汽车自动清洗机PLC控制系统设计【毕业论文】【汽车专业】

编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 汽车自动清洗机 PLC 控制 系统设计 信机 系 机械工程及自动化 专业 学 号： 0923106 学生姓名： 钱 辉 指导教师： 黄 敏 （ 职称 ： 副教授 ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖 学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 汽车自动清洗机 PLC控制系统设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 学 号： 作者姓名： 年 月 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 随着我国汽车保有量的持续增加，汽 车清洗作为汽车保养的一个前提工序，就显得越来越重要。开发汽车自动清洗机对于节约水资源和环境保护，提高劳动生产率具有重要意思。本课题属工程设计类课题，要求完成 汽车自动清洗机的 PLC 控制系统设计 。通过本设计，可以帮助同学 加深对本专业的相关知识理解和提高综合运用专业知识能力 。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 了解汽车自动清洗机的工作原理，国内外的研究发展现状； 熟练掌握有关计算机绘图软件，并绘制有关电 路图纸，编制 PLC 控制程序； 熟练掌握 PLC 控制系统的知识； 掌握有关工艺流程设计、控制系统主电路、控制电路和电气元件的选型设计 。 四、接受任务学生： II 机械 93 班 姓名 钱 辉 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 随着我国汽车保有量的 持续增加 ,汽车清洗行业也迎来了一个重要的发展机遇。 汽车清洗机是洗车工作必不可少的 设备。 开发汽车自动清洗机对于节约水资源和环境保护，提高其工作效率具有重要意义。 本课题设计，主要通过对汽车自动清洗机功能要求和运行过程的分析，确定了汽车自动清洗机的总体方案。并主要进行了汽车清洗系统电气和控制系统的设计。针对汽车自动清洗机的特点，本文采用了电机来进行驱动控制。在控制系统部分，应用可编程控制器技术，对汽车自动清洗机 PLC 控制系统进行了硬件设计和软件控制系统的编程。 PLC 采用了西门子公司生产的 S7-200 系列可编程控制器，采用了梯形图的编程语言，实现了汽车自动清洗机的传动和控制要求，满足了高效、 环保、安全、可靠和低成本的要求。 本文主要论述了以下几个内容： 1、 汽车自动清洗机的总体设计方案 ； 2、 汽车自动清洗机的电气系统的设计 ； 3、 汽车自动清洗机的 PLC 控制系统的设计，其中包括硬件设计和软件设计 。 关键词 ：汽车自动清洗机；电动机；电路图；可编程控制器； IV Abstract As the amount of cars increases very quickly, the service trades of car are facing a very important chance. Car washer is the most important equipment in the process of washing car. It is important to develop automatic car washing machine for conserving water resources and environmental protection, improving their efficiency. In the design of this project, according to analyze the function requirement and the operating process of automatic car washing machine, the overall scheme of the automatic car washer. The detail design of the driving and controlling system of car washer is designed. According to the characteristics of automatic car washing machine, this paper adopted the motor to driving system. In the control system, adopted the technology of sensor and PLC, designed the composition of PLC hardware and programmed the controlling software. The PLC controller adopted Siemens company produces S7-200 series programmable controller, using a ladder diagram programming language, realized the driving and controlling requirements, meet the demand of the efficiency, environmental protection, safety, reliability and low cost requirements. This paper mainly discusses the following contents: 1 Automatic cleaning machine of automobile overall design； 2 Design of automatic cleaning machine of automobile electrical system； 3 Design of PLC control system of the automatic cleaning vehicle, which includes hardware design and software design. Key words: Automatic Cleaning Machine for Vehicle； Motor； Circuit Diagram； Programmable Logic Controller V 目 录 摘 要 . III ABSTRACT . IV 目 录 . V 1 绪论 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.2 汽车自动清洗机的国内外研究现状 . 