基于PLC的小型电动清洁车设计

-0-目录摘要··································1前言································3（一）研究现状和发展趋势设计准备·····························6市场调研选择PLC的原因设计思路及可行性<1>自动避障<2>电源设计<3>电路设计（四）设计所需准备内容设计过程·····························9（一）设计草图制作（二）装配图组装（三）装配图渲染（四）动画演示（五）电路设计<1>电路板尺寸布置<2>散热设计<3>电磁兼容型设计<4>地线设计结论································15五、致谢································16参考文献······························18诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《基于PLC的小型电动清洁车设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名：日期：年月日摘要从“智能家居”想法的萌生开始，全球智能化家居产业就飞速发展，从十几年前比尔盖茨的智能豪宅内部细节公诸于世，到现在扫地机器人、自动洗碗机等智能家居的屡见不鲜，短短数十年，智能化、自动化的产品已经对我们的家庭生活进行了天翻地覆的改变。本设计意在通过设计出一款智能清洁小车，探究其加入智能家居其中一环的可能性，并以小窥大，研究其是否能应用在更大的领域——目前城市街道清洁，目前城市道路清洁丶重工业工厂丶日化工厂等环境仍在采用人工清洁的方式进行着清洁工作，这些人工清洁的方式让清洁工人饱受危险和折磨，但其实这些工作任务都是我们设计出来的产品完全能够胜任的，它们能够代替清洁人员进行工作，并且在不少相关纪录片中，出现了这样的身影，清洁机器人让这些工厂丶企业降低了清洁成本的同时，高效地完成了清洁任务，我们使用SW等软件设计，意在将我们的想法变成现实，我们的设计结果也十分成功，达到了预期效果。清楚了研究的现状及其意义利于我们进一步的研究和设计。关键词：PLC清洁小车渲染仿真AbstractSincethebirthoftheideaof"Intelligentfurniture",theglobalIntelligentfurnitureindustryhasbeendevelopingrapidly.FromtheinternaldetailsofBillGates'sSmartHousepublishedmorethantenyearsagotothecommonoccurrenceofsmarthome,suchasfloorsweeperrobot,automaticdishwasher,etc.,injustafewdecades,intelligentandautomaticproductshavechangedourfamilylifedramatically.Thepurposeofthisdesignistodesignanintelligentcleaningcartoexplorethepossibilityofaddingitintothesmarthome,andtostudywhetheritcanbeappliedinalargerareabypeepingintothebigarea-atpresent,theurbanstreetcleaning,atpresent,theurbanroadcleaning,heavyindustryfactory,dailychemicalfactoryandotherenvironmentsarestillcleaninginthewayofartificialcleaningThewaymakesthecleanersufferfromdangerandtorture,butinfact,thesetasksarecompletelycompetentbytheproductsdesignedbyus.Theycanreplacethecleanertowork,andinmanyrelateddocumentaries,therearesuchfigures.Thecleaningrobotenablesthesefactoriesandenterprisestoreducethecostofcleaning,atthesametime,effectivelycompletethecleaningtask.WeUsingSWandothersoftwaredesign,weintendtoturnourideasintoreality,andourdesignresultsarealsoverysuccessful,achievingtheexpectedresults.Aclearunderstandingofthestatusandsignificanceofthestudyisconducivetoourfurtherresearchanddesign.Keywords:PLCcleaningcarrenderingsimulation前言随着智能家居发展日新月异，城市中上班族白领等这一类的人群平时家庭卫生清洁就成为了一个问题，为了满足这类人的需求，一款智能的清洁小车就应运而生。之前做过的机电产品市场营销的市场调研分析中,曾对于智能家电有过大数据的分析研究其中我们通过问卷调查的形式对各个年龄层的消费者进行过问卷调查。有四成的人觉得传统家居能满足当前生活的所有基本需求,在这他们当中,不乏有许多是曾经尝试购买使用过的用户，他们的初体验比较糟糕,不想再进行尝试;还有部分中老年人,我们口中所谓的“先进、便捷”反而成为他们的麻烦。也拒绝进行学习和尝试。有六成的消费者愿意接受,希望自己的生活向便捷化发展,受访者跨越各个年龄段;还有部分持观望态度,不反对也不支持。完善产品,降低产品入门门槛，利用起数量庞大潜在客户数量，迫在眉睫。因为其拥有十分可观的发展前景。我国现阶段正处于居民消费能力高速发展的阶段。国家为了促进城市发展,提出了许多惠民政策,这为行业的发展奠定了厚实的基础。打开各类网购平台，在搜索引擎上搜索“扫地机器人”等字样，出来的产品琳琅满目，小米、美的等等知名的国电品牌都有推出他们的相关产品，多品牌竞争一方面利好：促进产品去陈出新、加快产品的功能更新、更加贴合消费者的使用需求潮流，另一方面则会让消费者陷入选择困难的境地，在相同价格预期、功能日渐相似的产品当中，一个“业务能力”可靠的产品才能够脱颖而出。以智能清洁车为例，那么强劲的清洁能力、可远程操控的特点，我相信这将会是一个好的能够被消费者选择的重要原因。消费者的体验是智能家居市场规模的决定性因素,在我们的调查报告中显示,虽然有六成的人愿意接受智能家居,但是在这其中有七成的人对智能家居的体验并不满意,他们的智能家居体验与购买之前的预期情况不一样甚至大部分产品比他们预期的差许多。我们设计出的产品是要让用户满意,让用户体会到智能家居的安全可靠、便捷方便。在选择不购买扫地机器人的消费者中，其中一个原因是它的价格昂贵,不能被大部分人负担，该类型产品甚至有两千至三千的价位，但是功能性与均价一千的产品所差无几，无非是提供了许多附加功能，而商家所美化的所谓“附加功能”在日常生活中使用的次数十分有限。昂贵的智能家居并不是智能家居的真正产品,标价虚高更多的是品牌价值。我相信智能终端远程控制一定会带给消费者完美的用户体验。许多被调查者中大部分是工薪阶层,他们希望下班到家时就能有一个舒适、干净的环境，这正好切合所需。这次设计是在当前市场上有相关产品的前提下，进行的研究，我们利用大学所学的专业知识，意在了解清洁小车的工作流程，并且自制一台功能清晰、定位明确的理想机器，让我们从智能家居的一个角落“管中窥豹”得到智能家居浪潮中的少许启发。本设计是基于大二所学的PLC课程，从课程中了解到的存在，让我们能够方便可靠地去实现电气设备的自动化，而设计目的就是在于利用简单的编程，和合理化的小车设计从而实现代替人力去对家庭环境进行保洁，使得人们的生活体验、生活幸福指数得到提升，以上我们的设计理念。研究现状和发展趋势

