第1章    PLC的介绍    1

1.1 PLC概况……………………………………………………………………..1

1.2 PLC的基本结构…………………………………………………….……….2

1.3 PLC的工作原理……………………………………………………………..2

第2章 自助洗车机控制系统设计    4

2.1系统组成    4

2.2 I/O接线图    5

2.3主电路接线图    5

2.4 输入/输出分配表    6

2.5 顺序功能图    7

2.6 程序设计    10

第3章 系统调试分析    16

3.1 硬件调试…………………………………………………………….……..16

3.2 软件调试…………………………………………………………………...16

3.3 整机调试…………………………………………………………………...16

第4章 结论与体会    17

参考文献    18

附录    19

第1章PLC的介绍

1.1 PLC概况

可编程控制器简称PC,个人计算机也简称PC。为了避免混淆，人们将最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做PLC。

国际电工委员会在1987年颁布的PLC标准草案中对P LC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

可编程控制器是“数字运算操作的电子装置”，其中带有“可以编制程序的存储器”，可以进行“逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算”工作，可以认为可编程控制器具有计算机的基本特征。事实上可编程控制无论从内部构造、功能及功能原理上看都不折不扣的是计算机。

可编程控制器是“为工业环境下应用”而设计的计算机。工业环境和一般办公环境有很大的区别，PLC具有特殊的构造，使它能在高粉尘、高噪音、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。为了能控制“机械或生产程”，它又要能“易于与工业控制系统形成一个整体”这些都是个人计算机不可能做到的。因此可编程控制器不是普通的计算机，它是一种工业现场使用的计算机。

可编程控制器能控制“各种类型”的工业设备及生产过程。它“易于扩展其功能”，它的程序能根据控制对象的不同要求，让使用者“可以编制程序”。也就是说可编程控制器较其以前的工业控制计算机，具有更大的灵活性，它可以方便的应用在各种场合，是一种通用的工业控制计算机。

PLC的特点：

1、可靠性高，抗干扰能力强

2、配套齐全，功能完善，适用性强

3、易学易用，深受工程技术人员欢迎

4、系统设计周期短，维护方便，改造容易

5、体积小，重量轻，能耗低。

PLC的应用领域：目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、汽纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为：开关量的逻辑控制、运动控制、过程控制、数据处理和通信及联网。

1.2 PLC的基本结构

1、处理单元(CPU)  处理单元 (CPU)是PLC的控制核心。它按照PLC系统程序赋予的功能：a. 接收并存储从用户程序和数据；b.检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 

2、存储器   可编程序控制器的存储器分为系统程序存储器和用户程序存储器。存放系统软件（包括监控程序、模块化应用功能子程序、命令解释程序、故障诊断程序及其各种管理程序）的存储器称为系统程序存储器；存放用户程序（用户程序存和数据）的存储器称为用户程序存储器，所以又分为用户存储器和数据存储器两部分。 

3．输入接口电路   输入输出信号有开关量、模拟量、数字量三种，在我们实际涉及到的信号当中，开关量最普遍。

4．输出接口电路：可编程序控制器的输出有：继电器输出(M)、晶体管输出(T)、晶闸管输出(SSR)三种输出形式。

5．电源 

PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可靠得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。如FX1S额定电压AC100V—240V，而电压允许范围在AC85V—2V之间。允许瞬时停电在10ms以下，能继续工作。

一般小型PLC的电源输出分为两部分：一部分供PLC内部电路工作；一部分向外提供给现场传感器等的工作电源。       

1.3 PLC的工作原理

PLC则是采用循环扫描的工作方式。一个扫描周期主要可分为两个模式,分别是RNU模式和STOP模式,共五个工作阶段。

1 内部处理阶段

内部处理阶段 ，复位WDT（监控定时器），检查硬件、程序存储器，正常则顺序执行用户程序，不正常则转到错误处理程序。

2 通信处理阶段

通信处理阶段 ，PLC与别的带微处理器的智能装置通信，响应编程器键入的命令，更新编程器的显示内容。

3 输入刷新阶段

在输入刷新阶段，CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成输入端刷新工作后，将关闭输入端口，转入程序执行阶段。在程序执行期间即使输入端状态发生变化，输入状态寄存器的内容也不会改变，而这些变化必须等到下一工作周期的输入刷新阶段才能被读入。

