自动洗车机plc课程设计.docx

自动洗车机plc课程设计.docx

《自动洗车机plc课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动洗车机plc课程设计.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

自动洗车机plc课程设计

二、洗车机控制系统设计方案确定

1.PLC的功能特

2.洗车机系统分析

3.洗车机自动控制系统的方案确定

三、洗车机PLC控制系统设

1．自动洗车控制系统流程图

2.自动洗车控制系统I/O地址的分配

一、洗车机自动控制系统设计总体阐述

（一）设计任务

基于PLC实现洗车机的电气自动控制。

（二）设计要求

1、按下启动开关之后，洗车机开始往右移，喷水设备开始喷水，刷子开始刷洗。

2、洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，喷水机及刷子继续动作。

3、洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，喷水机及刷子继续动作，清洁剂设备开始动作—喷洒清洁剂。

4、洗车机右移到达右极限开关后，开始往左移，继续喷洒清洁剂。

5、洗车机左移到达左极限开关后，开始往右移，清洁机继续喷洒，当洗车机往右移3s后停止，刷子开始刷洗。

6、刷子刷洗5s后停止，洗车机继续往右移，右移3s后，洗车机停止，刷子又开始刷洗5s后停止，洗车机继续往右移，到达右极限开关停止，然后往左移。

7、洗车机往左移3s后停止，刷子开始刷洗5s后停止，洗车机继续往左移3s后停止，刷子开始刷洗5s后停止，洗车机继续往左移，直到碰到左极限开关后停止，然后往右移。

8、洗车机开始往右移，并喷洒清水与洗刷动作，将车洗干净，当碰到右极限开关时，洗车机停止前进并往左移，喷洒清水及刷子洗刷继续动作，直到喷到左极限开关后停止，然后往右移。

9、洗车机往右移，风扇设备动作将车吹干，喷到右极限开关时，洗车机停止并往左移，风扇继续吹干动作，直到碰到左极限开关，则洗车整个流程完成，启动灯熄灭。

10、若洗车机正在动作时发生停电或故障、则故障排除后必须使用原点复位，将洗车机复位到原点，才能做洗车全流程的动作，其动作就是按下复位按钮，则洗车机的右移、喷水、洗刷、风扇及清洁剂喷洒均需停止，洗车机往左移，当洗车机到达左极限开关时，原点复位灯亮起，表示洗车机完成复位动作。

（三）洗车机自动控制系统分析

1．洗车机的控制设计意义

洗车机的发明创造节省了人不少的劳动力，一个新产品的问世更是人类智慧的结晶。

汽车清洗是近几年才逐渐发展起来的新兴行业，具备资金和技术含量低的特点。

由于从国家到地方，相关的行业标准不是十分完备，对场地、环保、设备、技术等方面都缺乏明确的规定和要求，导致手动洗车机方式仍然在洗车市场大行其道，而无水洗车、全自动电脑机械化洗车等先进的洗车方式却在市场份额中占有很小的比例。

再欧、美等发达国家、蒸汽洗车和无水洗车，其中尤以全自动电脑洗车为主。

在我国建设，美化城市，创造现代化城市的发展主题中，在全社会节约水资源、保护环境、可持续发展的潮流的，随着我国汽车保有量的迅速提高，汽车清洗行业迎来了一个重要的发展机遇。

汽车清洗机作为洗车工作必不可少的设备，起清洗效果、清洗速度，清洗成本以及对节水和环境的保护的要求，成为其开发和生产必须考虑的内容。

2、洗车机的分类

（1）按工作方式分：

固定式和移动式。

固定式：

洗车机不动，洗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：

龙门往返式洗车﹑机大（中小）型移动式洗车机等。

（2）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，该类包含龙门往返式洗车机﹑隧道连续式洗车机﹑无刷往返式洗车机等。

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﹑垃圾车清洗车﹑列车清洗机等。

（3）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。

（4）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。

3、洗车机控制系统组成

 洗车机主要由机械系统、驱动系统、控制系统以及水循环系统等组成。

（1） 机械系统：

主要由机架、导轨、顶刷摆臂机构、小侧刷摆臂传动机构、大侧刷摆臂传动机构和吹干系统等构成。

（2） 驱动系统：

根据控制系统发出的指令，将来自电液压和气压等各种能转化为直线运动或旋转运动的机械能的系统。

根据能量转换方式，可分为电气驱动、液压驱动和气压驱动。

（3） 控制系统：

控制各种机械或工作程序，可采用PLC组成，PLC是一种数字控制专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存命令，执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，

