辽 宁 工 业 大 学
电气控制与PLC技术 课程设计（论文）
题目： 基于S7-300PLC的洗车控制系统设计
院（系）： 电气工程学院 专业班级： xxxxxxxxxxxx 学 号： xxxxxxxxxx 学生姓名： xxxxxxx 指导教师： （签字） 起止时间： 2016.7.4-2016.7.15
本科生课程设计（论文）
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 学 号 课程设计（论文）题目 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数 实现功能 洗车厂有两个洗车车间，由一台S7-300 PLC控制。每个车间的洗车过程分为三道工艺：泡沫清洗、清水冲洗和风干。系统设置“自动”和“手动”两种控制方式。出现异常状态时系统可报警显示。 设计任务及要求 1. 分析系统的工艺要求，确定系统设计方案； 2. 完成系统的硬件组态以及PLC、电源、输入和输出模块、电机等关键器件的选型； 3. 编写整个系统的符号表，绘制PLC外部接线图； 4. 规划程序结构，绘制程序流程图； 5. 编写并调试程序。编写FC1和FC2，分别实现“自动”、“手动”两种控制方式；编写暖启动组织块OB100，实现初始化功能；编写主程序OB1。程序在PLCSIM中仿真调试或者在实验室调试运行。 6. 按学校规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。要求认真独立完成所规定的全部内容；所设计的内容要求正确、合理。 技术参数 1. 泡沫清洗、清水冲洗和风干的时间分别为10、20、8s； 2. 清洗、清水冲洗和风干电机分别为1kW、2 kW 、1.5kW。 1. 布置任务，查阅资料，确定系统的方案（2天） 2. 完成硬件设计，包括主要元器件选型、硬件组态、硬件电路图（2天） 3. 规划程序结构，编写系统程序（3天） 4. 模拟仿真，或实验室调试程序（1天） 5. 撰写、打印设计说明书（1天） 6. 验收及答辩。（1天） 学生姓名 专业班级 基于S7-300PLC的洗车控制系统设计 课程设计（论文）任务 进度计划 指导教师评语及成绩 平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日 注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算
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摘 要
随着时代的发展，人们生活水平的提高，汽车的数量也越来越多，洗车行业也越来越壮大，应用PLC的洗车控制系统可以提升服务质量，可以最大限度的节省洗车的人力物力，同时也实现了手工业向自动化方向的转变。
本设计以西门子S7-300为控制核心，设计了一个可以控制两个洗车车间的自动洗车控制系统。系统由电机、传感器、接触器、按钮等部件组成。完成了系统的硬件设计和软件设计。硬件设计包括所有元器件的选型和电路设计。软件设计包括控制自动洗车过程的程序和手动控制洗车的程序。最后，为了验证设计的正确性与合理性，程序在实验室模拟调试运行。
基于PLC控制的洗车控制系统具有可靠性高、抗干扰能力强、适用性强、维护方便､改造方便等优点。可以提高了洗车的控制水平，提高生产力。
关键词：洗车；西门子；S7-300；自动化
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目 录
第1章 绪论 ............................................. 1 第2章 课程设计的方案 ................................... 2
2.1 概述 ....................................................... 2 2.2 系统工艺流程 ............................................... 2 2.3 系统组成总体结构 ........................................... 3
第3章 硬件设计 ......................................... 4
3.1 PLC
的选型 ................................................. 4