1 1.3 设计的主要内容 . 4 2 汽车自动清洗机的总体方案设计 . 5 2.1 汽车自动清洗机总体方案论证 . 5 2.2 主要机构的运行过程分析以及设计 . 6 2.3 汽车自动清洗机总体方案设计 . 7 2.3.1 汽车自动清洗机的组成及主要技术参数 . 7 2.3.2 汽车自动清洗机的清洗动作步骤 . 7 2.3.3 汽车自动清洗机的总体设计 . 8 2.3.4 汽车自动清洗机的控制方案的分析设计 . 10 3 汽车自动清洗机的电气系统的设计 . 11 3.1 汽车自动清洗机的控制系统的电路设计 . 11 3.2 汽车自动清洗机控制系统中电动机的选择 . 12 4 汽车自动清洗机 PLC 控制系统的设计 . 15 4.1 可编程控制器（ PLC）的组成 . 15 4.2 PLC 控制系统设计的基本原则和一般步骤 . 15 4.2.1 PLC 控制系统设计的基本原则 . 15 4.2.2 PLC 控制系统设计的一般步骤 . 15 4.3 汽车自动清洗机 PLC 控制系统的硬件设计 . 16 4.3.1 汽车自动清洗机控制要求和控制分 析 . 16 4.3.2 控制系统 I/O 点的确定和 PLC 的选型 . 17 4.3.3 PLC 的 I/O 地址分配表及接线图 . 18 4.4 汽 车自动清洗机 PLC 控制系统的软件设计 . 19 4.4.1 PLC 控制系统软件设计方法 . 19 4.4.2 PLC 的编程语言 . 20 4.4.3 PLC 编程的一般规则 . 20 4.4.4 汽车自动清洗机的工艺流程分析 . 21 4.4.5 PLC 程序的编制 . 22 5 结 论与展望 . 32 5.1 结论 . 32 5.2 不足之处及未来展望 . 32 致 谢 . 33 VI 参考文献 . 34 附 录 . 35 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 1 1 绪论 1.1 研究背景 自从 19 世纪第一辆汽车诞生以来，汽车行业随着现代科技技术的发展有了质的飞跃，随着时代的发展，人们生活水平的提高，人们对汽车的需求量也逐渐加大，据国家统计局统计，截止 2011 年年末，全国民用汽车保有量达到 10578 万辆（包括三轮汽车和低速货车1228 万辆），比上年末增长 16.4%，其中私人汽车保有量 7872 万辆，增长 20.4%；民用汽车保有量 4962 万辆，增长 23.2%，其中私人轿车 4322 万辆增长 25.5%。汽车产业已成为国家经济新的增长点 1。 随着汽车数量的日益增长，老百姓对汽车的消费观念发生着巨大的改变，人们从过去单一化的消费观念转变为追求多元化的消费观念。随之而来的便是带动了汽车清洗保养等行业的发展，其中汽车的清洗便是不可缺少的内容。汽车清洗可作为汽车美容、保养 的一个前期必须工序或者一个独立的汽车服务项目，有着广阔的市场前景和可观的发展空间。 目前，大多数国内的汽车清洗由传统的人工完成。 大多数汽车洗车点通常只是简单的由人工擦洗或采用高压水枪冲洗完成。利用人力资源，对汽车进行涂抹泡沫，然后采用高压水泵，利用水泵对汽车进行冲洗；再在自然光及风等自然条件下，让清洗的汽车进行自动风干， 没有站房和自动清洗打蜡设备，没有污水处理设备和污泥处置措施 2。 。 虽然可以达到清洗汽车的目的，但过分依赖于劳动力，操作时间长，洗车过程慢，并且浪费了大量的水资源，经济性差，不适合和洗车业的 发展需求；而且严重影响了城市的市容卫生 3。 目前国内比较大型的汽车美容公司，所 拥有的电脑洗车机主 虽然实现了汽车的清洗、打蜡、喷漆等自动化工程，但成本比较高，维修周期比较长，投资回收期较长，其自动控制系统不是适合小型的、专门的汽车清洗行业，这极大的限制了电脑洗车机的推广和使用。因此，相对于中小型城市，汽车清洗业有着巨大的发展潜力。 如何实现高效、高质量并且适用于小型工厂的汽车自动清洗装置，就成了汽车清洗行业发展的必然要求。所以，基于市场发展，节水和坏境保护以及洗车业投资和成本控制的角度出发，开发一种即满足 汽车清洗速度快、效率高的要求又能满足节水环保且设备投资较低的洗车机，对促进我国汽车清洗美容、汽车保养等产业的发展，将具有重要的意义。 因此，本次设计就是采用 PLC 控制，利用定时器，通过线路的通断来实现汽车自动清洗流程。它可以最大限度的节省洗车的人力、物力资源，并且满足不同的客户需求，同时它可以高效、准确的完成洗车任务，为客户提供便利，而且极大限度的节约水资源，符合当代建设节约型社会的时代需要。 1.2 汽车自动清洗机的国内外研究现状 汽车清洗是近二十 年才在我国逐渐发 展起来的新兴行业，具备资金和技术门槛低的特点。由于 相关的行业标准不是十分完备，对场地、环保、设备、技术、经营管理等方面都缺乏明确的规定和要求，导致本该被淘汰地洗车方式仍然在 洗车市场上大行其道，而无水洗车、全自动电脑化洗车等先进的洗车 方式却在市场份额中占有很小的比例 4。 目前，城市落后的人丁洗车方式已不能适应现代化城市的市容卫生 与 行业发展的需求，也不符合企业 的规模经营、专业化，规范化的要求，更谈不上行业的可持续发展； 中无锡太湖学院学士学位论文 2 国的洗车行业健康有序地发展，当务之急，必须推广科学的、环保的、符合中国国情的科学洗车方式，要新的理念、新的思路和新的方法来管理洗车 行业，提升行业的形象和竞争力 5。 汽车清洗的主要目的就是把汽车上的灰尘油污清洗干净，使汽车清洁亮丽。目前常见的洗车方法主要有以下几种： 1、 人工洗车：先用抹布蘸水擦湿车身，再涂上洗车液用抹布擦洗一遍，然后用清水冲洗，最后用干抹布吸水、吸干。这种洗车方法不仅会对车身油漆有损伤，降低车身漆面光洁度，而且会造成水资源的浪费及污染环境。 2、 高压清洗机洗车： 分为高压冷水清洗机（图 1.1）和高压冷热两用清洗机（图1.2）。前者用于气温较高的南方一带，后者除了提供常温的高压水外，还增加了电加热装置，输 出高压水的温度可调节，清洁效果更好，但能耗大，一般仅适于冬季寒冷的地区使用。但高压水枪压力大，易对车身油漆造成伤害，会使车身电路内部进水，锈蚀金属件，造成电线短路，产生危险。 图 1.1 高压冷水清洗机 图 1.2 高压冷热两用清洗机 3、 泡沫清洗机洗车：泡沫清洗机（图 1.3）与高压清洗机不同之处在于它输出的水不但可以增压（输出压力 约为 0.1 0.5MPa），而且还能加入专用的清洗剂，再通过压缩空气（由空气压缩机提供），使清洗剂泡沫化，然后从泡沫喷枪喷出，能将泡沫状的清洗液均匀地涂敷于车身外表，通过化学反应，从而起到极佳的除尘和去油污作用。 