汽车自动清洗装置毕业论文.doc

+ 学 院毕 业 设 计（论 文）2011 级 机电一体化技术 专业题 目： 汽车自动清洗装置的PLC 控制系统的设计 毕业时间： 二一四年六月 学生姓名： + 指导教师： + 班 级： 11机电（2）班 2013年 05月02日酒泉职业技术学院 2014 届各专业毕业论文（设计）成绩评定表姓名班级 11机电（2）班专业 机电一体化技术指导教师第一次指导意见年 月 日指导教师第二次指导意见年 月 日指导教师第三次指导意见年 月 日指导教师评语及评分 成绩： 签字（盖章） 年 月 日答辩小组评价意见及评分成绩： 签字（盖章） 年 月 日教学系毕业实践环节指导小组意见签字（盖章） 年 月 日学院毕业实践环节指导委员会审核意见签字（盖章） 年 月 日目 录一、绪论1（一） 课题研究的背景1二、论文的研究内容3（一）研究内容总括3三、系统的硬件设计3（二）自动清洗机的总体结构3(四)PLC的选择41、三菱FX2N的简介4（五）输入/输出分配表4（六）外部接线图5四、系统软件设计6（一）软件设计流程6（二）梯形图7（三） 状态转移图8（四）系统运行过程中的暂停设计10（五）复位设计11五、总结11参考文献12谢 辞13汽车自动清洗装置的PLC控制系统的设计 摘要：本课题在分析和比较目前的几种汽车清洗装置之后，考虑到各种汽车清洗装置的优缺点，对汽车自动清洗装置PLC控制进一步研究,选择以PLC为核心的控制系统。随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。PLC的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一。目前，隧道式洗车在世界各地流行，在各大城市早已取代了传统的人工洗车方式，这离不开PLC技术的支持。节水环保、增加技术含量和提高服务档次，将成为洗车业发展的必由之路。 关键词：汽车自动清洗；PLC控制系统；洗车业 一、绪论（一） 课题研究的背景 一方面是世界面临的水资源危机。世界上对水资源的需求正在以惊人的速度增长，而世界上可供消费的水资源正在急剧减少。可以预测，在今后20年中，世界上人均水资源消费量将会减少1/3。据联合国水资源世界评估项目2003年3月4日发表的一份报告，到本世纪中叶，将有60个国家的近70亿人口面临缺水问题。即便是最乐观的估计，也将有48个国家的20亿人口缺水4。另一方面，国内洗车行业的蓬勃发展。近几年随着私家车的大量涌入,汽车清洗行业发展很快。最新统计表明,我国私人汽车的保有量已经突破了1000万辆,汽车正日益发展成为一种大众消费品。汽车产业突飞猛进的发展起来了，随之而来的是带动洗车业一起火暴。中国汽车市场呈现高速增长势头，被许多业内专家公认为中国开始进入汽车社会。在车消费结构方面，家庭购买比例越来越大，已经成为市场需求的主体，随着中国汽车市场的蓬勃发展，中国人的消费热情将全面升级，与之相伴的必然是汽车清洗行业的快速发展。传统的人工洗车效果不理想，极大的浪费人力物力和自然资源。人们将不再只是依靠经验来清洗，各种实用化的计算机软件将问世，而汽车自动清洗装置PLC控制能有效完成清洗任务，整个过程可在两分钟内完成，且启动之后无需由人控制，实现真正的全自动，且简而易懂，即使非专业出身者也能迅速掌握，其前景无限美好5！（二）汽车清洗装置及PLC控制系统的国内外研究现状第一，汽车清洗装置的国内外发展现状。 随着汽车清洗技术的发展，国内外市场上存在各种各样的清洗方式，主要有超声波清洗、红外清洗、激光清洗、无水清洗（主要适用于那些漆面相对较为清洁的车辆）、微水清洗、循环水洗车电脑洗车、非循环水洗车手工洗车和高压水枪清洗6。全自动电脑洗车是当前热门行业之一，它在洗车过程中用的所有水，都将通过水循环系统，经过处理后循环再利用。由于电脑洗车速度快（几分钟即可清洗一辆车）、洗车效果好、节约水资源（一辆车仅耗水0.7 L左右）且成本低（清洗一辆车为2元左右），它已经成为当前国内大城市较为普及的洗车方式7。随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已扩展到所有的控制领域。