基于PLC的自動洗車機設計

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摘要 一、設計內容 自動洗車控制系統(tǒng)設計 二、要求 1、按下啟動開關之后，洗車機開始往右移，噴水設備開始噴水，刷子開始刷洗。 2、洗車機右移到達右極限開關后，開始往左移，噴水機及刷子繼續(xù)動作。 3、洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，噴水機及刷子繼續(xù)動作，清潔劑設備開始動作—噴灑清潔劑。 4、洗車機右移到達右極限開關后，開始往左移，繼續(xù)噴灑清潔劑。 5、洗車機左移到達左極限開關后，開始往右移，清潔機繼續(xù)噴灑，當洗車機往右移3s后停止，刷子開始刷洗。 6、刷子刷洗5s后停止，洗車機繼續(xù)往右移，右移3s后，洗車機停止，刷子又開始刷洗5s后停止，洗車機繼續(xù)往右移，到達右極限開關停止，然后往左移。 7、洗車機往左移3s后停止，刷子開始刷洗5s后停止，洗車機繼續(xù)往左移3s后停止，刷子開始刷洗5s后停止，洗車機繼續(xù)往左移，直到碰到左極限開關后停止，然后往右移。 8、洗車機開始往右移，并噴灑清水與洗刷動作，將車洗干凈，當碰到右極限開關時，洗車機停止前進并往左移，噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動作，直到噴到左極限開關后停止，然后往右移。 9、洗車機往右移，風扇設備動作將車吹干，噴到右極限開關時，洗車機停止并往左移，風扇繼續(xù)吹干動作，直到碰到左極限開關，則洗車整個流程完成，啟動燈熄滅。 10、若洗車機正在動作時發(fā)生停電或故障、則故障排除后必須使用原點復位，將洗車機復位到原點，才能做洗車全流程的動作，其動作就是按下復位按鈕，則洗車機的右移、噴水、洗刷、風扇及清潔劑噴灑均需停止，洗車機往左移，當洗車機到達左極限開關時，原點復位燈亮起，表示洗車機完成復位動作。 三、總體設計思路 洗車機的主運動是左右循環(huán)運動由左右行程開關控制，同時不同循環(huán)次序伴隨不同的其它動作，如噴水、刷洗、噴灑清潔劑及風扇吹干動作等。因每次動作的開始都是碰到左行程開關才實現(xiàn)，所以運用計數(shù)器記錄左極限信號脈沖的次數(shù)從而控制上述輔助運動按要求依次動作。系統(tǒng)還采用了復位設計，如在洗車過程中由其它原因使洗車停止在非原點的其它位置，則需要手動對其進行復位，到位時復位燈亮，此時才可以啟動，否則啟動無效，洗車機經啟動后可自動完成洗車動作后自行停止，也可在需要時手動停止。 關鍵詞：自動洗車；PLC控制；順序動作 目 錄 摘要……………………………………………………………………1 第一章自動洗車控制系統(tǒng)設計思想…………………………………3 1.1 自動洗車機簡介…………………………………………………………3 1.2 自動洗車機核心PLC簡介………………………………………………4 1.3 自動洗車控制系統(tǒng)分析…………………………………………………6 1.4 自動洗車控制系統(tǒng)流程圖………………………………………………7 第二章自動洗車控制系統(tǒng)主機的選擇………………………………12 2．1 自動洗車控制系統(tǒng)I/O地址的分配…………………………………12 2．2 自動洗車控制系統(tǒng)I/O接線圖………………………………………13 第三章自動洗車控制系統(tǒng)梯形圖和語句表…………………………14 3.1 自動洗車控制系統(tǒng)梯形圖……………………………………………14 3.2 自動洗車控制系統(tǒng)語句表……………………………………………19 第四章 設計總結………………………………………………………22 第五章 結束語…………………………………………………………23 致謝……………………………………………………………………24 參考文獻………………………………………………………………25 第一章 自動洗車控制系統(tǒng)設計思想 1.1 自動洗車機簡介 全電腦自動洗車機（簡稱自動洗車機）。