自動洗車機電氣控制系統(tǒng)設計說明書

1、題 目：自動洗車機電氣控制系統(tǒng)設計專業(yè)班級姓 名：學 號： 指導教師:成績：指導老師簽名:日期：1系統(tǒng)概述31.1應用背景及意義31.2系統(tǒng)描述及設計要求42方案論證63硬件設計73.1系統(tǒng)原理方框圖73.2系統(tǒng)主電路原理圖83.3 I/O分配93.4 PLC 選擇1.Q3.5 PLC控制原理圖 1.23.6 PLC控制接線圖 1.33.7元器件選型 1.4 4軟件設計1.6164.2梯形圖165系統(tǒng)調試21設計心得23參考文獻234.1主流程圖1系統(tǒng)概述1.1應用背景及意義汽車行業(yè)隨著科學技術的發(fā)展有了質的飛躍。隨著時代發(fā)展，人們生活水平提高，人們對汽車的需求逐漸增加，隨之而來的便是汽車的保

2、養(yǎng)。其中汽車 清洗便是不可或缺的一項內容。當今社會，高科技的發(fā)展實現了各行業(yè)的自動 化控制，但是在汽車清洗行業(yè)，大部分仍是人工完成。傳統(tǒng)洗車業(yè)利用人力， 對汽車涂抹泡沫，然后利用水泵對汽車進行沖洗，再在自然光及風等條件下， 使清洗后的汽車進行自然風干。雖然實現汽車清洗，但過分依賴人力，操作時 間長，浪費大量水資源，經濟性差，不利于洗車業(yè)的發(fā)展。目前比較大型的汽 車美容公司，雖然實現了汽車的清洗、打蠟、噴漆等的自動化，但成本高，其 自動控制系統(tǒng)不適合小型的、專門的汽車清洗行業(yè)。因此，對于中小型城市， 汽車清洗業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＨ绾螌崿F高效、高質量并且適用于小型汽車 的自動清洗，就成了汽車清洗

3、行業(yè)發(fā)展的必然要求。本次設計采用PLC控制， 通過線路的通斷來實現汽車自動清洗。它可以節(jié)省人力、物力資源，高效、準 確的完成洗車任務，為客戶提供便利，而且極大的節(jié)約水資源，符合建設節(jié)約 型社會的時代需要。這套汽車自動清洗系統(tǒng)結構簡單，成本低，適合不同場合 的需求，尤其是中小型公司。1.2系統(tǒng)描述及設計要求自動洗車機由門式框架組成 ，門式框架有一臺三相異步電機拖動，4KW380V 50HZ,在車頭和車尾處分別設置有一個行程開關，門式框架上安裝有 3個刷子（上、左、右各1個），分別有1臺單相電機拖動，1.5KW 220V 50HZ， 同時門式框架上安裝有3組噴水噴頭（上、左、右各1個），由一臺水泵

4、電機拖 動1KW 220V 50HZ，噴頭由電磁閥控制 DC24V 5W。洗車機外部框架結構示意 圖如圖所示。門架前進門架后退fa車頭限位置開關車輛檢測接近傳感器車尾限位置開關圖1.1洗車機外部框架結構圖具體功能實現：1、 按下啟動按鈕，洗車機框架開始由車頭向車尾移動，噴水設備開始噴 水。2、 門式框架移動到達車尾限位開關后，開始返回，并保持繼續(xù)噴水。3、 門式框架移到車頭限位置后，保持噴水，同時刷子開始工作，框架開始 向車尾移動。4、 門式框架移到車尾限位置后，保持噴水，刷子轉動，框架開始向車頭移5、重復上面第3、4步，框架向車頭移動至限位開關停止。洗車整個過程完成。啟動燈熄滅2方案論證使用

5、PLC控制洗車機。自動洗車機有啟動、停止、復位功能，設計時需要 三個輸入口輸入信號。本方案，按下啟動按鈕，啟動指示燈亮，自動洗車機啟 動；洗車機由車頭向車尾移動，噴水設備噴水；當到達車尾限位置時，觸動行 程開關SQ2,洗車機向車頭移動，保持噴水；當到達車頭限位置時，行程開關 SQ1動作，計數器C0動作，保持噴水，刷子開始工作，洗車機向車尾移動；當 到達車尾限位置后，保持噴水，刷子轉動，洗車機向車頭移動；洗車機到達車 頭限位置后重復刷子開始工作后的過程一次，洗車機再次回到車頭限位置后停止工作，整個洗車過程完成，啟動燈熄滅。若在工作過程中發(fā)生停電等突發(fā)事 情導致洗車機停止工作，可通過復位按鈕使洗車

