自動(dòng)洗車(chē)機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、評(píng)語(yǔ)：成績(jī)：指導(dǎo)老師簽名： 日期： 題 目： 自動(dòng)洗車(chē)機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 目 錄1 系統(tǒng)概述31.1 應(yīng)用背景及意義31.2系統(tǒng)描述及設(shè)計(jì)要求32 方案論證43 硬件設(shè)計(jì)63.1系統(tǒng)原理方框圖63.2 系統(tǒng)主電路原理圖63.3 I/O分配73.4 PLC選擇83.5 PLC控制原理圖93.6 PLC控制接線圖103.7 元器件選型124 軟件設(shè)計(jì)134.1 主流程圖134.2 梯形圖135 系統(tǒng)調(diào)試18設(shè)計(jì)心得20參考文獻(xiàn)201 系統(tǒng)概述1.1 應(yīng)用背景及意義汽車(chē)行業(yè)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍。隨著時(shí)代發(fā)展，人們生活水平提高，人們對(duì)汽車(chē)的需求逐漸

2、增加，隨之而來(lái)的便是汽車(chē)的保養(yǎng)。其中汽車(chē)清洗便是不可或缺的一項(xiàng)內(nèi)容。當(dāng)今社會(huì)，高科技的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了各行業(yè)的自動(dòng)化控制，但是在汽車(chē)清洗行業(yè)，大部分仍是人工完成。傳統(tǒng)洗車(chē)業(yè)利用人力，對(duì)汽車(chē)涂抹泡沫，然后利用水泵對(duì)汽車(chē)進(jìn)行沖洗，再在自然光及風(fēng)等條件下，使清洗后的汽車(chē)進(jìn)行自然風(fēng)干。雖然實(shí)現(xiàn)汽車(chē)清洗，但過(guò)分依賴(lài)人力，操作時(shí)間長(zhǎng)，浪費(fèi)大量水資源，經(jīng)濟(jì)性差，不利于洗車(chē)業(yè)的發(fā)展。目前比較大型的汽車(chē)美容公司，雖然實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)的清洗、打蠟、噴漆等的自動(dòng)化，但成本高，其自動(dòng)控制系統(tǒng)不適合小型的、專(zhuān)門(mén)的汽車(chē)清洗行業(yè)。因此，對(duì)于中小型城市，汽車(chē)清洗業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。如何?shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量并且適用于小型汽車(chē)的自動(dòng)清洗，就成

3、了汽車(chē)清洗行業(yè)發(fā)展的必然要求。本次設(shè)計(jì)采用PLC控制，通過(guò)線路的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)自動(dòng)清洗。它可以節(jié)省人力、物力資源，高效、準(zhǔn)確的完成洗車(chē)任務(wù)，為客戶提供便利，而且極大的節(jié)約水資源，符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的時(shí)代需要。這套汽車(chē)自動(dòng)清洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，適合不同場(chǎng)合的需求，尤其是中小型公司。1.2系統(tǒng)描述及設(shè)計(jì)要求自動(dòng)洗車(chē)機(jī)由門(mén)式框架組成，門(mén)式框架有一臺(tái)三相異步電機(jī)拖動(dòng)，4KW 380V 50HZ，在車(chē)頭和車(chē)尾處分別設(shè)置有一個(gè)行程開(kāi)關(guān)，門(mén)式框架上安裝有3個(gè)刷子（上、左、右各1個(gè)），分別有1臺(tái)單相電機(jī)拖動(dòng)，1.5KW 220V 50HZ，同時(shí)門(mén)式框架上安裝有3組噴水噴頭（上、左、右各1個(gè)），由一臺(tái)水泵電