 （4）  水循环系统：

是将汽车清洗机洗车废水净化，循环利用。

二、洗车机控制系统设计方案确定

按设计要求采用PLC完成洗车机控制系统的设计。

1.PLC的功能特点

西门子S7-20实时模式下具有通讯功能和较高的生产力的特点。

一致的模块化设计促进了低性能定制产品的创造和可扩展性的解决方案。

来自西门子的S7-200微型PLC解决方案获与其他控制器相结合使用。

它速度快，具有功能强大的的通讯方案，具有操作简便的硬件和软件。

S7-200发挥统一而经济的解决方案，整个系统的系列特点：

（1）强大的性能

（2）大容量程序和数据存储器

（3）极其快速和精确的操作顺序和过程控制

（4）通过时间中断完整控制对时间要求严格的流程

2.洗车机系统分析

洗车机第一次右移时有喷水及刷洗动作，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、刷子动作及清洁剂开始喷洒，直到右极限行程开关动作，洗车机左移清洁剂继续喷洒，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，连续两次后继续右移，直到碰到右极限开关，其中，洗车机右移及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电路断开，刷子停止工作。

此时洗车机左移，进行和上次右移时同样的动作，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。

洗车左移同时喷水刷洗继续直到喷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。

3.洗车机自动控制系统的方案确定

根据自动洗车机的工艺过程和控制要求，本设计主要通过对汽车清洗车功能要求运行过程的分析，确定汽车的总体设计方案。

洗车机的主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其它动作，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，如在洗车过程中由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，洗车机经启动后可自动完成洗车动作后自行停止，也可在需要时手动停止。

通过以上分析，对清洗车采用PLC控制，PLC检测传感器传输过来的信号，根据前后移动等不同的需要，对5台电机进行不同的控制要求。

对执行机构及外围器件进行故障检测、发现故障后给出停机信号，同时声光报警，通知有关人员进行处理。

通过对汽车清洗车功能要求进行分析，主要完成电气控制线路的设计，进行PLC硬件设计和控制软件编程，从而实现汽车清洗机的传动和控制要求。

三、洗车机PLC控制系统设计

1．自动洗车控制系统流程图

2.自动洗车控制系统I/O地址的分配

自动洗车控制系统采用了五个输入信号，分别为启动开关I0.0、左极限开关I0.1、右极限开关I0.2、原点复位按钮I0.3、停止按钮I0.4;八个输出信号，洗车机左移Q0.0、洗车机右移Q0.1、刷子动作Q0.2、喷水Q0.3、喷洒清洁剂Q0.4、风扇动作Q0.5、复位灯Q0.6、启动灯Q0.7.其中洗车机右移和洗车机左移由电动机1的正反转控制，刷子动作由电动机2控制，喷水及喷洒清洁剂电磁阀控制。