4、 蒸汽洗车：蒸汽洗车是通过高温蒸汽洗车机（图 1.4）将水加热成蒸汽后，用蒸汽来清洗汽车。其具有节水、节能的特点。但由于设备质量问题存在安全性不高，极易产生污水造成污染，洗车效果和效率差的缺点。 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 3 图 1.3 气动泡沫清洗机 图 1.4 高效电热蒸汽清洗机 5、 全自动电脑洗车机：电脑洗车机是利用电脑控制毛刷和高压力水雾电脑洗车机是利用电脑控制毛刷和高压水枪来清洗汽车的一种设备。主要由电路、气路、水路和机械部分构成。它可通过编制多种洗车程序来完成不同要求地洗车效果。具有洗车效果好，效率高，节水等特点 6。 全自动电脑洗车机，顺应时代的需要应运而生 ； 它的出现是向传统洗车方 式的挑战，中国的洗车行业 必须与国际洗车业接轨， 来 缩小与国际先进洗车行业的差距，因此，推广和应用全自动洗车机势在必行 8。全自动洗车机与现在广为 采用的、落后的人工洗车方式相比，有着无可比拟的优点 ： 1）洗车洁净：全自动洗车机由程序控制，采用仿形超软洗涤工具，能排除人为因素，保证洗车质量。 2）安全可靠：全自动洗车机由电脑按设计程序控制全过程的操作，完全避免人工操作引起的人身、设备事故。 3）快捷高效：它极大的提高了洗车的工作效率。 4）不伤漆面：全自动清洗机采用科学合理的棉刷，洗涤过程中不会损伤车身漆面。电脑洗车刷压力均匀、洗车速度及方向稳定，对汽车车身表面漆面造成的损伤很小，远小于人工洗车造成的损伤。 5）环保节水：全自动洗车机可配套使用循环废水处理技术，不仅使大部分水循环使用，减少污水排放量，满足了环保要求，而且可以大量节约水资源。 6）节省人工：全自动洗车机只需要一个人操作，比人工洗车节省用工量。 全自动电脑洗车机 在洗车过程中，电脑洗车机是靠压力传感器和光电控制器来进行相应洗车工作的。电脑洗车机根据功能类别主要分为汽车移动式全自动电脑洗车机（隧道式如图 1.5）和汽车固定式全自动电脑洗车机（龙门往复式）两类。 无锡太湖学院学士学位论文 4 图 1.5 隧道连续式电脑洗车机 1.3 设计的主要 内容 经过对大量的文献资料的分析整理和市场调查，发现目前市场上销售的各类全自动洗车机，从价格、可靠性、节水环保、洗车效果等方面综合考虑分析，都存在不同程度的欠缺。鉴于此，从而设计开发一种适合国情的汽车固定式全自动洗车机，以满足市场的需要。本设计课题的主要内容： 1、汽车自动清洗机的总体方案设计 2、汽车自动清洗机的电气控制系统的设计 3、汽车自动清洗机的 PLC控制系统的设计 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 5 2 汽车自动清洗机的总体方案设计 2.1 汽车自动清洗机总体方案论证 经过前期的市场调查分析，目前，汽车清洗主要 集中在轿车、小型面包车等各种小型客车的外表清洗上，所以本课题设计的自动清洗机主要功能应集中在安全、有效的清洗各种小型客车的外表上。从大体方面入手，汽车的清洗是由车辆和机架（毛刷）的相对运动来完成的 8，所以我们有两种设计方案： 1.机架不动，汽车沿轨道前进完成清洗； 2.车不动，机架运动完成清洗； 第一种方案在机架下方安装一导轨（或传送带），由链条或者其他工具带动汽车前进。其特点是各机构按洗车工艺顺序分立布置，汽车按照轨道前进依次进入高压喷淋、清洗液清洗、毛刷清洗和风干等工序，最终完成汽车清洗任务。由 于其各个工序分开布置，所以设备占地面积和所需作业场地很大。其工艺流程如图 2.1所示。 图 2.1 汽车移动式洗车机工艺流程 第二种方案汽车不动，清洗机的机架运动，从而带动顶刷和侧刷有规律性的运动来完成清洗工作。其特点是各工序机构集中于一个工位，同一个工位需要完成所有工序任务。而且通过事先做好的几类不同的车型所制定好的方案可以很方便的进行清洗。它的优点是清洗结构紧凑、简单、占地面积小，从而降低成本。其工艺流程如图 2.2所示。 图 2.2 汽车固定式洗车机工艺流程 不仅如此，第一种方案的清洗机在清洗汽车时随着车辆的运动水和清洗机要不停的喷洒车辆，无形中就会浪费掉一些水资源以及清洗剂；而第二种方案就能很好的避免水和清洗剂的浪费，在这一运动过程中，汽车是不动的，动的只是清洗机的机架，这样水和清洗剂就可以很准确的喷向所需的地方。很大程度上减少了水资源的浪费。而且占地面积小，高压喷淋 汽车 汽车 汽车 汽车 清洗液清洗 毛刷刷洗 风干 汽车 毛刷刷洗 高压喷淋 风干 清洗液清洗 无锡太湖学院学士学位论文 6 成本低、环保。 综上所说，我决定按照第二种方案进行设计，我们设计一种龙门架往返式运动的汽车自动清洗机。结合当前轿车、小型面包车的外形尺寸，可确定汽车自动清洗机的洗车高度为 2000mm，洗车机的洗车宽度为 2000mm。这个设备主要由龙门架、一支顶刷和一对侧刷（立刷）组成。通过电动、液压、气压装置对其进行控制。 2.2 主要机构的运行过程分析以及设计 由于汽车在整个清洗过程中是固定不动的，为了完成汽车的清洗的任务，清洗机的各部分均需完成各自的相对独立的功能。由于各部分相对于汽车的相对运动轨迹不同，必须对洗车机各机构进行运动过程分析，以使各机构在时间和空间上能够协调工作，保证清洗过程的顺利进行。 顶刷的作用是对汽车的上表面轮廓进行仿形刷洗 9，它的运动包括自身绕中心轴 的旋转运动及与车身轮廓形状相近的运动 (如图 2.3）。绕中心轴旋转运动通过 电动机来实现。而与车身轮廓相近的运动通过机架的行走及气缸来完成。 图 2.3 顶刷行程轨迹示意图 侧刷的作用是完成汽车侧面等部位的清洗工作。它的运动主要包括自身绕中心轴转动和回转中沿车身的运动。其回转中心运动轨迹与车身形状相似（如图 2.4）。 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 7 图 2.4 侧刷运动轨迹示意图 1、 2侧刷 3汽车 2.3 汽车自动清洗机总体方案设计 2.3.1 汽车自动清洗机的组成及主要技术参数 汽车自动清洗机的组成：主要由机械系统、驱动系 统、控制系统以及水处理 循环 系统10组成。 本设计汽车自动清洗机的主要技术参数参见表 2-1。 表 2-1 汽车自动清洗机的技术参数 适用车型 轿车、小型面包车等各种小型客车 设备尺寸 2500mm(长 )*2700mm(宽 )*2900mm(高 ) 洗车尺寸 5000mm(长 )*2000mm(宽 )*2000mm(高 ) 轨道长度 8000mm 清洗方式 水洗、风干 洗车能力 20(辆 /小时 ) 设备配置 顶刷 1支、侧刷 2支、底盘清洗架 1组 2.3.2 汽车自动清洗机的清洗动作步骤 无锡太湖学院学士学位论文 8 1、汽车停到车位（ 停车到位）； 2、洗车机开始启动，开始移动； 3、高压喷头喷水（水刀）冲掉车体上（包括地盘）的泥土等附着物； 4、毛刷清洗车辆表面及轮廓； 此步骤中，顶刷向下运动到达汽车的前端表面，同时侧刷到位，开始清洗，此过程为清洗车前端。