4 程序执行阶段

在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐步执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。当最后一条控制程序执行完毕后，即转入输入刷新阶段。

5输出刷新阶段

当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路（输出映像寄存器），并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成PLC的实际输出。

由此可见，输入刷新、程序执行和输出刷新三个阶段构成PLC一个工作周期，由此循环往复，因此称为循环扫描工作方式。 

显然扫描周期的长短主要取决于程序的长短。扫描周期越长，响应速度越慢。由于每个扫描周期只进行一次I/O刷新，即每一个扫描周期PLC只对输入、输出状态寄存器更新一次，所以系统存在输入输出滞后现象，这在一定程度上降低了系统的响应速度。但是由于其对I/O的变化每个周期只输出刷新一次，并且只对有变化的进行刷新，这对一般的开关量控制系统来说是完全允许的，不但不会造成影响，还会提高抗干扰能力。这是因为输入采样阶段仅在输入刷新阶段进行，PLC在一个工作周期的大部分时间是与外设隔离的，而工业现场的干扰常常是脉冲、短时间的，误动作将大大减小。但是在快速响应系统中就会造成响应滞后现象，这个一般PLC都会采取高速模块。

总之，PLC采用扫描的工作方式，是区别于其他设备的最大特点之一，我们在学习和使用PLC当中都应注意。

第2章 自助洗车机控制系统设计

2.1系统组成

本系统采用一种是PLC为核心的控制思想。以按键和投币机作为信息采集单元，以PLC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.

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 I/O接线图

2.3主电路接线图

其中功能键5个，指示灯3个。功能键是进行系统功能的操作。其中“洗车”按键按下时表示用户将开始使用此设备。“开始投币”按键按下时给系统信号用户将开始投入硬币。“投币结束”按钮按下时给系统信号用户硬币已经投入结束。“开始洗车”按键按下时表示用户向系统发出洗车的请求。“复位”按键按下时表示由于停电或者故障等原因，在故障排除以后向系统发出将洗车机复位的请求。L1为洗车指示灯，用来显示用户正在洗车。L2为复位指示灯，用来显示用户按下复位按键以后洗车机回到左极限开关时的状态。

2.4 输入/输出分配表

当用户按下洗车按钮时，系统开始初始化。其中包括将机车初始到起点即右极限开关处。用户按下开始投币按钮后系统开始等待并记录用户投入的硬币种类和个数，直到用户按下投币结束按钮。此时系统开始计算用户投入的金额，并显示出来；进而看是否达到一百元如果达到或者超过，系统开始进行余额的计算并从吐币孔把多余的钱退还给用户。如果所投金额不足一百元的话系统将继续等待用户投入硬币，直到用户按下投币结束按钮，系统又开始进行金额判断……一次循环下去直到用户所投金额达到或者超过一百元。当用户按下开始洗车按钮时，系统便开始给用户洗车。如果在洗车的过程中由于故障等原因使洗车中断时，用户可以按下复位按钮，此时系统将停止洗车并将洗车机复位