3.2 电机的选型 ................................................. 7 3.3 检测传感器的选型 ........................................... 8 3.4 声光报警器的选型 ........................................... 9 3.5 继电器的选型 ............................................... 9 3.6 开关和按钮的选型 ........................................... 9 3.7 I/O
地址分配表 ............................................ 10
3.8 外部接线图 ................................................ 11
第4章 软件设计 ........................................ 12
4.1 编程软件介绍 .............................................. 12 4.2 硬件组态 .................................................. 12 4.3 程序流程图 ................................................ 13 4.4 程序初始化 ................................................ 15 4.5 主程序 .................................................... 15 4.6 手动模式子程序 ............................................ 16 4.7 自动模式子程序 ............................................ 17
第5章 系统调试与分析 .................................. 19
5.1 仿真调试软件介绍 .......................................... 19 5.2 系统仿真调试 .............................................. 19
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第6章 课程设计总结 .................................... 22 参考文献 ............................................... 23
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第1章 绪论
自从19世纪第一辆汽车诞生以来，汽车行业随着现代科技技术的发展有了质的飞跃，随着时代的发展，人们生活水平的提高，人们对汽车的需求量也逐渐加大，随之而来的便是汽车的保养，其中汽车的清洗便是不可缺少的内容。目前，国内的汽车清洗由传统的人工完成。对于当今社会，高科技的发展实现了各行各业的自动化控制，但是在汽车清洗行业，大部分仍是靠人工来完成。传统的洗车业通常由人工完成，利用人力资源，对汽车进行涂抹泡沫，然后采用高压水泵，利用水泵对汽车进行冲洗，再在自然光及风等自然条件下，让清洗的汽车进行自动风干。虽然可以达到清洗汽车的目的，但过分依赖于劳动力，操作时间长，洗车过程慢，并且浪费了大量的水资源，经济性差，不适合洗车业的发展需求。目前比较大型的汽车美容公司，虽然实现了汽车的清洗、打蜡、喷漆等自动化工程，但成本比较高，其自动控制系统不是适合小型的、专门的汽车清洗行业，因此，相对于中小型城市，汽车清洗业有着巨大的发展潜力。如何实现高效、高质量并且适用于小型工厂的汽车自动清洗装置，就成了汽车清洗行业发展的必然要求。
在当前中国洗车市场领域，存在着人工洗车，半自动洗车，全自动洗车等三种主要方式洗车的应用。人工洗车方式的主要优点在于资金投资少，洗车管理较方便，洗车质量最优质。但其缺点也极其突出，主要在于较浪费水资源，浪费人力以及人工难管理。半自动洗车方式的优点在资金投入比全自动洗车机便宜，但是不可避免的暴露了不能较好的节省水电，也不能较好的节省人力，并且由电脑程序控制流程，洗车效率较高，节约水资源。但资金投入较大，后期维护较为麻烦。由于全自动洗车方式具有洗车质量优质，洗车效率高等巨大优势，故广受用户欢迎。欧美发达国家早已普及这种全自动洗车方式，正是其巨大优势，使其能够在欧美如此普及。当前国家正在号召建立节约型社会，故推广普及全自动洗车具有重要意义｡