然后侧刷与顶刷随整机一起沿轨道运动，清洗汽车车身及两侧。 5、 停止洗刷，开启风干装置，洗车机沿轨道返回。 2.3.3 汽车自动清洗机的总体设计 1、 汽车自动清洗机的总体设计方案 汽车自动清洗机的总体方案如图 2.5所示。 图 2.5 汽车自动清洗机总体设计方案 在本 设计 方案中， 主要 PLC来控制汽车自动清洗机的工作，通过控制使其完成喷水、刷洗、清洗液清洗以及风干等一系列动作。 2、机械部分设计 机械系统主要由龙门架（机架）、导轨、顶刷机构、侧刷机构和风干系统等构成。其总体布局如下图 2.6所示。 PLC 控制 汽车自 动清洗机 高压喷淋 刷子刷洗 清洗液清洗 风干 结束 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 9 图 2.6 汽车自动清洗机总体布局 1轨道、 2机架、 3顶刷、 4侧刷、 5风干系统 3、驱动系统设计 驱动系统的作用是根据控制系统发出的指令，将来自液压和气压的各种能转化为毛刷运动的机械能的系统。本设计中，机架的行走，顶刷、侧刷的旋转和风干系 统的运行采用了电气驱动的驱动方式。顶刷的上下运动和侧刷的左右运动通过气压驱动的驱动方式。 4、控制系统设计 控制系统主要通过可编程控制器 PLC来控制实现。 PLC是一种工业控制用的专用计算机。它可以按照逻辑条件和一定的时序、顺序产生控制动作，并能够对来自现场的大量开关量、脉冲、计时、计数以及模拟量的越限报警等数字信号进行监视和处理。经过 50年左右的发展， PLC已经非常成熟与完善 11。其具有如下几个特点： 1)可靠性高，抗干扰能力强。 2)灵活性强，控制系统具有良好的柔性。 3)编程简单，使用方便。 4)控制系统易于实现， 开发工作量少，周期短。 5)维修方便。 6)体积小，能耗低。 7)功能强，性价比高。用户程序所需要实现的逻辑控制，需要的继电器、中间继电器、定时器、计数器等功能元件都由存储单元来替代，因而数量非常大。一台小型的 PLC所具备的元件（软元件）数量就可以达到成百上千个，相当于过去一个大规模甚至超过超大规无锡太湖学院学士学位论文 10 模的继电 -接触器控制系统。另外， PLC所提供的软元件的触点（如软继电器）可以无限次使用，方便地实现复杂的控制功能。同时， PLC的连网通信功能有利于实现分散控制、远程控制、集中管理等功能，与同等规模或成本的继电 -接触器控制系统相 比，无论其功能和性能，都具有无可比拟的优势。 综上所说，不难看出， PLC控制器有着诸多的优点；因此， PLC是一种较理想的控制工具。 2.3.4 汽车自动清洗机的控制方案的分析设计 汽车自动清洗机主要包括机架行走机构、侧刷刷洗机构、顶刷刷洗机构、风干系统、清水管路系统和清洗剂管路系统。 龙门架（机架）通过两台交流异步电动机作为驱动源。通过控制行走电机的正转、反转。使机架前进或后退。同时，为保证汽车清洗机在轨道上运行的安全性、有效性，在轨道两端特设立两个行程开关，即一个汽车前端感测开关和汽车后端感测开关，以控制 机架行走的范围。 侧刷刷洗机构，刷子转动由两台交流异步电动机作为驱动源，通过控制两台电机的启动与停止，来控制刷子的转动。 顶刷刷洗结构，刷子转动由一台交流异步电动机作为驱动源，不需要进行正反转控制。它也是通过控制电机的起停来控制刷子的转动。 风干系统由一台风机和相应管路组成。它的通断可通过控制电机的启动与停止来实现。 清水管路系统主要由一台水泵以及相应的管路组成，水泵的运转通过控制电机的起停来完成。 清洗剂管路系统与清水管路系统相似，也是由一台水泵和相应的清洗剂管路构成，清洗剂管路工作也是通过控制电机的启动 与停止来实现。 总而言之，整个汽车自动清洗机运行需要各个机构相协调配合，只有这样，才能保证清洗机安全运行，从而达到安全、高效的清洗车辆的目的。 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 11 3 汽车自动清洗机的电气系统的设计 3.1 汽车自动清洗机的控制系统的电路设计 通过对汽车自动清洗机主要机构的运行过程分析可以确定，机架的行走，顶刷、侧刷的转动、汽车清洗机的供水、风干系统的风机等采用电力驱动的方式。汽车自动清洗机供电电源为三相 380V交流电，一共需要 8台异步交流电动机。两台行走电机分别由 KM1、 KM2和 KM3、 KM4控制器正反 转从而实现机架的前进、后退。顶刷电机由 KM5控制启动与停止。两台侧刷电机由 KM6、 KM7控制其启动与停止。清水水泵电机由 KM8控制启动和停止。清洗剂泵由 KM9控制启动和停止。风干电机由 KM10控制启动和停止。同时为进行过载保护，在每个电机线路中加装一个热保护器。并在母线上加装一个熔断器。其主电路图如图 3.1所示 。 无锡太湖学院学士学位论文 12 图 3.1 主电路 3.2 汽车自动清洗机控制系统中电动机的选择 通过对汽车自动清洗机主要机构的运行过程分析可以确定，机架的行走， 顶刷、侧刷的转动、汽车清洗机的供水、风干系统的风机等采用电力驱动的方式。 电动机的选择包括电动机的功率、种类、电压、转速和结构形式选择等 12。 1、电动机功率的选择 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 13 电动机的功率反映了它的负载能力，对电动机的选择首先是对电动机功率的选择。如果选择的电动机功率过小，则不能是机械设备在正常工作状态下运行，无法完成相应的生产任 务， 电动机在过载条件下运行，会造成电动机损坏或其他机械故障。如果选择的电动机功率过大，则设备投资费用增加，电动机运行效率下降。 电动机的功率选择选择应根据以下原则进行： (1)允许温升 保证电动机在运行时的实际最高温度 max不高于电动机绝缘材料所允许的的最高温度 a，即 a max （ 3.1） (2)过载能力 电动机热惯性大 ,在短期内承受高于额定功率的负载 时所达到的温度不会高于电动机绝缘材料所允许的最高温度 ,有一定的过载能力 .但是电动机的最大转矩Tmax(对于异步电动机 )或最大电流 Imax(对于直流电动机 )必须大于运行过程中可能出现的最大负载转矩 TLmax和最大负载电流 ILmax,即 NmL TTT m axm ax （对于异步电动机） （ 3.2） NiaxL II mm ax I （对于直流电动机） （ 3.3） 式中： m、 i为电动机过载能力系数。 (3)启动能力 为了保证电动机能够可靠启动 ,必须使 NststL TTT （ 3.4） 式中： st为电动机启动能力系数； Tst为电动机的起动转矩。 根据负 载图按发热理论进行计算来选择电动机的方法，理论依据可靠，但计算过程复杂。而且只是在一些假设的条件下得到的；此外，对于大多数的生产机械来说，找出具有代表性的典型负载图有困难，因此得到的结果差异往往较大。因而，在电动机的功率选择中常用：统计法和类比法。 2、电动机类型的选择 满足生产机械对拖动系统启动、调速、制动、正反转、负载等要求，是电动机类型选择的基本原则 。 （ 1）对于不要求调速、对启动性能无过高要求的生产机械，应当优先选择一般的鼠笼式异步电动机（如 YL、 JS、 Y系列等）。若要求启动转矩较大，则可 选用高启动转矩的鼠笼式异步电动机。 （ 2）对于要求经常启动和制动，且负载转矩较大，还有一定调速要求的生产机械，应考虑选用线绕式异步电动机（如 YR、 YZR系列等）。 （ 3）对于需要几种速度，而不要求无极调速的生产机械，可选用 YD等系列多速异步电动机。 （ 4）对于需要恒转速运行的生产机械，且需要补偿电网功率因素的场合，应优先考虑选用 TD等系列的同步电动机。 （ 5）对于需要大范围无极调速，且要求经常启动、制动、正反转的生产机械，则可以选用带调速装置的直流电动机或鼠笼式异步电动机、同 步电动机。 3、电动机额定电压的选择 电动机额定电压与供电电压一致是电动机额定电压选择的基本原则，交流电动机额定无锡太湖学院学士学位论文 14 电压应与供电电网电压一致。直流电动机的额定电压也要与电源电压相一致。 4、 电动机额定转速的选择 对于额定功率相同的电动机，额定转速越高，电动机尺寸、质量和成本越小，因此选用高速电动机较为经济 。 因此，在确定电动机额定转速时应全面考虑各方面的因素，综合分析做出选择。 5、 电动机的结构形式选择 根据电动机安装位置的不同，其结构形式可分为卧式（轴是水平的）和立式（轴是竖直的）等种类。根据电动机与工作机构的 连接方便和结构紧凑为原则来选择电动机的结构形式。根据电动机工作所适应的环境条件不同，电动机结构还可以分为开启式、防护式、封闭式和防爆式四种。 依据以上的原则，本设计系统共需要 8台电动机。其中机架（龙门架）行走电动机 2台，顶刷旋转电动机 1台，侧刷旋转电动机 2台，风干系统电动机 1台，主水泵电动机 1台，潜水泵电动机 1台。根据上述的电动机选择原则，风机、主水泵和潜水泵所使用的电动机均为 Y系列三相异步电动机。而根据工况的实际情况，本设计的其他电机也均采用交流异步电动机。汽车自动清洗机的电动机功率，一般情况下无法精确计 算，因此我们采用类比法，通过参考其他汽车清洗机的情况。本系统确定选用额定电压为 380V。顶刷电机功率为0.55KW，侧刷电机功率为 0.55KW，机架行走电机为 0.37KW，风机电动机功率为 4KW，主水泵电机与潜水泵电机功率均为 3KW。综合考虑汽车清洗机的实际情况，本设计所选定电动机的额定转速均为 1500r/min。 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 15 4 汽车自动清洗机 PLC控制系统的设计 4.1 可编程控制器（ PLC）的组成 PLC是一种工业控制用的专用计算机，在设计理念上，是计算机技术与继电 -接触器控制电路相结合的产物，因而它与工业控制对象有非常强的接口能 力 13。由于 PLC本质上仍然是一台适合于工业控制的微型计算机，所以其基本结构和组成也具备一般微型计算机的特点：以中央处理单元（ CPU）为核心，在系统程序（相当于操作系统）的管理下运行。PLC与控制对象的接口由专门设计的 I/O部件来完成，通常还需要配以专用的供电电源及其他专用功能模块。 PLC的基本组成部件如下： 1、 中央处理器（ CPU） 2、 存储器单元 3、 电源单元 4、 输入 /输出单元 5、 接口单元 6、 外接设备 4.2 PLC控制系统设计的基本原则 和一 般步骤 4.2.1 PLC 控制系统设计的基本原则 对于工业领域或其他领域的被控对象来说，电气控制的目的是在满足其生产工艺要求的情况下，最大限度的提高生产效率和产品质量。为达到此目的，在可编程控制器系统设计时应遵循以下原则： 最大限度地满足被控对象的要求； 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、适用及维护方便； 保证系统的安全可靠 考虑生产发展和工艺改进的要求，在选型时应留有适当的余量。 4.2.2 PLC 控制系统设计的一般步骤 由于 PLC的结构和工作方式与一般的微型计算机 和继电器相比各有特点，所以其设计的步骤也不相同，具体设计步骤如下： 详细了解被控对象的生产工艺过程，分析控制要求； 根据控制要求确定所需的用户输入 /输出设备； 选择 PLC机型； 分配 PLC的 I/O点，设计 I/O连接图； PLC软件设计，同时可进行控制台的设计和现场施工； 系统调试，固化程序，交付使用。 其设计流程如图 4.1所示。 无锡太湖学院学士学位论文 16 图 4.1 PLC 控制系统设计步骤 4.3 汽车自动清洗机 PLC控制系统的硬件设计 4.3.1 汽车自动清洗机控制要求和控制分析 1、汽车自动清洗机的控制要求 （ 1）完成汽车外观的清洗、风干的自动循环，并且根据需要同时进行清洗汽车底盘的工作； （ 2）在侧刷和顶刷没有到位的情况下，洗车机不能继续进行； （ 3）在洗车机运行费异常的情况下，可停止工作，刷子复位； （ 4）清洗机行走时不能超越轨道，故应设置行程停止开关，以保证安全运行。 2、汽车自动清洗机的控制分析 汽车自动清洗机主要包括机架行走机构、侧刷刷洗机构、顶刷刷洗机构、风干系统、PLC 机器选型和 I/O 设备选择 分析评估控制对象 I/O 地址分配 电气系统安装 现场安装调试 连机调试 用户使用 编制程序 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 17 清水管路系统和清洗剂管路 系统。 龙门架（机架）通过两台交流异步电动机作为驱动源。通过控制行走电机的正转、反转。使机架前进或后退。同时，为保证汽车清洗机在轨道上运行的安全性、有效性，在轨道两端特设立两个行程开关，即一个汽车前端感测开关和汽车后端感测开关，以控制机架行走的范围。 侧刷刷洗机构，刷子转动由两台交流异步电动机作为驱动源，通过控制两台电机的启动与停止，来控制刷子的转动。 顶刷刷洗结构，刷子转动由一台交流异步电动机作为驱动源，不需要进行正反转控制。它也是通过控制电机的起停来控制刷子的转动。 风干系统由一台风机和相应管路组成。