《基于PLC控制的自动洗车系统设计（论文）》

基于PLC控制的自动洗车系统设计页基于PLC控制的自动洗车系统设计1设计目标初步设计清洗机的控制系统由PLC､控制面板､检测信号､电磁阀､发光二极管､交流接触器组成。检测信号检测清洁刷的位置，检测吹气装置的位置，可以检测清洗机本体的位置。所有的测试信号检测设备常开点PLC的输入端。如果系统有问题，则PLC上的状态显示将显示哪个信号有问题。接触器（用于电机控制），直流电磁阀（用于控制气缸和供水），LED（用于控制控制面板）。启动轻型电磁阀，它将显示出来。PLC是控制系统的核心，主要收集系统的所有信号以实现清洗机的自动控制。PLC在整套清洗机中起着重要的作用，是控制系统的核心和操作系统的主要命令。因此，在选择PLC型号时要注意。通过分析清洗机的性能，控制系统的实际需求，并考虑对自动清洗机进行升级的需要，对PLC型号进行了合理的选择此外由于自动清洗机工作很长一段时间在不好的环境中,所以你需要解决问题的自动清洗机前自检工作。因此，在自动洗车机对传感器和各种保护装置时应考虑，以确保其工作符合PLC控制程序。为了防止PLC电磁阀频繁工作，继电器和电机出现故障，需要采取PLC干扰抑制措施；为了防止电源故障，PLC通常使用超绝缘变压器。选择好PLC的类型和保护装置后，需要解决的问题是设计全自动清洗机的操作顺序，根据工艺控制工艺可以分为几个工序，然后分别用梯形图语言编写工序的处理程序，这在设计中是至关重要的，因为它关系到整个系统的工作原理。自动洗车的控制程序是根据洗车过程的要求而设计的。接通洗车设备后，输入信号将通过用户程序进行循环记录，保存和处理。输出信号的状态将更新，以完成洗车过程的自动控制。分析任务的要求和解决方案如下：（1）分析任务在工作时按开机指令，洗车机。洗车机进入洗涤程序接触器和水阀打开，汽车进入刷接触器打开洗涤范围。（2）解决方案从以上分析可以看出，第一个发出启动命令的人自动打开清洗接触器和水阀；传感器检测到车辆已进入清洁区域，并打开电刷触点以进行清洁。当传感器检测到的汽车离开清洁区域时，接触器将停止刷洗汽车。根据以上分析，可以看出，在发出启动命令后，接触器和清洁用水阀可以自动检测等待清洁的车辆是否进入清洁区域，然后发出相应的指令来打开车辆的电刷接触器，从而开启清洗过程。清洗结束后，汽车将会离开指定的清洗区域，这是传感器获取信号后，会发出停机指令，关闭接触器和清洗机水阀。2PLC控制的自动洗车系统的硬件设计2.1自动洗车的硬件设计清洗机主要包括框架行走结构、小边刷洗刷结构、顶刷洗刷结构、干燥系统、清洗液管路系统。框架采用两台交流异步电动机作为驱动电源。步进电机由正向和反向、正向或反向框架控制。同时,为了保证汽车的安全追踪清洁机,两个旅行交换机设置两端的跟踪框架的控制范围。电框架由前进机轴按钮,手制按钮动控。行程开关接触器控制两个电机。需要通过控器进行刷头旋转，实现正制两个交流接触负控制，大侧刷定位机构用两个气缸驱动源，缸状态由控制电磁阀控制，大侧刷同时就地中间和中形成，位置通过四个位置和两个行程开关别接近开进行识别。小边刷清洁机制由一个旋转机制定位和刷子。异步电动机由两台交流异步电动机驱动，不需要控制反向旋转电刷。小边刷定位机制有两个双作用气缸作为驱动源,其操作通过控制电磁阀来实现定位的小边刷。由于机架的运行上刷定位机构影响需要一个气缸作为驱动源，为了保证顶运行安全，设计了一种定位开关，安装在顶刷位接近置的局部，以确定顶刷是否回到位置。系统包括机构和送风风道系统，送风系统由两个风机和相应的管路组成。它由一个开关控制，可以实现两个交流接触器。在与本体接触时发生损坏现象，故设计的风向光电开关和风道安全进入道岔，以确保风道位置识别的准确性。脱机液管路系统主要由一个潜水泵、一个水泵和多种车用洗车剂组成的控的操作制阀、潜水泵和泵通过两个交流接的控制来完成，并实现触器管路离电磁阀。整个洗车机的运行达到安全、高效、清洁的需要不同的协调机构和管路电磁阀。