毕业设计 自动洗车机控制 三菱PLC.docx
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毕业设计自动洗车机控制三菱PLC
学院
毕业设计
设计题目自动洗车机控制
系别技术工程系
年级专业应用电子技术
学号
姓名
指导教师
职称
年月日
内容摘要………………………………………..2
关键词………………………………………….2
引言……………………………………………3
一、PLC简介.........................................................4
二、自动洗车控制系统设计思想………………………6
（一）自动洗车控制系统分析………………………...6
（二）自动洗车控制系统流程图………………………7
三、PLC在控制系统中的运用….…………………….12
（一）自动洗车控制系统组成………...……………….12
（二）自动洗车控制系统I/O分配表…………………..13
（三）自动洗车PLC实物图…………………………14
（四）自动洗车控制外部接线图……………………..15
四、自动洗车控制系统梯形图和指令表………………..16
（一）自动洗车控制系统梯形图………………………16
（二）自动洗车控制系统指令表………………………22
五、PLC运行过程及控制要求.......................................25
六、结论………………………………………..26
七、参考文献…………………………………….26
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自动洗车机控制设计
【内容摘要】本文介绍自动洗车控制系统的设计思想、设计步骤以及可以实现的功能。
采用FX2N系列PLC实现自动洗车控制，并完成梯形图、指令表的程序设计。
本文自动洗车控制系统采用了四个输入信号，分别为启动开关X2、右极限开关X1、左极限开关X0、原点复位按钮X3;
八个输出信号，洗车机右移Y1、风扇动作Y5、刷子动作Y4、洗车机左移Y0、喷洒清洁剂Y3、喷水Y2、启动灯Y6、复位灯Y7.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。
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。
【关键词】PLC自动洗车机成本低可靠性高
近年来PLC发生了重大的变化，由于PLC主要用于开关控制和顺序控制，而且具有可靠性高，体积小，价格低，易于检修与维护，编程方便等优点，将广泛应用于工业领域。
现在的PLC不在是以前简单的PLC，她几乎可以完成所有的自动化控制任务。
它吸取了微电子技术和计算机技术的最新成果，发展十分迅速，结合计算机通信，交换数据，增加现场总线，通信，特殊模块，使得PLC再次获得强大的生命力和更宽的应用领域。
其运用范围广，成本低，结构灵活等优点深受电气设计人员的亲睐。
PLC的产物也随之而来，自动洗车机就是基于PLC的一种产物，其优越性能深受爱车一族的喜爱。
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引言
时代在前进，生活水平在不断的提高。
汽车越来越多地为家庭所拥有，据统计2007年年底，私人拥有的汽车就达到了1500万辆。
汽车作为出行的重要的交通工具所以轿车的数量越来越多同时就带动了一个行业的发展，那就是洗车业。
汽车每天都会在表面积一次灰尘，不仅影响美观，而且对车漆造成伤害。
汽车都要做简单的日常清洁一周是一到两次，一次的费用在15元左右（不包含抛光和打蜡），因此洗车便成了不可缺少的话题和必须处理的事情。
随着科技的发展，洗车机也从原来的人工洗车发展到了如今的自动洗车，为了更加方便人民以后的洗车问题，本系统实现了完全的自动化洗车不需要人的参加，也使得洗车越来越轻松、方便、快捷。
随着工业控制器在人类生活中越来越广泛被应用,该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、气动技术、检测技术等。
本装置采用的中心自动化控制——可编程控制器（即PLC）来设计完成的。
PLC是在继电器控制和计算机控制的基础上开发的产品，逐渐发展成以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型自动控制装置。
本文就是针对这一情况而设计的投币式自动洗车系统。
使用洗车机洗一辆车的时间只需要3~4分钟，效率高。
使用自助洗车机能大大削减生产力、降低劳动强度，节省成本。
一般使用新科学技术研发的自助洗车机清洗与职员手洗比起来更易吸引客户，在提高群体形象的同时，又能大幅度提高的经济收益。
自助洗车机纯粹可以采用轮回水设备，水用量在原有上可削减1/3，更可有用的合理哄骗水资源，节能环保。
优点：
在于投资小。
单纯洗车比人工洗车机速度快。
效率高
全自动（电脑）洗车机，顺应时代的需要应运而生。
它的出现是向传统洗车方式的挑战，必将引起洗车行业市场一场激烈的竞争和带来根本性的变革。
中国的洗车行业要发展，必须与国际洗车业接轨，缩小与国际先进洗车行业的差距，因此，推广和应用全自动洗车机势在必行。
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一、PLC简介
可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC），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。
【基本结构】
可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：
电源、中央处理器（cpu）、存储器、输入输出接口电路、功能模块、通信模块。
【工作原理】
当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。
完成上述三个阶段称作一个扫描周期。
在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
【功能特点】可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。
一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。
二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。
另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。
【发展历史】
1968年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求；
1969年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程逻辑控制器PDP—14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程逻辑控制器，称Programmable，是世界上公认的第一台
PLC。
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1969年，美国研制出世界第一台PDP-14； 1971年，日本研制出第一台DCS-8； 1973年，德国研制出第一台PLC； 1974年，中国研制出第一台PLC。
【PLC特点】
1、高可靠性
（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。
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。
3、采用模块化结构
为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。
PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。
4、编程简单易学
PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说，不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。
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二、自动洗车控制系统设计思想
（一）自动洗车控制系统分析
洗车机的主要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，如在洗车过程中有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，洗车机经启动后自行停止，也可以再需要时手动停止。
洗车机第一次右移时有喷水及刷洗的动作，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，刷子动作及清洗剂开始喷洒，直到右极限行程开关动作，洗车机做移清洁剂继续喷洒，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2次后继续右移，直到碰到右极限开关，其中，洗车机右移机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，使刷子动作断开，刷子停止工作。
此时洗车机左移，进行上次和右移同样的动作，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。
洗车机左移同时喷水刷洗继续直到碰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。
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（二）自动洗车机控制系统流程图
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当用户按下洗车按钮时，系统开始初始化。
其中包括将机车初始到起点即右极限开关。
用户按下开始投币按钮后系统开始等待并记录用户投入硬币的种类和个数，直到用户按下投币结束按钮。
此时系统开始计算用户投入的金额，并显示出来；进而看是否达到十五元达到或者超过。
系统开始进行金额的计算比从吐币口退还多余的钱给用户。
如果所投金额不足十五元的话系统将继续等待用户投入硬币。
直到用户按下投币结束按钮，系统才又开始进行金额判断……一次循环下去直到用户所投金额达到或者超过十五元。
当用户按下开始洗车按钮时，系统便开始给用户洗车。
如果在洗车的过程中由于故障等原因洗车中断时，用户可以按下复位按钮，此时系统将停止洗车，并将洗车机复位……等故障解除后，洗车机将继续工作。
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三、PLC在控制系统中的运用
（一）自动洗车控制系统组成
表-1
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（二）自动洗车控制系统I/O分配表
输入点
X0：
左极限感测开关
X1：
右极限感测开关
X2：
启动开关
X3：
复位开关
X4：
退币孔
X5：
5元投币孔
X10：
10元投币孔
X15：
50元投币孔
输出点
Y0：
洗车机左移
Y1：
洗车机右移
Y2：
喷水机洒水
Y3：
喷洒清洁剂
Y4：
刷子洗刷动作
Y5：
风扇吹干动作
Y6启动灯Y7原点复位灯
Y10~Y17七段灯显示金额
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（三）自动洗车PLC实物图
三菱FX2N系列PLC（如上图）是超小型机，I/O点数最大可扩展到256点。
它有内置8k步的RAM，使用存储盒后，最大容量可扩大到16k步，编程指令达327条。
PLC运行时，对一条基本指令的处理时间只要0.08μs。
它不仅能完成逻辑控制、数据排列、三角函数运算、平方根以及浮点数运算、PID运算等更为复杂的数据处理。
本系统选用三菱FX2N-32MR型PLC，I/O总点数为32点。
输入、输出端选AC电源220V。
【系统接线图设计】
接线如下图-3所示：
其中功能键5个，指示灯3个。
功能键是进行系统功能的操作。
其中“洗车”按键按下时表示用户将开始使用此设备。
“开始投币”键按下时给系统信号，用户将开始投币。
“投币结束”键按下时给系统信号，用户结束硬币投入。
“开始洗车”键按下时表示用户向系统发出洗车请求。
“复位”键按下时表示由于停电或者故障等原因，在排除故障以后向系统发出洗车机复位请求。
洗车指示灯，用来显示用户正在洗车。
复位指示灯，用来显示用户按下复位键后洗车机回到左极限开关时的状态。
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（四）自动洗车控制外部接线图
图-3
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四、自动洗车控制系统梯形图和指令表
（一）自动洗车控制系统梯形图
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（二）自动洗车控制指令表
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五、PLC运行过程及其控制要求
第1逻辑行X3为复位开关，当X3为接通状态是复位Y2喷水机洒水，Y3喷洒清结剂，Y4刷子洗刷动作，Y5风扇吹干动作，Y1洗车机右移，置位Y0，当洗车机在左限时，左极限感测开关X0通接为常闭状态，接通Y0，显示已在原点位置。
进行投币时第25、33、41、逻辑行中X5，X10，X15，为别为5元，10元，50元投币孔，每投一次币后会自动累计由第10逻辑行驱动七段数码管显示金额，只能金额大于或等于100元时才能按启动按钮X2，投入金额超过100元，X4接通进进行退币，分别置位M20，M100，M20接通使逻辑行52进行比较是否过额超过50元，若超过50元后，使M15，M16，为接通状态，减去50元由退币孔退还50元，此时超额以小于50元，使M17为接通状态，同时2秒后，T8通接判断此时是否大于10元，若还是大于10元，M12，M13为接通状态，右减去10元由退币孔退还10元，一直退还到小于10元时，复位M12，M13。
M14接通状态，同时再2秒后T9接通进行比较，等于5元M10接通，此时逻辑行104，时行减5元，由退币孔退还，此刻D0置存器以为0，由逻辑行114判断是否退还所有超出金额，M25接通T10设时1秒后，复位M20，M100，M25，
此时，按启动按钮X2，开始洗车动作，Y6启动灯发光显示开始洗车，洗车机开始向右移，喷水机洒水，到右限后接通X1，洗车机向左移，左移到位，洗车机右移，同时停止喷水机洒水，停止刷子洗刷动作，开始喷清洁剂，当洗车机右移到位后，左移，到位后右移，停止
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六、结论
本设计自动洗车机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。
如自动洗车机在工作中因断电或故障停止后，必须复位后重新启动，这样会浪费一起大量的工作，在后继工作中需要克服改进使自动洗车机实现真正意思上的自动化。
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，再启动仍会继续之前的工作，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，以便针对车不同脏的程度，可以选择性的增加某一或某些工动作。
研究方向改进应向更安全，更经济，更可靠以及更简单发展，还需要继续做大量的努力及工作。
七、参考文献
（1）王也仿《可编程控制器应用技术》机械工业出版社、2008年
（2）程子华《PLC原理与实例分析》国防工业出版社，2006年
（3）张玉华《可编程控制器原理及应用》北京大学出版社2009年
（4）袁任光《可编程控制器应用技术与实例》 华南理工大学出版社，2003
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