自動洗車機是一種通過電腦設制相關程序來實現(xiàn)自動清洗、打蠟、風干清洗輪輞等工作的機器。 　　隨著中國經濟的飛速發(fā)展，汽車越來越多的進入了家庭，汽車的快速增加與人們生活節(jié)奏的日益加快，使得全自動洗車機現(xiàn)在越來越受到廣大車主的青睞。自動洗車機分為：無接觸式自動洗車機和毛刷式全自動洗車機。兩種洗車機的特點：無接觸洗車機是指依靠高壓水噴射來完成洗車全過程的一種洗車方式。在洗車過程中依靠多種洗車液配合洗車的全過程。 毛刷洗車機是指的是依靠毛刷式工作原理，刷洗材料一般采用pe或泡沫材料為主的。先今主要采用泡沫材料為市場主導，因其不會傷害汽車油漆。無接觸式洗車機 優(yōu)點：在于投資小。單純洗車比人工洗車機速度快。效率高。 缺點：屬于半自動產品，主要的操作步驟是：清洗-泡沫-人工-清洗-人工。中間需要2道人工洗車的過程。相對而言加一道人工，洗車工比較累一些。而且機器結構簡單，對于提升洗車店面的整體形象大打折扣?，F(xiàn)在的無接觸洗車機大體也可以分為二類，一類是框架式的，另一類類似于往復式。原理大致相同?，F(xiàn)在在國內大部分無接觸洗車機一般的都只是重點清洗車的兩側。對于車頭和車位，基本上都是高壓水沖洗的時候，順帶濕潤一下，并不能去掉部分灰塵。當然有些洗車機也能夠解決這個問題。但是還是需要人工擦拭一下。畢竟，高壓水肯定不如刷子洗的干凈?，F(xiàn)在國內的無接觸洗車機的噴水擺臂大都是單擺臂，而以青島日森機電為代表的進口洗車機則是使用雙擺臂設計，洗車更徹底更快捷。毛刷式全自動洗車機 毛刷洗車機根據(jù)運動主體的不同，又分為往復式洗車機和隧道式洗車機兩大類。 龍門往復式洗車機；一般國際習慣稱之為往復式洗車機。在國內也稱作龍門式洗車機。最早是由美國人發(fā)明。做到比較商業(yè)化，卻是由日本人完成的。 往復式電腦洗車機 往復式洗車機是：汽車停在固定的位置不動，洗車設備根據(jù)車型來回往復運動。實現(xiàn)：自動沖洗底盤（一般不要用自動沖地盤，因為有些車質量不好可能會把汽車喇叭沖壞）、自動噴電腦洗車機專用洗車液和水蠟、自動仿行刷洗、自動仿行風干。一輛臟車進去，一輛凈車出來，洗車時間大體為3分左右。適合日洗車輛在120輛以下的汽車美容店等地。 優(yōu)點：有利于提高店面的整體形象，真正的全自動洗車機。 缺點：受場地限制比較大。 往復式洗車機技術目前主要分為兩大類，一類是國產洗車機普遍使用的PLC技術，另一類是進口洗車機采用的CPU（單片機）技術。PLC技術相對比較落后一些，PLC基本上依靠的是電流傳感技術，依靠刷子來感覺車身的形狀。CPU技術依靠的是電腦光電傳感器，洗車機會對汽車進行全方位的掃描，安全性能更高。也是真正意義的電腦洗車機。 1.2 自動洗車機核心PLC簡介 PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。 PLC的特點； 可靠性高，抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造,內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng),和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低,此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 配套齊全，功能完善，適用性強 PLC發(fā)展到今天，已經形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合.除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 2.3易學易用，深受工程技術人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事打開了方便之門。 