基于PLC的自动洗车控制系统.doc

黑龙江工程学院目 录第1章 引言1.1 设计汽车自动清洗装置的目的和意义 21.2 PLC控制汽车自动清洗装置设计内容 31.3 汽车自动清洗实现的目标 3第2章 系统总体设计 42.1 系统控制要求 42.2 系统工艺流程 42.3 确定设计方案 5本章小结 6第3章 控制系统硬件设计 73.1 PLC选型及扩展 73.1.1 PLC型号的选择 73.1.2 PLC容量选择 73.1.3 I/O模块的选择 83.1.4 PLC选择 93.1.5 I/O分配表 93.1.6 扩展模块选型 103.2 电机及驱动控制 123.2.1 直流电动机 123.2.2 异步电动机 123.2.3 同步电动机 123.2.4 电机的选择 123.2.5 变频器选型 133.3 检测元件选型 143.4 低压电器选型 17 3.5 电源模块的选择 193.6 人机接口设计 19 3.6.1 人机接口的功能和类型 20本章小结 21第4章 控制系统软件设计 224.1 控制程序流程图 224.2 控制程序设计 234.3 显示操作界面设计 23本章小结 24结束语 25参考文献 26附 录 27附录一 硬件原理图 27附录二 PLC源程序 28第1章 引言1.1 设计汽车自动清洗装置的目的和意义 自从19世纪第一辆汽车诞生以来，汽车行业随着现代科技技术的发展有了质的的飞跃，随着时代的发展，人们生活水平的提高，人们对汽车的需求量也逐渐加大，随之而来的便是汽车的保养，其中汽车的清洗便是不可缺少的内容。

目前，国内的汽车清洗由传统的人工完成对于当今社会，高科技的发展实现了各行各业的自动化控制，但是在汽车清洗行业，大部分仍是靠人工来完成传统的洗车业通常由人工完成，利用人力资源，对汽车进行涂抹泡沫，然后采用高压水泵，利用水泵对汽车进行冲洗，再在自然光及风等自然条件下，让清洗的汽车进行自动风干虽然可以达到清洗汽车的目的，但过分依赖于劳动力，操作时间长，洗车过程慢，并且浪费了大量的水资源，经济性差，不适合和洗车业的发展需求目前比较大型的汽车美容公司，虽然实现了汽车的清洗、打蜡、喷漆等自动化工程，但成本比较高，其自动控制系统不是适合小型的、专门的汽车清洗行业，因此，相对于中小型城市，汽车清洗业有着巨大的发展潜力如何实现高效、高质量并且适用于小型工厂的汽车自动清洗装置，就成了汽车清洗行业发展的必然要求因此，本次设计就是采用PLC控制，利用定时器，通过线路的通断来实现汽车自动及手动清洗流程它可以最大限度的节省洗车的人力、物力资源，并且满足不同的客户需求，同时它可以高效、准确的完成洗车任务，为客户提供便利，而且极大限度的节约水资源，符合当代建设节约型社会的时代需要并且本次汽车清洗自动系统结构简单，成本低，适合不同场合的需求，尤其是中小型公司。

本论文由汽车清洗装置设计方案、PLC间的比较以及运行程序等部分组成市场上常见的汽车自动清洗机简介它改变传统高压水枪单相流、单一介质的清洗原理采用高速气流配合水硬雾冲洗的新技术（两相流清洗）水被微粒化利用，几十倍提高水的利用率，达到节水90％以上，并且集清洗、喷清洁剂、吹干等多功能于一身小巧手持、随意移动，任何环境均可工作最大限度的提高单位水量的利用率，并具备一定的冲力和温度，极有效地清除和溶解车身及所有缝隙的灰尘和油污汽车的门边、门缝、车牌、车头发动机组、人手难以触及的沟、缝、细孔等用水量是水枪的二十分之一，耗能是它的一半， 其他设备所无法比拟的是： 彻底清洗细微之处；快速吹干功能；无水花飞溅；无满地流水；(洗车后没有污水横流)清洗车身；洗门缝、门边、发动机组，细微之处显身手；油、泥厚处重的地方也是轻而易举，快速吹干1.2 PLC控制汽车自动清洗装置设计内容 可编程序控制器及备，都应按易于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计PLC是一种用程序来改变控制能的工业控制计算机，除了能完从应用、价格、可靠性和对现场工作环境及设计资金等各个方面因素的考虑，本系统采用S7-200系列PLC进行设计。

