基于PLC的自动洗车机设计

摘要一、设计内容自动洗车控制系统设计二、要求 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，刷子开始刷洗。 2、洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，喷水机及刷子继续动作。 3、洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，喷水机及刷子继续动作，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。 5、洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，清洁机继续喷洒，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，并喷洒清水与洗刷动作，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，喷洒清水及刷子洗刷继续动作，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。三、总体设计思路洗车机的主运动是左右循环运动由左右行程开关控制，同时不同循环次序伴随不同的其它动作，如喷水、刷洗、喷洒清洁剂及风扇吹干动作等。因每次动作的开始都是碰到左行程开关才实现，所以运用计数器记录左极限信号脉冲的次数从而控制上述辅助运动按要求依次动作。系统还采用了复位设计，如在洗车过程中由其它原因使洗车停止在非原点的其它位置，则需要手动对其进行复位，到位时复位灯亮，此时才可以启动，否则启动无效，洗车机经启动后可自动完成洗车动作后自行停止，也可在需要时手动停止。关键词：自动洗车；PLC控制；顺序动作目 录摘要1第一章自动洗车控制系统设计思想31.1 自动洗车机简介31.2 自动洗车机核心PLC简介41.3 自动洗车控制系统分析61.4 自动洗车控制系统流程图7第二章自动洗车控制系统主机的选择1221 自动洗车控制系统I/O地址的分配1222 自动洗车控制系统I/O接线图13第三章自动洗车控制系统梯形图和语句表143.1 自动洗车控制系统梯形图143.2 自动洗车控制系统语句表19第四章 设计总结22第五章 结束语23致谢24参考文献25第一章 自动洗车控制系统设计思想1.1 自动洗车机简介全电脑自动洗车机（简称自动洗车机）。自动洗车机是一种通过电脑设制相关程序来实现自动清洗、打蜡、风干清洗轮辋等工作的机器。 随着中国经济的飞速发展，汽车越来越多的进入了家庭，汽车的快速增加与人们生活节奏的日益加快，使得全自动洗车机现在越来越受到广大车主的青睐。自动洗车机分为：无接触式自动洗车机和毛刷式全自动洗车机。两种洗车机的特点：无接触洗车机是指依靠高压水喷射来完成洗车全过程的一种洗车方式。在洗车过程中依靠多种洗车液配合洗车的全过程。 毛刷洗车机是指的是依靠毛刷式工作原理，刷洗材料一般采用pe或泡沫材料为主的。先今主要采用泡沫材料为市场主导，因其不会伤害汽车油漆。无接触式洗车机 优点：在于投资小。单纯洗车比人工洗车机速度快。效率高。 缺点：属于半自动产品，主要的操作步骤是：清洗-泡沫-人工-清洗-人工。中间需要2道人工洗车的过程。相对而言加一道人工，洗车工比较累一些。而且机器结构简单，对于提升洗车店面的整体形象大打折扣。现在的无接触洗车机大体也可以分为二类，一类是框架式的，另一类类似于往复式。原理大致相同。现在在国内大部分无接触洗车机一般的都只是重点清洗车的两侧。对于车头和车位，基本上都是高压水冲洗的时候，顺带湿润一下，并不能去掉部分灰尘。当然有些洗车机也能够解决这个问题。但是还是需要人工擦拭一下。毕竟，高压水肯定不如刷子洗的干净。现在国内的无接触洗车机的喷水摆臂大都是单摆臂，而以青岛日森机电为代表的进口洗车机则是使用双摆臂设计，洗车更彻底更快捷。毛刷式全自动洗车机毛刷洗车机根据运动主体的不同，又分为往复式洗车机和隧道式洗车机两大类。