 图 46 系统的主流程图 5 浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设 计 24 PLC 程序 使用 STEP7Micro/Win32 软件进行编辑 ｡ 下面给出。