汽车自动清洗机控制系统Word文件下载.docx
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它改变传统高压水枪单相流、单一介质的清洗原理。
采用高速气流配合水硬雾冲洗的新技术（两相流清洗）。
水被微粒化利用，几十倍提高水的利用率，达到节水90％以上，并且集清洗、喷清洁剂、吹干等多功能于一身。
小巧手持、随意移动，任何环境均可工作。
最大限度的提高单位水量的利用率，并具备一定的冲力和温度，极有效地清除和溶解车身及所有缝隙的灰尘和油污。
（汽车的门边、门缝、车牌、车头发动机组、人手难以触及的沟、缝、细孔等。
）用水量是水枪的二十分之一，耗能是它的一半，
其他设备所无法比拟的是：
彻底清洗细微之处；
快速吹干功能；
无水花飞溅；
无满地流水；
（洗车后没有污水横流）。
清洗车身；
洗门缝、门边、发动机组，细微之处显身手；
油、泥厚处重的地方也是轻而易举，快速吹干。
下面我们以上海某公司的产品为例简单介绍其性能和主要技术参数。
表1-1
型号：
XD-518B地轨式洗车机（经济形）
武钢
镀锌钢板烤漆机体
意大利品质
双向涡轮行走系统，2套
台湾合资
高功率水泵（配沪产7.5电机）
NMB
旋转喷头配置，7组
合资
高压底盘冲洗系统，11组
韩国
高压泡沫管路
国产
钢丝绳管线传动
电路控制缆，低压分体控制器，达到人电分离
手阀切换底盘，车身冲洗系统
原厂产
全方位泡沫喷淋系统（4组）
倒车镜及车尾冲洗系统（2组）
轮胎钢圈冲洗系统（2组）
武钢产
轻轨轨道，静音轨道（可任选其一）
机器尺寸cm
85X300X250
场地尺寸cm
330X270X600
耗水量
40-60
耗电量
0.16元/台
清洗液
0.05元/台
清洗能力
（辆/H）20-30
二、PLC以及汽车自动清洗装置的PLC应用
2.1PLC的定义
ProgrammableLogicController简称为PLC，即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。
传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。
1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable
Controller（PC）。
个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable
Logic
Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。
PLC的定义有许多种。
国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。
在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.
2.3PLC的特点
1）高可靠性、抗干扰能力强
（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。
（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.
（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。
（4）采用性能优良的开关电源。
（5）对采用的器件进行严格的筛选。
（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。
（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高
2）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。
3）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。
4）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。
5）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。
2.4汽车自动清洗装置中应用PLC的优势
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，洗车产业也越来越壮大，如何在众多的从业者中脱颖而出，抢占先机？
应用了PLC的汽车自动清洗装置就成了提升服务质量的一个法宝。
它可以最大限度的节省洗车的人力物力，提供客户更加快捷的服务，在这个分秒必争的时代无疑具有极其巨大的市场价值和竞争优势。
同时它也可以节约更多的水资源，符合建设节约型社会的时代需要。
三、汽车自动清洗装置PLC控制线路设计
3.1设计任务要求
设计一台汽车自动清洗机，其工作步骤图如下：
图3-1
3.2分析任务要求及解决方案
1）分析任务
当发出启动命令时，清洗机开始工作，清洗机接触器和水阀门都打开，汽车进入洗刷范围时，刷子接触器开启，进入刷洗程序。
当检测器检测到车子离开时，清洗机接触器、水阀门和刷子接触器全关闭，停止刷洗，发出停机命令，结束刷洗。
2）解决方案
我们通过以上的分析可以知道，先由人来发出启动命令，自动开启清洗接触器和水阀门；
传感器检测到汽车进入清洗范围时，刷子接触器打开靠近汽车进行清洗；
传感器检测到汽车离开清洗范围时，刷子接触器停止刷洗；
最后我们发出停止命令，清洗鸡接触器和水阀门停止和关闭。
由此，我们设计出自动洗车机的工作流程图如下：
图3-2
四、硬件选型
4.1PLC产品的比较
1）欧姆龙PLC简介
日本OMRON（立石公司）电机株式会社是世界上生产PLC的著名厂商之一。
SYSMACC系列PLC产品以其良好的性能价格比被广泛地应用于化学工业、食品加工、材料处理和工业控制过程等领域，其产品在日本其销量仅次于三菱，居第二位，在我国也是应用非常广泛的PLC之一。
OMRONC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10~140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。
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。
（1）SIMATICS7-200PLC
S7-200PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。
S7-200PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。