它的通断可通过控制电机的启动与停止来实现。 清水管路系统主要由一台水泵以及相应的管路组成，水泵的运转通过控制电机的起停来完成。 清洗剂管路系统与清水管路系统相似，也是由一台水泵和相应的清洗剂管路构成，清洗剂管路工作也是通过控制电机的启动与停止来实现。 总而言之，整个汽车自动清洗机运行需要各个机构相协调配合，只有这样，才能保证清洗机安全运行，从而达到安全、高效的清洗车辆的目的。 4.3.2 控制系统 I/O 点的确定和 PLC 的选型 1、控制系统的输入元件和输出元件的数量 （ 1）输入元件的数量 整机的启动按钮和停止按钮各一个，共 2个开关量。同时为了防止汽车自动清洗机行走超出轨道，在轨道上安装一个汽车前端感测控制开关和一个汽车后端感测控制开关，两个开关量。同时若清洗机在洗刷过程中发生故障，需安装一个复位开关，使清洗机复位到原点，从而进行排除故障。因此整个系统共有输入开关量 5点。 （ 2） 输出元件的数量 整个行走机架的前进、后退需要通过电动机的正反转来控制，因此控制电路中需要控制接触器 2个，即需要输去开关量 2点。水泵喷水、喷洒清洗剂的控制需要 2个控制阀，共需要开关量输出 2点。刷子刷洗、风 干系统的控制，需要两个控制阀，开关量输出 2点。因此整个系统共需开关量输出 6点。 2、 PLC的选型 PLC的选型主要有以下两点： （ 1） PLC容量的选择 ， （ 2） PLC机型的选择 。 由于生产 PLC的厂家众多，实现的功能虽基本相同，但性能、价格和编程语言却有较大差别，一般从以下几个方面考虑： 功能方面 价格方面 售后服务 无锡太湖学院学士学位论文 18 综上所述，本系统设计开关量输入 5点，开关量输出 10点。考虑汽车清洗机的功能和扩展性等综合因素，故本系统设计选择西门子 S7-200 CPU22X 系 列的产品。西门子 S7-200 CPU22X系列产品指令丰富、速度快、具有较强的通信能力。根据经验公式，并综合考虑PLC的选型定为 S7-200 CPU226，其 I/O总数为 40点，输入 24点，输去 16点；可带 7个扩展模块； 用户程序存储器容量为 8KB； 内置高速计数器，具有 PID控制器的功能；运行速度快、功能强，适用于要求较高的中小型的控制系统。所以，本系统 PLC为 S7-200 CPU226是非常合适的。 4.3.3 PLC的 I/O地址分配表及接线图 1、 I/ O地址分配表 根据上文中输出 /输入量的分析，其 I/O地址分配表如下表 4-1和表 4-2。 表 4-1 输入地址分配表 输入信号 启动按钮 SB1 I0.0 清洗机汽车前端感测开关 I0.1 清洗机汽车后端感测开关 I0.2 复位开关 SB3 I0.3 停止开关 SB2 I0.4 表 4-2 输出地址分配表 输出信号 清洗机前进 KM1、 KM3 Q0.0、 Q0.2 清洗机后退 KM2、 KM4 Q0.1、 Q0.3 顶刷刷洗 KM5 Q0.4 侧刷刷洗 KM6、 KM7 Q0.5、 Q0.6 清水泵喷水 KM8 Q1.0 喷洒清洗剂 KM9 Q1.1 风干动作 KM10 Q1.2 2、 I/O接线图 根据 I/O地址分配表，其 I/O接线图如图 4.2。 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 19 图 4.2 I/O接线图 4.4 汽车自动清洗机 PLC控制系统的软件设计 4.4.1 PLC控制系统软件设计方法 在实际的工作中，软件的实现方法有很多种，具体使用哪种方法，因人因控制对象而异，以下是几种常见的方法： 1、 经验设计法 经验设计法对于一些比较简单的控制系统的设计是比较有效 的，可以收到快速、简单的效果。 对于比较复杂的系统，经验法一般设计周期长，不易掌握，系统交付使用后，维护困难，所以，经验法 一般只适合于比较简单的或与某些典型系统相类似的控制系统的设计； 2、 逻辑设计法 用逻辑设计法设计 PLC应用程序的一般步骤如下： 列出执行元件动作节拍表； 绘制电气控制系统的状态转移图； 进行系统的逻辑设计； 编写程序； 对程序检测、修改和完善 ； 3顺序功能图法 顺序功能图法是首先根据系统的工艺流程设计顺序功能图，然后再依据顺序功能图设计顺序控制程序。对于每一步的程序段，只需处理极其简单的逻辑关系， 因而这种编程方无锡太湖学院学士学位论文 20 法简单易学，规律性强。设计出的控制程序结构清晰、可读性好，程序的调试和运行也很方便，可以极大 的提高工作效率； S7-200PLC采用顺序功能图法设计时，可用顺序控制继电器（ SCR）指令、置位 /复位（ S/R）指令、移位寄存器（ SHRB）指令等实现编程 18。 综上所述，本系统设计选用的是西门子 S7-200系列，比较上述三种方法，本设计采用顺序功能图法来设计。 4.4.2 PLC的编程语言 S7-200系列 PLC主机中有两类指令集： IEC1131-3指令集和 SIMATIC指令集。 IEC1131-3 指令集是国际电工委员会（ IEC）制定的 PLC国际标准 1131-3 Programming Language(编程语言）中推荐的标准语言，只能用梯形图（ LAD）和功能块图（ FBD）编程语言，通常指令执行时间较长 16。 SIMATIC指令集是西门子公司专为 S7-200 PLC设计的编程语言。该指令集中，大多数指令也符合 IEC 1131-3标准。 SIMATIC 指令集不支持系统完全数据类型检查。使用 SIMATIC指令集，可以用梯形图（ LAD）、功能块图（ FBD）和语句表（ STL）编程语言编程 17。 梯形图（ LAD）和功能块图（ FBD）是一种图形语言；语句表（ STL）是一种类似于汇编语言的文本型语言 。 1、 梯形图（ LAD）编程语言 梯形图（ LAD）是与电气控制电路相呼应的图形语言。它沿用了继电器、触头、串并联等术语和类似的图形符号，并简化了符号，还增加了一些功能性的指令。梯形图是融逻辑操作、控制 于一体，面向对象的、实时的、图形化的编程语言。 通常一个梯形图中有若干逻辑行（梯级），形似梯子，梯形图因此得 名。梯形图信号流向清楚、简单、直观、易懂 。 2、 功能块图（ FBD）编程语言 功能块图（ FBD）类 似于普通逻辑功能图， 一般用一种功能方框表示一种特定的功能，框图内的符号表达了该功能框图的功能。功能块图（ FBD）是图形 化的高级编程语言。 功能块图通常有若干个输入端和若干个输出端。输入端是功能块图的条件，输出端是功能块图的运算结果。 功能块图（ FBD）与梯形图（ LAD）可以相互转换，有时功能块图（ FBD）和梯形图（ LAD）的指令是一样的。 3、 语句表（ STL）编程语言 语句表（ STL）是用助记符来表达 PLC的各种控制功能的。