《基于plc的自動洗車控制系統(tǒng)設(shè)計》開題報告4800字

開題報告題目題目類別基于plc的自動洗車控制系統(tǒng)設(shè)計姓名專業(yè)班級學(xué)號選題背景及依據(jù)（簡述國內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果（文獻綜述），選題目的、意義，列出主要參考文獻）1、選題背景 目前國外一些發(fā)達國家采用的洗車方式較多，主要包括無水洗車、全自動洗車以及蒸汽洗車。無水洗車這種方式主要是在新加坡等這種水資源較為短缺的國家，這種方式可以大量節(jié)省水資源，但是并不是不使用水，而是采用的一種新型保護液，將其人為的涂抹在汽車的表面，汽車表面就會形成一種隔離層，隔離層會將灰塵等隔離在膜外，并且在下次清洗時，因為這層隔離層的存在，清洗就更加方便容易。蒸汽洗車的方式，顧名思義是通過蒸汽的方式進行洗車，汽車上的灰塵污漬等會在高溫蒸汽的作用下溶解，并且也會隨之蒸汽形成的水珠流下，而且高溫蒸汽還具有殺菌消毒的作用。蒸汽洗車方式同樣是一種特別節(jié)省水資源的一種洗車方式，但以國內(nèi)的條件很少被應(yīng)用。全自動洗車方式無疑是國外最常見的一種洗車方式，同時也是國外最完善的一種洗車方式。全自動洗車方式主要有兩種，一種是隧道式洗車，另一種是龍門往復(fù)式洗車。隧道式洗車在國外應(yīng)用的最為廣泛，隧道式洗車需要將車開到傳送帶上，傳送帶帶動汽車向前運動，再向前運動的同時，汽車將會依次經(jīng)過高壓水清洗、打沫、滾筒清洗、高壓水清潔、打蠟、風(fēng)干等一系列操作。圖1.1隧道式洗車機龍門往復(fù)式洗車與隧道式洗車不同，往復(fù)式洗車是將車固定開到洗車機內(nèi)，固定車體位置不動，然后通過其他的機械結(jié)構(gòu)運動，完成清洗、打沫、風(fēng)干等一系列洗車操作，使汽車達到完美的清潔。圖2龍門式洗車機國外的洗車機采用的傳感器類型以及數(shù)量較多，主要包括光柵傳感器、位置定位傳感器、聲波傳感器、檢測汽車車門鏡傳感器、汽車進出洗車機傳感器等多種傳感器，這些傳感器的綜合作用，使整個洗車機能夠完全掌握汽車的位置以及相關(guān)的實時信息，這些信息將都會匯總到控制器中去，控制器將會對這些信息進行處理，然后計算出合理的洗車方式，計算出刷子的運動軌跡，使刷子能夠按照與汽車貼合的最佳程度工作，從而做到快速高效的洗車。反觀國內(nèi)洗車機，國內(nèi)洗車機還是主要采用的為仿形機。仿形機的工作原理是，當(dāng)毛刷與汽車接觸時，毛刷的電流大小會發(fā)生改變，當(dāng)與汽車接觸更大，受阻更大時，電流也會相應(yīng)增大，通過對毛刷電流大小的判斷，從而控制電刷與汽車的距離，進一步控制電刷的升降與前進后退，從而完成洗車的目的。雖然能夠達到洗車的目的，但是對于只是單純通過電刷的電流大小來進行洗車，對于整個系統(tǒng)來說，對于電流突然的變化可能并不能迅速做出反應(yīng)，從而使電刷與汽車距離過勁，有可能對汽車造成劃傷。經(jīng)過調(diào)查，有很大一部分人反應(yīng)國內(nèi)洗車機會對汽車造成劃痕，所以很多人選擇人工洗車，而并不選擇自動洗車機洗車。綜合國內(nèi)外的目前的洗車機現(xiàn)狀，本文設(shè)計了一款全自動洗車機控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要由PLC多種限位開關(guān)傳感器等組成，通過伺服電機的精確控制，達到對洗車機械手等精確控制，從而達到提升洗車機性能的目的。2、研究目的及意義當(dāng)前的自動清洗控制模式包括PLC、單片機、FPGA，基于PC的控制模式和實驗室視圖等。FPGA很難適應(yīng)自動洗車機惡劣的工作環(huán)境，而且由于它不適合這樣的大型機器，半自動洗車方式的優(yōu)點在資本支出的自動洗車機中是便宜的，但不可避免地暴露出不能更好地節(jié)約水電，也不能更好地節(jié)約人力，并由計算機程序控制流程，洗車效率高，節(jié)約水資源。但錢更大，日后維修更麻煩。