4、機(jī)拖動(dòng)1KW 220V 50HZ，噴頭由電磁閥控制DC24V 5W。洗車(chē)機(jī)外部框架結(jié)構(gòu)示意圖如圖1.2.1所示。圖1.1 洗車(chē)機(jī)外部框架結(jié)構(gòu)圖具體功能實(shí)現(xiàn)：1、按下啟動(dòng)按鈕，洗車(chē)機(jī)框架開(kāi)始由車(chē)頭向車(chē)尾移動(dòng)，噴水設(shè)備開(kāi)始噴水。2、門(mén)式框架移動(dòng)到達(dá)車(chē)尾限位開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始返回，并保持繼續(xù)噴水。3、門(mén)式框架移到車(chē)頭限位置后，保持噴水，同時(shí)刷子開(kāi)始工作，框架開(kāi)始向車(chē)尾移動(dòng)。4、門(mén)式框架移到車(chē)尾限位置后，保持噴水，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，框架開(kāi)始向車(chē)頭移動(dòng)。5、重復(fù)上面第3、4步，框架向車(chē)頭移動(dòng)至限位開(kāi)關(guān)停止。洗車(chē)整個(gè)過(guò)程完成。啟動(dòng)燈熄滅2 方案論證使用PLC控制洗車(chē)機(jī)。自動(dòng)洗車(chē)機(jī)有啟動(dòng)、停止、復(fù)位功能，設(shè)計(jì)時(shí)需要三個(gè)輸

5、入口輸入信號(hào)。本方案，按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)指示燈亮，自動(dòng)洗車(chē)機(jī)啟動(dòng)；洗車(chē)機(jī)由車(chē)頭向車(chē)尾移動(dòng)，噴水設(shè)備噴水；當(dāng)?shù)竭_(dá)車(chē)尾限位置時(shí)，觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)SQ2，洗車(chē)機(jī)向車(chē)頭移動(dòng)，保持噴水；當(dāng)?shù)竭_(dá)車(chē)頭限位置時(shí)，行程開(kāi)關(guān)SQ1動(dòng)作，計(jì)數(shù)器C0動(dòng)作，保持噴水，刷子開(kāi)始工作，洗車(chē)機(jī)向車(chē)尾移動(dòng)；當(dāng)?shù)竭_(dá)車(chē)尾限位置后，保持噴水，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，洗車(chē)機(jī)向車(chē)頭移動(dòng)；洗車(chē)機(jī)到達(dá)車(chē)頭限位置后重復(fù)刷子開(kāi)始工作后的過(guò)程一次，洗車(chē)機(jī)再次回到車(chē)頭限位置后停止工作，整個(gè)洗車(chē)過(guò)程完成，啟動(dòng)燈熄滅。若在工作過(guò)程中發(fā)生停電等突發(fā)事情導(dǎo)致洗車(chē)機(jī)停止工作，可通過(guò)復(fù)位按鈕使洗車(chē)機(jī)復(fù)位，然后啟動(dòng)重新工作。單片機(jī)主要應(yīng)用于辦公自動(dòng)化設(shè)備、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)過(guò)程控制

6、、日常生活及家用電器等領(lǐng)域。在各類(lèi)儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比；具有以下特點(diǎn)：（1）   片內(nèi)存儲(chǔ)容量越來(lái)越大。（2）   芯片引線齊全，容易擴(kuò)展。（3）   運(yùn)行速度高，控制功能強(qiáng)。（4）   單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息保存時(shí)間很長(zhǎng)，有的芯片可以達(dá)到100年以上。但其也存在速度慢，功能不強(qiáng)，精度低、易受環(huán)境影響等缺點(diǎn)。也可采用常規(guī)低壓電器控制的方式實(shí)現(xiàn)功能，缺點(diǎn)很明顯，對(duì)人力消耗較大。為了達(dá)到方案要求，本設(shè)計(jì)采用PLC控制的模塊化設(shè)計(jì)。主要模塊包括：