它类似于计算机的汇编语言，但比汇编语言更直观易懂，编程简单，因此也是应用很广泛的一种编程语言。 通常梯形图（ LAD）程序、功能块图（ FBD）程序、语句表（ STL）程序可有条件的方便地转换。但是，语句表（ STL）可以编写梯形图（ LAD）或功能块图（ FBD）无法实现的程序。 4.4.3 PLC编程的一般规则 1、网络 在梯形图（ LAD）中，程序被分成网络的一些程序段。每个梯形图网络是由一个或多个梯级组成。 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 21 功能块图（ FBD）中，使用网络概念给程序分段。 语句表（ STL）程序中，使用“网络”这个关键词对程序分段。 对梯形图、功能块图、语句表程序分段后，就可以通过编程软件实现它们之间的相互转换。 2、 梯形图（ LAD） /功能块图（ FBD） 梯形图中左、右垂直线称为左、右母线。 STEP 7-Micro/WIN32梯 形图编辑器在绘图时，通常将右母线省略。在左、右母线之间是由触点、线圈或功能框组合的有序排列。梯形图的输入总是在图形的左边，输出总是在图形的右边，因而触点与左母线相连，线圈或功能框终止右母线，从而构成一个梯级。在一个梯级中，左、右母线之间是一个完整的“电路”，不允许“短路”、“开路”，也不允许“能流”反向流动。 功能块图中输入总是在框图的左边，输出总是在框图的右边。 3、 允许输入端、允许输出端 在梯形图（ LAD）、功能块图（ FBD）中，功能框的 EN端是允许输入端，功能框的允许输入端必须存在“能流”，即与之相连的逻 辑运算结果为 1（即 EN=1），才能执行该功能框的功能。 在语句表（ STL）程序中没有 EN输入端，但是允许执行 STL指令的条件是栈顶的值必须为“ 1”。 在梯形图（ LAD）、功能块图（ FBD）中，功能框的 ENO端是允许输出端，允许功能框的布尔量输出，用于指令的级联。 如果功能框允许输入端（ EN）存在“能流”，且功能框准确无误的执行了其功能，那么允许输出端（ ENO）将把“能流”传到下一个功能框，此时， ENO=1。如果执行过程中存在错误，那么“能流”就会出现错误的功能框终止，即 ENO=0。 在语句表（ STL）程序中 用 AENO(ANDENO)指令询问，可以产生与功能框的允许输出端（ ENO）相同的效果。 4、 条件 / 无条件输入 条件输入：在梯形图（ LAD）、功能块图（ FBD）中，与“能流”有关的功能框或线圈不直接与左母线连接。 无条件输入：在梯形图（ LAD）、功能块图（ FBD）中，与“能流”无关的功能框或线圈直接与左母线连接。例如 LBL、 NEXT、 SCR、 SCRE等。 5、 无允许输出端的指令 在梯形图（ LAD）、功能块图（ FBD）中，无允许输出端（ ENO）的指令框，不能同于级联。 4.4.4 汽车自动清洗机的工艺流程 分析 本汽车自动清洗机的主要工作是清洗车身及风干 ,该过程清洗机共需往返 5次。对其工作工艺流程进行分析： （ 1）按下启动开关之后，清洗机开始前进。水泵开始喷水，刷子开始刷洗车身。 （ 2）清洗机前进到汽车后端的感测开关时，清洗机开始后退，水泵和刷子继续工作。 （ 3）清洗机后退到汽车前端的感测开关时，清洗机开始前进，同时刷子停止工作、无锡太湖学院学士学位论文 22 水泵停止喷水，清洗剂设备开始工作喷洒清洗剂。 （ 4）清洗机前进到汽车后端的感测开关时，清洗机开始后退，继续喷洒清洗剂。 （ 5）清洗吉后退 到汽车前端感测开关后，开始往前 进，清洗剂停止喷洒，当清洗机前进 3s后停止，刷子开始洗刷。 （ 6）刷子洗刷 5s后停止，清洗机继续往前进，前进 3s后，清洗机停止，刷子又开始洗刷 5s后停止，洗车机继续往前进，到达汽车后端感测开关停止，然后往后退。 （ 7） 清洗机往后退 3s 后停止，刷子开始洗刷 5s 后停止，清洗机继续往后退 3 s 后停止，刷子开始洗刷 5s 后停止，清洗机继续往后退，直到碰到汽车前端感测开关后停止，然后往前进。 （ 8） 洗车机开始往前进，并开始喷洒清水与洗刷动作，将车洗干净，当碰到汽车后端感测开关时，清洗机停止前进并往后退， 喷洒清水及刷子洗刷继续动作，直到碰到汽车前端感测开关后停止，并开始往前进。 （ 9） 清洗机开始往前进，风干设备开始动作将车吹干，碰到汽车后端感测开关时，清洗机停止并往后退，风扇继续吹干动作，直到碰到汽车前端感测开关，则洗车整个流程完成，清洗机复位。 本设计中： 启动程序后，按下启动按钮，自动清洗机启动；清洗机前进，喷水设备喷水，刷子开始洗刷；当达到汽车后端感测开关时，触动行程开关，清洗机后退，喷水和洗刷继续；当到达汽车前端感测开关时，行程开关动作，喷水和洗刷停止，洗车前进，清洗剂泵开始动作喷清洗剂；当到达汽车后端感测 开关后，洗车后退，继续喷清洗剂；再次到达汽车前端感测开关时后，停止喷洒清洗剂，计数器 C0开始动作，清洗机和刷子变为间续性运动（清洗机运动 3s停止，刷子洗刷 5s，如此循环往复），直到到达汽车后端感测开关，计数器 C1开始动作，然后再以这种运动方式运动直到到达驱车前端感测开关；到达汽车前端感测开关后，刷子停止动作，洗车机前进，风机设备动作，到达汽车后端感测开关后，洗车机后退，风机设备继续动作直到到达汽车前端感测开关，风机停止。整个洗车动作完成。 4.4.5 PLC程序的编制 1、编程软件 STEP7简介 由于本设计采用的西门子 S7-200系列的 PLC进行控制系统的控制，因此本文中程序梯形图（ LAD）的编制采用的是西门子的 STEP7编程软件。 西门子开发的 STEP 7 是西门子的 S7 系列 PLC 所用的编程语言，它是一种可运行于通用微机中，在 WINDOWS 环境下进行编程的语言。将它通过计算机的串行口即可进行相互间的通信。通过 STEP 7 编程软件，不仅可以非常方便地使用梯形图和语句表等形式进行离线编程，经过编译后通过转接电缆直接送入 PLC 的内存中执行，而且在调试运行时，还可以在线监视程序中各个输入输出或状态 点的通断状况，甚至进行在线修改程序中变量的值，给调试工作也带来极大的方便。 当用 STEP 7 创建一个自动化解方案时，有一系列的基本任务。下图 4.3所示为大多数项目需要执行的任务，并把这些任务分配到基本程序中。它会对我们整个工程的设计起一个基本的指导作用。 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 23 图 4.3 STEP7基本任务 2、 PLC控制系统的语句 根据上文中的流程分析，以及地址分配和接线图，整个设计的 PLC动作顺序控制程序如下： 启动程序如下图 4.4： 网络 1 网络 2 无锡太湖学院学士学位论文 24 网络 3 网络 4 网络 5 网络 6 图 4.4 清洗机启动程序梯形图 在图 4.4这段程序中， 按下启动开关 I0.0之后，中间线圈 M0.0工作，然后通过中间线圈M0.0控制清洗机开始前进。