對優(yōu)質(zhì)全自動洗滌方式具有洗滌質(zhì)量高、洗滌效率高的巨大優(yōu)勢，深受用戶歡迎。歐美發(fā)達國家有這樣的自動洗車，這是巨大的優(yōu)勢，使它在歐洲和美國如此受歡迎。其中體現(xiàn)在基于PC和LabView控制模式的加工速度優(yōu)勢，可以滿足洗車機各方面的要求，但價格高，維護成本高。而實用性和實用性，與其他控制清洗機自動控制方法相比，基于PLC控制有許多無與倫比的優(yōu)勢。其程序需要改變，只需要改變內(nèi)部PLC，重寫程序，不需要改變外圍設(shè)備。這方面突出了全自動PLC控制洗車的好處。3、參考文獻[1]岳威.基于PLC的往復(fù)式自動化清洗機的設(shè)計和使用[J].清洗世界，2022，38(03)：90-91.[2]王豐周，楊志成.基于PLC的自動洗車控制系統(tǒng)[J].電子世界，2021(17)：114-117.[3]李春光，李麗.基于PLC的車輛自動清洗控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電子測試，2021(14)：31-32.[4]劉奇奇.全自動智能洗車機控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D].浙江科技學(xué)院，2020.[5]劉奇奇，李強，趙璐.龍門往復(fù)式全自動智能洗車機設(shè)計與控制[J].汽車實用技術(shù)，2020，45(22)：51-53.[6]雷翔霄.一種智能非接觸式洗車機設(shè)計及實驗室實現(xiàn)[J].長沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2020，27(02)：121-124.[7]陳盛.全自動洗車機控制系統(tǒng)的研制[D].大連理工大學(xué)，2020.[8]曾元靜，吳京秋，陳子洋，史迪文，湯志毅.基于三菱PLC的智能洗車系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化博覽，2019，36(S1)：44-46.[9]張?zhí)煊睿R帥，劉禎.基于PLC的自動洗車控制系統(tǒng)設(shè)計[J].機械工程與自動化，2018(04)：170-172.[10]徐進，石小龍.全自動小型龍門式洗車機系統(tǒng)設(shè)計[J].機械研究與應(yīng)用，2018，31(02)：91-92.[11]陳德.自助式全自動洗車機控制系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[D].揚州大學(xué)，2018.[12]李月蘭.基于PLC全自動隧道洗車機控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].自動化應(yīng)用，2017(12)：169-171.[13]秦軍鋒，高景景，張榮.基于PLC的無接觸全自動洗車裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2017，36(11)：93-95.[14]李艷龍，齊家敏，劉伯圣，但旭輝.基于PLC一種新型智能化自助洗車裝置[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017(30)：10-11.[15]張宇飛，張艷玲.基于PLC控制的洗車裝置設(shè)計[J].中國高新區(qū)，2017(18)：29.二、主要研究（設(shè)計）內(nèi)容、研究（設(shè)計）思想及工作方法或工作流程1、研究內(nèi)容本文開發(fā)了一種用于洗車機的全自動控制。在全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)最初滿足了分析系統(tǒng)的功能要求。自動洗車的整體結(jié)構(gòu)是傳感器、電機、變頻器接觸器等的完整系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計包括所有組件的選擇和電路設(shè)計。