基于PLC的汽车自动清洗机控制系统设计

基于PLC的汽车自动清洗机控制系统设计

第1章绪论

1.1 自动洗车机的介绍

具有多重优点是全自动洗车机被需要的原因。首先，全自动洗车机更加节约时间以及能耗，提高洗车效率，利用全自动洗车机洗车的时间非常短，与日常的人力洗车相比，缩短了越多倍，这是从效率出发点而言的。其次，在利用全自动洗车机洗车的时候，整个过程用人力不与车辆进行接触，能最大程度的不对汽车完成损害，避免双方纠纷，这是从安全的角度而言的。最后，能够使使用全自动洗车机的车行脱颖而出，在车辆人均占有率高的城市，比如北京、上海等等，全自动洗车机高效、节能、保护车辆的特点会收到有车一族的青睐，相应的采用全自动洗车机的车行也讲成为车主的第一选择。

全自动洗车机快速、高效的优点毋庸置疑，因此，国外大多数的国家已经将全自动洗车机运用在实际的生活之中，并且发展很快，广受欢迎。近几年，我国经济得到了快速的发展，人民的生活水平也不断的提高，汽车也由几年前的奢侈品变为了每个家庭的日用品，家家有车是我国一些大城市很普遍的现象，相应的，越大的城市人们生活、工作的节奏就会越快，全自动洗车机满足了快节奏车主的要求，收到了车主的喜爱。洗车作为新兴的服务业，在我国开始不久，而这个行业一直发展的最重要因素是全自动化洗车设备的更新换代，这是洗车行业日趋完善的唯一通道，而最为先进的全自动化洗车技术是当前洗车领域最新技术，有理由相信这种技术将在我国被广泛的使用。

1.2系统设计优势

可靠性是判断设备性能水平的最佳指标，设备的可靠性越高，设备的抗扰动能力就越强，相应的设备的性能就越好。在当前的产品中，生产的各个方面是被严格的控制着，并且有着高水品的要求，是因为PLC的每个控制回路中都融入了集成电路的技术，它拥有前所未有的抗干扰能力，可靠性极强。PLC电气接线技术能够复刻两个完全相同的控制系统，而且采用此种方式的优点很多，包括：较少的接点，低事故率以及清晰的线路。而PLC系统的最为智能的一点事，当硬件系统有故障发生的时候，它可以自主的显示问题的发生及其发生的原因，以方便威胁人员对症下药，以及处理问题。另外，利用技术人员输入相关内容检查PLC系统的故障，也可以达到PLC系统外部设备自我发现问题，诊断问题的效果。

FPGA、PLC、单片机和基于Lab View和PC的控制方式是当前全自动洗车机所运用的4中控制方式，在这四种控制方式之中，PLC控制是为全自动洗车机广泛采用的，究其原因，是PLC控制系统优势众多，包括，改造和维护都极为便利，能耗低、质量小且占用空间小，抗干扰的能力强以及极高的可靠性，具有很好的适应性以及较为完善的功能。而其他三种方式也因其自身的劣势而不被采用：基于Lab View和PC的控制方式造价高，购买需要付出很高的成本，还要承担后期较高的维护、修理的费用；FPGA控制对工作的环境有着很高的要求，全自动洗车机行的环境一般较差，不能满足其需要；单片机控制系统有较低的延展性[3]。

PLC控制之所以能被90%以上的全自动洗车机所选择就是因为它有着其他控制方式不具备的而又十分适合全自动洗车机的优势。重要的一点是，PLC控制系统采用的是电控人员较为熟悉的电力术语，编程所采用语言容易掌握，在操作的过程中减小了难度，使整个流程更加的顺畅，例如，“继电器”一词既是电力用语也是PLC用语。使用便利简单也是PCL控制的优点，PCL控制可以直接连接I/O输入输出的信号。需要改变全自动洗车机的工作程序的时候，如果采用的是PLC控制，就无需改变其外围，只需要将程序进行重新的编写，改变的只是PLC的内部。这些优势又再一次凸显了PLC系统在全自动洗车机的应用上的不可替代性。