6、機復位，然后啟動重新工作。單片機主要應用于辦公自動化設備 、機電一體化、實時過程控制、日常生 活及家用電器等領域0在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提 高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結構，提高其性能價格比； 具有以下特點：(1) 片內存儲容量越來越大。(2) 芯片引線齊全，容易擴展。(3) 運行速度高，控制功能強。(4) 單片機內部的數據信息保存時間很長，有的芯片可以達到100年以上。但其也存在速度慢，功能不強，精度低、易受環(huán)境影響等缺點。也可采用常規(guī)低壓電器控制的方式實現功能，缺點很明顯，對人力消耗較 大。為了達到方案要求，本設計采用PLC控制的模塊化設計。主要模塊

7、包括： PLC控制系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、機械系統(tǒng)。3硬件設計3.1系統(tǒng)原理方框圖本次設計思路是通過啟動、停止、復位三個按鈕來控制洗車機的運作。依靠PLC控制整個洗車過程的具體實現。總體設計過程如下圖圖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，采用斷路器來進行限流，用過熱繼電器防止過熱。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分配經過對控制過程和要求分析確定具體的控制任務是在汽車進入后，按下啟 動按鈕，則可以進行自動刷洗，洗完自動停止，也可人工停止。確定了要完成 的動作后，再確定動作的順序。具體I/O分配表如表所示輸入地址

8、號信號名稱輸入地址號信號名稱X0車頭限位置開關SQ1Y0洗車機移向車尾 KM1X1車尾限位置開關SQ2Y1洗車機移向車頭 KM2X2啟動開關SB1Y2噴水機灑水KM3X3停止開關SB2Y3上刷子控制 KM4X4復位按鈕SB3Y4右刷子控制KM5Y5左刷子控制 KM6Y6啟動指示燈HL1Y7復位指示燈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簡介OMRON C系列PLC產品門類齊、型號多、功能強、適應面廣。大致可以 分成微型、小型、中型和大型四大類產品。整體式結構的微型PLC機是以C20P 為代表的機

9、型。疊裝式(或稱緊湊型)結構的微型機以CJ型機最為典型，它具 有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC機以P型機和CPM型機最為典型，這兩種 都屬堅固整體型結構。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越，通過I/O擴 展可實現10140點輸入輸出點數的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏 幕上進行編程，CPM型機是OMRON產品用戶目前選用最多的小型機系列產品。OMRON中型機以C200H系列最為典型，主要有 C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型號產品。中型機在程序容量，掃描速度和指令功能等方 面都優(yōu)于小型機，除具備小型機的基本功能外，它同時可配置更完善的接口單 元模塊

10、，如模擬量I/O模塊、溫度傳感器模塊、高速記數模塊、位置控制模塊、 通訊聯(lián)接模塊等?？梢耘c上位計算機、下位PLC機及各種外部設備組成具有各 種用途的計算機控制系統(tǒng)和工業(yè)自動化網絡 。在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型PLC機要比大、中型機的應用更廣泛。在 電氣設備的控制應用方面，一般采用小型PLC機都能夠滿足需求。（2）西門子PLC簡介德國西門子（SIEMENS）公司生產的可編程序控制器在我國的應用也相當 廣泛，在冶金、化工、印刷生產線等領域都有應用。西門子（SIEMENS）公司 的PLC產品包括LOGO，S7-200, S7-300，S7-400，工業(yè)網絡，HMI人機界面， 工業(yè)軟件等。西門子S7

11、系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網絡通信能 力，功能更強，可靠性更高。S7系列PLC產品可分為微型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簡介FX系列PLC具有龐大的家族?；締卧ㄖ鳈C）有FX0、FX2、FXon、 FX2C、FXis、FXin、FX2n、FXznc、FXsu、FXsuc、FXsg 等 11 個系列。每 個系列又有16、32、48、64、80、128點等不同輸入輸出點數的機型，每個系 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 f

