自动洗车毕业设计机自动洗车房解析.docx
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自动洗车毕业设计机自动洗车房解析
摘要
当今社会是一个科技高速发展的社会，是一个自动化盛行的社会。
有人开玩笑地说，自动化技术是聪明人为懒人发明的技术。
这句话的前半句是有些道理，后半部分就不太确切了。
因为自动化技术的发明和发展并不是用来为懒人服务的。
本课题设计了一个全自动洗车机的控制系统。
传统的方式是采用人工对车辆进行清洗，这种方法劳动强度高、劳动效率低、对水和人力资源的浪费情况比较严重，特别在遇到阴雨天气，车身沾满泥浆的时候，人工清洗不能满足对车辆清洗速度的要求。
20世纪80年代中期，在公交系统的一些大型停车场开始采用机械化的洗车方式，但是由于技术的限制，对汽车的清洗只能做到半人工化的工作，即机器的所有动作还是要由人工操作完成，对于提高效率的意义全自动洗车机是人机为一体的自动化洗车设备。
大大提高了洗车质量和洗车效率。
采用PLC进行控制，通过合理的选择和设计，提高了洗车机的控制水平。
利用PLC作为控制系统，已成为当今制造业领域进行设备革命、提高生产力和市场竞争力的重要手段。
特别是生产的自动化改造，PLC控制已成为一种技术潮流之一。
关键词：
洗车机；PLC；逻辑控制；全自动
ABSTRACT
Scienceandtechnologyintoday'ssocietyisarapidlydevelopingsociety,istheprevalenceofanautomatedsociety.Itwasajoketosaythatautomationtechnologyissmarttechnologyinventedbylazypeople.Thissentenceissometruthinthefirstphrase,thelatterhalfofthelessprecise.Becauseofautomationtechnologyisnottheinventionanddevelopmentofservicesforthelazy.
Thisissuewedesignedafullyautomaticwashingmachinecontrolsystem.Thetraditionalapproachistheuseofartificialcleaningofvehicles,themethodofhighlaborintensity,laborefficiencyislow,waterandwasteofhumanresourcesisveryserious,especiallyincaseofrainyweather,thebodycoveredwithmud,themanualcleaningcannotbethespeedofvehiclestomeetthecleaningrequirements.20centuryandthemid-eighty,inthepublictransportsystemanumberoflarge-scaleparkinglotsbegantousemechanizedmethodsofwashing,butduetotechnicallimitations,thecleaningofthecarcandotheworkofsemi-artificial,thatis,allthemachinemovementsortobecompletedbymanualoperation,forimprovingtheefficiencyofthesignificanceoffullyautomaticwashingmachineisonemachinefortheautomatedcarwashequipment.Greatlyenhancethequalityofthecarwashandcarwashefficiency.
TheuseofPLCcontrol,throughtherationalselectionanddesign,raisedthelevelofcontrolwashingmachine.AstheuseofPLCcontrolsystems,hasbecometheareaofequipmentmanufacturingindustryrevolution,increasingproductivityandmarketcompetitivenessofanimportantmeans.Inparticularthetransformationofproductionautomation,PLCcontroltechnologyhasbecomeatrendone.