（1）研究现状

智能小车、机器人的发展研究从上世纪60年代至今已有几十年的历史，自上世纪60年代末期，第一台自主移动机器人问世之后，经过几十年的优胜劣汰，智能机器人已经从最初的示范教学模仿机器人发展到现在的具有自我感知、学习功能的智能产品，在技术上取得了很大的进步，许多国家都对智能机器人进行了大量的研究。由于各国的科研实力不同，其水平也有高低，且研发策略方向各有不同，其中美国和日本在目前研究中处于世界领先地位。

法国提出了让智能机器人具有自动认知功能的一项科技策略，使其能够在复杂的环境中通过自主感知、判断从而自动执行各种动作。美国发明的智能机器人，可以帮助人们送信件、食品等生活用品，还可以牵引吸尘器来打扫卫生。日本目前已经研制成功的人形机器人，其可以模仿人们的各种面部表情而且非常逼真。近年来出现的手术机器人已经广泛的应用在实际医疗手术中，而且稳定性好，安全性高。我国的智能小车、机器人的研究已经有三十多年的历史，特别是在军事领域的应用方面已经取得了较大的成果，已经相继研制出了复杂的智能机器人，危险作业机器人、仿人机器人、复合结构移动机器人等。国内的许多高校也都在进行着这方面的研究，而且也有了层出不穷的成果，例如中科院研制的能够和人对话的机器人、上海交大研制的具有较强越障能力的仿人关节结构的机器人等等。与此同时，我国也开展了智能移动机器人基础理论研究，在某些方面取得了世界领先的成果，正在逐渐缩小与发达国家的差距。