基于PLC控制的洗车控制系统的具有可靠性高、抗干扰能力强，功能完善、适用性强，维护方便、改造方便，体积小、重量轻、能耗低等许多优点。由于基于PLC控制的自动洗车控制系统相比基于其他控制方式的洗车控制系统有许多无可比拟的优点，所以现在市面上大部分洗车控制系统是基于PLC控制。PLC的编程语言容易掌握，是电控人员熟悉的梯形语言，当工作程序需要改变时，只需要改变PLC的内部，重新编写程序，无需对外围进行重新的改动，从这些方面突出了使用PLC控制的自动洗车的优越性｡
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第2章 课程设计的方案
2.1 概述
本次设计主要是综合应用所学知识，设计基于西门子S7-300的洗车控制系统，并在实践的基本技能方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用课程中所学的基本理论和基本方法，并初步掌握PLC控制系统设计的基本方法。
以西门子S7-300为控制核心，设计了一个可以控制两个洗车车间的自动洗车控制系统。可以实现每个车间的泡沫清洗、清水冲洗和风干三道工艺的洗车过程。通过系统设置能实现“自动”和“手动”两种控制方式的选择。自动模式下可以进行洗车的自动控制过程，手动模式下可以自由的对洗车的工艺过程进行控制。出现异常状态时系统可报警显示。
2.2 系统工艺流程
通过分析洗车控制过程可以知道，当按下系统启动按钮并且选择自动洗车过程时，系统开启自动洗车模式，可以准备洗车，当光电传感器检测到汽车进入清洗范围时，首先负责泡沫清洗的电动机启动进行泡沫清洗，随后负责清水冲洗的电动机启动，最后负责风干过程的电动机启动，结束后汽车可以离开车间，自动洗车过程结束。启动系统后，选择在手动模式下，可以通过按钮来任意控制洗车车间的清洗工艺过程。在整个清洗过程中如果出现故障，则可以按下系统停止按钮来结束系统运行。为此，设计出洗车控制系统的工艺流程图，如图2.1所示。
是否有车进入车间否是系统启动是否为自动洗车模式否否是否有车进入车间是是泡沫清洗10秒清水冲洗20秒风干8秒手动控制模式
图2.1 洗车控制系统的工艺流程图
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2.3 系统组成总体结构
根据控制系统要求的功能，设计出系统的整体框图。如图2.2所示。
电机1手动/自动转换开关电机2电机3按钮PLC电机电机44电机5光电传感器电机电机66报警
图2.2 系统整体框图
本系统采用西门子S7-300作为控制核心，用一个转换开关来实现“自动”和“手动”两种控制方式的选择，在每一个车间中按钮部分则由5个按钮组成，每个车间控制方式独立，其中启动和停止按钮来实现系统的启停，在手动模式下可以用3个按钮来控制一个车间3台电机的启动和停止，在自动模式下在每个车间中的3台电机可自动执行洗车工艺过程。其中电机1、电机2、电机3为一个洗车车间的，电机4、电机5、电机6为另一个洗车车间的。3台电机在一个车间中分别执行清洗、清水冲洗和风干的工艺过程。光电传感器为检测是否有车进入洗车车间，另外根据电机的通断状态和光电传感器的检测状态可以判断系统是否出现故障，每个车间都有各自的报警系统，当出现故障时可以报警。
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第3章 硬件设计
3.1 PLC的选型
3.1.1 西门子S7-300 PLC介绍
S7-300 是一种模块化了的小型PLC系统，其所拥有的优越的性能价格比，使之逐渐的成为了中小规模控制系统的理想的选择。S7-300 PLC由以下几部分组成
1）中央处理单元（CPU）
各种CPU有不同的性能，例如有的CPU集成有数字量和模拟量输入/输出点，有的CPU集成有PROFIBUS-DP等通信接口。CPU前面板上有状态故障指示灯、模式开关、24V电源端子、电池盒与存储器模块盒(有的CPU没有)。
S7-300有20种不同型号的CPU，以适应不同等级的控制系统。有的CPU上集成有输入/输出点，有的CPU上集成有PROFIBUS-DP通信接口，有的CPU上集成有PtP接口等，目前大致可以分为以下几类：
紧凑型CPU，带有集成功能和I/O：CPU3l2C，313C，313C-PtP，313C-2DP，314C-PtP和314C-2DP。
重新定义的CPU：CPU312，314和315-2DP。
标准的CPU：CPU313，314，315，315-2DP和316-2DP。 户外型 CPU：CPU312IFM ，314IFM，314户外型和315-2DP。 高端CPU：317-2DP和CPU318-2DP。
