基于plc控制的家用汽车自动清洗装置控制系统设计Word格式文档下载.docx

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1.1国内汽车自动清洗机的主要几种形式

汽车清洗的主要目的就是把汽车上的灰尘油污清洗干净，使汽车清洁亮丽。

目前常见的洗车方法主要有以下几种：

1.1.1人工洗车：

先用抹布蘸水擦湿车身，再涂上洗车液用抹布擦洗一遍，然后用清水冲洗，最后用干抹布吸水、吸干。

这种洗车方法会对车身油漆有损伤，降低车身漆面光洁度。

1.1.2高压清洗机洗车：

分为高压冷水清洗机和高压热水清洗机。

热水清洗机里加了一个加热装置，使用热水清洗能迅速冲洗净大量冷水不容易冲洗的污垢和油渍，令清洁效率得到大幅度提高。

但是往往因为热水清洗机价格偏高且运行成本高，大部分用户可能会选择普通的冷水高压清洗机；

当然为了提高清洁效率和效果，还是有不少专业客户会选择热水清洗机的。

前者方便大多数用户使用，后者除了提供常温的高压水外，还增加了电加热装置，输出高压水的温度可调节，清洁效果更好。

但高压水枪压力大，易对车身油漆造成伤害，会使车身电路内部进水，锈蚀金属件，造成电线短路，产生危险。

1.1.3泡沫清洗机洗车：

泡沫清洗机与高压清洗机不同之处在于它输出的水不但可以增压（输出压力约为0.1～0.5MPa），而且还能加入专用的清洗剂，再通过压缩空气（由空气压缩机提供），使清洗剂泡沫化，然后从泡沫喷枪喷出，能将泡沫状的清洗液均匀地涂敷于车身外表，通过化学反应，从而起到极佳的除尘和去油污作用。