（2）发展趋势

随着各方面技术的不断进步与完善，各个国家对于智能小车、机器人的科研能力都在逐步的加强，未来的智能机器人可能会朝着以下几个方面发展：使用高强度的轻质材料让其的结构越来越轻便，动作执行更加灵活；应用网络化技术来远距离操作控制机器人群体为人们的生活带来方便；通过复杂生物机电系统和人机耦合系统来研究出具有仿生感知、生物神经的仿人机器人。相信未来会有具有更高智能化的、更加生动有趣的智能机器人出现在我们的周围，而且会极大的改变和方便人们的生产生活。设计准备市场调研在清洁小车、扫地机器人的设计过程中，设计者经常会将产品设计成圆形的机器，在外观上收到部分消费者的喜爱，但是忽略了清洁死角会因为这个外形设计而存在，所以在设计中将清洁小车设计成方形，使得清洁范围内无死角，这是其一。在与设计小组成员的讨论中，我们对小车的颜色定下了主要基调，使用撞色的极强反差，让清洁小车成为智能家居的一员的同时，能够带给成年人、幼童、宠物极强的警示作用，保证了安全性，也确保了清洁小车的工作正常运行。选择PLC的原因PLC即可编程控制器的应用广泛，在大二专业课对PLC的使用让我们记忆犹新，简单的逻辑图、梯形图即可完成一整套清晰的逻辑，从而快速直接地完成用户所需。PLC可靠性高、抗干扰能力强，其内部采用大规模集成电路技术，生产制造工艺十分严格，内部采用了先进的技术进行了抗干扰处理，这也使得PLC有非常高的可靠性。PLC的应用场景广泛，我们的设计小巧，而三菱FN系列的PLC完全有能力胜任——承担起清洁小车心脏的作用。Plc的功能单元在近几年得到开发，数量增多，PLC在其担任的角色上也显得更加如鱼得水。体积小、重量轻、能耗低，这三点完全掩盖过同行的光芒，由于它体积小，也更加容易装配在清洁小车的内部，为小车装配其他功能元件给予了更加多的可能性。近些年的发展PLC实现通信技术全覆盖，能够远距离、跨区域进行I/O口的控制，多台plc之间能够实现同位连接，这也意味着以plc为核心的电气元件能够远端控制了。主机接受计算机的命令，并将执行结果通知远端的另一台计算机。当然，我们的设计中存在多电路控制，但是不存在多PLC，但是这意味着，用户可进行远距离控制智能清洁小车的工作、停止。控制系统的监控功能也是一大亮点，它能够记忆某些异常情况，比如工业上的温度控制处理、地铁隧道中的实时监控，在异常情况发生时自动终止程序运行，可靠并且稳定，因为其可以调整时间、温度、压力等等的设定值，使得调试、使用、维护更加方便。（三）设计思路及可行性设计思路主要从清洁小车的功能切入，首先清洁小车清洁吸尘功能为首位，结合日常城市道路中的清洁车，我们的设计就有了大概框架，车头部分加入了两个清洁毛刷，双边刷的设计，双向聚灰聚尘，有效聚拢细小灰尘、毛发等，边边角角除尘能力显著。其次清洁小车是自动寻迹小车，在室内进行避障、循环运行，那么传感器部分就顺理成章地加入到车身，同时灵活的轮胎转向器也加入到设计中，再融入供电设备及连接传感器的电路板主板，一个智能清洁小车的雏形就已经完成了大概了。感应避障方案

方案一：采用红外感应器及配套的障碍物来检测小车前方的障碍。红外感应器分布在小车的四个轮子的正上方。其运行避障的流程如下：红外发射器发出红外光，遇到距离过近的物体，红外线就会反射回来，然后被光敏三极管吸收，并输入信号，PLC进行反应，输出信号，轮毂驱动电机做出反应，进行左右的转向调节，当然在前方无障碍物的情况下，清洁小车将保持电位持续运行，以达到全方位、全面积的清洁效果。

方案二：超声波的避障原理与红外感应器的原理大致相同，同样在遇到障碍物的时候，此时是超声波发射装置发出的信号被超声波接收装置所感应，输入信号至PLC相应模块做出反应并且发出信号，给到轮毂驱动电机，使得轮毂进行转向。

在本设计中我们采用了第一种方案，实现小车的自动避障功能。电源模块的选择

电源是小车系统运行的基本条件，电源性能直接影响整个系统运行的稳定性。小车的供电电源我们选择的是干电池集合模块分组进行供电。这样即使有一个电源模块无法正常运行、亦或是发生泄漏等极端情况，小车也能正常运行，并且得到反馈之后可以第一时间进行修复、替换。方案一：采用8节1.5V干电池串联共12V直接给轮毂驱动电机及其他电路供电，然后通过稳压电路降压后给PLC进行供电。方案二：采用12V蓄电池直接供电，同样的方法降压后给PLC供电。蓄电池具有较长的续航能力以及电压输出的值基本不怎么变化，但是因为蓄电池的体积和质量过大，并不符合我们的设计要求。在本设计中我们采用了第一种方案，实现小车的供电。

硬件电路设计

本设计的智能清洁小车有三个：红外感应模块、给水模块和智能小车部分硬件模块。其中红外感应模块包含红外线发射、红外线电源模块，两个子模块；给水模块包括水泵、蓄水箱，也是两个子模块，智能小车部分硬件模块包含PLC、电机驱动模块、避障循迹模块、红外接收器模块、电源模块6个子模块。