与此同时清水泵 Q1.0开始喷水，顶刷 Q0.4和两个侧刷 Q0.5、 Q0.6开始刷洗车身。 网络 7 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 25 网络 8 网络 9 网络 10 网络 11 图 4.5 清洗机启动后首遍清洗梯形图 在图 4.4与图 4.5中，汽车自动清洗机前进的同时清水泵 Q1.0开始喷水，顶刷 Q0.4和两个侧刷 Q0.5、 Q0.6开始刷洗车身。当汽车自动清洗机前进达到到汽车后端的感测开 关时，清洗机开始后退，水泵和刷子继续工作。即汽车后端感测开关 IO.2工作， Q0.1、 Q0.3工作两台机架行走电机开始反转，清洗机开始后退。清洗机后退的同时，清水泵 Q1.0，顶刷 Q0.4和两个侧刷 Q0.5、 Q0.6继续工作。 网络 12 网络 13 无锡太湖学院学士学位论文 26 网络 14 网络 15 网络 16 网络 17 图 4.6 清洗机喷洒清洗剂梯形图 在图 4.6中，主要控制的是汽车自动清洗机喷洒清洗剂。 清洗机后退到达汽车前端的感测开关时，清洗机开始前进，同时刷子停止工作、水泵停止喷水，清洗剂设备开始工作喷洒清洗 剂。清洗机前进到汽车后端的感测开关时，清洗机开始后退，继续喷洒清洗剂。即汽车前端感测开关 I0.1开始工作，清洗机开始请进，同时清洗剂管路水泵 Q1.1开始工作；碰到汽车后端感测开关 I0.2工作，清洗机后退，清洗剂管路水泵 Q1.1继续工作。 网络 18 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 27 网络 19 网络 20 图 4.7 汽车自动清洗机喷洒清洗剂后清洗前进梯形图 在图 4.7 中，当汽车自动清洗机后退 到汽车前端感测开关后，清洗机开始往前进，清洗剂停止喷洒。清洗机前进 3s。即汽车前端感测开关 I0.1 工作 ,Q0.0、 Q0.2 控制清洗机前进，前进 3s后停止。在本段程序中，采用了通电延时定时器 T37，来控制所需的延时时间 3s。 网络 21 网络 22 网络 23 无锡太湖学院学士学位论文 28 网络 24 网络 25 网络 26 网络 27 网络 28 图 4.8 清洗机喷洒清洗剂后刷洗梯形图 在图 4.8 中，在清洗机前进停止后，顶刷和侧刷开始洗刷，刷子洗刷 5s 后停止，清洗机继续往前进，前进 3s 后，清洗机停止，刷子又开始洗刷 5s 后停止，洗车机继续往前进。在本段程序中，在采用延时定时器 T38 的同时，还采用了增计数计数器 C0。通过输入其中的预设值 PV=2（技术的次数），来实 现此段程序中 清洗机运动 3s 停止，刷子洗刷 5s，汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 29 如此循环往复。 在汽车自动清洗机到达汽车后端感测开关，计数器 C1 开始动作，然后再以这种如同清洗机前进运动方式后退，直到到达汽车前端感测开关时停止。 网络 40 网络 41 网络 42 网络 43 网络 44 网络 45 网络 46 无锡太湖学院学士学位论文 30 网络 47 网络 48 网络 49 图 4.9 清洗机汽车复洗梯形图 在图 4.9 中，清洗机 到达汽车前端感测开关（ I0.1 工作）后停止，然后清洗机往前进。洗车机往前进的同时，清水泵并开始喷洒清水（ Q1.0 工作） 并且顶刷和侧刷开始刷洗动作，将车洗干净；直到清洗机到达汽车后端感测开关（ I0.2 工作）时，清洗机停止前进并往后退，清水泵及刷子洗刷继续动作，直到碰到汽车前端感测开关后停止。 网络 50 网络 51 网络 52 网络 53 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 31 网络 54 网络 55 图 4.10 清洗机风干梯形图 在图 4.10 中，清洗机后退到达汽车前端感测开关后（即 I0.1 工作），开始往前进。清洗机开始往前进，风干设备开始动作（即 Q1.2 工作）将车吹干，到达汽车后端感测开关时（ I0.2 工作），清洗机停止并往后退，风扇继续吹干 动作，直到碰到汽车前端感测开关，则洗车整个流程完成。 以上即为整个设计控制系统的主要控制程序。整个程序能基本满足汽车自动清洗机的控制要求，达到本 设计方案的汽车自动清洗机的主要工作流程，进而实现整个控制系统的运行。 无锡太湖学院学士学位论文 32 5 结论与展望 5.1结论 本设计主要是结合国内汽车清洗行业发展的现状，及清洗行业对节水和环境保护以及汽车清洗行业投资和成本控制的要求，来设计的一种既满足汽车清洗安全性、效率的要求，又能节水环保的投资成本低的汽车自动清洗机。 本课题主要完成了以下几方面的工作： 1、 通过对汽车自动清洗机功能要求，清洗 机清洗过程的分析，完成了汽车自动清洗机的总体方案设计。 2、 完成了汽车自动清洗机的电气控制系统的设计。采用本质安全的电气设计方案，选择合理的电动机，设计合理安全的电路，保证系统的安全性。完成了对汽车自动清洗机的控制系统的设计。选用性能较高的 PLC控制器来实现整个电路的控制，提高控制系统运行的可靠性，保证汽车自动清洗机的安全运行。 5.2不足之处及未来展望 1、 PLC程序中的定时器设定值的确定，需要在实际设备安装后做进一步的调试，以满足运行的需要。 2、开发更多的控制程序，来满足日益发展的汽车服务的需要。 3、进一步优化设计的系统以及总体构架，进一步提高汽车自动清洗机整体性能 。 汽车自动清洗机 PLC 控制系统设计 33 致 谢 在 本课题设计完成之际 ，首先感谢我的指导老师黄敏副教授。本论文是在黄敏老师的悉心指导 以及帮助下完成的。黄敏老师用她 那 渊博的学识和 丰富的实践经验，在论文写作方面 对我进行精心的指 导， 并 付出了大量 心血；在课 题进展有困难时，黄敏 老师 及时给与我鼓励，帮助并指导我解决问题、克服实际遇到的困难。黄敏 老师严谨的工作态度和 热心助人的生活态度，不仅使我在论文完成及专业方面得到 了 很大 帮助，而且 让我 从中领悟到了很多待人接物 的道理。在此，再次衷心感谢我的 指导老师 黄老师 为我付出的辛勤劳动以及无微不至的关怀。 在本课题研究过程中，感谢同组的同学们给 我的极大帮助 。同组的同学们给了我很多专业方面的帮助，在我遇到一些问题时，他们跟我一起讨论、研究最终解决问题。很高兴人生中有着这样一群同学、朋友。感谢你们，你们真的很可爱。 在本课题进