故障安全型CPU： CPU3l5F和CPU317F-2DP。 2）负载电源模块（PS）
负载电源模块用于将AC220V电源转换为DC24V电源，供CPU和I/0模块使用。额定输出电流有2A、5A和10A三种，过载时模块上的LED闪烁。
3）信号模块（SM）
信号模块是数字量输入/输出模块和模拟量输入输出/输出模块的总称，它们使不同的过程信号电压或电流与PLC内部的信号电平匹配。信号模块主要有数字量输入模块SM321和数字量输出模块SM322，模拟量输入模块SM331和模拟量输出模块SM332。模拟量输入模块可以输入热电阻、热电偶、DC4~20mA和DC0~10V等多种不同类型和不同量程的模拟信号。每个模块上有一个背板总线连接器，现场的过程信号连接到前连接器的端子上。 S7-300有多种数字量输入/输出模块，其输入/输出电缆最大长度为1000m（屏蔽电缆）或600m（非屏蔽电缆）。
4）功能模块（FM）
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功能模块主要用于对实时性和存储容量要求高的控制任务，例如计数器模块、快速/慢速进给驱动位置控制模块、电子凸轮控制器模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块、定位和连续路径控制模块、闭环控制模块、工业标识系统的接口模块、称重模块、位置输入模块、超声波位置解码器等。
5）通信处理器（CP）
通信处理器用于PLC之间、PLC与计算机和其他智能设备之间的通信，可以将PLC接入PROFlBUS-DP、AS-I和工业以太网，或用于实现点对点通信等。通信处理器可以减轻CPU处理通信的负担，并减少用户对通信的编程工作。
6）接口模块（IM）
接口模块IM用于多机架配置时连接主机架（CR）和扩展机架（ER）。S7-300通过分布式的主机架和3个扩展机架，最多可以配置32个信号模块、功能模块和通信处理器。
7）导轨
铝质导轨用来固定和安装S7-300上述的各种模块。
除了带CPU的中央机架（CR），S7-300 PLC最多可以增加3个扩展机架（ER），每个机架可以插8个模块（不包括电源模块、CPU模块和接口模块IM），4个机架最多可以安装32个模块。机架的最左边是1号槽，最右边是11号槽，电源模块总是在I号槽的位置。中央机架（0号机架）的2号槽上是CPU模块，3号槽是接口模块。这3个槽号被固定占用，信号模块、功能模块和通信处理器使用4~11号槽。
S7-300 PLC的优越性：
1）多种规格的处理器，系统采用独特的导轨安装； 2）高速的指令处理，可满足快速程序控制要求； 3）浮点数运算，可有效地实现更为复杂的数学运算；
4）CPU内集MPI接口，多种通讯模块能用来连接AS-I接口、PROFIBUS和工业以太网总线系统；
5）具有时间/中断驱动、开环定位和PID等高级控制功能； 6）I/O模块采用前连接器方式，维修或更换十分方便； 7）系统自行组态，信号或通讯模块不受限制地随意安放；
8）具有满足高速计数、步进电机和伺服定位控制等特殊应用的l/O模块； 9）STEP7编程语言具有大量的以STEP5为基础的指令集，使程序的编制简单快捷。
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3.1.2 PLC的模块选型
根据洗车控制系统的实际需求，PLC的模块需要选择CPU模块和电源模块，利用S7-300CPU自带I/O接口就可以达到目的，无需选择其他扩展模块。
1）CPU模块选型
PLC的CPU选用CPU314C-2PN/DP，订货号为6ES7 314-6EH04-0AB0。它集成了PROFIBUS-DP主站/从站以及PROFINET-IO控制器/设备接口，用于PROFIBUS和PROFINET的分布式连接。这使得CPU314C-2PN/DP可作为进行快速处理的分布式单元使用，也可作为PROFIBUS和PROFINET系统中具有低端现场总线的上位机控制器。全集成自动化概念和STEP7能与其它自动化系统协同运行，实现了从硬件配置到共享数据库等所有层次上的集成。CPU模块图如图3.1所示。
图3.1 CPU模块图
2）电源模块（PS）的选型
电源模块用于将AC 220V的电源转换为DC 24V的电源，提供给CPU和I/O模块使用。本文选择额定输出电流为5A的模块，型号为PS307-5A，定货号为6ES7 307-1EA01-0AA0。电源模块图如图3.2所示。
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图3.2 电源模块图
3.2 电机的选型