（四）设计所需准备内容基于PLC的清洁小车，所需准备内容有三菱PLC的FN系列产品。通过查阅SOLIDWORKS的教学材料、书籍，学习使用软件SOLIDWORKS2018参与进行小车的装配图制作、小车的渲染图制作、小车的仿真动画制作。设计过程设计草图制作使用SW2018软件是因为，他太像之前熟练操作过的CAD软件了。只是从之前的平面设计制图，三视图变成了现在的立体零件装配图，并且能够模拟仿真，转化成为爆炸图等优质功能。SW几乎涵盖了智能清洁小车设计的整个生命链从草图绘制，零件装配图的尺寸确定再到装配体的仿真、材料选定，到最后的动画模拟仿真，它全部都能够胜任，甚至能够返璞归真，将设计好的小车的三视图进行导出。主要是确定大的框架后，对内部尺寸进行再细化的安排，首先小车的底盘进行数据的预估计，这样就相应地得出小车的轮毂尺寸信息，其次小车的结构注定承重条件有限，过大的水箱会影响之后的电路板拼接安装，并且会增加轮毂驱动电机的负载，所以水箱容量的设置是在100ml-200ml的合适范围内，安装在小车的中间。再其次预估PLC及电源元件、线路板的尺寸，我们将小车尾部做为核心：驱动元件的上方成为了线路板排式插入的空间。在初步确定小车各个零件尺寸之后，使用SolidWorks2018进行零件图的绘制。（二）装配图组装装配图组装通过网课的学习，掌握了SolidWorks2018的基本操作包括：裁剪实体、延伸、拉伸等等，通过同轴线、同轴心以及基准点的配合实现装配体的组装，通过参考文献得到零件参数规格，基本操作后通过零件图调整基准点后的相互配合得到装配图。（三）装配图渲染PhotoView360渲染，通过内置的的3D渲染插件，可以对零件以及零件构成的装配图进行外观、布景的美化和贴图编辑，选择日常生活中该设计的工作场所进行布景、装饰，然后对零件进行渲染处理，并对渲染细节进行设置。在SW2018版本中，“PhotoView360”作为SW本身的一个插件存在，无需额外安装，可以给到十分醒目的仿真体验。装配图渲染是SW自带的功能，首先将清洁小车表面选择合适的材料，在这里我选择了镀铬的哑光材料，当然在实物制作中会选择其他价格适中、强度到位的材料作为替换。其次选择醒目的撞色配色，最后将小车渲染，放入软件自带的环境模拟场景中得到渲染后的清洁小车如下图所示。（四）动画演示通过Instant3D插件，使智能清洁小车和模拟家庭场景的路面基准点配合，特意在模拟路面上，刻画出弯曲的路径曲线，并加入带有警示的雪糕筒作为测试道具，从而模拟清洁小车在家庭环境中的避障、防倒、防侧翻的功能。使用SolidWorks来进行动画仿真并非是设计内容，Instant3D作为插件能够做出多轴减速器、摇杆结构等等机械设计的仿真，给予观众更直观的认识，能更加清楚的认识到不管是纯机械部件也好，亦或是电气设备，它们背后的机械原理，正逢疫情，我们的实验小组因为时间、地点的约束，选择采用一种动画仿真的形式代替实物进行展示。（五）电路设计智能清洁小车的电路设计是分开设计的，不共地的分开设计，让功能区域和驱动区域电路在运行当中，波形图正常且不会失真，大大增强了电路的可靠性。以上排线图将电源电路、复位电路、晶振电路红外遥控接收电路、举升电路分开接地，完成了以上所述，在现实的运行中，保证了清洁小车的“心脏”部分有条不紊地工作，该设计部分必不可少。输入接口输入开关名称输出接口驱动设备吸尘风机驱动电路：P0.1-P0.2风机驱动开关P1.1-P1.2吸尘风机水泵电机驱动电路：P0.3-P0.4水泵驱动开关P1.3-P1.4水泵电机轮毂电机驱动电路：P0.5-P0.6单轮开关P1.5-P1.6单轮电机P0.7-P2.0单轮开关P1.7单轮电机P2.1-P2.2单轮开关P3.3单轮电机P2.3-P2.4单轮开关P3.2单轮电机清洁扫刷电机驱动电路：P2.5-P2.6左扫刷开关P3.5扫刷电机P2.7P3.0右扫刷开关P3.4扫刷电机电路板的尺寸与器件的布置