龙门往复式洗车机；一般国际习惯称之为往复式洗车机。在国内也称作龙门式洗车机。最早是由美国人发明。做到比较商业化，却是由日本人完成的。 往复式电脑洗车机往复式洗车机是：汽车停在固定的位置不动，洗车设备根据车型来回往复运动。实现：自动冲洗底盘（一般不要用自动冲地盘，因为有些车质量不好可能会把汽车喇叭冲坏）、自动喷电脑洗车机专用洗车液和水蜡、自动仿行刷洗、自动仿行风干。一辆脏车进去，一辆净车出来，洗车时间大体为3分左右。适合日洗车辆在120辆以下的汽车美容店等地。 优点：有利于提高店面的整体形象，真正的全自动洗车机。 缺点：受场地限制比较大。 往复式洗车机技术目前主要分为两大类，一类是国产洗车机普遍使用的PLC技术，另一类是进口洗车机采用的CPU（单片机）技术。PLC技术相对比较落后一些，PLC基本上依靠的是电流传感技术，依靠刷子来感觉车身的形状。CPU技术依靠的是电脑光电传感器，洗车机会对汽车进行全方位的扫描，安全性能更高。也是真正意义的电脑洗车机。1.2 自动洗车机核心PLC简介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、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或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该按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。PLC的特点；可靠性高，抗干扰能力强 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低,此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 配套齐全，功能完善，适用性强 PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合.除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。2.3易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事打开了方便之门。系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种,小批量的生产场合。体积小，重量轻，能耗低 以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。1.3 自动洗车控制系统分析洗车机的主运动是左右循环运动由左右行程开关控制，同时不同循环次序伴随不同的其它动作，如喷水、刷洗、喷洒清洁剂及风扇吹干动作等。系统还采用了复位设计，如在洗车过程中由其它原因使洗车停止在非原点的其它位置，则需要手动对其进行复位，到位时复位灯亮，此时才可以启动，否则启动无效，洗车机经启动后可自动完成洗车动作后自行停止，也可在需要时手动停止。洗车机第一次右移时有喷水及刷洗动作，到达右极限使右极限开关动作从而控制洗车机左移，而喷水及刷洗继续，直到碰到左极限开关。洗车机第二次右移时，喷水停止、刷子动作及清洁剂开始喷洒，直到右极限行程开关动作，洗车机左移清洁剂继续喷洒，直到使左极限开关动作。洗车机第三次右移时，洗车机右移3s停止，刷子刷洗5s，连续两次后继续右移，直到碰到右极限开关，其中，洗车机右移及刷子刷洗由接通延时计时器T37和T38形成的震荡电路控制，直到碰到右极限开关后通过互锁使刷子动作电路断开，刷子停止工作。此时洗车机左移，进行和上次右移时同样的动作，直到碰到左极限行程开关。洗车机第四次右移，喷洒清水及刷子动作，直到碰到右极限开关。洗车左移同时喷水刷洗继续直到喷到左极限开关喷水刷洗停止。洗车机第五次右移，风扇开始动作，直到碰到右极限开关，洗车机左移风扇继续动作。洗车机左移直到碰到左极限开关，控制整个设备停止，洗车机完成洗车。1.4 自动洗车控制系统流程图开始在原点?