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短,同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種,小批量的生產場合。 體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，新近出產的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 1.3 自動洗車控制系統(tǒng)分析 洗車機的主運動是左右循環(huán)運動由左右行程開關控制，同時不同循環(huán)次序伴隨不同的其它動作，如噴水、刷洗、噴灑清潔劑及風扇吹干動作等。系統(tǒng)還采用了復位設計，如在洗車過程中由其它原因使洗車停止在非原點的其它位置，則需要手動對其進行復位，到位時復位燈亮，此時才可以啟動，否則啟動無效，洗車機經啟動后可自動完成洗車動作后自行停止，也可在需要時手動停止。 洗車機第一次右移時有噴水及刷洗動作，到達右極限使右極限開關動作從而控制洗車機左移，而噴水及刷洗繼續(xù)，直到碰到左極限開關。洗車機第二次右移時，噴水停止、刷子動作及清潔劑開始噴灑，直到右極限行程開關動作，洗車機左移清潔劑繼續(xù)噴灑，直到使左極限開關動作。洗車機第三次右移時，洗車機右移3s停止，刷子刷洗5s，連續(xù)兩次后繼續(xù)右移，直到碰到右極限開關，其中，洗車機右移及刷子刷洗由接通延時計時器T37和T38形成的震蕩電路控制，直到碰到右極限開關后通過互鎖使刷子動作電路斷開，刷子停止工作。此時洗車機左移，進行和上次右移時同樣的動作，直到碰到左極限行程開關。洗車機第四次右移，噴灑清水及刷子動作，直到碰到右極限開關。洗車左移同時噴水刷洗繼續(xù)直到噴到左極限開關噴水刷洗停止。洗車機第五次右移，風扇開始動作，直到碰到右極限開關，洗車機左移風扇繼續(xù)動作。洗車機左移直到碰到左極限開關，控制整個設備停止，洗車機完成洗車。 1.4 自動洗車控制系統(tǒng)流程圖 開始 在原點? 右極限？ 左極限？ 啟動 洗車右移，噴水刷洗，啟動燈亮 洗車左移，噴水刷洗繼續(xù) 復位到位 復位燈亮 A N Y N N Y 洗車右移，噴水刷洗停止，噴清潔劑 Y N 右極限？ A 洗車左移，繼續(xù)噴清潔劑 洗車右移，停噴清潔劑 右移3S? 左極限？ Y Y 洗車停，刷子刷洗 5S？ Y Y 洗車右移，刷子停 3S？ B N N N N B 5S？ 3S？ 3S? 5S? 右極限？ 洗車停，刷子刷洗 Y 刷子停，洗車右移 Y N N Y 洗車左移 N Y 洗車停，刷子刷洗 N Y 洗車左移，刷子停 C N Y 洗車停，刷子刷洗 5S？ 刷子停，洗車左移 左極限？ 洗車右移，噴水刷洗 右極限？ 洗車左移，噴水刷洗繼續(xù) 左極限？ 洗車右移，噴水刷洗停止，風扇工作 D N Y N Y N Y N Y C D 右極限？ 洗車左移，風扇繼續(xù)工作 左極限？ 整個流程結束，啟動燈滅 結束 N Y N Y 圖一 第二章 自動洗車控制系統(tǒng)主機的選擇 2．1 自動洗車控制系統(tǒng)I/O地址的分配 本文自動洗車控制系統(tǒng)采用了五個輸入信號，分別為啟動開關I0.0、左極限開關I0.1、右極限開關I0.2、原點復位按鈕I0.3、停止按鈕I0.4;八個輸出信號，洗車機左移Q0.0、洗車機右移Q0.1、刷子動作Q0.2、噴水Q0.3、噴灑清潔劑Q0.4、風扇動作Q0.5、復位燈Q0.6、啟動燈Q0.7.其中洗車機右移和洗車機左移由電動機1的正反轉控制，刷子動作由電動機2控制，噴水及噴灑清潔劑電磁閥控制。經啟動后可自動完成清洗后自行停止，也可手動停止，但啟動前必需復位。根據(jù)輸入輸出數(shù)量采用EM224即可滿足需求。 