Keywords:
carwashingmachine;PLC;logiccontrol;automatic
绪论
全自动洗车机的推广和应用，对洗车行业提高效率，节约水资源，符合环保要求，降低经营成本，获取更大利润提供了契机。
尤其在大中型城市的机场、高速公路的进口、政府机构和高档社区、大型餐饮、超市的停车场、大型社会、文化活动的现场等机动车流量较大的地区，全自动洗车机提供的快速、优质、高效的服务，以及在美化城市方面所起的重要作用，将大大提升洗车行业的地位、形象和影响。
全自动洗车机在欧美、日本已广为使用，拥有量均达数十万台，其突出的优点，良好的洗车效果、作用、和影响已得到验证和社会的广泛认同。
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，使得自动动洗车机现在越来越受到广大车主的青睐。
国内全自动洗车机在首都北京已装机达800台之多，但一些省会和大中型城市仅有少量使用，其余绝大多数城市还是一片空白，在洗车市场上所占的份额还比较小，但其潜力是巨大的和不容忽视的。
我们坚信，全自动洗车机在当今国内洗车市场上，有着巨大的发展空间和广阔的市场前景，是一项具有可持续发展巨大潜力的上好项目。
假以时日，全自动洗车机取代人工洗车已经成为必然，而且也顺应时代发展的趋势。
在当今科技迅速发展的信息时代，机械化、自动化、高科技化的服务方式必将成为洗车业发展的主导方向。
全自动洗车设备必将领导洗车行业的新潮流，成为21世纪中国最流行的新型洗车方式。
第一章基于可编程控制器的电梯控制系统
1.1PLC可编程控制器
1.1.1PLC简介
PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:
一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。
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。
1.1.2PLC提供的编程语言
标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点:
1．它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。
2．梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。
3．梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。
4．内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。
5．PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当做条件使用。
6．语句表语言，类似于汇编语言。
7．逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。
1.1.3 当代PLC的发展
随着个人计算（PC机）和通讯技术的发展,现在PLC和DCS的设计结构越来越接近.基本构架都是操作站通过以太网接主站，主站通过现场总线接从站。
出于安全性的考虑，冗余技术也不断发展，双冗余（如：
GTCON2000）、三冗余（如：
TRICON）、七冗余（航空领域）。
从PLC主站CPU的运行方式上又分为冷备、热备和同步热备。
冗余技术的发展使得PLC可以冲破低级芯片的限制，而大量应用尖端的电子技术，与PC机发展同步。
由于个人计算机的飞速发展，PC机变得稳定而可靠。
其接口的开放性，通讯和cpu的速度都使得它比原始设计思想下的PLC更适用于工控的要求。
因此出现了软PLC的概念，又称为软逻辑。
其构架是：
在PC机上安装如Linux、WinCE等操作系统，而在操作系统中运行IEC1131的逻辑执行程序，作为PLC系统的主站（如：
GTCON2000就是如此）。
这种嵌入式的PLC使得工业控制可以应用各个领域的先进技术，突破了禁锢瓶颈，典型的软逻辑PLC结构为ARM嵌入Linux然后安装PLC解释程序（www.LinuxPLC.cn）。
软PLC的另外一个发展分支是，直接在微软的个人计算机操作系统上运行类似PLC的软件，而用计算机取代PLC系统中的主站。
运行软件PLC的计算机可以充分应用计算机的开放性接口和通讯速度，兼容性好。
可以挂接板卡、USB设备、以太网设备、串行通讯设备。
比较典型的应用方案是：
组态王软逻辑通过串行通讯（现在也可用以太网）挂接研华的亚当模块。
随着电子技术、通讯技术和软件技术的不断发展。
这种构架将完全取代PLC和DCS成为主流形式。
但目前PC机技术、操作系统和以太网还不能满足可靠性要求。
1.2基于PLC控制的全自动洗车机的特点
1．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。
2．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。
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工业控制打开了方便之门。
