自动洗车机控制系统设计分解.docx

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自动洗车机控制系统设计分解

自动洗车机控制系统设计

作者姓名：

杨柳

专业名称：

电气工程及其自动化

指导教师：

孙莉莉讲师

成都理工大学工程技术学院

学位论文诚信承诺书

本人慎重承诺和声明：

1.本人已认真学习《学位论文作假行为处理办法》（中华人民共和国教育部第34号令）、《成都理工大学工程技术学院学位论文作假行为处理实施细则（试行）》（成理工教发〔2013〕30号）文件并已知晓教育部、学院对论文作假行为处理的有关规定，知晓论文作假可能导致作假者被取消学位申请资格、注销学位证书、开除学籍甚至被追究法律责任等后果。

2.本人已认真学习《成都理工大学工程技术学院毕业设计指导手册》，已知晓学院对论文撰写的内容和格式要求。

3.本人所提交的学位论文（题目：

），是在指导教师指导下独立完成，本人对该论文的真实性、原创性负责。

若论文按有关程序调查后被认定存在作假行为，本人自行承担相应的后果。

承诺人（学生签名）：

20年月日

注：

学位论文指向我校申请学士学位所提交的本科学生毕业实习报告、毕业论文和毕业设计报告。

摘要

21世纪是一个科技化、智能化、工业化的世纪，不仅在计算机领域突飞猛进，在自动化领域也取得了惊人的成果。

本设计是为实现全过程自动洗车，减少人力和物力的投入。

在过去，车辆的清洗通常全过程都是人力投入，人工清洗的方式不止劳动效率极低，而且还存在水和人力资源的严重浪费，尤其是在阴雨天气的时候，人工清洗很难达到我们对车辆清洗的要求，不管是在清洗质量还是清洗速度方面。

1980年前后，在一些大型停车场人工洗车的方式逐渐被取消，这时机械化的洗车方式开始出现在人们的视野中，但是由于那时候全自动化技术还不够完善，要清洗汽车只能采用半自动化这样很不成熟的技术。

所谓半自动化技术就是机器的所有动作并不能像如今社会这样使用软件编程实现逻辑控制就可以使其自动完成，它还是需要人为来控制完成，但这种方式并不能使汽车清洗的效率得到很明显的改善。

全自动化洗车机是人机为一体的自动化洗车技术，它的出现让清洗汽车在质量和效率方面有了质的飞跃。

通过结合现实生活中的实际情况，使用PLC编程对洗车的整个过程进行控制已经能够轻松地完成了。

这整个过程因为是以PLC作为核心技术，在洗车行业的控制水平方面实现了一次里程碑式的跨越。

PLC控制系统在当今制造业领域进行设备革命、自动化改造、提高生产力和市场竞争力中扮演着举足轻重的角色。

关键词：

洗车机PLC逻辑控制全自动

Abstract

The21stcenturyisascienceandtechnology,intelligence,industrializationcentury,notonlyinthecomputerindustrybyleapsandboundsinthefieldofautomationhasmaderemarkableachievements.Thisdesignistoachievefullautomaticwashingprocess,reducinghumanandmaterialresources.Inthepast,vehiclewashingprocessisusuallyentirehumaninput,manualcleaningmodethanlowlaborefficiency,butalsothepresenceofwaterandaseriouswasteofhumanresources,especiallyinrainyweatherwhenthemanualcleaningofhardtoreachusvehiclewashingrequirements,bothinqualityofcleaningorwashingspeed.

After1980,anumberoflargeparkinglotinthewayofwashingacargraduallycanceled,thenthemechanizedcarwashbegantoappearinpeople'svision,butsincethattimeautomationtechnologyisstillnotperfect,towashcarscanonlyusethissemi-automaticveryimmaturetechnology.Theso-calledsemi-automaticmachinetechnologyisallactionandnotasitisnowsousedsocialsoftwarecanbeprogrammedtoautomaticallydone,itstillrequireshumancontroltocomplete,butdoesnotmakethecarwashefficiencyissignificantlyimproved.Fullyautomaticwashingmachineisman-machinetechnologyfortheintegrationofautomatedcarwash,itappearstowashcarsinthequalityandefficiencyhasbeenaqualitativeleap.

Bycombiningreal-lifesituation,theuseofPLCprogrammingfortheentirewashingprocesscanbecontrolledeasilyhavebeendone.ThiswholeprocessisPLCasthecoretechnologybecause,intermsofthelevelofcontrolofthecarwashindustryachievedamilestoneleap.PLCcontrolsystemintoday'smanufacturingrevolutioninthefieldofequipment,automatedtransformation,improvetheproductivityandcompetitivenessofthemarketplaysanimportantrole.