該軟件設(shè)計包括對自動洗車的所有過程的控制，例如：自動移動、刷洗和烘干。為了檢查設(shè)計的正確性，建立了一個自動仿真系統(tǒng)并進行了調(diào)試。假設(shè)兩個層次的合作模型。計算機以S7-200PLC為核心，而門站則負責(zé)收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)。組態(tài)王是高級監(jiān)視軟件配置工具，可通過許多典型的配置界面和設(shè)計變量，遠程操作系統(tǒng)以及其他方式來處理數(shù)據(jù)和存檔。本次的設(shè)計由PLC的選型和設(shè)計來控制，檢查洗車的控制水平。2、研究思想全自動洗車機控制系統(tǒng)是以計算機為控制核心，通過汽車識別系統(tǒng)得到汽車在洗車機內(nèi)的位置、汽車的長度寬度等相關(guān)信息，并將這些信息發(fā)送給計算機，經(jīng)過計算機計算，將信號發(fā)送給plc中，從而控制洗車機械手的位置、水槍及油泵的動作，進而控制整個控制系統(tǒng)，將整個洗車機的自動控制、系統(tǒng)保護等高級功能融為一體。從整體來看，按照相應(yīng)的功能與職責(zé)，全自動洗車機控制系統(tǒng)可以分為如下主要部分。（1）架構(gòu)系統(tǒng)由于洗車控制系統(tǒng)主要利用的是洗車機械臂采用接觸式方式完成整個洗車過程，由于系統(tǒng)在洗車時保持汽車位置不動，并且汽車體積也較大，因此需要相應(yīng)結(jié)構(gòu)帶動洗車機械臂動作。洗車機械臂依附于天車，隨天車的位置確定洗車機械臂位置，而天車則需要依附于架構(gòu)系統(tǒng)。架構(gòu)系統(tǒng)采用的是以碳鋼為材料做整體支架，在架構(gòu)系統(tǒng)上安裝有識別攝像頭、限位開關(guān)、電線線路、管路等多種設(shè)備。在架構(gòu)系統(tǒng)的頂部具有滑軌，在滑軌中含有齒條，可以使天車在縱向行走時具有良好的穩(wěn)定性。（2）天車系統(tǒng)天車系統(tǒng)的主要作用是控制洗車機械手定位、帶動洗車機械臂運動。在設(shè)計電氣控制柜時，設(shè)置了上下兩個控制柜，上柜中主要包含伺服驅(qū)動器、風(fēng)機的220V電源。由于天車與洗車機械手的位置與動作主要由伺服電機驅(qū)動，此柜安裝到天車上，隨天車位置移動，以確保系統(tǒng)的線路設(shè)計合理性以及提高系統(tǒng)的抗干擾能力。（3）洗車機械臂系統(tǒng)洗車機械臂系統(tǒng)是整個自動洗車機控制系統(tǒng)的核心，主要任務(wù)是通過整個機械臂的運轉(zhuǎn)，控制整個機械臂位置，完成電刷動作，達到清洗的目的。（4）電氣控制柜電氣控制柜是洗車控制系統(tǒng)的核心部分之一，也是洗車控制系統(tǒng)的主要開發(fā)對象，其內(nèi)部集成了近乎整個系統(tǒng)所有的電氣設(shè)備、電源、伺服器、PLC以及接線端子?，F(xiàn)場收集的所有數(shù)字量信號也都會通過端子排發(fā)送到PLC的UD模塊中，PLC在經(jīng)過邏輯處理將控制信號經(jīng)過UD模塊「15]或通訊線輸出相應(yīng)電氣設(shè)備。在電氣控制柜的柜位置配有一臺工業(yè)無風(fēng)扇平板電腦，作為整個控制系統(tǒng)上位機，用于對洗車系統(tǒng)的運行狀態(tài)、設(shè)備信息、相關(guān)參數(shù)、報警信息等進行監(jiān)控，為現(xiàn)場調(diào)試提供方便，給現(xiàn)場工作人員提供運行管理功能。(5)保護系統(tǒng)保護系統(tǒng)顧名思義是起到保護作用的，首先的是限位保護，在整個洗車的架構(gòu)上，設(shè)置有許多個限位開關(guān)，這些限位開關(guān)主要是對洗車機械手進行限位，防止因控制失控引起機械手過度運行產(chǎn)生碰撞。而在機械手本身上也具有一定限位開關(guān)，目的也是防止機械手上的過度移動。