表2-1 自動洗車控制系統(tǒng)I/O地址分配表 控制信號 信號名稱 元件名稱 元件符號 地址編碼 輸入信號 啟動信號 常開按鈕 SB1 I0.0 右極限信號 行程開關 SQ1 I0.1 左極限信號 行程開關 SQ2 I0.2 原點復位信號 常開按鈕 SB2 I0.3 輸出信號 洗車機右移 接觸器 KM1 Q0.0 風扇動作 接觸器 M Q0.1 刷子刷洗 接觸器 KM2 Q0.2 洗車機左移 接觸器 KM3 Q0.3 噴灑清潔劑 電磁閥 YV1 Q0.4 噴水動作 電磁閥 YV2 Q0.5 洗車機停止 接觸器 KM4 Q0.6 啟動燈信號 燈泡 HL1 Q0.7 復位燈信號 燈泡 HL2 Q1.0 表一 2．2 自動洗車控制系統(tǒng)I/O接線圖 圖二 第三章 自動洗車控制系統(tǒng)梯形圖和語句表 3．1 自動洗車控制系統(tǒng)梯形圖 圖三 3．2 自動洗車控制系統(tǒng)語句表 共 27頁第19頁 網絡1啟動燈 O M1.5 AN I0.3 AN M1.4 = M1.5 = M0.7 網絡2 復位燈 LD I0.3 O M1.6 = M1.6 = Q0.3 A I0.2 = Q1.0 網絡3 右移 LD I0.0 O M0.0 AN M0.1 AN I0.3 = M0.0 = Q0.0 網絡4 噴水動作 LDN M0.2 LD M1.0 AN M1.2 OLD AN I0.3 = Q0.5 網絡5 刷子動作 LDN M0.2 LD T37 AN T38 OLD LD T39 AN T40 OLD LD T41 AN T42 OLD LD T43 AN T44 OLD LD M1.0 AN M1.2 OLD LPS AN I0.3 = Q0.2 LRD TON T38, 50 LRD TON T40, 50 LRD TON T42, 50 LPP TON T44, 50 網絡6 左移 LD I0.1 A M0.0 O M0.1 AN M0.2 = M0.1 = Q0.3 網絡7 右移 LD I0.2 A M0.1 O M0.2 AN M0.3 AN I0.3 = M0.2 = Q0.0 網絡8 清潔劑 LD M0.2 O M0.3 AN M0.5 AN I0.3 = M0.3 = Q0.4 網絡9 左移 LD I0.1 A M0.2 O M0.4 AN M0.5 = M0.4 = Q0.3 網絡 10 右移3s停止 LDN I0.2 AN M0.4 ON M0.5 AN T37 AN I0.3 = M0.5 = Q0.0 TON T37, 30 網絡11 刷子停止工作后再右移3s停止 LD T38 AN T39 = Q0.0 TON T39, 30 網絡 12 刷子再次停止后右移 LD T40 AN M0.6 = Q0.0 網絡 13 至右極限后開始左移，3s后停止 LD I0.1 O M0.6 AN T41 AN I0.3 = M0.6 = Q0.3 TON T41, 30 網絡 14 刷子工作5s后停止并向左移動，3s后停止 LD T42 AN T43 = Q0.3 TON T43, 30 網絡 15 刷子再工作5s后停止并向左移動 LD T42 AN T43 = Q0.3 TON T43, 30 網絡 16 至左極限后右移 LD I0.2 A M0.7 O M1.0 AN M1.1 AN I0.3 = M1.0 = Q0.0 網絡 17 左移 LD I0.1 A M1.0 O M1.1 AN M1.2 = M1.1 = Q0.3 網絡 18 右移，風扇動作 LD I0.2 A M1.1 O M1.2 AN I0.3 LPS = M1.2 AN M1.3 = Q0.0 LPP AN M1.4 = Q0.1 網絡 19 左移 LD I0.1 A M1.2 O M1.3 AN I0.3 = M1.3 = Q0.3 網絡 20 結束 LD I0.2 A M1.3 = M1.4 = Q0.6 表二 第四章 設計總結 本文洗車機的主運動是左右循環(huán)運動由左右行程開關控制，同時不同循環(huán)次序伴隨不同的其它動作，如噴水、刷洗、噴灑清潔劑及風扇吹干動作等。因每次動作的開始都是碰到左行程開關才實現(xiàn)，所以運用計數(shù)器記錄左極限信號脈沖的次數(shù)從而控制上述輔助運動按要求依次動作。