PLC自动洗车机课程设计.doc

1汽车清洗方法综述1.1主要洗车方法 1.1.1人工洗车规范的洗车方法是先用抹布沾上水润湿车身，再均匀涂上洗车液用抹布擦洗一遍，然后用清水冲洗，在用干抹布吸水，用麂皮将水完全吸干。这种洗车方法不仅存在损伤车身油漆、降低车身漆面光洁程度的缺点，而且会造成浪费水资源和污染环境的恶果。 1.1.2高压水枪洗车高压水枪洗车是先用高压水枪喷洒水雾润湿车身，再用高压射流清洗车身。然后用清洗液清洗，最后用高压清洗干净，用麂皮将水吸干。高压水枪清洗速度快、效果好，但高压水枪压力人，容易对车漆造成损害。高压水柱的喷淋会改变空调冷凝器散热的方向，导致空调制冷失灵，会直接导致车灯胶条密封不良，影响车灯的正常工作，产生危险。会使密封不是很严的汽车侧门玻璃进水，锈蚀金属件，造成电线短路。劣质洗涤灵会降低车漆的亮度，用毛巾多次擦拭会使车身增加划痕。 1.1.3蒸汽洗车蒸汽洗车是将水加热成蒸汽后，用蒸汽清洗汽车，其具有节水、节能的特点。但由于设备质量问题，存在安全性不高。极易产生污水造成污染，洗车效果和效率差的缺点。 1.1.4无水洗车无水洗车是先用掸子掸去车身表面浮尘，再用无水洗车液进行汽车清洗的一种新型环保洗车方式。它具有节约水资源、绿色环保等优点。受到政府的扶持，但是，它并不能完全替代有水洗车，对于较脏车辆以及汽车底盘等部位，无水洗车不能满足要求。 1.1.5无刷毛自动洗车机采用高速水刀喷出的高压力水雾从上往下清洗汽车，灰尘冲掉后，自动泡沫喷头喷淋，然后用高压清水进行清洗。它具有清洗速度快、效果好、不损伤车漆的优点，但存在水耗大、设备投资和运行费用高昂的缺点。 1.1.6全自动电脑洗车机电脑洗车机是利用电脑控制毛刷和高压水枪来清洗汽车的一种设备。主要由电路、气路、水路和机械部分构成。它可通过编制多种洗车程序来完成不同要求地洗车效果。具有洗车效果好、效率高、节水等特点。 1.2汽车清洗的前景 汽车清洗是近几年才在我国逐渐发展起来的新兴行业，具备资金和技术门槛低的特点。由于对场地、环保、设备、技术、经营管理等方面都缺乏明确的规定和要求，导致本应被淘汰地洗车方式仍然在洗车市场上大行其道，而无水洗车、全自动电脑机械化洗车等先进的洗车方式却在市场份额中占有很小的比例。在欧、美等发达国家经过多年的发展，科学洗车的理念已深入人心。洗车市场的洗车方式有全自动电脑洗车机洗车、蒸汽洗车和无水洗车。其中尤以全自动电脑洗车为主。在我国建设，美化城市，创建现代化城市的发展主题中，节约水资源、保护环境、可持续发展、效率和环保已成为汽车美容服务行业的重要内容和发展方向。目前，城市落后的人工洗车方式已不能适应现代化城市的市容，也不符合企业的规模经营、专业化、规范化的要求，更谈不上行业的可持续发展。要想中国的洗车行业健康有序地发展，当务之急，必须推广科学的、环保的、符合中国国情的科学洗车方式，要用新的理念、新的思路和新的方法来管理洗车行业，提升行业的形象和竞争力。全自动电脑洗车机顺应时代的需要应运而生。1.3自动洗车机优点 l.3.1安全可靠全自动洗车机由电脑按设计程序控制全过程的操作，完全能够避免人工操作引起的人身设备事故。 1.3.2快捷高效人工洗车一般为10分钟一台，电脑洗车机为3分钟一台。4小时可洗20辆车，每日洗车量可达200-300辆。这是中小型洗车店无法达到的数字，它极大的提高了洗车的工作效率。 1.3.3洗车洁净全自动洗印机由程序控制，采用仿形超软洗涤工具，能排除人为因素保证洗车质量。 1.3.4环保节水全自动洗车机洗一台汽车耗水量为10一12升，比人工洗车节水10一20升。如果以洗车店每日洗车100辆计算，每日节水2吨，每年节水300一700吨。一个大、中城市按2000家洗车店计，每年节水量将达百万吨以上。 1.3.5不伤漆面全自动洗车机采用科学合理的棉刷，洗涤过程中不会损伤漆面，而人工洗车时使用的毛手套，在反复擦洗过程中，夹带的泥沙会在汽车漆面上造成人为的划痕。 1.3.6节省人工全自动洗车机只需一个操作工人，比人工洗车节省用一倍水量。2 设计方案 2.1 功能描述 目前，汽车行业主要业务量集中在轿车、小型面包车等各种小型客车的外表清洗上，为此本课题设计的洗车机主要功能集中在安全、有效的清洗汽车的外表上，在先用清水冲洗，在除去污垢杂质的基础上，涂上清洁剂，再用刷子刷洗，最后用风机设备把车体吹干。具体走位控制方案如下 2.2 方案论证 为了达到方案要求，本设计采用模块法设计，把各个控制部分模块化，再逐个解决各个模块问题。其中主要模块包括：PLC控制系统、喷水喷气系统、传感器系统、机械系统。 3.硬件选择3.1 控制器的选择 3.1.1 单片机 单片机主要应用于办公自动化设备、机电一体化、实时过程控制、日常生活及家用电器等领域。在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比，具有以下特点： 1.片内存储容量越来越大。 2.芯片引线齐全容易扩展。 3.运行速度高控制功能强。 4.单片机内部的数据信息保存时间很长，有的芯片可以达到100年以上。 5.速度慢、功能不强、精度低、易受环境影响等缺点。 3.1.2 PLC 1) 丰富的I/O接口模块 PLC针对不同的工业现场信号如：交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位、强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块， 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 2) 配套齐全、功能完善、适用性强 PLC发展到今天，已经形成了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，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。