（6）供液泵房供液泵顧名思義是對洗車所使用液體的供給泵存放室，該處除了存在一些供液泵以外，還存在很多的重要外圍設(shè)備，如：電氣控制柜、水箱、風(fēng)機啟動電機、自動液體混合機等。電氣控制柜起到重要的控制整個洗車控制系統(tǒng)的作用，帶有著伺服驅(qū)動器等關(guān)鍵裝置以及眾多繼電器，此外還有PLC等裝置，負責(zé)對外圍設(shè)備進行控制;在電氣控制柜上還有一定的急停按鈕設(shè)置，可以在出現(xiàn)任何意外的情況下進行急停。水箱有著自動注水功能，保證在不進行洗車時水箱的水量是滿的，以適應(yīng)在任何時刻都可以進行洗車的工作。（7）自助付款區(qū)自助付款區(qū)設(shè)置在洗車房外，該部分主要由工控屏、刷卡機、直流電源以及箱體外殼組成。在該區(qū)域還設(shè)置了付款二維碼，方便移動支付。工控屏上可以選擇多種模式，快速清洗、泡沫清洗、打蠟清洗等多種模式，消費者可以根據(jù)自己需要選擇對應(yīng)模式，在對應(yīng)模式選擇完后會出現(xiàn)支付界面;在消費者支付完后，系統(tǒng)會產(chǎn)生一個電平信號輸入到PLC中，PLC接受信號，開始進行洗車動作可以在工控屏上觀察洗車進程。3、工作流程本文研究的全自動智能洗車機為龍門式洗車機，即被洗車輛固定不動，洗車機在清洗過程中做來回往復(fù)運動，整體的裝配圖如圖2-1所示。全自動智能洗車機集清洗、打蠟、養(yǎng)護、風(fēng)干于一身，在清洗過程中，各機構(gòu)之間相互獨立工作，又在時間和空間上相互協(xié)調(diào)工作，保障整個洗車過程的順利進行。洗車機整體結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。機械結(jié)構(gòu)包括：龍門車架、行走導(dǎo)軌、橫刷、立刷、輪刷、坦克鏈和風(fēng)干系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)等。由于汽車的形狀，大小各有差異，洗車機在清洗時各機構(gòu)的運行軌跡也各不相同，各個系統(tǒng)需要控制不同的執(zhí)行機構(gòu)。圖2-1全自動智能洗車機裝配圖圖2-2全自動智能洗車機整體結(jié)構(gòu)根據(jù)上述洗車機的結(jié)構(gòu)，確定洗車機洗車流程，洗車流程為：用戶進入將汽車放置在等待區(qū)、用戶選擇洗車方式、根據(jù)洗車方式完成刷卡或移動支付等付款方式、系統(tǒng)判斷余額以及查看支付是否成功、完成支付的用戶可以將車駛?cè)胂窜噮^(qū)、系統(tǒng)上電、洗車機定位完成、天車回到初始位置、高壓水泵水槍電刷啟動、清水強力沖洗汽車一周、水槍水泵關(guān)閉、泡泵電刷啟動反向清洗一周、泡泵電刷關(guān)閉水泵水槍啟動、正向清水沖洗一周清除泡沫、水槍水泵關(guān)閉風(fēng)機啟動、反向低速風(fēng)干一周、風(fēng)機關(guān)閉、蠟泵啟動、噴灑汽車一周、反向風(fēng)干一周、風(fēng)機關(guān)閉、機械手回到起始狀態(tài)、天車回到初始位置、系統(tǒng)歸零系統(tǒng)電路斷開、等待下一次洗車任務(wù)。若為快速沖洗模式，洗車過程中只進行正向高壓水槍沖洗并刷洗一周、反向風(fēng)干一周的過程。若為泡沫清洗模式，洗車過程進行正向高壓清洗一周、反向泡沫噴涂并刷洗一周、正向沖洗清除泡沫一周、反向風(fēng)干一周。當(dāng)洗車過程結(jié)束時，會出現(xiàn)提示語言與指示綠燈，通知用戶汽車己清洗完畢，用戶可開車駛離此洗車機。具體流程如下圖所示。洗車流程圖三、畢業(yè)論文（設(shè)計）工作進度安排1選題2022年10月15日-2022年10月31日2撰寫論文開題報告并提交2022年11月1日-2022年11月25日3準(zhǔn)備資料、撰寫修改并提交論文初稿2022年11月26日-2023年1月20日4準(zhǔn)備資料、撰寫修改并提交論文二稿2023年1月21日-2023年2月20日5論文定稿、打印裝訂并提交論文終稿2023年2月20日-2023年3月21日6論文答辯2023年3月22日