PLC的应用面广、功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一，传统的人工洗车方式过于繁杂，浪费人力，利用PLC控制的汽车自动清洗装置，就避免了传统洗车的缺陷8。洗车过程由PLC控制着，整个过程可在两分钟内完成，且启动之后无需由人控制，实现真正的全自动9。目前，隧道式洗车在世界各地流行，在各大城市早已取代了传统的人工洗车方式，这离不开PLC技术的支持。节水环保、增加技术含量和提高服务档次，将成为洗车业发展的必由之路10。第二，PLC控制系统的国内外研究现状。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable ,是世界上公认的第一台PLC11.21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用13。二、论文的研究内容（一）研究内容总括本文所研究的汽车自动清洗PLC控制是以PLC为控制核心的自动控制系统，整个系统包括：系统的开发过程、硬件系统设计、软件系统设计，因此本论文的研究内容可以分为三个部分：1系统的开发过程2硬件系统设计：包括硬件系统的结构图、接线图、时序图。3软件系统设计：运用功能指令进行PLC控制程序设计，并有主程序、子程序和中断程序，且系统有启动、停止功能。（二）汽车自动清洗装置PLC控制的总体设计 PLC控制系统的开发是指PLC控制系统从任务提出到设计定型、制造调试、直到使用的整个过程。在PLC控制系统的开发和设计中，首先要明确设计要求，即确定系统的功能指标，然后制定系统方案，最后是方案的实施。 PLC控制的主要内容包含总体设计、硬件开发、软件开发等。硬件开发时要先设计、绘制原理图，根据系统的各项技术指标独立进行软件设计；还要根据所设计的原理电路，综合考虑系统的性能和计算要求，合理布置元器件图1是系统的研制开发流程，本次设计就按照此流程来进行设计开发。三、系统的硬件设计在整个汽车自动清洗PLC控制系统的运行过程中，通过控制相关开关完成的任务包括：喷水设备喷水，刷子洗刷，喷洒清洁剂以及风扇的吹干动作。接下来的两节将分别介绍系统的输入输出地址以及相关的输入输出的电气接口。（二）自动清洗机的总体结构自动清洗机的总体结构：行走系统，喷水系统，洗刷系统，喷洒清洁剂系统，烘干系统以及电气控制系统。1行走系统行走系统是自动清洗机的关键部分，它的稳定性直接影响到整个设备运转的可靠性和连续性。考虑到成本问题，行走电机不用步进电机，运用了北仑调速电机厂生产的三相异步电动机，该电机带有断电刹车和减速箱装置，性能可靠，输入功率小，输出力矩大等优点。2电机部分利用电机的正反转控制清洗机系统的前进和后退，另一个电机控制喷水，喷洒清洁剂，洗刷以及烘干过程。(四) PLC的选择1、三菱FX2N的简介FX系列PLC是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC产品。其中FX2是1991年推出的产品，FX0是在FX2之后推出的超小型PLC，近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有较高的性能价格比，应用广泛。它们采用整体式和模块式相结合的叠装式结。因此我选FX2N-32MR-001 基本单元 带 16点输入/16点继电器输出 （五）输入/输出分配表表1 汽车自动清洗PLC控制的输入、输出地址信号器件代号地址号功能说明输入信号SB0X0启动开关SB1X1右极限开关SB2X2左极限开关SB3X3复位开关SB4X4停止开关输出信号KM0Y0指示灯亮KM1Y1洗车机右移KM2Y2洗车机左移KM3Y3喷水设备喷水KM4Y4刷子洗刷KM5Y5喷洒清洁剂（六）外部接线图四、系统软件设计（一）软件设计流程开始启动是否有中断是否有复位执行中断调用洗车程序停止结束YYNN（二）梯形图 （3） 状态转移图 （四）系统运行过程中的暂停设计在洗车过程中，按下停止按钮时洗车的一切动作均停止，再次按下停止按钮时洗车动作继续刚才的洗车过程。如果X4接通，则转到标号P10处去执行子程序，当执行SRET指令时，返回到CALL指令的下一条去执行。