4．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。
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，功耗仅数瓦。
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控制设备。
第2章洗车机控制方案确定
洗车机有很多的控制方案。
这还要跟洗车机的种类而定
2.1洗车机的分类
一．按工作方式分：
固定式和移动式。
固定式：
洗车机不动，汽车由机械牵引或自行缓慢通过洗车机的工作区域，洗车机通过各种检测设备反馈的信息，按照相应的指令程序自动运行，达到清洗汽车的工作方式。
如：
隧道式连续洗车机、大（中小）型通道式洗车机、无轨电车（地铁、旅客列车）清洗机等。
移动式，即汽车不动，洗车机按照一定的程序在导轨上来回移动，同时执行洗车指令的工作方式。
如：
龙门往复式洗车机、大（中小）型移动式洗车机等。
二．按清洗车型分：
小车型、大车型、特种车型。
市场上用于商业用途的绝大部分属于小车型洗车机，该类包含龙门往复式洗车机、隧道连续式洗车机、无刷往复式洗车机等。
大车型洗车机主要包含大型移动式洗车机、大型通道式洗车机。
特种车型洗车机主要为各种洗轮机、垃圾车清洗机、列车清洗机等。
三．洗车机从原理方面可以分为硬支承洗车机、软支承洗车机、半硬支承洗车机。
硬支承洗车机是平衡转速远低于参振系统共振频率的洗车机。
平衡校验时，支承摆架相对处于“硬”状态，因此转子可以在接近实际轴承条件下进行平衡校正。
具有操作简便、安全性能好的特点。
软支承洗车机是平衡转速大于参振系统共振频率的洗车机。
平衡校验时，支承摆架相对处于“软”状态，因此转子校验平衡时。
支承条件与实际轴承工作条件不同。
具有测量精度高的特点。
半硬支承洗车机是平衡转速在0.3～0.5倍参振系统共振频率之间的洗车机。
同时具有有硬支承洗车机支承刚度高的特点，又有软支承洗车机精度高的优点。
四．洗车机从应用方面分可分为立式洗车机和卧式洗车机；专用洗车机和通用洗车机。
卧式洗车机是被平衡转子的旋转轴在洗车机上呈水平状态的洗车机。
适用于有转轴或可装配工艺轴的转子，如机床主轴、滚筒、风机、增压器、电机转子、汽轮机等等。
立式洗车机是被平衡转子的旋转轴在洗车机上呈垂直状态下的洗车机。
适用于转子本身不具转轴的盘状工件如离合器、齿轮、风扇、压盘及其总成、制动盘、风叶、水泵叶轮、汽车飞轮、刹车毂、皮带轮、砂轮等盘类零件。
通用洗车机是指能对形状和支承形式比较规则的转子进行动平衡的洗车机。
通用洗车机操作简单，效率也较高。
专用洗车机是能对支承形式和外观与一般转子不同的转子进行平衡的洗车机，例如特别针对发动机的曲轴，汽车的传动轴进行设计的洗车机。
功能专一
2.2自动洗车机种类的选择
本课题选择固定往复式洗车机。
这种类型的洗车机适合采用PLC编程控制。
往复式全自动洗车机是：
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、自动冲洗车顶、自动仿行刷洗。
一辆脏车进去，一辆净车出来，全过程只要几十秒。
2.3自动洗车机的工艺控制要求
1．洗车系统的组成部分:
·一个支撑水平滚筒和垂直滚筒的门架，有一个双向操作（向前和向后）的电机驱动；
·一个用于旋转水平滚筒的电机；
·一个用于升、降水平滚筒的电机。
整套控制系统由PLC控制：
2.限位开关控制：
·车辆检测位置限位；
·水平滚筒的上限位；
·门架的前位置限位；
·门架的后位置限位。
3．自动冲洗
·初始条件：
门架在车辆前部位置（门架归位开关闭合），辆车出现在冲洗区（车辆检测传感器闭合）。
·当初始条件满足时，按下启动按钮，开始如下的冲洗过程：
工作指示灯亮，等待10秒．水平滚动向下移动（KM1）水平滚筒到位（上滚筒到位传感器）停止3秒钟。
·水平滚筒和两个垂直滚筒开始正旋转（KM3）并且门架向前运动（KM5）。
本例中，喷水泵（KM7）和旋转滚筒的电动机同时被激活。
·门架向前运动，碰到门架车尾限位开关时停止，电机全部停止5秒，这时门架自动后退（KM6）。
与此同时平滚筒和两个垂直滚筒开始反旋转（KM4）。
·门架后退，碰到归位开关时停止，同时滚动停止旋转，并发出升起水平滚筒的命令（KM2），直到滚筒归位，结束循环。
4．手动立即停止和手动控制
·一个所存按钮可以在任何时候停止循环（立即停止所有电动机）。
要开始一个新的循环，必须执行以下操作：
·按下手动升起滚筒按钮，将水平滚筒升至上限位置（至水平滚筒归位开关）。
·按下手动门架后退按钮，将门架退至初始位置（至门架归位开关）。
5．报警保护
当系统出错时蜂鸣报警器报警指示，以下几种情况下会有报警警示
2.4洗车机控制系统原理框图
通过以上方案的选择，确定系统框图如图
（1）：
图1洗车机控制系统方框图
第3章硬件系统的设计
3.1洗车机的外型构造
该洗车机采用门架式的外型结构。
汽车停在固定的位置不动，门架根据车型来回往复运动。
本产品适合清洗大中小型公交车辆。
产品主要组成部分就是清洗门架。
清洗门架由两个垂直滚筒和一个水平滚筒组合而成，外型就如一个门框。