Keywords:

carwashingmachine,PLC,logiccontrol,automatic

前言

全自动洗车机有很多优点：

从工作效率看，全自动洗车机洗车所需要的时间短，同样时间内洗车数量是人力清洗的若干倍，工作起来更加的节时，节能。

从车辆安全来看，全自动洗车机清洗车辆过程中，因为不用跟车辆有过多的直接接触，所以不会存在对车辆外观或者内饰造成损伤，则更为安全可靠。

尤其是在机动车流量较大的城市中，因为全自动洗车机能够实现速度、质量、效率的完美结合，在城市的美化中做出了不可磨灭的贡献，洗车行业的地位、形象和影响由此得到了很大程度上的提升。

全自动洗车机的运用在国外很多国家都随处可见，全自动洗车机凭借其独树一帜的优点，以及速度、高效的洗车服务，在广大车主心中早已是洗车的不二之选。

而中国正处在经济的飞速发展时期，所以汽车在生活中的使用越来越频繁，绝大部分家庭中都有一到两辆代步汽车，汽车的快速增加、人们的生活节奏也越来越快，这使得自动化洗车机被越来越多的车主喜爱。

在中国境内，全自动洗车机虽然在首都北京就已安装超过800台，但是全自动洗车机在其他的一些大中型城市甚至是省会城市中都未见其影子。

由此可见全自动洗车在洗车市场上所占的比重还微乎其微，但是不可否认它有着很大的发展市场，因为其独特的优势在未来市场中的发展潜力是完全可以预见的，我们有足够的理由相信全自动洗车这一项目的未来会是充满希望的。

相信在不久的将来，随着洗车系统的完善和设备的改进，全自动洗车机一定会取代人工洗车，全自动化技术将是顺应时代发展趋势的产物。

在这个科学技术日新月异的世纪，全自动化洗车设备的发展将是洗车这个新兴行业成长的最大因素，设备的更新换代是洗车行业发展的必经之路，全自动洗车方式将会是洗车行业中的主流技术，成为中国最流行的新型洗车方式。

1绪论

1.1应用背景和意义

自从卡尔·佛里特立奇·奔驰在1885年研制出世界上第一辆马车式三轮汽车以来，随着科学技术的突飞猛进，汽车的发展在这几百年来也是一日千里。

21世纪是一个追求速度的世纪，人们对生活各方面的要求也随之提高，汽车的数量与日俱增，现在大街小巷随处可见的不是人山人海，而是“车山车海”，那么如此庞大的汽车群体，它们的维护保养怎么办？

汽车的清洗是汽车保养过程中一项必不可少的内容。

现如今汽车的保养、清洗在国内几乎还是靠人力来完成，这样不仅费时费力，还会增加洗车行业的成本。

我们正处科技创新的时代，自动化控制技术是顺应时代的产物，甚至在偏远的乡下，在田间地里我们也可以看到自动化控制技术的成果，但是让人失望的是，在洗车这样一个新兴行业却很少有自动化控制技术的影子，还是人工冲水、涂抹清洗剂、再擦洗，最后再自然风干这样延续了很多年的“古老的”洗车手段。

让人不可思议的是一向追求速度与质量的我们在洗车这件事上居然显得如此有耐心，宁愿浪费大把的时间在洗车上，不仅如此，这样的清洗方式还将大量浪费我们赖以生存的水资源。

综合考虑后我们会发现传统的洗车方式早已不适应这个时代，通过自动化技术控制洗车才是洗车行业的未来。

在国内一些大城市中还是有极小部分汽车美容公司通过自动化控制技术来完成清洗汽车、对汽车进行维护保养中的打蜡喷漆等一小部分工作。

短期看来，自动化洗车需要引进很多以前没有的设备，相对的成本就会有所增加，但实际上，自动化清洗汽车反而会给企业带来更多的效益。

用传统的人工清洗方式对一辆汽进行普通的日常清洗大概会需要20分钟，自动化洗车仅仅需要几分钟，由于自动化洗车的初期投入会相对较高，所以很多小型的洗车店并没有自动洗车这样的概念。

但是不可否认，在洗车这个行业自动化洗车才是未来的潮流。

在中国的洗车行业，自动化技术并没有得到普及，所以它还有巨大的市场。

在这样的有利条件下，将高效率、高质量的自动清洗装置投放到洗车行业中，是这个行业走向成熟的必经之路。

针对这样的现状，此次设计是在PLC控制系统中新增加了很多继电器来控制整个洗车过程，比如时间控制器、中间继电器等，该系统不仅操作简单，节约资源，符合当代建设节约型社会的时代需要，并且这还能最大程度的满足客户需求。

