基于PLC控制的自动洗车系统设计

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1、浙江工业职业技术学院电气工程分院毕业设计浙江工业职业技术学院毕业论文2013届基于PLC控制的自动洗车系统设计 学生姓名 钟毅默 学 号 100701205 分 院 电气工程分院 专 业 电气自动化技术 指导教师 黄 芳 完成日期 2013年 5月12日 基于PLC控制的自动洗车系统设计摘 要 本课题设计了一个全自动洗车机的控制系统首先,在进行充分调研和系统功能需求分析的基础上,完成了自动洗车系统的总体方案设计系统由电机传感器接触器变频器等部件组成其次,完成了系统的硬件设计和软件设计硬件设计包括所有元器件的选型和电路设计软件设计包括控制自动洗车过程的所有程序,如汽车移动刷子动作风干动作等最后,

2、为了验证设计的正确性,搭建了洗车模拟系统并进行了调试采用上下位机协作模式,以S7-200PLC作为下位机处理核心,负责采集门站现场数据;以组态王作为上位监控软件组态工具,通过组态一系列典型界面设计变量来处理数据与归档远程操作现场系统等手段采用PLC进行控制,通过合理的选择和设计,提高了洗车机的控制水平利用PLC作为控制系统,已成为当今制造业领域进行设备革命提高生产力和市场竞争力的重要手段特别是生产的自动化改造,PLC控制已成为一种技术潮流之一 关键词 洗车机 PLC 逻辑控制 全自动 目 录第一章 绪论1 1.1 课题研究背景11.2 自动洗车介绍11.3 PLC控制全自动洗车机的优越性21.

3、4本课题的初步分析3第二章 自动洗车系统的原理及其分析62.1 总体设计62.2 系统的工作原理6第三章 PLC控制的自动洗车系统的硬件设计83.1 自动洗车的硬件设计83.2 系统的硬件选型93.2.1 PLC的选型103.2.2 电机的选型113.2.3 变频器及控制方式选择123.2.4 接触器的选择143.2.5 开关的选型153.2.6 喷头的选型163.2.7 水泵的选型16第四章 PLC控制的自动洗车系统的设计184.1 I/O分配184.2 外部接线194.3 系统的工作流程194.4 PLC程序244.4.1 左移程序244.4.2 右移程序244.4.3 启动灯程序244.

4、4.4 复位灯程序254.4.5 喷水动作程序254.4.6 刷子动作程序264.4.7 清洁剂动作程序26 4.4.8 风扇动作程序27第五章 基于组态王的系统监控设计285.1 建立监控画面285.2 编写循环脚本程序285.3 启动监控机系统后自动运行组态王32结 论34致 谢35附录38引 言 当今社会是一个科技高速发展的社会,是一个自动化盛行的社会有人开玩笑地说,自动化技术是聪明人为懒人发明的技术这句话的前半句是有些道理,后半部分就不太确切了因为自动化技术的发明和发展并不是用来为懒人服务的而是为了让人有多余的时间去做更多的事情!本课题设计的自动洗车机是利用可编程控制器控制各部件来清洗

5、汽车的一种专业设备,全自动运行,清洗速度极快,无需人工干预其主要由控制系统和各动作实现部件构成随着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,其清洗效果清洗速度,清洗成本以及对节水和环境保护的要求,成为其开发和生产必须要考虑的内容随着社会自动化的不断发展,各种类型的自动洗车机必将取代传统的手工洗车方式,并形成以其为中心的产业链第一章 绪论1.1 课题研究背景 在当前中国洗车市场领域,存在着人工洗车,半自动洗车,全自动洗车等三种主要方式洗车的应用人工洗车方式的主要优点在于资金投资少,洗车管理较方便,洗车质量最优质但其缺点也极其突出,主要在于较浪

6、费水资源,浪费人力以及人工难管理半自动洗车方式的优点在资金投入比全自动洗车机便宜,但是不可避免的暴露了不能较好的节省水电,也不能较好的节省人力,并且由电脑程序控制流程,洗车效率较高,节约水资源但资金投入较大,后期维护较为麻烦由于全自动洗车方式具有洗车质量优质,洗车效率高等巨大优势,故广受用户欢迎欧美发达国家早已普及这种全自动洗车方式,正是其巨大优势,使其能够在欧美如此普及当前国家正在号召建立节约型社会,故推广普及全自动洗车机具有重要意义1.2 自动洗车介绍 通常自动洗车机的洗车方式:车子使之定位后风干架前进至设定距离后洗车架前进进行水洗车作业,完成后洗车架退后做蜡水洗车作业风干架后退做吹干流程