系統(tǒng)還采用了復位設計，如在洗車過程中由其它原因使洗車停止在非原點的其它位置，則需要手動對其進行復位，到位時復位燈亮，此時才可以啟動，否則啟動無效，洗車機經啟動后可自動完成洗車動作后自行停止，也可在需要時手動停止。 自動洗車控制系統(tǒng)采用了四個輸入信號，分別為啟動開關I0.0、右極限開關I0.1、左極限開關I0.2、原點復位按鈕I0.3;九個輸出信號，洗車機右移Q0.0、、風扇動作Q0.1、刷子動作Q0.2、洗車機左移Q0.3、噴灑清潔劑Q0.4、噴水Q0.5、洗車機Q0.6、啟動燈Q0.7、復位燈Q1.0.其中洗車機右移和洗車機左移由電動機1的正反轉控制，刷子動作由電動機2控制，噴水及噴灑清潔劑電磁閥控制。經啟動后可自動完成清洗后自行停止，也可手動停止，但啟動前必需復位。根據(jù)輸入輸出數(shù)量采用CPU224即可滿足需求。 本設計自動洗車經啟動后能順序完成要求動作，結束后自行停止，若斷電停止在得電后不會自行啟動，實現(xiàn)了理論上的自動化。但實際操作中并不可行，存在很大的弊端和不足。 如自動洗車在工作中因斷電或故障停止后，必需復位后從新啟動，這樣就會浪費以前的大量工作，在后繼工作中需要克服改進使自動洗車實現(xiàn)真正意義的自動化，不僅是一直得電可以順利完成自動清洗，即使在中途斷電后，再啟動，仍會繼續(xù)以前的工作，這樣可以提高效率，降低成本，避免無謂的重復工作。也應該設置手動擋，以便針對車不同的臟的程度，。可以選則性的增加某一或某些動作。 如實際操作中，若不小心觸動行程開關，則程序就會產生誤操作，使程序產生邏輯錯誤或者是根本無法運行，這一點具有實際生產意義，必須加以考慮。 第五章 結束語 本設計自動洗車經啟動后能順序完成要求動作，結束后自行停止，若斷電停止在得電后不會自行啟動，實現(xiàn)了理論上的自動化。但實際操作中并不可行，存在很大的弊端和不足。 如自動洗車在工作中因斷電或故障停止后，必需復位后從新啟動，這樣就會浪費以前的大量工作，在后繼工作中需要克服改進使自動洗車實現(xiàn)真正意義的自動化，不僅是一直得電可以順利完成自動清洗，即使在中途斷電后，再啟動，仍會繼續(xù)以前的工作，這樣可以提高效率，降低成本，避免無謂的重復工作。也應該設置手動擋，以便針對車不同的臟的程度，?？梢赃x則性的增加某一或某些動作。 研究方向改進應向更安全、更經濟、更可靠及更簡單發(fā)展，還需繼續(xù)做大量的努力及工作。 致謝 在這次課程設計的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。 首先我要感謝我的老師在課程設計上給予我的指導、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次報告的主要原因，更重要的是老師幫我解決了許多技術上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。在此期間，我不僅學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設計能力。 其次，我要感謝幫助過我的同學，他們也為我解決了不少我不太明白的設計上的難題。同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。 最后再一次感謝所有在設計中曾經幫助過我的良師益友和同學 參考文獻 1． 程憲平主編.機電傳動與控制.武漢：華中科技大學出版社，2003. 2． 鄧星鐘.機電傳動控制. 武漢：華中科技大學出版社. 3． 王永華編.現(xiàn)代電氣控制及PLC應用技術.北京：北京航空航天出版社，2008 4． 殷洪義主編.可編程控制器選擇設計與維護.北京：機械工業(yè)出版社，2002 5． 程子華，PLC原理與實例分析.北京:國防工業(yè)出版社，2006 6． 高欽和，可編程控制器應用技術及其設計實例.北京:高等教育出版社，2004 共27頁第23頁