洗车控制系统一共负责两个车间，每个车间需要3台电机，分别负责泡沫清洗、清水冲洗、风干工艺过程。电动机功率分别为1.1kW、2.2kW 、1.5kW的三相异步电动机，均采用 “Y” 型接法，额定电压380V。三种电机的具体参数如下表3.1、表3.2、表3.3所示。
表3.1 泡沫清洗的电机技术参数表 型号：Y80M2-2 额定电流：2.5 A 额定电压：380V 额定功率：1.1KW 转速：2830r/min 转矩：2.2 N.m 表3.2 清水冲洗的电机技术参数表 型号：Y90L-2 额定电流：4.8 A 额定电压：380V 额定功率：2.2KW 转速：2840r/min 转矩：2.2 N.m 表3.3 风干的电机技术参数表 型号：Y90S-2 额定电流：3.4 A 额定电压：380V 额定功率：1.5KW 转速：2840r/min 转矩：2.2 N.m 7
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3.3 检测传感器的选型
现代传感器在原理与结构上千差万别，如何根据具体的测量目的、测量对象以及测量环境合理地选用传感器，是在进行某个量的测量时首先要解决的问题。当传感器确定之后，与之相配套的测量方法和测量设备也就可以确定了。测量结果的成败，在很大程度上取决于传感器的选用是否合理。
根据洗车控制系统的实际需求，本设计采用光电传感器来进行检测洗车车间是否有车。
光电传感器分类： 1. 标准光电传感器
1）漫反射型：一般型或能量型，聚焦式，带背景抑制功能型，带背景分析功能型。
2）反光板反射式光电开关/光电传感器：一般型，带偏振滤波功能型，带透明体检测功能型，带前景抑制功能型把发光器和收光器装入同一个装置内，在它的前方装一块反光板，利用反射原理完成光电控制作用的称为反光板反射式(或反射镜反射式)光电开关。正常情况下，发光器发出的光被反光板反射回来被收光器收到;一旦光路被检测物挡住，收光器收不到光时，光电开关就动作，输出一个开关控制信号。
3）对射式光电传感器
若把发光器和收光器分离开，就可使检测距离加大。由一个发光器和一个收光器组成的光电开关就称为以射分离式光电开光，简称对射式光电开关。它的检测距离可达几米乃至几十米。使用时把发光器和收光器分别装在检测物通过路径的两侧，检测物通过时阻挡光路，收光器就动作输出一个开关控制信号。
2. 安全光电传感器 1）安全对射光电 2）安全光栅 3）安全光幕 4）安全控制器 3. 门控光电传感器
1）雷达传感器：区域检测型
2）主动式传感器：单光束型，多光束型，区域检测型 3）被动式传感器：区域检测型 4）电梯光幕
5）通用光电：槽形，对射型等
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通过分析比较，应该采用M18漫反射型NPN常开光电传感器。具体参数如下表3.4所示。
表3.4 漫反射型光电传感器技术参数表 产品名称：M18漫反射型光电开关 导线长度：2m 工作电流：200mA 工作温度：-25℃至70℃ 外观尺寸：直径18mm×长度70mm 工作电压：直流10V-36V 检测距离：0-3m可调 输出形式：NPN 3.4 声光报警器的选型
声光报警器又叫声光警号， 是为了满足客户对报警响度和安装位置的特殊要求而设置。同时发出声、光二种警报信号。产品专用领域：钢铁冶金、电信铁塔、起重机械、工程机械、港口码头、交通运输、风力发电、远洋船舶等行业； 是工业报警系统中的一个配件产品。
本文选用旋转式声光报警器，额定电压直流24V，利用PLC即可驱动，满足设计要求。
3.5 继电器的选型
继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
本设计中的PLC输出DC24V开关量信号要接到中间继电器线圈，由继电器线圈的得失电控制常开触点的闭合，常闭触点的断开，然后由触点来控制电机的启停。本文选用西门子继电器，订货号为3TH80-40E 40-0X。额定工作电压380V，额定电流6A，线圈驱动电压24V，满足设计需求。
3.6 开关和按钮的选型
本设计中手动模式和自动模式的选择开关采用二段自锁选择转换开关。洗车控制系统启动和停止的启停开关选用自复位按钮。其他手动控制电机按钮选用可以自锁的按钮，按钮按下电机启动，按钮弹起电机停止。
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3.7 I/O地址分配表
系统共有输入点16个､开关量输出点12｡下表3.5为PLC的I/O点分配表。