多种多样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。 3) 系统的设计、工作量小、维护方便、容易改造 PLC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，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。 4) 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，耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想设备。 经综合比较：本设计选用性能较好，控制较准确的PLC作为控制器。 3.2 PLC选择 3.2.1欧姆龙PLC简介 OMRON C系列PLC产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大类产品。整体式结构的微型PLC机是以C20P为代表的机型。叠装式或称紧凑型结构的微型机以CJ型机最为典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC机以P型机和CPM型机最为典型，这两种都属坚固整体型结构。具有体积更小、指令更丰富、性能更优越通过I/O扩展可实现10140点输入输出点数的灵活配置，并可连接可编程终端直接从屏幕上进行编程。CPM型机是OMRON产品用户目前选用最多的小型机系列产品。OMRON 中型机以C200H系列最为典型主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型号产品。中型机在程序容量，扫描速度和指令功能等方面都优于小型机。除具备小型机的基本功能外，它同时可配置更完善的接口单元模块：如模拟量I/O模块、温度传感器模块、高速记数模块、位置控制模块、通讯联接模块等。可以与上位计算机、下位PLC机及各种外部设备组成具有各种用途的计算机控制系统和工业自动化网络。在一般的工业控制系统中，小型PLC机要比大、中型机的应用更广泛。在电气设备的控制应用方面，一般采用小型PLC都能够满足需求。 3.2.2西门子PLC简介 德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛。在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-300、S7-400、工业网络（HMI）人机界面、工业软件等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化、具有网络通信能力、功能更强、可靠性更高。S7系列PLC产品可分为微型PLC：如S7-200 小规模性能要求的PLC：如S7-300和中、高性能要求的PLC：如S7-400等。 3.2.3三菱FX系列PLC简介 FX系列PLC是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器。以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC产品。其中FX2是1991年推出的产品。FX0是在FX2之后推出的超小型PLC。近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构。经过对几家公司生产的PLC主要从应用、价格、可靠性和对现场工作环境及计资金等各个方面因素的考虑，三菱公司生产的PLC具有体积小、控制灵活、性价比高等优点，可与普通电脑编程通信等。本控制系统选用三菱FX2N-60MR型可编程控制器。3.3 传感器的选用 位置的检测有多种方案。可以用光电传感器、摄像头、电阻传感器等，但这些传感器易受环境影响，且自身精度不好控制，故本设计采用位置开关。 4.I/O分配表经过对控制过程和要求的详细分析，我明确了具体的控制任务是在汽车进入后，按下启动按钮则可以进行自动刷洗，洗完自动停止。确定了要完成的动作后，再确定动作的顺序。具体I/O分配表如下：表4.1 I/O分配表IQI0.0启动开关Q0.0右移动I0.1右极限Q0.1左移动I0.2左极限Q0.2喷水I0.3复位开关Q0.3刷子Q0.4清洁剂Q0.5风扇Q0.6启动灯Q0.7复位灯5.外部接线 根据PLC引脚的分配及引脚的功能，其与外部设备连接引线如下图所示：图5-1 I/O外部接线图6.梯形图7.语句表设计心得 通过本次课程设计，让我对PLC这门课有了更深的认识和学习。首先，我更加明白了PLC与MCU的区别及各自的使用范围及优缺点。其次，对PLC内部的资源及指令运用更加熟悉。 当然，在设计的过程中也遇到了很多问题和困难。如：在控制要求里有两条：1、在洗车机左移到达极限位置后，开始右移，喷水机及刷子停止工作，清洗机设备开始动作喷洒清洗剂。2、洗车机左移到达极限位置，开始右移，清洁剂停止喷洒。同样是洗车机，左移到达极限位置，开始右移。但一个要求喷洒清洗剂，一个要求停止喷洒，这是矛盾的。在程序里，如果只凭有无输出信号Y3是不够的，这时我查阅资料，最后发现这两个要求有时间差，可以通过设置一个计数器来达到控制的目的。 通过此次课程设计，让我积累了独立完成一个简单系统的设计的经验，这会。对我以后的学习会有更大的帮助。 参 考 文 献 1 三菱微型可编程控制器FX1s,FX2N,FX1N,FX2NC编程手册.三菱电子公司. 2001 2 电气控制系统与可编程控制器.常晓玲.机械工业出版社.2004 3 流行PLC实用程序及设计三菱FX2系列.贺哲荣石帅军. M.西安西安电子科技大学出版社20064 可编程控制器应用技术.第二版.廖常初主编.北京机械工业出版社.1994