在这个信息化、速度化的世界里，一套结构简单、成本低廉，利用率极高的洗车设备一定会成为各个汽车美容公司，甚至是中小型洗车公司的不二之选。

1.2国内外研究现状

汽车清洗可以说是中国的一种新兴行业，在中国也是最近几年才逐渐发展起来，这个行业对于资金的投入并不会很高，而且所要求的技术也不多，就算是零基础的初学者认真学起来也是得心应手的。

但是也因为这个行业还在发展的初期阶段，相关的行业标准并不完善，比如自动洗车对洗车的场地、环保的要求、洗车设备的标准、技术要求、经营管理等的规定和要求都没有统一的标准，这就使得在中国的洗车市场上人力洗车还是占据着主导地位。

而一些先进的洗车技术在市场上所占的比例并不令人满意，比如全过程都不会用到水的无水洗车技术、电脑式洗车、非接触式洗车技术等。

而科学洗车的理念也只有在国外的一些发达国家才备受追捧，在这些发达国家，洗车行业经过多年的推陈出新，一次又一次的改革换代，洗车的技术才得以不断的更新和发展。

对于电脑控制的全自动洗车、用蒸汽洗车和无水洗车逐步被运用到了实际生活中，它们从当初的概念变成现实，如今已越来不稀奇，在这之中，电脑控制的全自动洗车是洗车业的主导力量。

随着社会的发展，车辆的数目也越来越多，城市中人力洗车的方式不仅不能满足人们对洗车行业的需求，也将会因为不能适应时代的需要一步步败落，更别说它能带领洗车业又好又快的持续发展了。

洗车行业想要迎来自己的“大唐盛世”，就需要将它进行规模经营、变得专业化和规范化，只有使洗车业的发展变得科学和环保，各方面都符合中国国情，才能使中国的洗车行业在发展的过程中既健康又有条不紊的进行。

要想洗车行业在未来市场有更进一步的发展，改善市场的形象，就得在洗车行业开辟一条新的康庄大道。

自动洗车机是通过软件程序的编程，在运行过程中只需要用电脑进行控制，操作简单、反应速度、效率高，很容易满足广大人民群众的需要。

全自动洗车的问世是对传统洗车方式发起的挑战，是洗车行业发展的必然选择，更是它的必经之路，会给这个行业带来一场不可避免的改革和意想不到的收获。

用积极、公平、公正的心态正视全自动洗车机的到来，正如历史变革一样，改革的过程是痛苦的、漫长的，但是改革带来的结局往往是更简单方便的安定生活。

在我国，想要让洗车行业达到空前的盛况，唯一的办法就是吸取国外的经验与优秀的成果。

我们不能重蹈“天朝”的覆辙，不能盲目地闭门造车，过去我们的闭关锁国，让我们付出了血淋淋的代价。

如今，在这个行业也面临着相似的选择，有了以前的教训相信我们的国人会做出最明智的选择。

学习国外的先进成果，取长补短，逐渐缩小我们之间的差距，所以，推广全自动洗车机的使用、尽可能让洗车机应用于实际生活中尤其的重要。

2可编程控制器

2.1PLC可编程控制器

2.1.1PLC简介

可编程控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC，它是一种新型的工业控制装置，这种装置是以计算机技术作为基础的。

国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）在1987年对PLC的标准草案又重新做了定义。

PLC的英文全称表示为ProgrammableLogicController，其中文全称叫可编程序逻辑控制器。

现代社会要求制造业对市场需求能做出最快的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本高产量的产品，PLC的出现就将这所有的要求都变成了轻而易举就能完成的事情[1]。

它的生产设备和自动控制系统同时具有极高的可靠性和灵活性，它以微处理器为基础，主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程软件几部分组成。