第2章汽车自动清洗机的总体设计方案

2.1课题设计内容及思路

参考此次课题的需求，研究自动洗车设备的生产过程，以次序操控为主，遵循次序操控的理念和编程模式，完成自动洗车设备的操控体系设计。此次课题在设计自动洗车设备操控体系的硬件和编程的过程中应用了产自西门子公司的S7-200系列的可编程控制器。在组建硬件的过程中，主要研究对可编程控制器的硬件部分进行设计和解析，根据自动洗车设备的生产过程以及硬件设备的设置，描绘出可编程控制器的连线原理图。在组建软件的过程中，首先描绘出生产过程线路图，深入了解和解析自动洗车设备的生产过程，同时配置设计可编程控制器的外设装置的输入以及输出[4]。在软硬件设计完成的基础上，对程序进行总体解析和设计。

2.2设计目的与原则

（1）真正达到操控目标的设计需要；

（2）在实现操控需求和技术水平的基础上，尽可能将操控体系设计的操作简单、性价比高。

（3）操控体系稳定有效。

（4）在组建过程中为操控体系的容量以及性能预先安排出一些裕度，以为以后进行调节和扩展留有余地。

2.3设计要求

（1）依照生产设备以及过程的规定，分析、了解被控对象的运行过程极其机构的运作模式等工艺条件，对动作条件、动作顺序等动作间的逻辑关系、势必要参与其中的联锁保护以及联锁保护的运作历程三点要做到清晰明了，其中联锁保护的运作历程分为手动和自动两种方式。

（2）考虑操控目标以及永宏PLC操控体系的技术指标的要求，明确需要输入和输出信号的点数，配置合适的PLC；

（3）参照操控需求，对输入和输出点进行有原则和针对性的配置（I/O配置），对PLC的I/O电气接线图进行设计（PLC的I/O接口和输入与输出装置的接线图）。最终将线路图完整的画出来，并设计好所需硬件；

（4）参考工艺流程的需求描绘出体系的生产过程图；

（5）参考体系的工艺流程图描绘出梯形图，完成对电气操控箱的设计和实施。

（6）若是使用编程设备，就得把梯形图转变成对应的命令，然后传送至永宏PLC中；

（7）对程序进行调试，首先模拟实践应用进行调试，然后再操控体系上进行调试。

在调试的过程中，需要模仿可会将装置信息传输至PLC，暂且可以不安装输出装置，通过应用PLC主机输出指示器监测通断转换进行信号的输出，应用上位计算机中的工作程序对内部信息的转换和各个输出位置的转换次序进行监测，以检查执行动作顺序图。

2.4设计方案比较

单片计算机是整个电子计算机的基本部分，比如CPU（也就是常说的中央处理器，包括计算器和操控器），内存设备，总连接线，输入输出接点等，通过应用集成电路将其集中于一片硅基片中。单片计算机占用空间小（体积等同于手指），具有强大的性能（具备一般计算机具有的全部性能），故其普遍应用到电子装置的操控设备中。当下，强如导弹火箭高科技国防装备，普通到电视机微波炉等一般家用电器，其操控装置都毫无悬念的会应用到单片计算机。故，就操控角度来说，我们也叫它单片控制器。软件也就是固定于内存装置内的已经设计完成的程序，在全部的单片微操控设备中发挥着举足轻重的作用。虽然各个装置单片微操控装置的电子装置的工作理论和所搭配的具体装置相关，单其基础工作原理是相通的，即：

1)通过输入端口接收外部的数据并存放到存储器。这些数据主要是两大类，一类是源自于像温度压力等的传感装置，还有一类是源自于人工操作的手动动作数据，比如按动开关等动作。

2)来自单片微操控装置的中央处理器，参照程序对接收的信息进行快速的计算分析。

3)通过输出端口把计算分析得出的结果传送至操控执行装置，例如继电器，电动机和指示灯等。这个过程在持续循环进行，也就是系统内的微电脑持续监管所有数据，并且根据数据种类进行相应的分析，以维持系统的正常工作。

PLC的批量生产主要是应用了单片机。也就是说，PLC属于单片机在继电操控体系内的类产品。与继电器的电路图相似，PLC应用的梯形图，操控简单，大部分的电气工程技术人员学起来也容易。故此次课题主要应用PLC进行设计。

第1章绪论 1

1.1 自动洗车机的介绍 1

1.2系统设计优势 2

第2章汽车自动清洗机的总体设计方案 4

2.1课题设计内容及思路 4

2.2设计目的与原则 4

2.3设计要求 4

2.4设计方案比较 5