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1、题 目:自动洗车杆电气控制系统设计专业班级：姓 名: 学 号: 指导教师：1 系统概述31.1 应用背景及意义 31.2 系统描述及设计要求 32 方案论证43 硬件设计63.1 系统原方框图 63.2 系统主电原图 63.3 I/O 分配 73.4 PLC 选择 83.5 PLC 控制原图 93.6 PLC 控制接线图 103.7 元器件选型 124 软件设计134.1 主程图 134.2 梯形图 135 系统调试18设计心得20参考文献201 系统概述1.1 应用背景及意义汽车业随着科学技术的发展有质的飞跃。 随着时代发展，人们生活水平 提高，人们对汽车的需求逐渐增加，随之而来的是汽车的保
2、养。其中汽车清洗 是可或缺的一项内容。 当今社会，高科技的发展实现各业的自动化控制， 但是在汽车清洗业，大部分仍是人工完成。传统洗车业用人，对汽车涂抹 泡沫，然后用水泵对汽车进冲洗， 再在自然光及风等条件下，使清洗后的汽 车进自然风干。虽然实现汽车清洗，但过分依赖人，操作时间长，费大 水资源，经济性差，于洗车业的发展。目前比较大型的汽车美容公司，虽然 实现汽车的清洗、打蜡、喷漆等的自动化，但成本高，其自动控制系统适合 小型的、专门的汽车清洗业。因此，对于中小型城市，汽车清洗业有着巨大的 发展潜。如何实现高效、 高质并且适用于小型汽车的自动清洗， 就成汽车 清洗业发展的必然要求。 本次设计采用
3、PLC 控制，通过线的通断来实现汽车 自动清洗。它可以节人、物资源，高效、准确的完成洗车任务，为客户提 供， 而且极大的节约水资源，符合建设节约型社会的时代需要。这套汽车自 动清洗系统结构简单，成本低，适合同场合的需求，尤其是中小型公司。1.2 系统描述及设计要求自动洗车机由门式框架组成，门式框架有一台三相异步电机拖动，4KW 380V 50HZ，在车头和车尾处分别设置有一个程开关，门式框架上安装有3个刷子（上、 左、右各1个），分别有1台单相电机拖动，1.5KW 220V 50HZ，同时门式框架上 安装有 3组喷水喷头（上、左、右各 1 个），由一台水泵电机拖动 1KW220V50HZ， 喷
4、头由电磁阀控制DC24V 5W。洗车机外部框架结构示意图如图1.2.1所示。洗车机门式框架右刷子门架前进后退车头限位置开关车辆检测接近传感器 车尾限位置开关 图 1.1 洗车机外部框架结构图具体功能实现：1、按下启动按钮，洗车机框架开始由车头向车尾移动，喷水设备开始喷水。2、门式框架移动到达车尾限位开关后，开始返回，并保持继续喷水。3、门式框架移到车头限位置后，保持喷水，同时刷子开始工作，框架开始 向车尾移动。4、门式框架移到车尾限位置后，保持喷水，刷子转动，框架开始向车头移 动。5、重复上面第 3、4 步，框架向车头移动至限位开关停止。洗车整个过程完 成。启动灯熄灭2 方案论证使用 PLC
5、控制洗车机。自动洗车机有启动、停止、复位功能，设计时需要三 个输入口输入信号。本方案，按下启动按钮，启动指示灯，自动洗车机启动；洗车机由车头向车尾移动，喷水设备喷水；当到达车尾限位置时，触动程开关SQ2，洗车机向车头移动，保持喷水；当到达车头限位置时，程开关 SQ1动作， 计数器C0动作，保持喷水，刷子开始工作，洗车机向车尾移动；当到达车尾限 位置后，保持喷水，刷子转动，洗车机向车头移动；洗车机到达车头限位置后重 复刷子开始工作后的过程一次，洗车机再次回到车头限位置后停止工作，整个洗 车过程完成，启动灯熄灭。在工作过程中发生停电等突发事情导致洗车机停止 工作，可通过复位按钮使洗车机复位，然后启
6、动重新工作。单片机主要应用于办公自动化设备、机电一体化、实时过程控制、日常生活 及家用电器等领域。在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测 试的自动化程和，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比；具有以 下特点：（1 ） 片内存储容越来越大。（2）芯片引线齐全，容扩展。（3）运速高，控制功能强。（4）单片机内部的数据信息保存时间很长，有的芯片可以达到 100以上。 但其也存在速慢，功能强，低、受环境影响等缺点。也可采用常规低压电器控制的方式实现功能，缺点很明显，对人消耗较 大。为达到方案要求，本设计采用PLC控制的模块化设计。主要模块包括：PLC 控制系统、喷水系统、传感器系统、
7、机械系统。3 硬件设计3.1 系统原方框图本次设计思是通过启动、停止、复位三个按钮来控制洗车机的运作。依靠PLC 控制整个洗车过程的具体实现。总体设计过程如下图图 3.1 系统原方框图 所示。3.2 系统主电原图主电中，采用断器来进限，用过热继电器防止过热。系统主电原图如图 3.2 所示图 3.2 系统主电原图3.3 I/O 分配经过对控制过程和要求分析确定具体的控制任务是在汽车进入后，按下启动按钮，则可以进自动刷洗，洗完自动停止，也可人工停止。确定要完成的动 作后，再确定动作的顺序。具体 I/O 分配表如表 3.3.1 所示。输入地址号信号名称输入地址号信号名称X0车头限位置开关SQ1Y0洗