表3.5地址分配表 名称 车间1启动 车间1停止 车间1手动模式 车间1自动模式 车间2启动 车间2停止 车间2手动模式 车间2自动模式 车间1泡沫清洗 车间1清水冲洗 车间1风干 车间2泡沫清洗 车间2清水冲洗 车间2风干 车间1光电检测 车间2光电检测 车间1启动指示灯 车间1停止指示灯 车间2启动指示灯 车间2停止指示灯 车间1泡沫清洗电机 车间1清水冲洗电机 车间1风干电机 车间2泡沫清洗电机 车间2清水冲洗电机 车间2风干电机 车间1报警 车间2报警 符号 SB1 SB2 SA1 SA1 SB3 SB4 SA2 SA2 SB5 SB6 SB7 SB8 SB9 SB10 ST1 ST2 HL1 HL2 HL3 HL4 KM1 KM2 KM3 KM4 KM5 KM6 HA1 HA2 10
地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 10.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 Q1.2 Q1.3
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3.8 外部接线图
根据系统实际需求和I/O地址分配表，绘制CPU上的数字量输入和数字量输出的外部接线图，如图3.3所示。
24VL+L+Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7SB1SB2SA1SA1SB3SB4SA2SA2I0.0I0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7HL1HL2HL3HL4KM1KM2KM3KM4CPU314C-2PN/DPSB5SB6SB7SB8SB9SB10ST1ST224VI1.0I1.1I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7M2M1Q1.0Q1.1Q1.2Q1.3Q1.4Q1.5Q1.6Q1.7M2KM5KM6HA1HA2
图3.3外部接线图
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第4章 软件设计
4.1 编程软件介绍
西门子STEP 7是用于SIMATIC S7-300/400站创建可编程逻辑控制程序的标准软件，可使用梯形图逻辑、功能块图和语句表进行编程操作。STEP7 编程软件是一个用于SIMATIC 可编程逻辑控制器的组态和编程的标准软件包。STEP7 标准软件包中提供一系列的应用工具，如：SIMATIC 管理器、符号编辑器、硬件诊断、编程语言、硬件组态、网络组态等。STEP7 编程软件可 以对硬件和网络实现组态，具有简单、直观、便于修改等特点。该软件提供了在线和离线编程的功能，可以对PLC 在线上载或下载。利用STEP7 可以方便地创建一个自动化项目。
4.2 硬件组态
组态是制作自动化项目不可缺少的一个环节，它是在STEP-7软件窗口中对机架、模块、分布式I/O（DP）机架以及接口子模块等进行排列。硬件组态图如图4.1所示。
图4.1 硬件组态图
根据本次设计的任务要求编写程序符号表，程序中所用到的符号表如图4.2所示。
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图4.2 符号表
4.3 程序流程图
由于用一台PLC去控制两个洗车车间，车间1和车间2程序流程相同，以一个车间程序流程为例，系统上电后首先进行程序初始化，由转换开关进行手自动切换。下图4.3为主程序流程图。
开始程序初始化否是否为自动模式是手动模式子程序FC1自动模式子程序FC2结束 图4.3 主程序流程图
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当系统进入手动模式时，光电传感器先检测车间是否有车，如果有车就可以执行手动控制。下图4.4为手动模式子程序流程图。
开始否是否有车进入是否按钮按钮11是否按下是否按下是泡沫清洗电机启动否按钮2是否按下是清水清洗电机启动否按钮3是否按下是风干电机启动返回 图4.4手动模式子程序流程图
下图4.5为自动模式子程序流程图。
开始1否是否有车进入延时20秒是泡沫清洗电机启动清水清洗电机停止延时10秒风干电机启动泡沫清洗电机停止清水清洗电机启动1延时8秒风干电机停止返回 图4.5自动动模式子程序流程图
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4.4 程序初始化
系统初始化程序写在OB100中。如图4.6所示。
图4.6 系统初始化程序
4.5 主程序
主程序写在OB1中，实现车间的启动，停止和手自动切换的功能。以一个车间为例，如图4.7、4.8所示。
图4.7主程序1