7、自动洗车机的特性是传统往复式的改良机型,结构体为洗车打蜡系统和风干系统分开,洗车时再结合同时作业,省去了来回往复的时间,自动洗车机适合场地小,洗车量较大的洗车场或者是加油站业者自动洗车机在洗车过程中使用的是pH值为中兴偏酸的洗车液和上光水蜡利用机体内的发泡机,将其发泡喷射至车体,对汽车表面进行清洁这样既不会腐蚀车漆,也不会对车辆内部的密封圈管路造成腐蚀,而且洗车后汽车漆面光滑并留有清香汽车在进入后,洗车机内的传送带可带动洗车完成整个洗车过程,这其中包括:泡沫清洗轮刷同动;超软布刷不伤车漆;底盘清洗养护全车;水蜡喷洒风干擦干1.3 PLC控制全自动洗车机的优越性 全自动洗车机目前拥有的控制方式有

8、PLC单片机FPGA以及基于PC和Lab View的控制方式由于基于单片机的控制方式扩展性较差,FPGA较难适应全自动洗车机恶劣的工作环境,且由于其不太适用与装备如此大型的机器,在处理速度上体现不出它的优势所在基于PC和Lab View的控制方式虽然在各方面都能满足洗车机的要求,但其售价高昂,后期维修费用也高昂所以从性价比可扩展性及实用性等角度,决定了当前PLC控制是主流基于PLC控制的全自动洗车机的具有可靠性高抗干扰能力强,功能完善适用性强,维护方便改造方便,体积小重量轻能耗低等许多优点由于基于PLC控制的全自动洗车机相比基于其他控制方式的全自动洗车机有许多无可比拟的优点,所以现在市面上大部

9、分全自动洗车机是基于PLC控制PLC控制的全自动洗车机的编程语言容易掌握,是电控人员熟悉的梯形语言,使用术语依然是“继电器”一类术语,大部分与继电器触头链接相对应,使电控人员一目了然PLC控制使用简单,他的I/O输入输出信号可以直接连接当工作程序需要改变时,只需要改变PLC的内部,重新编写程序,无需对外围进行重新的改动从这些方面突出了使用PLC控制的自动洗车机的优越性1.4本课题的初步分析在研究基于PLC控制的自动洗车机,初步设计清洗机的控制系统由PLC控制面板检测信号电磁阀发光二极管交流接触器组成检测信号包括各清洗毛刷的位置检测吹风装置的位置检测洗车机机体的位置检测所有的检测信号均以检测器件

10、的常开点接人PLC的输入端,当系统出现问题时,则PLC上的状态指示灯会显示哪块信号出现问题交流接触器(用作电机控制)直流电磁阀(用作汽缸及供水控制)发光二极管(用作面板指示)则都接入PLC输出端的负载在本系统中,控制面板上的按钮开关和检测信号输入到PLC 中,通过PLC 来控制各电机电磁阀的启动关闭以及指示灯的显示PLC 是控制系统的核心,主要完成对本系统所有信号的采集以实现对清洗机的自动控制PLC在整套自动洗车机中发挥着至关重要的作用,它是这个控制系统的核心,引导指挥着整套系统的运作顺序所以选择PLC型号也应慎之以慎需要经过对清洗机性能的分析,控制系统实际需要的点数,以及考虑到今后自动洗车机

11、扩展的需要,合理选定PLC型号 另外由于全自动洗车机长期工作在恶劣的环境中,因此需要解决全自动洗车机在工作之前自检的问题故需考虑在全自动洗车机加入传感器以及各种保护装置,以保证其能够按照PLC控制的程序正常工作另外为了防止PLC被经常工作的的电磁阀,继电器以及电机干扰,需要对PLC采取抗干扰的措施,通常采用的做法是在PLC的电源输人端加装超隔离变压器防止电源干扰在选定PLC的型号以及保护装置之后,接下来需要解决的问题是对全自动洗车机运作顺序的设计,也就是对PLC进行编程PLC的程序设计大多采用类似于继电器控制线路的梯形语言将控制过程按工艺流程分成若干个动作工序, 再分别用梯形图语言编制各工序的

12、处理程序, 这是设计中非常关键的地方,因为这关系到整套系统能否正常工作根据洗车工艺要求需要设计自动洗车机的控制程序洗车机上电后,循环采集输人端的各种信号, 经存储在其中的用户程序处理后, 对输出端的状态进行刷新, 从而完成洗车过程的自动控制 分析任务要求及解决方案: 1分析任务当发出启动命令时,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解决方案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

13、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,清洗机接触器和水阀门停止和关闭第二章 自动洗车系统的原理及其分析2.1 总体设计本系统是采用PLC程序控制的,在各个输入信号作用下,根据内部状态和时间顺序,使生产过程中各个执行机构自动而有序地进行工作用PLC进行生产过程的控制时,首先要根据系统工艺过程设计出程序梯形图图2-1 系统的原理框图2.2 系统的工作原理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

14、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,洗车机完成洗车第三章 PLC控制的自动洗车系统的硬件设计3.1 自动洗车的硬件设计汽车清洗机主要包括