7、PLC控制系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)。3 硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)原理方框圖本次設(shè)計(jì)思路是通過(guò)啟動(dòng)、停止、復(fù)位三個(gè)按鈕來(lái)控制洗車(chē)機(jī)的運(yùn)作。依靠PLC控制整個(gè)洗車(chē)過(guò)程的具體實(shí)現(xiàn)。總體設(shè)計(jì)過(guò)程如下圖圖3.1系統(tǒng)原理方框圖所示。圖3.1 系統(tǒng)原理方框圖3.2 系統(tǒng)主電路原理圖主電路中，采用斷路器來(lái)進(jìn)行限流，用過(guò)熱繼電器防止過(guò)熱。系統(tǒng)主電路原理圖如圖3.2所示圖3.2 系統(tǒng)主電路原理圖3.3 I/O分配經(jīng)過(guò)對(duì)控制過(guò)程和要求分析確定具體的控制任務(wù)是在汽車(chē)進(jìn)入后，按下啟動(dòng)按鈕，則可以進(jìn)行自動(dòng)刷洗，洗完自動(dòng)停止，也可人工停止。確定了要完成的動(dòng)作后，再確定動(dòng)作的順序。具體I/O分配表如表3.3.1所示。輸

8、入地址號(hào)信號(hào)名稱(chēng)輸入地址號(hào)信號(hào)名稱(chēng)X0車(chē)頭限位置開(kāi)關(guān)SQ1Y0洗車(chē)機(jī)移向車(chē)尾KM1X1車(chē)尾限位置開(kāi)關(guān)SQ2Y1洗車(chē)機(jī)移向車(chē)頭KM2X2啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SB1Y2噴水機(jī)灑水KM3X3停止開(kāi)關(guān)SB2Y3上刷子控制KM4X4復(fù)位按鈕SB3Y4右刷子控制KM5Y5左刷子控制KM6Y6啟動(dòng)指示燈HL1Y7復(fù)位指示燈HL2Y10上噴頭電磁閥YV1Y11右噴頭電磁閥YV2Y12左噴頭電磁閥YV3表3.1 I/O分配表3.4 PLC選擇（1）歐姆龍PLC簡(jiǎn)介OMRON C系列PLC產(chǎn)品門(mén)類(lèi)齊、型號(hào)多、功能強(qiáng)、適應(yīng)面廣。大致可以分成微型、小型、中型和大型四大類(lèi)產(chǎn)品。整體式結(jié)構(gòu)的微型PLC機(jī)是以C20P為代表的機(jī)型。疊裝

9、式（或稱(chēng)緊湊型）結(jié)構(gòu)的微型機(jī)以CJ型機(jī)最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC機(jī)以P型機(jī)和CPM型機(jī)最為典型，這兩種都屬堅(jiān)固整體型結(jié)構(gòu)。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越，通過(guò)I/O擴(kuò)展可實(shí)現(xiàn)10140點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏幕上進(jìn)行編程，CPM型機(jī)是OMRON產(chǎn)品用戶目前選用最多的小型機(jī)系列產(chǎn)品。OMRON 中型機(jī)以C200H系列最為典型，主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型號(hào)產(chǎn)品。中型機(jī)在程序容量，掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機(jī)，除具備小型機(jī)的基本功能外，它同時(shí)可配置更完善的接口單元模塊，如模擬量

10、I/O模塊、溫度傳感器模塊、高速記數(shù)模塊、位置控制模塊、通訊聯(lián)接模塊等。可以與上位計(jì)算機(jī)、下位PLC機(jī)及各種外部設(shè)備組成具有各種用途的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型PLC機(jī)要比大、中型機(jī)的應(yīng)用更廣泛。在電氣設(shè)備的控制應(yīng)用方面，一般采用小型PLC機(jī)都能夠滿足需求。（2） 西門(mén)子PLC簡(jiǎn)介德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門(mén)子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200，S7-300，S7-400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。 西門(mén)子S7系列PLC體積小、速度

11、快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。（3） 三菱FX系列PLC簡(jiǎn)介FX系列PLC具有龐大的家族?；締卧?主機(jī))有FX0 、FX2 、FXON 、FX2C 、FX1S 、FX1N 、FX2N 、FX2NC 、FX3U 、FX3UC 、FX3G 等11個(gè)系列。每個(gè)系列又有16、32、48、64、80、128點(diǎn)等不同輸入輸出點(diǎn)數(shù)的機(jī)型，每個(gè)系列還有繼電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出三種輸出形式。 FX2N系列PLC是FX系列中最高級(jí)的