本设计采用可编程序控制器PLC控制汽车自动清洗的稳定可靠运行通过PLC的选型和扩展，电机及驱动控制、检测元件选型、低压电器选型、电源设计完成燃油锅炉的硬件设计部分通过STEP_7软件以及仿真软件的模拟和调试完成汽车自动清洗装置的软件设计1.3 汽车自动清洗实现的目标 随着着国民经济的增长，人民生活水平的提高，近年来，私人小汽车逐年增多，城市中洗车难的矛盾越来越尖锐，尤其在大中城市更为突出随着时代的发展，人们生活水平的提高，汽车的数量也越来越多，洗车产业也越来越壮大，如何在众多的从业者中脱颖而出，抢占先机应用了PLC的汽车自动清洗装置提升服务质它可以最大限度的节省洗车的人力物力，为社会空出大量劳动力，提供客户更加快捷的服务，在这个分秒必争的时代无疑具有极其巨大的市场价值和竞争优势同时它也节约更多的水资源，实现建设节约型社会的时代需要同时也实现了手工业向自动化方向的转变第2章 系统总体设计2.1 系统控制要求 当发出启动命令时，清洗机开始工作，清洗机接触器和水阀门都打开，汽车进入洗刷范围时，刷子接触器开启，进入刷洗程序当检测器检测到车子离开时，清洗机接触器、水阀门和刷子接触器全关闭，停止刷洗，发出停机命令，结束刷洗。

2.1系统示意图2.2 系统工艺流程 我们通过以上的分析可以知道，先由人来发出启动命令，自动开启清洗接触器和水阀门；传感器检测到汽车进入清洗范围时，刷子接触器打开靠近汽车进行清洗；传感器检测到汽车离开清洗范围时，刷子接触器停止刷洗；最后我们发出停止命令，清洗鸡接触器和水阀门停止和关闭由此，我们设计出自动洗车机的工艺流程图如下：开始分析控制要求确定用户I/O设置PLC硬件系统分配I/O绘制流程图设计安装控制柜设计梯形图图程序输入PLC软件测试图测试正常修改程序现场施工连线整体测试满足要求编程技术文件交付使用否否是否是图2.2 PLC系统设计工艺流程图2.3 确定设计方案 动作要求 1）、当按下启动按钮SB1时，即清洗机开始移动，同时打开喷淋阀门 2）、当检测到进入刷洗距离时，启动刷子电动机运转进行刷洗，离开汽车则停止刷车；同时清洗机停止移动并关闭喷淋阀门，洗刷结束 汽车清洗过程可分为四步，系统输入信号有启动命令、停止命令、车辆检测三个输出控制清洗机移动、喷淋阀门、电动刷三个输出信号 汽车清洗机上有启动按钮和一个车辆检测器，当按下启动开关后，洗车机开始工作，清洗接触器和水门阀接通，当车辆检测器检测到有车辆进来且清洗机和车辆到位后，刷子接触器接通，刷洗开始，当刷洗机开始后2分钟车辆离开后，刷洗机停止刷洗，刷子接触器关闭，按下停机开关后，清洗机接触器和水阀门关闭，清洗结束。