国家的印制电路板标准隔几年会更新一次，电路板根据网上的尺寸数据，按需求选择。大了印制线条就会长，继而增加了阻抗，抗噪声能力直线下滑，电路板的制作费用随之提高；电路板的大小偏小，那么使得散热也会成为问题，同时也会干扰附近的线路。在电元器件的安装摆放方面与其它逻辑电路的安装大致相同，需要把同一大类的电元器件尽量靠着摆放，相互靠近可以让小车在清洁作业中减少噪音。在相关实验当中得出的实验结果也印证了这一点。逻辑电路附近保持空缺是最好的，在此处我们选择启用多个电路板，并且在彩图绘制之初，就在后轮电机上方留下了电路板的放置空间，假如无该空间，电路板安装在小车底部，则会增加小车运行风险与不确定性，并且电路板外置会减少可使用的时间长短。二、散热设计

由于散热而导致的机器失灵屡见不鲜，采用何种方式进行排版是重中之重，我们通过查阅相关资料，将排列规则反复研究，最终确定了直排立式的安装方式。利用空气冷却，冷热空气对流的方式，可冷却PCB板，这种情况将其纵向排列即可，可充分降温。小的窍门，将PCB板上的元器件进行区分，电容、集成电路等等放在上风口处。大规模的集成电路可以放置在下风口进行通风。前者为低耗元件。后者为高耗能元件。大功率的元器件我们放置在PCB板的末端，也就是靠近清洁小车外壳的一端，纵向层面大功率元件靠上，横向层面大功率元件靠机箱外壳，即可充分降温。一些受热影响使用的电元器件应放在通风良好的地方（即小车尾部的空间）避免将它放在热源的顶部，良好的PCB板布局实际上也是保障了核心的安全问题。设备内PCB板的散热主要依靠空气流动，在组装时可以外置散热风扇，功率合理的情况下，使得小车电路部分更加安全。配置器件、印制电路板做到避免在某个区域留有较大的空缺部分，这是考虑到空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动。三、电磁兼容性设计

电子设备在电磁环境下能够正常运转则非常考验它的电磁兼容性。通过改变物理参数使得电子设备能够在强磁干扰、正常完成清洁任务，并且自身所释放的电子干扰不会影响其它电器的使用，这就是此设计的目的所在。（1）导线宽度

PCB板排线上所产生的电磁干扰主要是来源于电感因素而产生的，因此应尽量降低PCB板排线的电感量。PCB板排线的电感量通过公式得知和它的长度是成正比的，和它的径向长度是呈现反比的，排线越短、越细越能抑制这种现象。驱动器衔接的信号线会有瞬变电流通过，PCB板排线越短越好短。我们设计的电路PCB板排线宽在0.5mm。（2）排线方式

在PCB板排线正面进行横向排线，反面进行交叉方向的排线，然后在使用用金属化孔连接的方式。不用长距离的排线也是进一步抑制它们线与线之间的电磁干扰。四、接地的情况分析

接地是使得干扰减少的普遍做法。将驱动、功能模块大大小小电路全部分开接地这样就解决大部分因共接地线而产生的干扰问题，让元件能够正常运行。1、接地点数

低频电路涉及到接地点数的问题，则要考虑工作频率。如果信号的工作频率在1MHz以下，PCB板排线的布线和电源器间的电磁感应影响较小，此时接地电路形成的环流对PCB板上元件影响较大，此时应使用单点接地。工作频率在10MHz以上的时候，地线阻抗上升，那么降低地线的阻抗，所以多点接地适用。2、数电模电分离

增加线性电路的接地面积。PCB板上高速逻辑电路、线性电路相分离，两条地线也同时分开，分别与电源端的地线连接。3、接地线加粗

接地线过细，接地电位将会因为电流的改变而发生改变，电子设备的电平不稳，抗噪声性能失效。我们将接地线的设计尽可能地加粗，使它能通过位于PCB板的允许电流。最终我们的设计规格选择接地线的宽度为2mm。4、接地线构成闭环路