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。

根据输入输出数量采用EM224即可满足需求。

自动洗车控制系统I/O地址分配表

控制信号

信号名称

元件名称

元件符号

地址编码

输入信号

启动信号

常开按钮

SB1

I0.0

右极限信号

行程开关

SQ1

I0.1

左极限信号

行程开关

SQ2

I0.2

原点复位信号

常开按钮

SB2

I0.3

输出信号

洗车机右移

接触器

KM1

Q0.0

风扇动作

接触器

M

Q0.1

刷子刷洗

接触器

KM2

Q0.2

洗车机左移

接触器

KM3

Q0.3

喷洒清洁剂

电磁阀

YV1

Q0.4

喷水动作

电磁阀

YV2

Q0.5

洗车机停止

接触器

KM4

Q0.6

启动灯信号

灯泡

HL1

Q0.7

复位灯信号

灯泡

HL2

Q1.0

2.洗车机自动控制系统的PLC主机的选择

PLC主要完成从检测传感器传输过来的信号，根据前后移动等不同的需要，对5台电机进行不同的控制要求。

对执行机构及外围器件进行故障检测、发现故障后给出停机信号，同时声光报警，通知有关人员进行处理。

根据本次设计需要，选用西门子公司S7-200的可编程控制器。

3.洗车机的I/O接线图

4.洗车机的电气原理图

5.洗车机的梯形图

5．自动洗车控制系统语句表

网络1启动灯

OM1.5

ANI0.3

ANM1.4

=M1.5

=M0.7

网络2复位灯

LDI0.3

OM1.6

=M1.6

=Q0.3

AI0.2

=Q1.0

网络3右移

LDI0.0

OM0.0

ANM0.1

ANI0.3

=M0.0

=Q0.0

网络4喷水动作

LDNM0.2

LDM1.0

ANM1.2

OLD

ANI0.3

=Q0.5

网络5刷子动作

LDNM0.2

LDT37

ANT38

OLD

LDT39

ANT40

OLD

LDT41

ANT42

OLD

LDT43

ANT44

OLD

LDM1.0

ANM1.2

OLD

LPS

ANI0.3

=Q0.2

LRD

TONT38,50

LRD

TONT40,50

LRD

TONT42,50

LPP

TONT44,50

网络6左移

LDI0.1

AM0.0

OM0.1

ANM0.2

=M0.1

=Q0.3

网络7右移

LDI0.2

AM0.1

OM0.2

ANM0.3

ANI0.3

=M0.2

=Q0.0

网络8清洁剂

LDM0.2

OM0.3

ANM0.5

ANI0.3

=M0.3

=Q0.4

网络9左移

LDI0.1

AM0.2

OM0.4

ANM0.5

=M0.4

=Q0.3

网络10右移3s停止

LDNI0.2

ANM0.4

ONM0.5

ANT37

ANI0.3

=M0.5

=Q0.0

TONT37,30

网络11刷子停止工作后再右移3s停止

LDT38

ANT39

=Q0.0

TONT39,30

网络12刷子再次停止后右移

LDT40

ANM0.6

=Q0.0

网络13至右极限后开始左移，3s后停止

LDI0.1

OM0.6

ANT41

ANI0.3

=M0.6

=Q0.3

TONT41,30

网络14刷子工作5s后停止并向左移动，3s后停止

LDT42

ANT43

=Q0.3

TONT43,30

网络15刷子再工作5s后停止并向左移动

LDT42

ANT43

=Q0.3

TONT43,30

=M1.4

网络16至左极限后右移

LDI0.2

AM0.7

OM1.0

ANM1.1

ANI0.3

=M1.0

=Q0.0

网络17左移

LDI0.1

AM1.0

OM1.1

ANM1.2

=M1.1

=Q0.3

网络18右移，风扇动作

LDI0.2

AM1.1

OM1.2

ANI0.3

LPS

=M1.2

ANM1.3

=Q0.0

LPP

ANM1.4

=Q0.1

网络19左移

LDI0.1

AM1.2

OM1.3

ANI0.3

=M1.3

=Q0.3

网络20结束

LDI0.2

AM1.3

=Q0.6

四、设计总结

1、设计特点

洗车机的主运动是左右循环运动由左右行程开大控制，同时不同循环次序伴随其他动作，如喷水、涮洗、喷洒清洁剂、风扇吹干作等。

因每次动作的开始都是碰到左行程开关才实现，所以求一次动作。

系统还采用复位设计，如在洗车过程中由其他原因使洗车停止在非原点的其他位置，则需要手动对其进行复位，到位是复位灯亮，此时才可以启动，否则启动无效，洗车机经启动后自动完成洗车动作后自动停止，也需要时手动停止。

自动洗车控制系统采用了四个输入信号，分别为启动开关I0.0、右级限开关I0.1左极限开关I0.2、原点复位按钮I0.3、九个输出信号，洗车机右移Q0.0、风扇动作Q0.2、洗车机左移Q0.3、喷洒清洁剂Q0.4、喷水Q0.5、洗车机Q0.6、启动灯Q0.7、复位灯Q1.0.其中洗车机右移和洗车机左移由电动机1的正反转控制，刷子由电动机2控制，喷水和喷洒清洁剂电磁闸控制。

经启动后自动完成清洗后自动停止，也可以手动停止，但启动前必须复位。

根据输出数量采用CPU224就可以满足要求。

2、存在问题

本设计自动洗车机经启动后能顺序完成要求动作，结束后自动停止，若断电停止在得电后不会自行停止，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。

如自动洗车在工作中因断电或故障停止后，必须复位后重新启动，这样就会浪费以前的大量工作，在后继工作中顺利完成自动清洗，即使在中途断电后，在启动，仍然会继续以前的工作，这样可以提高效率减低成本，避免无所谓的重复工作。

也应该设置手动挡，以便车不同的程度，可以加一些或某些动作。

如实际操作中，若不小心碰到行程开关，则程序就会出现生产误操作，使程序产生逻辑错误或是根本无法运行，这一点有实际生产意义，必须加以考虑。

为了研究方向应更安全，更经济，更可靠，及更简单发展，还需继续做大量的努力及工作。

谢辞

首先，我要感谢杨老师。

本设计是在杨老师的大力支持和指导下完成的。

她平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从确定命题查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，论文写作等整个过程中都给予了我们悉心的指导。

我对两位老师的感激之情是无法用言语表达的。

最后感谢在大学期间，传授我知识的老师们，感谢在学习和生活上给予我帮助的同学们。

经过两周的学习，本次课程设计已经接近尾声，作为一个在校学生，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，毕竟这次设计是我第一次进行电气全面和系统的设计，疏漏和不足之处在所难免，可能存在许多细节未做到及时处理，请老师指正，以帮助我不断提高，不断进步。

我相信通过这次全面系统的设计以及在这个过程中各位老师的不断点拨，在今后的工作中我一定会做到更好。

参考文献

1．程宪平主编.机电传动与控制.武汉：

华中科技大学出版社，2003.

2．邓星钟.机电传动控制.武汉：

华中科技大学出版社.

3．王永华编.现代电气控制及PLC应用技术.北京：

北京航空航天出版社，2008

4．殷洪义主编.可编程控制器选择设计与维护.北京：

机械工业出版社，2002

5．程子华，PLC原理与实例分析.北京:

国防工业出版社，2006

6．高钦和，可编程控制器应用技术及其设计实例.北京:

高等教育出版社，2004

7．华满香，电气控制与PLC运用.北京：

人民邮电出版社.

8．黄玮，电气CAD实用教程.人民邮电出版社.