水平滚筒上面安装有一个光电传感器，用来检测车辆的高度，当滚筒下降到车辆的高度时，光电传感器会向PLC发送一电信号。
另外还有一归位开关，来控制滚筒的归位。
门架的下方是一个门架归位传感器，用来检测门架是否归位。
门架前方设有车辆检查传感器，用来检测车辆是否到位，是否可以开始清洗。
门架尾部设有门架到车尾传感器，通过这个传感器来判断是否清洗到车尾，从而实现往复的清洗。
当汽车到达指定位置时候，按动启动按钮，门架就会按照指定的滑道滑动，同时喷水泵和滚筒开始工作。
这时洗车机就会开始对车辆进行细致的清晰，省时、省力、省工、短短的1分多钟就会完成一次往复清洗。
自动洗车机的外形结构示意图如图
（2）
3.2洗车机控制台设计
本产品控制台采用按钮式指示灯于一体形势的设计，既节约了空间，又一目了然。
这就使控制者的操作变简单了，设计结构如图（3）所示：
图2洗车机外型示意图
图（3）
3.3主电路图的设计
主电路图由四个电动机组成，还包括一些元器件，具体作用如下：
符号
器件
用途
M1
电动机1
控制水平滚筒的上升和下降
M2
电动机2
控制滚筒的正向旋转和反向旋转
M3
电动机3
控制门架的前进和后退
M4
电动机4
喷水泵喷水
FU0
总断路器
保护总电路
FU1
电机1断路器
保护电动机1电路
FU2
电机2断路器
保护电动机2电路
FU3
电机3断路器
保护电动机3电路
FU4
电机4断路器
保护电动机4电路
Q0
总电路开关
闭合、断开总电路
Q1
电机1开关
闭合、断开电机1电路
Q2
电机2开关
闭合、断开电机2电路
Q3
电机3开关
闭合、断开电机3电路
Q4
电机4开关
闭合、断开电机4电路
KM1
继电器1
闭合、断开电机1的正转
KM2
继电器2
闭合、断开电机1的反转
KM3
继电器3
闭合、断开电机2的正转
KM4
继电器4
闭合、断开电机2的反转
KM5
继电器5
闭合、断开电机3的正转
KM6
继电器6
闭合、断开电机3的反转
KM7
继电器7
闭合、断开电机4的正转
FR1
热继电器1
保护电机1
FR2
热继电器2
保护电机2
FR3
热继电器3
保护电机3
FR4
热继电器4
保护电机4
图4洗车机的主电路图
3.4控制电路的设计
3.4.1PLC的选择
根据实际情况和编程的需要我选择了台达DVP-32ES型号的PLC。
该PLC拥有14个输入触点和14个输出触点，共两组！
平面触点接口如图所示
图5DVP-32ES型号PLC触点接口示意图
X0-X7第一组输入触点
Y0-Y7第一组输出触点
X10-X17第二组输入触点
Y10-Y17第二组输出触点
C0-C3DC24输出负极输出公共端
24GDC24输出正极
L火线接口
N零线接口
接地
3.4.2PLC接口与硬件的接口
R1X6热继电器1
FR2X7热继电器2
FR3X10热继电器3
k0X0总启动
k1X1上滚筒到位
k2X2门架到位（车尾）
k3X3门架归位（车头）
k4X4上滚筒归位
k5X5总停止手动切换
k11X11手动滚筒下降
k12X12手动滚筒上升
k21X13手动门架前进
k22X14手动门架后退
k31X15暂停按钮
k32X16继续按钮
k6X17车辆出现
3.4.3PLC接线图
PLC的硬件接线图如图（5）
简单描述
第4章系统的软件设计
4.1车辆检测控制
车辆检测开关是由一个光电传感器实现，但检测到车辆的信号后，发给PLC一个开关信号，此时PLC的启动程序才可以被激活，这就防止了不必要的错误启动。
下面对光电传感器进行简单的介绍：
光电传感器是将光信号转换为电信号的光敏器件。
它可用于检测直接引起光强变化的非电量，也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量。
4.1.1光电传感器的分类
光电传感器有光电管、光电倍增管、光敏电阻、光电二极管和光电三极管、光电池、半导体色敏传感器、光电闸流晶体管、热释电传感器、光电耦合器件等光电元件。
另外，光电式传感器还可分为模拟式光电传感器和脉冲式光电传感器两类。
4.1.2光电式传感器的应用
光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多。
传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。
近年来，随着光电技术的发展，光电式传感器已成为系列产品，其品种及产量日益增加，用户可根据需要选用各种规格的产品，它在机电控制、计算机、国防科技等方面的应用都非常广泛。
选择光电传感器时的另一项决定因素就是工作环境。
洗车行业的工作环境会很脏，在洗车时，湿度可能会较高以及有很多液体，也可能会有沙子、洗车剂等。
在这种情况下，必须考虑传感器的环境适应性，如果传感器不能适应污垢环境就不能被使用，光电传感器适应性强、体积小。
4.1.3光电传感器的发展
光电式传感器可非接触地探测物体，广泛用于自动化领域，如管理系统、机械制造、包装工业等。
当然，光电式传感器也有它的缺点，它是以光为媒介进行无接触检测，光是一
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