2.2系统的硬件选型2.2.1PLC的选型PLC是基于微控制器的产品。经过数十年的实际应用测试，具有可靠性高，抗干扰能力强，故障率低，通用性强，设备易扩展等特点。PLC控制自动洗车系统控制简单，可靠性高，稳定性好，抗干扰能力强，通用性强，传输质量高，结构灵活，成本低，设计、生产实际安装，维护工作量低，开发周期短，短期效益非常明显。可编程逻辑控制器S7-200是用于测试，监视和控制各个行业的小型自动化设备。S7-200系列功能强大，具有独立工作并访问网络，可以启用复杂的控制功能。此外，S7-200系列产品价格便宜。本次设计中使用了S7-200系列cpu224的PLC（如图3-1所示），cpu224有16个输入和输出点，能够满足本次洗车系统控制要求。图2-1S7-200的中央处理单元在10个输入/输出点进行a1积分，总共24个数字I/O。0扩展模块,该模块可以连接的最大扩展到168数字I/O点或模拟I/O点。oadcpu22413k字节程序和数据存储空间，PID控制器。224配备有rs-485通信/编程、通信。2.2.2电机的选型Y100L2-4选配三相异步电动机，具有“Y”连接，功率3kw；转速1500r/min。初始电压(380v)额定电流(A)。三相异步电动机Y100L2-4如图3-2所示。图2-2三相异步电动机Y100L2-42.2.3变频器及控制方式选择变频器是使用功率半导体器件的开关功能功率频率将功率转换成另一频率控制器件的功率器件。在本次洗车系统控制过程中，变频器与三相异步电机连接在一起，以用来改变三相交流电的频率，从而调节电机的转速，以获得稳定的控制效果。以下是一些选择变频器的依据：变频器的目的选择：恒压或恒流控制的控制。变频器与负载的匹配问题；1)电压匹配；负载的额定以及变流器的电压要一样。2)当前匹配；混合离心泵，逆变器的额定电流与电机的额定电流相同。基准负荷，如深水泵、电动机性能参数应确定变频器电流和最大电流过载能力。3)转矩匹配；只有在恒定转矩负载下或使用减速齿轮时，s才是可能的。避免变频器输出不足。变频器系统的端口要求：运行/停止控制；lt状态输出；给定工作频率的输入函数；模拟输出功能。稀土是逆变器产品质量稳定、可靠的选择。本控制系统的频率下限的供水，供水操作上限频率由PLC控制系统。在此系统中，运行时间限制为20HZ的频率，运行时间限制设置频率50HZ。这种设计特别适用于abbasc510系列逆变器，具体变频器参数如表2-1所示。表2-1变频器的参数变频器适用电机容量(KW)输出额定容量(KVA)输出额定电流(A)过载能力电源额定输入交流电压/频率冷却方式ACS510-01-012A-45.59.112150%，60s、200%，0.5s3相,380V至480V50Hz/60Hz强制风冷2.2.4接触器的选择启动或停止控制回路中的电机、线圈和辅助触头，可按需连接，也可部分分支连接或断开控制回路,也可接触欠压保护。触点、额定电流应注意其与线圈电压和接触号的关系。95V远程连接断开电路和频繁启动、交流电机控制、辅助接触器接触器可组装成模块化、空气延迟头、机械联锁机构部件，如延迟接触器、换向接触器、星形三角起动器等。本次选用的5个交流接触器的主要参数如下：额定绝缘电压Ur：690V约定发热电流Ith：32A外形尺寸：76X47X87。2.2.5开关的选型本系统的万能转换开关主要用于工作方式的选择。充分的考虑了各行各业用户的不同使用需求。LW39-16系列万能转换开关造型美观，使用方便，安全可靠。约定发热电流16A；操作角度30、45、90；触头系统最大节数12节。本系统选择一般型的LW39-16A即可。主开关的选择一般选择低压断路器。本系统选用低压断路器multi9cn65，正是因为C65系列具有以下特点：（1）根据中国低压配电的特殊要求，选用法国优秀成熟的产品；（2）全面的选择越来越多,越来越强的性能,以满足不同领域的需求功率分布；（3）提供更丰富、更方便的辅助配件及配件安装，真正满足自动控制的需要。