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图4.7 主程序2
4.6 手动模式子程序
手动模式子程序写在FC2中。下图4.8为车间1的手动控制程序。
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图4.8车间1的手动控制程序
4.7 自动模式子程序
自动模式子程序写在FC1中，自动执行泡沫清洗、清水清洗、风干工艺过程。下图4.9、4.10为车间1的自动控制程序。
图4.9车间1的自动控制程序1
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图4.9 车间1的自动控制程序2
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第5章 系统调试与分析
5.1 仿真调试软件介绍
S7-PLCSIM是西门子公司开发的可编程控制器模拟软件，它在Step7集成状态下实现无硬件模拟，也可以与WinCC flexible一同集成与Step7环境下实现上位机监控模拟。S7-PLCSIM是学习S7-300必备的软件，不需要连接真实的CPU即可以仿真运行。
5.2 系统仿真调试
打开S7-PLCSIM软件并下载程序，然后添加输入变量和输出变量，将仿真切换到RUN模式，此时程序已在运行，点击车间1启动按钮即I0.0，会发现车间1启动指示灯即Q0.0有变化。如图5.1所示。
图5.1车间1启动的仿真图
车间1启动之后，可以将车间1进行手动模式洗车状态和自动洗车状态进行切换，点击I0.2为手动洗车模式，此时可以自由的通过按钮来控制负责泡沫清洗、清水清洗、风干的电机，从而可以自由的控制车间1的洗车工艺过程。如图5.2所示为手动模式下的仿真图。
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图5.2手动模式下的仿真图
点击I0.3为自动洗车模式，此时可以自动控制负责泡沫清洗、清水清洗、风干的电机，当车间1光电检测开关检测到有车时就可以自动控制车间1的洗车工艺过程。如图5.3所示为自动模式下的仿真图。
图5.3自动模式下的仿真图
车间1启动之后，将车间2也启动，这样也可以将车间2进行手动模式洗车状态和自动洗车状态进行切换，点击I0.7为自动洗车模式，车间2进入自动洗车模式，然后点击I0.2将车间1切换为手动洗车模式。如图5.4所示车间1和车间2同时启动的仿真图。
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图5.4车间1和车间2同时启动的仿真图
当没有车进入车间时，电机异常启动，为系统故障状态，会进入报警模式。如图5.5为车间1进入报警状态的仿真图。
图5.5车间1进入报警状态的仿真图
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第6章 课程设计总结
通过这次对基于S7-300PLC的洗车控制系统设计，我对PLC的系统设计有了更加清晰的认识，经过查阅资料，系统设计，器件选用，以及最后的仿真调试。顺利完成了此次基于西门子S7-300PLC控制系统设计。该设计符合课题的控制要求，分别实现了“自动”、“手动”两种控制方式洗车的目的。为今后PLC的继续学习积累了实践经验，同时也挺高了我们的动手能力，为以后发展打下良好的基础。
这次课程设计，采用西门子S7-300作为控制核心，设计了可以控制两个车间的洗车控制系统。在每个车间中可用转换开关来实现“自动”和“手动”两种控制方式的选择。在手动模式下可以用3个按钮来控制一个车间3台电机的启动和停止，在自动模式下在每个车间中的3台电机可自动执行洗车工艺过程。每个车间都有各自的报警系统，当出现故障时可以报警。
在编写PLC程序时，使用STEP7软件对PLC控制系统进行硬件组态和编写梯形图程序。使自己熟练地掌握了STEP7软件的使用方法。书写课程设计说明书时使用Microsoft Word 2010软件，使我掌握了许多关于Word编辑和排版技巧，提高了自身对一些基本软件的应用技能。
这次课程设计不仅增加了我的知识积累，让我有机会将课堂上所学的PLC理论知识运用到实际中，掌握了使用梯形图编程的基本方法，学习了如何进行PLC系统设计及相关技巧，为今后的工作和学习奠定了坚实的基础。这次课程设计不仅还让我懂得自主学习的重要性，还认识到做什么事情都要持之以恒，就一定有所收获。
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本科生课程设计（论文）
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