右极限？左极限？启动洗车右移，喷水刷洗，启动灯亮洗车左移，喷水刷洗继续复位到位复位灯亮ANYNNY洗车右移，喷水刷洗停止，喷清洁剂YN右极限？A洗车左移，继续喷清洁剂洗车右移，停喷清洁剂右移3S?左极限？YY洗车停，刷子刷洗5S？YY洗车右移，刷子停3S？BNNNNB5S？3S？3S?5S?右极限？洗车停，刷子刷洗Y刷子停，洗车右移Y N NY洗车左移NY洗车停，刷子刷洗NY洗车左移，刷子停CNY 洗车停，刷子刷洗5S？刷子停，洗车左移左极限？洗车右移，喷水刷洗右极限？洗车左移，喷水刷洗继续左极限？洗车右移，喷水刷洗停止，风扇工作DNYNYNYNYCD右极限？洗车左移，风扇继续工作左极限？整个流程结束，启动灯灭结束NYNY图一第二章 自动洗车控制系统主机的选择21 自动洗车控制系统I/O地址的分配本文自动洗车控制系统采用了五个输入信号，分别为启动开关I0.0、左极限开关I0.1、右极限开关I0.2、原点复位按钮I0.3、停止按钮I0.4;八个输出信号，洗车机左移Q0.0、洗车机右移Q0.1、刷子动作Q0.2、喷水Q0.3、喷洒清洁剂Q0.4、风扇动作Q0.5、复位灯Q0.6、启动灯Q0.7.其中洗车机右移和洗车机左移由电动机1的正反转控制，刷子动作由电动机2控制，喷水及喷洒清洁剂电磁阀控制。经启动后可自动完成清洗后自行停止，也可手动停止，但启动前必需复位。根据输入输出数量采用EM224即可满足需求。表2-1 自动洗车控制系统I/O地址分配表控制信号信号名称元件名称元件符号地址编码输入信号启动信号常开按钮SB1I0.0右极限信号行程开关SQ1I0.1左极限信号行程开关SQ2I0.2原点复位信号常开按钮SB2I0.3输出信号洗车机右移接触器KM1Q0.0风扇动作接触器M Q0.1刷子刷洗接触器KM2Q0.2洗车机左移接触器KM3Q0.3喷洒清洁剂电磁阀YV1Q0.4喷水动作电磁阀YV2Q0.5洗车机停止接触器KM4Q0.6启动灯信号灯泡HL1Q0.7复位灯信号灯泡HL2Q1.0表一22 自动洗车控制系统I/O接线图图二第三章 自动洗车控制系统梯形图和语句表31 自动洗车控制系统梯形图图三32 自动洗车控制系统语句表 共 27页第19页网络1启动灯O M1.5AN I0.3AN M1.4= M1.5= M0.7网络2 复位灯LD I0.3O M1.6= M1.6= Q0.3A I0.2= Q1.0网络3 右移LD I0.0O M0.0AN M0.1AN I0.3= M0.0= Q0.0网络4 喷水动作LDN M0.2LD M1.0AN M1.2OLDAN I0.3= Q0.5网络5 刷子动作LDN M0.2LD T37AN T38OLDLD T39AN T40OLDLD T41AN T42OLDLD T43AN T44OLDLD M1.0AN M1.2OLDLPSAN I0.3= Q0.2LRDTON T38, 50LRDTON T40, 50LRDTON T42, 50LPPTON T44, 50网络6 左移LD I0.1A M0.0O M0.1AN M0.2= M0.1= Q0.3网络7 右移LD I0.2A M0.1O M0.2AN M0.3AN I0.3= M0.2= Q0.0网络8 清洁剂LD M0.2O M0.3AN M0.5AN I0.3= M0.3= Q0.4网络9 左移LD I0.1A M0.2O M0.4AN M0.5= M0.4= Q0.3网络 10 右移3s停止LDN I0.2AN M0.4ON M0.5AN T37AN I0.3= M0.5= Q0.0TON T37, 30网络11 刷子停止工作后再右移3s停止LD T38AN T39= Q0.0TON T39, 30网络 12 刷子再次停止后右移LD T40AN M0.6= Q0.0网络 13 至右极限后开始左移，3s后停止LD I0.1O M0.6AN T41AN I0.3= M0.6= Q0.3TON T41, 30网络 14 刷子工作5s后停止并向左移动，3s后停止LD T42AN