PCB板地线系统只通过数电来构成，PCB板上的大小集成电路组件，碰上功耗大的电元器件时，接地线直径大小会产生较大的电位差，抗噪音能力下降，接地结构成环路，电位差值相应减小，元件因抗噪音能力恢复而恢复稳定。结论通过完成这次毕业设计，我能感觉得到大学专业基础课的学习都是铺垫，至于做出实物还是需要更多地去自我提高软件的操作，大学的意义更多地教会我们自学的能力以及解决问题的思维。这次毕业设计中，清洁小车仍然存在很多漏洞，比如世面上的相关产品最热门的就是自动分区域清洁功能、可远程控制，在这方面我们的设计仍然有功能性的缺失，还有就是外形的设计上，没有考虑到桌子、床铺的高度，外观设计上可能没有考虑到这点。采用PLC的作品可能在运算方面有所欠缺、进而使得功能性无法覆盖更多。该设计构成了新型居住环境控制的小系统、小生态,在对人们日常生活质量的改善起到了极其重要的作用,具有优秀的应用价值和良好的发展前景。就目前国内市场环境来看,人们使用该系统的成本还相对较高,加之行业目前并没有形成完善的管理标准,对我国智能家居的发展造成了很大的阻碍。因此,在未来的发展中,应逐渐解决以上问题,才能使我国智能家居产业大生态环境赢得更好的发展趋势。最后，要强调的是这次设计，小组成员分工明确，保证了软件电路、结构组成、外形渲染仿真三合一，让我们学会了更全面地去思考，并将虚拟的设计带入到现实的生活场景中。这种学习的经验将会对我们以后的工作生活带来许多积极影响！致谢本论文是在李琳导师亲自指导下完成的，李琳导师在毕业设计过程当中，由于疫情的原因导致无法面对面指导，通过视频会议的方式帮助我们小组确定了开题报告，在小组的设计分工和前期工作中也给予过我们非常有建设性的建议，这大大加快了我们的前期的过渡流程并陪伴我们直到设计结束，在此，对李琳导师表示衷心的感谢。小组成员分工明确，并且有多次交流，使得很多设计的想法、理念能成为组员之间的共识，虽然每个人的工作都不太相同，但是组合而成的作品还是有很多相通的地方，有新奇的、创新性的想法我们在讨论结束后添加进入我们的设计当中。对大学这四年中我遇到的所有老师表示衷心的感谢，感谢他们给予我诸多教导和帮助，无论是基础学科还是专业课程，他们都耐心负责地解答疑惑。我自我学习的能力也随之增强。也正因为各位老师的认真，掌握和运用了专业知识，并运用在本次设计中，顺利完成此次毕业设计及论文。感谢身边的同学朋友门，在毕业设计的软件操作阶段，他们给我推荐了SolidWorks的视频教学资源，在一些设计上的问题，他们也非常热心地给予我帮助。此外，也要感谢我的父母，他们的支持和理解让我的大学四年过得充实且有意义，在最后的毕业设计阶段正逢疫情。他们的行动让我得以顺利完成任务。学无止境，争取不辜负父母对我的付出。同时，也要感谢学院所有的导师在四年时间里给予我们知识和学习能力的培养。在本文结束之际，特向我敬爱的老师们致谢！参考文献[1]向晓汉，《PLC编程》，化工出版社[2]廖常初，《PLC应用技术》，机械工程出版社[3]黄永红，《电器控制与PLC应用技术》，机械工程出版社[4]张晓智，《SolidWorks从入门到精通》，机械工业出版社[5]赵罘，《SolidWorks机械实例版》，化学工业出版社[6]程龙泉，《PLC编程与应用技术》，冶金工业出版社[7]陈建明，《电气控制与PLC应用》，电子工业出版社[8]马华玲，仿真软件在高校电子类课程设计中的应用[J]，教育教学论坛[9]刘侠,尹家军,饶勇平,等.一种除尘清洁小车定位装置及其定位方法[10]段春艳光伏智能运维机器人跨行运载小车的优化设计[J].电子技术与软件工程,2019(11).[11]杨志宇,程鹏,起航.基于PLC对小车自动控制[J].神州,[12]杜莹.SolidWorks:简化的3D设计[J].中国制造业信息化,2012,41(Z1):37-37.[12]杨国新,王定标.基于SolidWorks的机械零部件虚拟装配体设计技术[J].煤矿机械,2007,028(007):75-77.[13]Guo-QuanXU,Zhi-ChaoH.ResearchonParametricDesigninItsFurtherDevelopmentBasedonSolidWorks[J].machinedesign&research,2007.2017(3):25-25.