S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。
（2）SIMATICS7-300PLC
S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。
各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。
与S7-200PLC比较，S7-300PLC采用模块化结构，具备高速（0.6~0.1μs）的指令运算速度；
用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；
一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；
方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。
SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。
S7-300操作系统自动地处理数据的传送；
CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（例如：
超时，模块更换，等等）；
多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；
S7-300PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。
具备强大的通信功能，S7-300PLC可通过编程软件Step7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。
S7-300PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；
串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；
多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATICS7/M7/C7等自动化控制系统。
（3）SIMATICS7-400PLC
S7-400PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。
S7-400PLC采用模块化无风扇的设计，可靠耐用，同时可以选用多种级别（功能逐步升级）的CPU，并配有多种通用功能的模板，这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。
当控制系统规模扩大或升级时，只要适当地增加一些模板，便能使系统升级和充分满足需要。
（4）人机界面（HMI）硬件
HMI硬件配合PLC使用，为用户提供数据、图形和事件显示，主要有文本操作面板TD200（可显示中文），OP3，OP7，OP17等；
图形/文本操作面板OP27，OP37等，触摸屏操作面板TP7，TP27/37，TP170A/B等；
SIMATIC面板型PC670等。
个人计算机（PC）也可以作为HMI硬件使用。
HMI硬件需要经过软件（如ProTool）组态才能配合PLC使用。
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
4.2PLC的选择
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设计资金等各个方面因素的考虑，本系统采用三菱FX2N系列PLC进行设计。
五、PLC控制程序的设计
5.1I/O分析
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启动命令下，汽车进入则可以进行自动刷洗，汽车离开则可以自动停止刷洗。
确定了要完成的动作后，再确定动作的顺序：
有启动一个输入点和停止一个输入点。
按下启动按钮，启动清洗机接触器和水阀门，接着传感器检测汽车是否进入清洗范围，进入则开始刷洗；
汽车离开则停止刷洗，按下停止命令则清洗结束。
5.2I/O分配表
通过I/O分析后，我确定了本装置的I/O分配表，如下：
信号
名称
代号
输入/出点标号
输入信号
启动按钮
SB1
X0
停止按钮
SB2
X1
检测器
ST
X2
输出信号
喷淋阀门
YV
Y0
刷子接触器
KM1
Y1
清洗接触器
KM2
Y2
5.3PLC控制接线图
根据选择的PLC类型和装置的原理我确定装置接线图如下
：
5.4PLC控制体型图及语句表
根据PLC的控制线路图和I/O分配表，画出其控制梯形图如下：
5.5程序原理分析
当按下启动按钮SB1时输入点X0接通，MO接通，辅助触头MO接通，进而输出点Y2和Y0接通，清洗机和水阀门打开。
当传感器X2检测到汽车进入清洗距离时，刷子接触器开始工作，进行刷洗。
当汽车离开，清洗结束，M1工作使刷子接触器关闭，按下停止按钮清洗机接触器关闭同时水阀门关闭。
六、总结
选定题目后，感觉困难很大。
在老师的帮助下，查看了一些资料后，头脑里开始有了设计思路和方向。
在设计中走了一些弯路，幸亏在老师的启发指点下，及时改正，发现一个个问题；
另外通过钻研课本，请教老师和同学，及时解决每一个问题，最终完成了本次设计。
本课程设计是在我的老师王研玮的悉心指导下完成的。
他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。
从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
在此谨向王老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
另外，我还要感谢在一起愉快的度过3年的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。
总之，从开始进入课题到设计的顺利完成，师长、同学、朋友给了我太多的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!
参考文献
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重庆大学出版社.2002.
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清华大学出版社，2002.
[3].邓星钟.机电传动控制（第三版）[M].武汉：
华中科技大学出版社.2001.
[4].贺哲荣，石帅军.流行PLC实用程序及设计（三菱FX2系列）[M].西安：
西安电子科技大学出版社：
2006
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