0断路容量明显高于C45微型断路器，所有额定电流值断路容量相同。本系统选择的C65N为60A(IEC898)。2.2.6喷头的选型喷嘴在自动洗车设备非常重要。如果喷嘴堵塞或雾化效果不能满足设计需求,会影响清洁效果。根据洗车的特点,选择一个大港口,可以提供统一的、高喷嘴的影响。根据清水储层在悬浮粒子大小和自动清洗过滤精度,选择喷嘴孔径5毫米，喷气35°角0.35-0.45MPa的压力P型喷嘴。为了防止生锈的喷嘴,不锈钢的材料选择，则总流量为31.20m3/h。2.2.7水泵的选型一般要求是：洗车水回收，悬浮物含量高，耐磨；清水罐顶设水泵。应式函数没有重复排水。式的性能是稳定的。具有较强的自动控制能力，易于与自动系统配套使用。2.3系统的硬件原理图设计2.3.1I/O分配根据系统组成分析，系统有14个输入点，6个切换输出点，1个模拟输入输出点。左极限开关I0.1,右限位开关I0.2,和起源I0.3重置按钮。e输出信号，清洗机右转Q0.0，风扇动作Q0.1，开始后可以自动完成清洗后会自动停止,之前必须重新开始。使用CPU224可满足输入输出数量的要求。下表2-2为PLC的I/O点分配表：表2-2I/O点分配表2.3.2外部主回路接线如图2-3为电气控制系统原理图：图2-3电气控制系统原理图本次自动洗车系统涉及到的电机为：位移电机、喷水电机、清洁剂电机、刷子电机以及风机，当汽车进入待洗区域，此时，位移电机开关KM3闭合，将汽车送到指定洗车区域，之后，YV2开关闭合，喷水电机给汽车清洗表面浇水，之后清洁电机开始喷涂清洁剂，刷子电机开始刷洗汽车，待刷洗干净之后，风机将汽车吹干，自此完成了整个汽车过程。如图2-4为CPU224的接线图：图2-4CPU224的接线图整个自动洗车控制系统输入信号由I0.0、I0.1、I0.2和I0.3端口输入，并由开关SB1、SQ1、SQ2以及SB2控制，输出信号主要通过Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3、Q0.4、Q0.5、Q0.6、Q0.7以及Q1.0输出，控制移动、喷水、清洁剂、刷洗、吹干等动作，完成对汽车清洗的控制。

3PLC控制的自动洗车系统的软件设计3.1系统的工作流程本次设计的PLC控制自动洗车系统流程图如图3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6所示。图3-1系统的主流程图1当汽车进入清洗位置之后，开始执行清洗任务指令，如果汽车在指定的位置，则启动车量，开始执行喷水、喷涂清洁剂、刷洗以及吹干程序操作，以此完成整个洗车的清洗过程。如果汽车不在指定位置，则复位灯亮，将汽车移动至指定区域，开始执行汽车清洗过程，如上面步骤所示。图3-3系统的主流程图2图3-4系统的主流程图3图3-5系统的主流程图4图3-6系统的主流程图53.2PLC程序使用STEP7-Micro/Win32软件进行编辑。下面给出各个环节的PLC程序。3.2.1左移程序图3-7左移程序当按下启动开关时，M0.0保持通电。汽车到达正确的限制后，I0.1变得精力充沛，触发M0.1Q0.3，洗车机开始向左移动。3.2.2右移程序图3-8右移程序按下启动开关，I0.0闭合，M0.0和Q0.0得电，洗车机右移3.2.3启动灯程序图3-9启动灯程序确保洗车机是精力充沛的起源，即I0.3。启动开关并运行它。后引发M1.5线圈和开始光信号，开始将光和M1.5仍然电力充沛。3.2.4复位灯程序图3-10复位灯程序当达到左限位开关，I0.2是精力充沛，触发Q1.0,重置灯亮。3.2.5喷水动作程序图3-11喷水动作程序当洗车机开始运行，离开原点，Q0.5触发，开始喷水。3.2.6刷子动作程序图3-12刷子动作程序Q0.2出发后，刷子洗刷开始，以5秒为一个周期，并适当停止。