2.6 程序设计

主程序指令代码：

LD             M8002

RST            D512

LD             X000

CALLP          P11

LD             X004

CALLP          P12

EI

FEND

投币子程序指令代码：

P11

LD            X010

SET           S0

STL           S0

LD            X011

INCP          D10

LD            X012

INCP          D11

LD            X013

INCP          D12

LD            X002

SET           S1

STL           S1

MUL    D10    K5      D13

MUL    D11    K10     D15

MUL    D12    K50     D17

ADD    D13    D15     D19

ADD    D19    D17     D512

DIV    D512   K100    D020

DIV    D21    K10     D24

SEGD   D20    K2Y000

SEGD   D24    K2Y010

SEGD   D25    K2Y020

CMP    K100   D512    M0

LD     M0     

SET    S0

LD     M1

CALLP  P111

LD     M2

SET    S4

STL    S4

SUB    D512    K100    D30

DIV    D30     K50     D31

DIV    D32     K10     D33

DIV    D34     K5      D36

OUT    Y030

LD     X021

OUT    C0      D31

LD     C0      SET     S6

STL    S6

OUT    Y031

LD     X22

OUT     C1       D33

LD      C1

SET     S7

STL     S7

OUT     Y032

LD      X032

OUT     C2       D36

LD      C2

RET

P111

SET     M3

SRET

洗车子程序的指令代码：

P12

LD      M3        

AND     X005

SET     S8

STL     S8

OUT     Y050

RST     M3

OUT     Y051

OUT     Y052

OUT     Y053

LD      X51

SET     S9

STL     S9

OUT     Y050

OUT     Y052

OUT     Y053

OUT     Y054

LD      X052

SET     S10

STL     S10

OUT     Y050

OUT     Y051

OUT     Y055

LD      X51

SET     S11

STL     S11

OUT     Y050

OUT     Y054

OUT     Y055

LD      X052

SET     S12

STL     S12

OUT     Y050

OUT     Y051

OUT     T0         K30

LD      T0

SET     S13

STL     S13

OUT     Y050

OUT     Y053

OUT     T1         K50

LD      T1

SET     S14

STL     S14

OUT     Y050

OUT     Y051

OUT     T2         K30

LD      T2

SET     S15

STL     S15

OUT     Y050

OUT     Y053

OUT     T3 

SET     S16

STL     S16

OUT     Y050

OUT     Y051

LD      X051

SET     S17

STL      S17

OUT      Y051

OUT      T4       K30

LD       T4       

SET      S18

STL      S18

OUT      Y050

OUT      Y053

OUT      T5      K50

LD       T5

SET      S19

STL      S19

OUT      Y050

OUT      Y053

OUT      T6     K30

LD       T6

SET      S20

STL      S20

OUT      Y050

OUT      Y053

OUT      T7     K50

LD       T7    

SET      S21

STL      S21

OUT      Y050

OUT      Y054

LD       X052

SET      S22

STL      S22

OUT      Y050

OUT      Y051

OUT      Y056

LD       X051

SET      S023

STL      S023

OUT      Y050

OUT      Y054

OUT      Y056

LD       X52

RET

I101

LD      X001

OR      Y051

ANI     Y052

OUT    Y051

LD      X052 

OUT    Y057

IRET

END

第3章 系统调试分析

3.1 硬件调试

 为了准确发现系统存在的问题，需要进行系统调试，调试的顺序按照先硬件后软件，先局部后整体的顺序来完成。

首先介绍系统的硬件安装过程及针对各单元模块的硬件电路调试，检验其是否符合设计初衷，能否达到相应指标。硬件调试主要包括按键电路的调试、数码管驱动电路的调试、电源部分的调试几部分。

 为保证整个系统能够正常工作，首先要保证电源系统正常工作并且保证输出为+5V。通过测量输出口的电压值不断修改电路设计，完成电源系统的调试。

其次是数码管驱动电路的调试，这一部分调试主要是I/O口和数码管的检查。调试的关键在于确定数码管电路连接是否正确。

再次是按键电路的调试，这一部分主要是按钮是否安装好，接线是否正常，特别是有无按钮的失效。

最后是洗车部分的调试。这一部分占了设备的绝大部分，因此这部分的调试尤为重要。调试的关键是电机正反转的接线是否正常，是否有电压、电流的保护装置等等。

3.2 软件调试

  本部分主要介绍了自助洗车机控制系统的软件调试过程，检验其是否符合设计初衷，能否达到相应的指标。

 首先是投币子程序的调试，这一部分的调试的关键是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，比如吐币、亮灯等等。

最后是主程序的调试，通过假定输入一定的初值看看程序运行是否正常。

3.3 整机调试

   整个系统调试顺序按照先硬件后软件，先局部后全部的顺序调试，当软件与硬件都调试无误之后，就可以整机调试，整机调试也就是整个系统设计的功能测试。

第4章 结论与体会

通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。

   在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和INTERNET成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。

    在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

参考文献

[1]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航天航空大学出版社,2008.

[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京: 机械工业出版社,2008.

[3]郑凤翼.图解PLC控制系统梯形图和语句表[M].北京:人民邮电出版社,2006.

[4]孙同景. PLC原理及工程应用[M].北京: 机械工业出版社,2008.

[5]程子华. PLC原理与编程实例分析[M].北京: 国防工业出版社,2010.

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