它的存储器可以进行反复的编程，存储器用来储存程序和数据，它有3种物理存储器，即：

随机存取存储器、只读存储器、可以电擦除可编程的只读存储器[2]。

PLC是智能化的，能够完成设计者规定的各种工作。

通过用户设计程序，PLC就能完成用户要求的特定功能。

输入输出模块（I/O模块）是系统用来感知外界条件和传达信息的“五官”，是联系外部现场设备和CPU模块的纽带。

输入模块用来接收和采集输入信号，输出模块用来控制输出设备，输入、输出模块除了有传递信号的功能外，还可以实现电平转换与隔离的功能。

PLC控制器的实现需要软件硬件高度配合，是一种可以编程的逻辑电路。

PLC应用面广、功能强大，已广泛运用于各种控制系统中，例如应用在半导体方面，民用以及家庭自动化当中都有涉及。

PLC的应用面广、普及度高，很多其他的设备也只是在模仿他的道路上越走越远，但在功能方面却只能是望洋兴叹[3]。

2.1.2PLC编程语言

PLC在编程中使用最多的就数梯形图了，它之所以使用这么频繁是因为它有以下几个特点：

1.梯形图是很容易让人懂得的一种图形语言，在结构上，它和传统的控制图比较相似，也是由一些常用的术语和一些图形符号构成的，梯形图的左右两根实线表示母线。

2.这种编程语言中的触点除了常开就是常闭总共两种表示方法，并且它的常开、常闭的状态是唯一的，存在严格的“非”的关系，不可能同时出现都为“1”或者同时为“0”这种情况。

3.PLC中的梯形图有这么一特点：

对线圈来说是可并但并不可串，但是相对于图中的接点就不一样了，它是既可串又可并的。

4.PLC内部的各种器件都不能实现直接对外部的负载进行控制，这些器件只能把结果先提供给CPU，然后通过CPU才能控制负载。

5.语句表语言是PLC编程中的又一种很常见的形式，通过其他PLC编程语言可以写出语句表语言，同样的通过语句表我们也可以知道其他的编程语言方式。

6.逻辑功能图语言也是PLC中一种很常见的编程语言，在一般情况下这种功能图语言的表示是有统一的标准的，每一种功能的实现就是用一个相对应的运算框来表示，运算框左边的表示输入信号、右边的表示输出信号[4]。

2.1.3PLC的发展

社会在不断地发展，计算机技术和通讯技术都得到了惊人的提高，现如今的PLC和DCS这两者在结构的组成方面越来越相似，它们的软件组态的配置基本一样，两者在基本构架上都是操作站通过以太网连接主站，然后主站再通过现场总线连接从站。

出于安全性的考虑，由于冗余技术在不断地发展，人们考虑到安全的因素，现今出现了双冗余、三冗余、七冗余等。

由于冗余技术得到了很好的发展，但是PLC的发展却因为芯片国语低级而有所限制，越来越先进的电子技术正在被广泛的用在PLC控制系统中，与PC机发展速度差不多是一致的。

通过人类不断的研发改进，个人计算机也在不断地改善升级，这使得PC操作系统不仅变得更加的稳定，而且在可靠性方面的提高也是有目共睹的。

PLC的外部接口具有很好的开放性，而它的通讯速度也变得快了很多，现如今的PLC在各种方面都优于最初的PLC，PLC的更新换代使得它更容易适用于现代的工业控制。

直接使用PLC的软件对微软系统的计算机进行控制，从而使PLC系统中的主站被计算机所取代是软PLC的另一种表现形式。

在计算机中打开PLC软件，使它处于运行状态的时候，由于PLC和计算机兼容性很好，因此就很容易看到PLC的接口开放性能好，通讯速度也十分优秀这一特点。

人们对科学技术执着的专研使得科技飞速发展，电子技术和通讯技术也被带动着一起发展，一步步提高，软件技术也取得了不错的进步，各方面技术都得以不断加强和完善。

也许在不久的将来PLC和DCS会被这种构架方式的软PLC所取代，而成为以后控制系统的主要发展形式。

但如今由于受PC机技术不够完善、操作系统不够全面和以太网不够稳定的影响，这种构架在颇多方面的可靠性和稳定性都还不能满足人们对控制系统的要求。

2.2基于PLC控制的自动洗车机特点

1.可靠性高，抗扰动强

当衡量一个设备的性能是属于哪一个水平的时候，可靠性扮演了一个极其重要的角色。

集成电路的技术被完美的穿插在PLC的各个控制回路中，在产品的生产方面要求控制严格，而且在其内部电路中抵抗干扰的能力也是以往的设计不能比拟的，因此在可靠性方面有了很好的保证。

如果要完成一个一模一样的控制系统，采用PLC电气接线相比其他系统来说会简单很多，线路更清晰，接点更少，出现故障的机率自然也就减少了不少。

更让人意想不到的是如果PLC的硬件部分出现了问题，它自己能在第一时间显示错误状况，可以让人及时知道哪儿出了问题，出了什么问题等等。

操作人也可以在与该PLC相关的其他设备上编入相应的程序用来检测故障，使得PLC外部的设备如果出现问题了也能够实现自我诊断的功能[5]。

2.配套设施完善，功能强大，适用范围广

如今，PLC的型号多样，种类繁多，因为它集功能强大、设备简单、操作容易、易于学习等多种优点于一体，所以它被广泛应用于各种控制场合，大到大型工厂的各种重要生产设备，小到楼房和商场的一部载人电梯的控制，都有PLC控制系统的身影。