1.1.4全自动计算机洗车机：

计算机洗车机是利用计算机控制毛刷和高压水枪来清洗汽车的一种设备。

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。

全自动洗车机与现在广为采用的、落后的人工洗车方式相比，有着无可比拟的优点：

（1）洗车洁净：

全自动洗车机由程控，采用仿形超软洗涤工具，能排除人为因素，保证洗车质量。

（2）安全可靠：

全自动洗车机由计算机按设计程控全过程的操作，完全避免人工操作引起的人身、设备事故。

（3）快捷高效：

它极大的提高了洗车的工作效率。

（4）不伤漆面：

全自动清洗机采用科学合理的棉刷，洗涤过程中不会损伤车身漆面。

计算机洗车刷压力均匀、洗车速度及方向稳定，对汽车车身表面漆面造成的损伤很小，远小于人工洗车造成的损伤。

（5）环保节水：

全自动洗车机可配套使用循环废水处理技术，不仅使大部分水循环使用，减少污水排放量，满足了环保要求，而且可以大量节约水资源。

（6）节省人工：

全自动洗车机只需要一个人操作，比人工洗车节省用工量。

全自动计算机洗车机根据功能类别主要分为汽车移动式全自动计算机洗车机和汽车固定式全自动计算机洗车机两类。

汽车自动清洗机的总体方案设计

2.1汽车自动清洗机总体方案论证

目前，汽车清洗主要集中在轿车、小型面包车等各种小型客车的外表清洗上，所以本课题设计的自动清洗机主要功能应集中在安全、有效的清洗各种小型客车的外表上。

从大体方面入手，汽车的清洗是由车辆和机架（毛刷）的相对运动来完成的，所以我们有两种设计方案：

1.机架不动，汽车沿轨道前进完成清洗；

2.车不动，机架运动完成清洗；

第一种方案在机架下方安装一导轨（或传送带），由链条或者其它工具带动汽车前进。

其特点是各机构按洗车工艺顺序分立布置，汽车按照轨道前进依次进入高压喷淋、清洗液清洗、毛刷清洗和风干等工序，最终完成汽车清洗任务。

由于其各个工序分开布置，所以设备占地面积和所需作业场地很大。

其工艺流程如图2.1所示。

图2.1汽车移动式洗车机工艺流程

第二种方案汽车不动，清洗机的机架运动，从而带动顶刷和侧刷有规律性的运动来完成清洗工作。

其特点是各工序机构集中于一个工位，同一个工位需要完成所有工序任务。

而且通过事先做好的几类不同的车型所制定好的方案可以很方便的进行清洗。

它的优点是清洗结构紧凑、简单、占地面积小，从而降低成本。

其工艺流程如图2.2所示。

图2.2汽车固定式洗车机工艺流程

不仅如此，第一种方案的清洗机在清洗汽车时随着车辆的运动水和清洗机要不停的喷洒车辆，无形中就会浪费掉一些水资源以及清洗剂；

而第二种方案就能很好的避免水和清洗剂的浪费，在这一运动过程中，汽车是不动的，动的只是清洗机的机架，这样水和清洗剂就可以很准确的喷向所需的地方。

很大程度上减少了水资源的浪费。

而且占地面积小，成本低、环保。

综上所说，本次设计决定按照第二种方案进行设计，在使用第二种方案进行设计时又加入了自己独有的一点不同之处，这个设备主要由龙门架、一支顶刷、一对侧刷（立刷）、以及负责小车行进的传送机构组成。

2.2主要机构的运行过程分析以及设计特点

2.2.1设计特点

由于市场上绝大多数自动洗车装置是需要人为的将小车停入清洗装置内，因此在本次设计中将单独的设计一套小车的传送装置来更好的完善自动清洗装置。

汽车在整个清洗过程中是固定不动的，为了完成汽车的清洗的任务，清洗机的各部分均需完成各自的相对独立的功能。

由于各部分相对于汽车的相对运动轨迹不同，必须对洗车机各机构进行运动过程分析，以使各机构在时间和空间上能够协调工作，保证清洗过程的顺利进行。

2.2.2主要机构的运行过程分析

传送装置的作用是自动的将停放在指定地点的汽车运送到自动清洗装置内以及清洗完成后将汽车在送到原来的停放位置，改变了原来需要人为的将汽车开入和送出清洗装置的这种现象。

它的运动主要是通过汽车自身的重量向底板施加压力当压力到达设定值时压力传感器动作，电机启动通过电机的正反转来控制传送带实现汽车的往返运动，利用时间继电器来控制汽车行进的距离。