T43= Q0.3TON T43, 30网络 15 刷子再工作5s后停止并向左移动LD T42AN T43= Q0.3TON T43, 30网络 16 至左极限后右移LD I0.2A M0.7O M1.0AN M1.1AN I0.3= M1.0= Q0.0网络 17 左移LD I0.1A M1.0O M1.1AN M1.2= M1.1= Q0.3网络 18 右移，风扇动作LD I0.2A M1.1O M1.2AN I0.3LPS= M1.2AN M1.3= Q0.0LPPAN M1.4= Q0.1网络 19 左移LD I0.1A M1.2O M1.3AN I0.3= M1.3= Q0.3网络 20 结束LD I0.2A M1.3= M1.4= Q0.6表二第四章 设计总结本文洗车机的主运动是左右循环运动由左右行程开关控制，同时不同循环次序伴随不同的其它动作，如喷水、刷洗、喷洒清洁剂及风扇吹干动作等。因每次动作的开始都是碰到左行程开关才实现，所以运用计数器记录左极限信号脉冲的次数从而控制上述辅助运动按要求依次动作。系统还采用了复位设计，如在洗车过程中由其它原因使洗车停止在非原点的其它位置，则需要手动对其进行复位，到位时复位灯亮，此时才可以启动，否则启动无效，洗车机经启动后可自动完成洗车动作后自行停止，也可在需要时手动停止。自动洗车控制系统采用了四个输入信号，分别为启动开关I0.0、右极限开关I0.1、左极限开关I0.2、原点复位按钮I0.3;九个输出信号，洗车机右移Q0.0、风扇动作Q0.1、刷子动作Q0.2、洗车机左移Q0.3、喷洒清洁剂Q0.4、喷水Q0.5、洗车机Q0.6、启动灯Q0.7、复位灯Q1.0.其中洗车机右移和洗车机左移由电动机1的正反转控制，刷子动作由电动机2控制，喷水及喷洒清洁剂电磁阀控制。经启动后可自动完成清洗后自行停止，也可手动停止，但启动前必需复位。根据输入输出数量采用CPU224即可满足需求。本设计自动洗车经启动后能顺序完成要求动作，结束后自行停止，若断电停止在得电后不会自行启动，实现了理论上的自动化。但实际操作中并不可行，存在很大的弊端和不足。如自动洗车在工作中因断电或故障停止后，必需复位后从新启动，这样就会浪费以前的大量工作，在后继工作中需要克服改进使自动洗车实现真正意义的自动化，不仅是一直得电可以顺利完成自动清洗，即使在中途断电后，再启动，仍会继续以前的工作，这样可以提高效率，降低成本，避免无谓的重复工作。也应该设置手动挡，以便针对车不同的脏的程度，。可以选则性的增加某一或某些动作。如实际操作中，若不小心触动行程开关，则程序就会产生误操作，使程序产生逻辑错误或者是根本无法运行，这一点具有实际生产意义，必须加以考虑。 第五章 结束语本设计自动洗车经启动后能顺序完成要求动作，结束后自行停止，若断电停止在得电后不会自行启动，实现了理论上的自动化。但实际操作中并不可行，存在很大的弊端和不足。如自动洗车在工作中因断电或故障停止后，必需复位后从新启动，这样就会浪费以前的大量工作，在后继工作中需要克服改进使自动洗车实现真正意义的自动化，不仅是一直得电可以顺利完成自动清洗，即使在中途断电后，再启动，仍会继续以前的工作，这样可以提高效率，降低成本，避免无谓的重复工作。也应该设置手动挡，以便针对车不同的脏的程度，。可以选则性的增加某一或某些动作。研究方向改进应向更安全、更经济、更可靠及更简单发展，还需继续做大量的努力及工作。 致谢在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学参考文献1 程宪平主编.机电传动与控制.武汉：华中科技大学出版社，2003.2 邓星钟.机电传动控制. 武汉：华中科技大学出版社.3 王永华编.现代电气控制及PLC应用技术.北京：北京航空航天出版社，20084 殷洪义主编.可编程控制器选择设计与维护.北京：机械工业出版社，20025 程子华，PLC原理与实例分析.北京:国防工业出版社，20066 高钦和，可编程控制器应用技术及其设计实例.北京:高等教育出版社，2004共27页第23页