12、x系列中最高級的模塊。它擁有無以匹及的速度、更高級的功能、邏輯選件以 及定位控制等特點，FX2N是從10到256路輸入、輸出的多種應用的選擇方案。從應用、價格、可靠性、現場工作環(huán)境、設計資金及對PLC掌握情況等各方面的考慮，三菱公司生產的PLC具有體積小，控制靈活，性價比高等優(yōu)點 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PLC實際I/O類型及其可實現的功能，確定其與外部設備的連接方案 具體PLC控制原理圖如圖3.3所示N8L11QF8fL11QF7 L14N7L15N6N5COMCOM0Y0Y1Y2SQ1車頭限位置2h! 二SQ2車尾限位置 3SB啟動S

13、B2停止 口5X0Y3KM1洗車機移向車尾KM21車機移向車頭22 KM噴水機灑水23 二KM4h刷子洗刷20 KM2 2421叫X1X2X3X4X5COM-Y4Y5Y6Y726 KM5&刷子洗刷27 KM腔刷子洗刷28_HL1啟動指示燈29 HL2復位指示燈Y10Y11Y1230YV1±噴頭電磁閥31YV2右噴頭電磁閥32YV3左噴頭電磁閥24VY13圖3.3 PLC控制原理圖3.6 PLC控制接線圖按照PLC控制原理圖的設計方案，根據所選PLC的型號的實物對比,對PLC控制接線圖進行了詳細的設計。PLC控制接線圖如圖3.4所示M6QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF7

14、QF8II IL11L12L13U11V11W11U21W21 U31W31 U41W41 U51W51 L14 N5 L15 N7L1 L2 L3 L11L12L13 L11 N4L11N3 L11 N2L11N1 L11N6L11 N8III . I I 丨 I. II I IFX2n-32MR800U12V12W120接地銅排<卡*年VV-車，審年咿竊-©卷卷克-IIL1 L2 L31 N2；1 3213 N4 U13V13W控制面板圖3.4 PLC控制接線圖3.7元器件選型根據具體要求對所需電機及設備的型號進行選擇和確定，表中列出了型號、品牌、價格及數量。具體如表3.2

15、元器件選型所示序號代號名稱型號品牌價格數量1M1三相異步電動機Y112M , 4kw2980r/min , 380V,10.53A , 50HZ聚霸550元12M2水泵電機YL8022,1.1KW,佛力環(huán)球850元12800r/mi n,220V,7.02A , 50HZ3M3 M5單相異步電機YL90L4,1.5KW ,568 元 X331400r/min ,220V ,6.82A , 50HZ金五峰4QF1低壓斷路器DZ47-3P正泰18.5 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17QF4 QF6低壓斷路器DZ47-2P正泰

16、15.8 元 X338FR熱繼電器JR36-20上海人民43元19YV電磁閥DC24V 5WXRN20 元 X3310CPUPLC處理器FX2N-32MR-001三菱1750 元111KM交流接觸器CJX2-09上海柏立16 元 X6612SB按鈕LAY8-22D德力西25 元 X3313SQ行程開關LXK2-311金山10 元 X2214FU熔斷器RT16-20時雨1.8元115L導線若干16AC交流電源220V117合計：5250元表3.2元器件選型4軟件設計4.1主流程圖開始洗車機移向車頭，繼續(xù)洗刷在原點？N_復位Y啟動4復位燈亮Y車頭限位置洗車機移向車尾，噴頭噴水，啟動燈亮Y車尾限位置

17、?洗車機移向車頭，繼續(xù)噴水Y車頭限位置?洗車機移向車尾，繼續(xù)噴 水，刷子工作w1N車尾限位置?4.2梯形圖洗車機移向車尾，繼續(xù)洗刷NYNY圖4.1主流程圖洗車結束，啟動燈滅結束_ KcO(L I1STLXjOEHISEIYOO&x:o:siSTLsi(¥000(YD02(VOID(you¥11215X001卜SLISSTLY0D1YULUYOU(Y0L2x:o:STL5系統(tǒng)調試T 舞凹>#-4妄.mJI.設計心得歷時兩個星期的課程設計，既是對所學知識的檢驗，也是對自己能力的提 高。通過此次課程設計，使我在課本外發(fā)現了知識運用的樂趣 。將自己所學運 用于實際使用中，雖然只是一次簡單的設計工作，并沒有用于實踐，但這已經 提醒自己課程的實用性。在設計過程中，資料的翻閱，查找，一步步深化了知 識層次，使自己不再局限于課本、考試之中。對于效益、成本這些更加職業(yè)化 的因素加深了印象。學習最終還是應用于生產工作，效益為王才是最終目的。 可以說，一次課程設計也是一次低層次的對知識本質上的重新正視 。這次