如图（2.3）所示

图2.3传送装置示意图

1、底板2、压力表3、压力传感器

4、电磁阀5、油泵6、油箱7、传送带8、电机

顶刷的作用是对汽车的上表面轮廓进行仿形刷洗，它的运动包括自身绕中心轴的旋转运动及与车身轮廓形状相近的运动（如图2.4）。

绕中心轴旋转运动通过电动机来实现。

而与车身轮廓相近的运动通过机架的行走及气缸来完成。

图2.4顶刷行程轨迹示意图1顶刷

侧刷的作用是完成汽车侧面等部位的清洗工作。

它的运动主要包括自身绕中心轴转动和回转中沿车身的运动。

其回转中心运动轨迹与车身形状相似（如图2.5）。

图2.5侧刷运动轨迹示意图

1、2侧刷3汽车

2．3汽车自动清洗机总体方案设计

2.3.1汽车自动清洗机的组成及主要技术参数

汽车自动清洗机的组成：

主要由机械系统、驱动系统、控制系统以及水处理循环系统以及汽车传送装置组成。

在本次的设计中只着重与控制系统的设计及传送装置中控制系统的设计，对于涉及到的其他系统只做必要的简单描述不做深入的设计与研究。

本设计汽车自动清洗机的主要技术参数参见表2-1。

表2-1汽车自动清洗机的技术参数

适用车型

轿车、小型面包车等各种小型客车

设备尺寸

2500mm（长）*2700mm（宽）*2900mm（高）

洗车尺寸

5000mm（长）*2000mm（宽）*2000mm（高）

轨道长度

8000mm

清洗方式

水洗、风干

设备配置

顶刷1支、侧刷2支、底盘清洗架1组、传送装置1组

2.3.2汽车自动清洗机的清洗动作步骤：

（1）汽车停到指定地点通过传送装置将汽车停到清洗装置内；

（2）清洗装置开始启动，洗车机架开始移动；

（3）高压喷头喷水（水刀）冲掉车体上（包括地盘）的泥土等附着物；

（4）毛刷清洗车辆表面及轮廓；

此步骤中，顶刷向下运动到达汽车的前端表面，同时侧刷到位，开始清洗，此过程为清洗车前端。

然后侧刷与顶刷随整机一起沿轨道运动，清洗汽车车身及两侧。

（5）停止洗刷，开启风干装置，洗车机沿轨道返回；

（6）传送装置再次启动将汽车送出到起始地点。

2.3.3汽车自动清洗机的总体设计

（1）汽车自动清洗机的总体设计方案

汽车自动清洗机的总体方案如图2.6所示。

图2.6汽车自动清洗机总体设计方案

在本设计方案中，主要PLC来控制汽车自动清洗机的工作，通过控制使其完成喷水、刷洗、清洗液清洗以及风干等一系列动作。

（2）机械部分设计

机械系统主要由龙门架（机架）、导轨、顶刷机构、侧刷机构和风干系统等构成。

其总体布局如下图2.7所示。

图2.7汽车自动清洗机总体布局

1轨道2机架3顶刷4侧刷5风干系统6底板7传送带

（3）驱动系统设计

驱动系统的作用是根据控制系统发出的指令，将来自液压和气压的各种能转化为毛刷运动的机械能的系统。

本设计中，机架的行走，顶刷、侧刷的旋转和风干系统的运行采用了电气驱动的驱动方式。

顶刷的上下运动和侧刷的左右运动通过气压驱动的驱动方式。

（4）控制系统设计

控制系统主要通过可编程控制器PLC来控制实现。

PLC是一种工业控制用的专用计算机。

它可以按照逻辑条件和一定的时序、顺序产生控制动作，并能够对来自现场的大量开关量、脉冲、计时、计数以及模拟量的越限报警等数字信号进行监视和处理。

其具有如下几个特点：

（a）可靠性高，抗干扰能力强。

（b）灵活性强，控制系统具有良好的柔性。

（c）编程简单，使用方便。

（d）控制系统易于实现，开发工作量少，周期短。

（e）维修方便。

（f）体积小，能耗低。

（g）功能强，性价比高。

用户程序所需要实现的逻辑控制，需要的继电器、中间继电器、定时器、计数器等功能组件都由存储单元来替代，因而数量非常大。

一台小型的PLC所具备的组件（软组件）数量就可以达到成百上千个，相当于过去一个大规模甚至超过超大规模的继电-接触器控制系统。

另外，PLC所提供的软组件的触点（如软继电器）可以无限次使用，方便地实现复杂的控制功能。

同时，PLC的连网通信功能有利于实现分散控制、远程控制、集中管理等功能，与同等规模或成本的继电-接触器控制系统相比，无论其功能和性能，都具有无可比拟的优势。

综上所说，不难看出，PLC控制器有着诸多的优点；

因此，PLC是一种较理想的控制工具。

2.3.4汽车自动清洗机的控制方案的分析设计

汽车自动清洗机主要包括机架行走机构、侧刷刷洗机构、顶刷刷洗机构、风干系统、清水管路系统和清洗剂管路系统。

传送装置通过一台交流异步电动机作为驱动源。

通过压力传感器的开关点来实现电机的正反转，从而使传送带前进或后退利用时间继电器来控制汽车行进的距离。

龙门架（机架）通过两台交流异步电动机作为驱动源。

通过控制行