怎样提高电脑系统运行速度WindowsXP的启动速度比Windows2000要快30%左右，但相对于Windows98仍然要慢了不少，不过，我们可以通过优化设置，来大大提高WindowsXP的启动速度。加快系统启动速度主要有以下方法：尽量减少系统在启动时加载的程序与服务；对磁盘及CPU等硬件进行优化设置；修改默认设置，减少启动等待时间等。这些方法大部分既可减少系统启动的时间，又可以节省系统资源，加快电脑运行速度。1.加快系统启动速度WindowsXP的启动速度比Windows2000要快30%左右，但相对于Windows98仍然要慢了不少，不过，我们可以通过优化设置，来大大提高WindowsXP的启动速度。加快系统启动速度主要有以下方法：尽量减少系统在启动时加载的程序与服务；对磁盘及CPU等硬件进行优化设置；修改默认设置，减少启动等待时间等。这些方法大部分既可减少系统启动的时间，又可以节省系统资源，加快电脑运行速度。(1)MsconfigWindowsXP的启动速度在系统安装初期还比较快，但随着安装的软件不断增多，系统的启动速度会越来越慢，这是由于许多软件把自己加在了启动程序中，这样开机即需运行，大大降低了启动速度，而且也占用了大量的系统资源。对于这样一些程序，我们可以通过系统配置实用程序Msconfig将它们从启动组中排除出去。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框中键入“Msconfig”，回车后会弹出“系统配置实用程序”对话框，选择其中的“启动”选项卡(如图1)，该选项卡中列出了系统启动时加载的项目及来源，仔细查看每个项目是否需要自动加载，否则清除项目前的复选框，加载的项目越少，启动的速度就越快。设置完成后需要重新启动方能生效。(2)BootvisBootvis是微软提供的一个启动优化工具，可提高WindowsXP的启动速度。用BootVis提升WindowsXP的启动速度必须按照正确的顺序进行操作，否则将不会起到提速的效果。其正确的操作方法如下：启动Bootvis，从其主窗口(如图2)中选择“工具”菜单下的“选项”命令，在“符号路径”处键入Bootvis的安装路径，如“C:\ProgramFiles\Bootvis”，单击“保存”退出。从“跟踪”菜单中选择“下次引导”命令，会弹出“重复跟踪”对话框，单击“确定”按钮，BootVis将引导WindowsXP重新启动，默认的重新启动时间是10秒。系统重新启动后，BootVis自动开始运行并记录启动进程，生成启动进程的相关BIN文件，并把这个记录文件自动命名为TRACE_BOOT_1_1。程序记录完启动进程文件后，会重新启动BootVis主界面，在“文件”菜单中选择刚刚生成的启动进程文件“TRACE_BOOT_1_1”。窗口中即会出现“CPU>使用”、“磁盘I/O”、“磁盘使用”、“驱动程序延迟”等几项具体图例供我们分析，不过最好还是让BootVis程序来自动进行分析：从“跟踪”菜单中选择“系统优化”命令，程序会再次重新启动计算机，并分析启动进程文件，从而使计算机启动得更快。(3)禁用多余的服务WindowsXP在启动时会有众多程序或服务被调入到系统的内存中，它们往往用来控制Windows系统的硬件设备、内存、文件管理或者其他重要的系统功能。但这些服务有很多对我们用途不大甚至根本没有用，它们的存在会占用内存和系统资源，所以应该将它们禁用，这样最多可以节省70MB的内存空间，系统速度自然也会有很大的提高。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框键入“services.msc”后回车，即可打开“服务”窗口。窗口的服务列表中列出了系统提供的所有服务的名称、状态及启动类型。要修改某个服务，可从列表双击它，会弹出它的属性对话框(如图3)，你可从“常规”选项卡对服务进行修改，通过单击“启动”、“停止”、“暂停”、“恢复”四个按钮来修改服务的状态，并可从“启动类型”下拉列表中修改启动类型，启动类型有“自动”、“手动”、“已禁用”三种。如果要禁止某个服务在启动自动加载，可将其启动类型改为“已禁用”。WindowsXP提供的所有服务有36个默认是自动启动的，实际上，其中只有8个是必须保留的(见下表)，其他的则可根据自己的需要进行设置，每种服务的作用在软件中有提示。4)修改注册表来减少预读取，减少进度条等待时间WindowsXP在启动过程中会出现一个进度条，我们可以通过修改注册表，让进度条只跑一圈就进入登录画面。选择“开始”菜单中的“运行”命令，在“运行”对话框键入“regedit”命令后回车，即可启动注册表编辑器，在注册表中找HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\PrefetchParameters，选择其下的EnablePrefetcher键，把它的键值改为“1”即可。(5)减少开机磁盘扫描等待时间当Windows日志中记录有非正常关机、死机引起的重新启动，系统就会自动在启动的时候运行磁盘扫描程序。在默认情况下，扫描每个分区前会等待10秒钟，如果每个分区都要等上10秒才能开始进行扫描，再加上扫描本身需要的时间，会耗费相当长的时间才能完成启动过程。