PLC实现了将其他系统不能比拟的数据运算能力和强大的逻辑处理能力的完美结合，所以在很多数字领域中也得到了广泛的运用。

PLC的功能在近几年得到了进一步的完善和拓展，这就使得PLC在日常工业生产中的运用得到了进一步的发展，比如PLC在对物体位置的控制、以及各种温度的控制、CNC等各方面。

再加上改善了PLC的通信能力与飞速发展的人机界面技术的结合，让使用PLC来实现对日常生产中的过程控制不再遥不可及。

3.容易学习和使用

PLC编程语言是一种主要用于工业生产控制的计算机编程语言，PLC事实上属于一种先进的工控设备。

PLC编程语言简单易懂，不会像C语言那样抽象难学，因为它是形象具体、容易理解的，所以从事这方面的工作人员很容易就能够掌握，甚至是熟练的运用也是轻而易举的事情。

梯形图语言和继电器电路图在功能和形式方面其实是很像的，只是继电器电路图的功能在PLC中主要是通过一些常用的开关量来实现。

这样就算我们不懂电路、不会编程，我们也能很快的学会使用PLC编程软件。

4.在对系统进行设计和对系统进行建造时，我们所需要做的事就变的更少了，平常如果要对整套系统进行维保也会变得更简单，而且想要改造它也变得更加容易。

传统的逻辑控制是采用接线的逻辑方式，而PLC则是用先进的现代存储的逻辑去实现控制，这就使得我们在对整套系统进行连接时少了很多繁琐的连线，使系统在设计和建造的时候变得更容易，简单明了的接线方式大大既减少了设计和建造的时间，同时也使得对设备日常的维护保养变得简单容易。

更重要的一大优点在于在使用同一设备却需要在不同时间实现不同的功能的时候，只需要动动手改变下程序内容就可以实现了。

5.体积小，重量轻，能耗低，低成本

以现有的体积属于超小型的PLC为例，在近十来年最新出现的所有PLC品种中，有一款PLC的底部大小竟小于一百毫米，质量竟低于一百五十克，并且它的功率也很低，只有几瓦，由于它的尺寸小、质量轻，所以需要的成本当然就会很低[6]。

基于PLC体积小但是功能依然很强大这一优点，所以它可以很容易的安装在机械内部的各个角落，使机电一体化更加的容易，在市场中这样体积小、重量轻、能耗低、低成本的PLC也越来越多。

3自动洗车机控制方案确定

3.1洗车机的分类

1.从工作方式的方面来分，可以分为固定式和移动式。

固定式：

通过其他设备的牵引让需要清洗的车辆慢慢的通过洗车设备工作的区域，这时候洗车设备停止不动，洗车系统通过多种检测设备反馈的综合信息，判断车辆的位置以及状况，然后再发送出相应的指令就可以让洗车设备自动的运行起来，以此来实现汽车的清洗。

比如：

可以连续洗车的地下通道洗车机、各种大小型号的如同通道一样的洗车机等。

移动式：

即汽车停在洗车机工作的区域静止不动，自动洗车机按照程序自行执行相应的动作[7]。

2.从清洗车型的方面来进行分类，可以分为小车型、大车型、以及特种车型。

在现在这个洗车设备的市场上，小车型洗车机在商业用途中占的比例最大，这类的洗车机包括了往复运动式洗车设备、地下通道可连续洗车的洗车机、以及不带刷子的往复式洗车机等。

大车型的洗车机主要是大型可移动的和大型类似通道的洗车机。

而特种车型洗车机主要是为洗轮机、垃圾车、列车、以及飞机等特种载人载物的交通工具的清洗而诞生的。

3.从洗车机的原理来分，洗车机大致可以分为硬支承、软支承、半硬支承洗车机。

当正常运转时候的转速远低于参振系统的共振频率的是硬支承洗车设备。

在检查正常运行转速的时候，支承摆架就会处于相对“硬”的状态，所以在快要接近实际轴承的状态下就可以对转子进行转速的平衡修正了[8]。

其特点就是操作简单，安全性能比较高。

正常运行时的转速要比参振系统共振时的频率高的洗车设备是软支承洗车设备。

在修正转子正常运行转速的时候，支承摆架就会处于相对“软”的状态，所以在我们修正转子正常运行转速的时候，实际轴承的工作条件和支承的条件是不一样的。

其特点就是具有较高的测量精度高。

半硬支承洗车机正常运行的转速约在0.3～0.5倍参振系统共