12、模塊。它擁有無(wú)以匹及的速度、更高級(jí)的功能、邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)，F(xiàn)X2N是從10到256路輸入、輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。從應(yīng)用、價(jià)格、可靠性、現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境、設(shè)計(jì)資金及對(duì)PLC掌握情況等各方面的考慮，三菱公司生產(chǎn)的PLC具有體積小，控制靈活，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。本控制系統(tǒng)選用三菱FX2N-32MR型可編程控制器。3.5 PLC控制原理圖根據(jù)PLC實(shí)際I/O類(lèi)型及其可實(shí)現(xiàn)的功能，確定其與外部設(shè)備的連接方案，具體PLC控制原理圖如圖3.3所示圖3.3 PLC控制原理圖3.6 PLC控制接線圖按照PLC控制原理圖的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)所選PLC的型號(hào)的實(shí)物對(duì)比，對(duì)PLC控制接線圖進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。PLC

13、控制接線圖如圖3.4所示。圖3.4 PLC控制接線圖3.7 元器件選型根據(jù)具體要求對(duì)所需電機(jī)及設(shè)備的型號(hào)進(jìn)行選擇和確定，表中列出了型號(hào)、品牌、價(jià)格及數(shù)量。具體如表3.2元器件選型所示序號(hào)代號(hào)名稱(chēng)型號(hào)品牌價(jià)格數(shù)量1M1三相異步電動(dòng)機(jī)Y112M，4kw 2980r/min，380V，10.53A，50HZ聚霸550元12M2水泵電機(jī)YL8022，1.1KW，2800r/min, 220V，7.02A ，50HZ佛力環(huán)球850元13M3M5單相異步電機(jī)YL90L4， 1.5KW，1400r/min， 220V，6.82A，50HZ金五峰568元×334QF1低壓斷路器DZ47-3P正泰18

14、.5元15QF2低壓斷路器DZ47-3P正泰18.5元16QF3低壓斷路器DZ47-2P正泰15.8元17QF4QF6低壓斷路器DZ47-2P正泰15.8元×338FR熱繼電器JR36-20上海人民43元19YV電磁閥DC24V 5WXRN20元×3310CPUPLC處理器FX2N-32MR-001三菱1750元111KM交流接觸器CJX2-09上海柏立16元×6612SB按鈕LAY8-22D德力西25元×3313SQ行程開(kāi)關(guān)LXK2-311金山10元×2214FU熔斷器RT16-20時(shí)雨1.8元115L導(dǎo)線若干16AC交流電源220V117合

15、計(jì)：5250元表3.2 元器件選型4 軟件設(shè)計(jì)4.1 主流程圖圖4.1 主流程圖4.2 梯形圖5 系統(tǒng)調(diào)試設(shè)計(jì)心得歷時(shí)兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，既是對(duì)所學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)，也是對(duì)自己能力的提高。通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我在課本外發(fā)現(xiàn)了知識(shí)運(yùn)用的樂(lè)趣。將自己所學(xué)運(yùn)用于實(shí)際使用中，雖然只是一次簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)工作，并沒(méi)有用于實(shí)踐，但這已經(jīng)提醒自己課程的實(shí)用性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，資料的翻閱，查找，一步步深化了知識(shí)層次，使自己不再局限于課本、考試之中。對(duì)于效益、成本這些更加職業(yè)化的因素加深了印象。學(xué)習(xí)最終還是應(yīng)用于生產(chǎn)工作，效益為王才是最終目的?？梢哉f(shuō)，一次課程設(shè)計(jì)也是一次低層次的對(duì)知識(shí)本質(zhì)上的重新正視。這次設(shè)計(jì)還有許多的不足，功能上還不盡完善，根據(jù)需要還可以添加清潔劑噴灑，吹風(fēng)機(jī)風(fēng)干車(chē)體。另