8、车机移向车尾KM1XI车尾限位置开关SQ2Y1洗车机移向车头KM2X2启动开关SB1Y2喷水机洒水KM3X3停止开关SB2Y3上刷子控制KM4X4复位按钮SB3Y4右刷子控制KM5Y5左刷子控制KM6Y6启动指示灯HL1Y7复位指示灯HL2Y10上喷头电磁阀YV1Y11右喷头电磁阀YV2Y12左喷头电磁阀YV3表 3.1 I/O 分配表3.4 PLC 选择（1）欧姆龙 PLC 简介OMRON C :系PLC产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大类产品。整体式结构的微型PLC 机是以 C20P为代表 的机型。叠装式（或称紧凑型）结构的微型机以CJ型机最为典型
9、，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC 机以 P 型机和 CPM型机最为典型，这两种属坚I/O扩展可实现10140点输入输出点数的灵活配置，并可连接可编程终端直接从屏幕上进编 程, CPM型机是OMRON产品用户目前选用最多的小型机系产品。OMRON 中型机 以 C200H 系最为典型，主要有 C200H、C200HS、C200HX、C200HG 和 C200HE 等 型号产品。中型机在程序容，扫描速和指功能等方面优于小型机，除具备小型机的基本功能外，它同时可配置完善的接口单元模块， 如模拟 I/O 模 块、温传感器模块、高速记数模块、位置控制模块、通讯联接模块等。可以与 上位计算机、下位P
10、LC机及各种外部设备组成具有各种用途的计算机控制系统和 工业自动化网络。在一般的工业控制系统中，小型PLC机要比大、中型机的应用广泛。在电 气设备的控制应用方面，一般采用小型PLC机能够满足需求。（2） 西门子PLC简简介德国西门子（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、化工、印刷生产线等领域有应用。西门子（ SIEMENS） 公司的 PLC 产品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工业网络，HMI人机界面，工业软件 等。西门子S7系 PLC体积小、速快、标准化，具有网络通信能，功能 强，可靠性高。S7 系 PLC产品可分为微型PLC （如
11、S7-200），小规模性能要 求的PLC （如S7-300）和中、高性能要求的PLC （如S7-400）等。(3)三 FX系 PLC简简介FX 系 PLC 具有庞大的家族。基本单元(主机)有 FX0 、FX2 、FXON 、FX2C 、02ON2CFX 、FX 、FX 、FX 、FX 、FX 、FX 等 11 个系。每个系又有16、1S1N2N2NC3U3UC3G32、48、64、80、128 点等同输入输出点数的机型， 每个系还有继电器输出、 晶体管输出、晶闸管输出三种输出形式。FX2n系 PLC是FX系中最高级的模 块。它拥有无以匹及的速、高级的功能、 逻辑选件以及 定位控制等特点，FX?
12、 是从 10 到 256 输入、输出的多种应用的选择方案。从应用、价格、可靠性、现场工作环境、设计资及对 PLC 掌握情况等各方 面的考虑，三公司生产的 PLC 具有体积小，控制灵活，性价比高等优点。本控 制系统选用三 FX2N-32MR 型可编程控制器。3.5 PLC 控制原图根据 PLC 实际 I/O 类型及其可实现的功能，确定其与外部设备的连接方案， 具体 PLC 控制原图如图 3.3 所示N6LCOMONY0Y1COMY2X0Y3X12COM1X2FY4-X3Y5X4Y6X5Y7COM2Y10Y11Y12Y13N51SB2停止5SB1启动4SQ1车头限位置2SB3复位6FR过载7SQ2
13、车尾限位置3L11QF7 L143.6 PLC 控制接线图N8QF8N720 闵2 24亡M】洗车机移向车尾21 KM1 25占M2洗车机移向车头2322 |2|KM3喷水机洒水KM4上刷子洗刷26 匚| KM5右刷子洗刷27 匚| KM6左刷子洗刷 淤：:HL1启动指示灯29 xZ HL2复位扌旨示灯24V303132LilL15YV1上喷头由磁阀YV2右喷头由磁阀YV3左喷头由磁阀图 3.3 PLC 控制原图按照 PLC 控制原图的设计方案，根据所选 PLC 的型号的实物对比，对 PLC 控制接线图进详细的设计。PLC 控制接线图如图 3.4 所示。M6QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QF8L1L2L3 L11L12L13 L11 N4L11 N3 L11 N2 L11 N1 L11 N6 L11 N8L11L12L13U11V11W11 U21 W21U31W31U41 W41U51 W51L14 N5FX2-p2MRL15 N7U1v|iiW110 N7m11F1U12V12W【12U1V111121 N72U21W仃N73U32 W3223U42 W4226U52 W5227U1W.1N7l24 24 W【12V12 U12U12VL2122V0U13V13