用V4.0 STEP 7 Micro WIN SP4软件编制PLC控制程序，并将程序写入到PLC，通过PLC控制实现汽车自动清洗装置工作过程的自动控制2.3系统总体框图本章小结 本章主要介绍了PLC控制的汽车清洗装置的系统设计要求，系统工作流程及设计方案，同时给出了系统示意图，工作流程图，系统框图，是我们能够直观的了解汽车自动清洗装置的工作方式，也了解了PLC在自动化控制方面的优势和功能第3章 控制系统硬件设计3.1 PLC选型及扩展3.1.1 PLC型号的选择 机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下，保证系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比具体应考虑因素如下：1、 结构合理对于工艺过程比较固定、环境条件好、维修量较小的场合，选用单元式结构的PLC；否则，选用模块式结构的PLC2、 功能强弱适当对于开关量控制的工程项目，若控制速度要求不高，一般选用低档的PLC如西门子公司的S7-200系列机 对于以开关量控制为主、带少量模拟控制的工程项目，可选用含有A/D转换的模拟量输入模块和含有D/A转换的模拟量输出模块，以及具有加减乘除运算和数据传输功能的低档PLC。

对于控制比较复杂、控制功能要求较高的工程项目，如要求实现PID运算、闭环控制、通信联网等，可根据控制规模及复杂的程度，选用中挡或高档机其中高档机主要用于大规模过程控制、全PLC的分布式控制系统和整个工厂的自动化等 当系统的各个控制对象分布在不同地域时，应根据各部分的具体要求来选择PLC，以组成一个分布式的控制系统3、 机型统一选用PLC时，尽量要做到机型统一由于同一机型的PLC，其模块可互为备用，以便备件的采购和管理；另外，功能及编程方法统一，有利于技术人员的培训；其外部设备通用也有利于资源共享若配备了上位计算机，可把各独立系统的多台PLC联成一个多级分布控制系统，相互通信，集中协调管理3.1.2 PLC容量选择PLC容量包括两个方面：一是I/O点数；二是用户存储器的容量（字数）1、I/O点数是基础I/O点数可以衡量PLC规模的大小准确统计被控制对象的输入信号和输出信号的总数并考虑今后调整和扩充，在实际统计I/O点数基础上，一般应加上10%-20%的备用量多数小型PLC为单元式，具有体积小，价格便宜等优点，适于工艺过程比较稳定，控制要求比较简单的系统模块式结构的PLC采用主机模块与输入模块、功能模块组合使用的方法，比单元式方便灵活，维修更快模块、判断与处理故障快速方便，适用于工艺变化较多，控制要求复杂的系统。

2、用户存储器容量的估算根据经验，在选择存储容量时，一般按实际需要的10%-25%考虑裕量用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等因此，在程序设计之前只能粗略的估算根据经验，每个I/O点及有关功能器件占用的内存大致如下：开关量输入所需存储器字数 = 输入点数×10开关量输出所需存储器字数 = 输出点数×8定时器/计数器所需存储器字数 = 定时器/计数器×2模拟所需存储器字数 = 模拟量通道数×100通信接口所需存储器字数 = 接口个数×300根据存储器的总字数再加上一个裕量3.1.3 I/O模块的选择PLC是一种控制系统，它的控制对象是工业生产设备或工业生产过程，它的工业环境是工业生产现场PLC与工业生产过程的联系是通过I/O接口模块来实现的通过I/O接口模块可以检测被控生产过程的各种参数，并以这些现场数据作为控制器对被控制对象进行控制的依据同时控制器有通过I/O接口模块将控制器的处理结果送给工业生产过程中的被控设备，驱动各种执行机构来实现控制外部设备或生产过程中的信号电平各种各样，各种机构所需的信息电平也不相同，而PLC的CPU所处理的信息只能是标准电平，所以I/O接口模块还需实现这种转换。

PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需要经过一定距离为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好抗干扰能力根据实际需要，PLC相应有许多种I/O接口模块，包括开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块及模拟量输出模块，可以根据实际需要进行选择使用3.1.4 PLC选择德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程序控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用西门子S7系列PLC体积小、速度快。