3.2.7清洁剂动作程序图3-13清洁剂动作程序当M0.2线圈通电时，触发M0.3和Q0.4，开始喷洒清洁剂，M0.3保持线圈有电。3.2.8风扇动作程序图3-14风扇动作程序达到左限时，触发M1.2线圈和Q0.0、Q0.1、洗车机右移位、风机工作。通过上述程序组态组合可以设计成一个完整的自动洗车程序。4基于组态王的系统监控设计4.1建立监控画面监控仿真如图4-1所示。4-1监控界面4.2编写循环脚本程序系统仿真监控屏幕可以正确显示正在运行的进程自动洗车机的编写循环脚本程序和连接PLC的输入和输出信号。如图4-2所示。图4-2循环脚本编写对话框4.3启动监控机系统后自动运行组态王操作方法：将组态王软件安装生成的touchtone.Exe运行系统快捷方式拷贝到“系统开始→程序→启动”中。图4-3工程管理器以上工作完成后,经过组态的外部I/O及现场数据就能实时传递给监控系统并进行生产过程控制。为实现组态王监控功能,必须保证组态王系统对操作系统、内存、CPU等的要求：运行组态王设备配置向导以及设置COM串口时,参数设置必须正确,否则组态王和设备间无法建立通信连接。4.4PLC程序仿真结果编写程序后，首先检查它是否符合原始设计意图，以及是否可以达到适当的索引。首先是投币程序的调试，以检查该程序是否可以接收投币信号的信号，以及在满足条件的情况下是否可以接收响应。然后是在仿真软件和实验室中仿真的洗车程序的调试。如果仿真结果偏离控制要求，则更改程序，直到满足控制要求为止。通过反复调试和修改，最终程序满足了控制要求。仿真过程的程序如下所示：图5-4洗车机右移并喷水洗刷设置中间继电器M0.1，M0.2，M0.3，接通线圈Q0.2，Q0.4，Q0.5，洗车向右移动，喷水器喷水，刷擦洗。如图5-4所示。图5-5到达右极限开始左移当到达右限位开关SQ1时，I0.6接通，M0.1复位并且M0.6被置位。线圈Q0.2关闭，Q0.3打开，洗车机不再向右移动，而是开始向左移动。喷水器继续喷水，刷子继续擦洗。如图5-5所示。图5-6右移并停止喷水洗刷，开始喷洒清洁剂当到达左限位开关SQ2时，I0.7接通，M0.6，M0.2和M0.3复位并且M0.7和M1.1被设置。线圈Q0.3关闭，Q0.2打开，洗车不再向左和向右移动，Q0.5关闭，喷雾器不再喷水，Q0.4关闭，电刷停止清洗，打开Q0.6，喷洒清洁剂。如图5-6所示。图5-7洗车机左移并继续喷洒清洁剂洗车机向右移动到达右限位开关后，M0.7复位并设置M1.0。线圈Q0.2关闭，Q0.3打开，洗车机不再向右移动，向左移动并继续喷洒清洁剂。如图5-7所示。图5-8洗车机右移并停止喷洒清洁剂当洗车机向左移动并到达左限位开关SQ2时，I0.7接通，M1.0和M1.1复位，M1.2设置。线圈Q0.3关闭，Q0.2打开，洗车不再向左和向右移动，线圈Q0.6关闭，清洁剂停止喷酒。如图5-8所示。图5-9洗车机左移计时3s当到达右限位开关SQ1时，I0.6接通，M1.6复位并且M1.7被设置。线圈Q0.2关闭，Q0.3打开，洗车不再向右移动，向左移动，T41开始计时。如图5-9所示。图5-10碰到左极限开关后停止并熄灭启动灯当它触摸到左限位开关SQ2时，I0.7接通并且M3.1和M3.2复位。如果未连接线圈Q0.3，则洗车不再向左移动，不再连接Q0.7，风扇停止运转。如果设置了M3.5，则未连接线圈Q0.0，并且启动灯熄灭。如图5-10所示。图5-11洗车机右移动作控制当M1.6置位时，线圈Q0.2接通，洗车机向右移动。如图5-11所示。图5-12洗车机左移动作控制当M0.6置位时，线圈Q0.3接通，洗车机向左移动。如图5-12所示。图5-13洗车机刷子洗刷的控制当M0.2置位时，线圈Q0.4接通，电刷开始擦洗。如图5-13所示。图5-14喷水机喷水控制当M0.3置位时，线圈Q0.5接通，洒水器开始洒水。如图5-14所示。图5-15喷