其程序设计如下：LD X4CALL P10P10：RST Y1RST Y3RST Y4RST Y5RST Y6SRET使用子程序调用和返回指令时应注意：1.转移标号不能重复，也不可与跳转指令的标号重复；2.子程序可以嵌套调用，最多可5级嵌套。（五）复位设计若洗车机正在动作时发生停电或故障，则故障排除后必须使用原点复位，将洗车机复位到原点，才能做洗车全流程的动作，其动作就是按下【复位按钮】，则洗车机的右移、喷水、洗刷、清洁剂喷洒均需停止，洗车机往左移，当洗车机到达左极限开关时，原点复位灯亮起，表示洗车机完成复位动作。其程序设计如下：LD X3OUT Y2RST Y1RST Y3RST Y4RST Y5RST Y6LD X2OUT Y0五、总结本文的主要研究内容是汽车自动清洗PLC控制的研究，在前人研究的基础上作了进一步的开发，吸取了前人研究的精华，补充了前人研究的不足。本系统是基于PLC的自动控制系统，由于本系统的实现技术要求比较高，而且课题研究的时间仓促，以及本人能力有限，实物制作的比较粗糙，因此还有很多地方存在着不足之处：（1）本系统中完成任务繁琐，增加了程序的编写难度，也相应的增加了系统的成本。（2）系统稳定性需要加强：复位电路有时会出现不能自动复位的情况，由于本人能力有限未能找出其中的原因，尽管这种情况不常发生，但是一旦发生就影响系统的运行15。（3）在功能上需要更加完善：本系统没有设置报警装置，如果系统发生故障，系统不能做出报警动作，这样也会影响系统的跟踪质量。参考文献1廖常初.PLC基础及应用M. 北京：机械工业出版社.20022王春泽.资源性水危机加重可持续发展受到严重挑战J. 河北水利水电技术出版社.2001年01期3杨守立 杨祖荣译. 汽车零件清洗工艺. 人民交通出版社M. 1981年02月第1版4杨青杰.三菱FX系列PLC应用系统设计指南M.北京：机械工业出版社.20015王开春.工业清洗技术 J.2005年3月6郁汉琪等可编程序控制器原理及应用M. 北京：中国电力出版社.19977哈尔滨成功汽车维修有限公司发展战略案例J.哈尔滨工程大学.2007 8钟肇新，彭侃.可编程控制器原理及应用M. 广州：华南理工大学出版社，19959王兆义.小型可编程序控制器实用技术J.北京：机械工业出版社.200310刘守操等.可编程序控制器技术与应用M.北京：机械工业出版社，200611李俊秀，赵黎明.可编程序控制器应用技术实训指导M.北京：化学工业出版社，200212王也仿.可编程序控制器应用技术M.北京：机械工业出版社.200213李一樊.便携式汽车清洗器J.现代营销（创富信息版）.200714张伶艳,陆一平,李建平.小型汽车清洗设备的研制J.机械设计与制造.2007谢 辞三年的大学生涯随着毕业论文的完成而接近尾声，往事一幕幕，感谢陪我一路走来的敬爱的老师们以及朝夕相处的同学们，正是因为你们的帮助，我才得以顺利的完成本科阶段的学习任务。论文完成之际，我要感谢赵雅芸老师不仅在学业上给了我极大的帮助，而且在科研态度、工作作风以及品德修养方面都对我产生了很大影响，使我受益匪浅，她严谨的治学态度、精深的学术造诣、敏锐的学术洞察力、鞠躬尽瘁的工作态度、求实的工作作风、敢于开辟新领域的勇气和对学生的关切和严格要求，将是我以后人生路上的宝贵财富。还有这一路上结识的朋友们，感谢你们一直以来对我的关心、支持和帮助，你们将是我一生的财富，祝愿你们在今后的人生中笑口常开，事业有成！ 袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羁膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿节衿羈腿莄蚂袄芈蒇袇螀芇蕿蚀聿芆艿蒃肅芅蒁螈羁芄薃薁袆芃芃螆螂芃莅蕿肁节蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈蚂螂羂薁袈肀肁芀蚁羆肁莃袆袂肀薅虿袈聿蚇蒂膇肈莇螇肃肇葿薀罿肆薂螆袅肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