对于这种情况我们可以设置取消磁盘扫描的等待时间，甚至禁止对某个磁盘分区进行扫描。选择“开始→运行”，在运行对话框中键入“chkntfs/t:0”，即可将磁盘扫描等待时间设置为0；如果要在计算机启动时忽略扫描某个分区，比如C盘，可以输入“chkntfs/xc:”命令；如果要恢复对C盘的扫描，可使用“chkntfs/dc:”命令，即可还原所有chkntfs默认设置，除了自动文件检查的倒计时之外。2.提高系统运行速度提升系统运行速度的思路与加快启动的速度类似：尽量优化软硬件设置，减轻系统负担。以下是一些常用的优化手段。(1)设置处理器二级缓存容量WindowsXP无法自动检测处理器的二级缓存容量，需要我们自己在注册表中手动设置，首先打开注册表，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”，选择其下的“SecondLevelDataCache”，根据自己所用的处理器设置即可，例如PIIICoppermine/P4Willamette是“256”，AthlonXP是“384”，P4Northwood是“512”。(2)提升系统缓存同样也是在“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”位置，把其下的“LargeSystemCache”键值从0改为1，WindowsXP就会把除了4M之外的系统内存全部分配到文件系统缓存中，这样XP的内核能够在内存中运行，大大提高系统速度。通常来说，该优化会使系统性能得到相当的提升，但也有可能会使某些应用程序性能降低。需要注意的是必须有256M以上的内存，激活LargeSystemCache才可起到正面的作用，否则不要轻易改动它。(3)改进输入/输出性能这个优化能够提升系统进行大容量文件传输时的性能，不过这只对服务器用户才有实在意义。我们可在中新建一个DWORD(双字节值)键值，命名为IOPageLockLimit。一般情况下把数据设置8~16MB之间性能最好，要记住这个值是用字节来计算的，例如你要分配10MB的话，就是10×?1024×1024，也就是10485760。这里的优化也需要你的机器拥有大于256M的内存。(4)禁用内存页面调度在正常情况下，XP会把内存中的片断写入硬盘，我们可以阻止它这样做，让数据保留在内存中，从而提升系统性能。在注册表中找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\SessionManager\MemoryManagement\”下的“DisablePagingExecutive”键，把它的值从0改为1即可禁止内存页面调度了。(5)关闭自动重新启动功能当WindowsXP遇到严重问题时便会突然重新开机，可从注册表将此功能取消。打开注册表编辑器，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\CrashControl\”将AutoReboot键的Dword值更改为0，重新启动后设置即可生效。(6)改变视觉效果WindowsXP在默认情况下启用了几乎所有的视觉效果，如淡入淡出、在菜单下显示阴影。这些视觉效果虽然漂亮，但对系统性能会有一定的影响，有时甚至造成应用软件在运行时出现停顿。一般情况下建议少用或者取消这些视觉效果。选择桌面上“我的电脑”图标，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，打开“系统属性”对话框。选择“高级”选项卡，在其中的“性能”栏中单击“设置”按钮，会弹出“性能选项”对话框(如图4)，可选择“调整为最佳性能”单选框来关闭所有的视觉效果，也可选择“自定义”然后选择自己需要的视觉效果。(7)合理设置页面虚拟内存同样也是在“性能选项”对话框中，选择“高级”选项卡，在其中的“虚拟内存”栏中单击“更改”按钮，接下来选择虚拟内存为“自定义大小”，然后设置其数值。一般情况下，把虚拟设为不小于256M，不大于382M比较合适，而且最大值和最小值最好一样。(8)修改外观方案WindowsXP默认的外观方案虽然漂亮，但对系统资源的占用也多，可将其改为经典外观以获得更好的性能。在桌面空白位置单击鼠标右键，从弹出的快捷菜单中选择“属性”命令，会打开“显示属性”对话框，在“主题”选项卡选择主题为“Windows经典”，即可将外观修改为更为经济的Windows经典外观。(9)取消XP对ZIP支持WindowsXP在默认情况下打开了对zip文件支持，这要占用一定的系统资源，可选择“开始→运行”，在“运行”对话框中键入“regsvr32/uzipfldr.dll”，回车确认即可取消XP对ZIP解压缩的支持，从而节省系统资源。(10)关闭Dr.WatsonDr.Watson是WindowsXP的一个崩溃分析工具，它会在应用程序崩溃的时候自动弹出，并且在默认情况下，它会将与出错有关的内存保存为DUMP文件以供程序员分析。不过，记录DUMP文件对普通用户则毫无帮助，反而会带来很大的不便：由于Dr.Watson在应用程序崩溃时会对内存进行DUMP记录，将出现长时间硬盘读写操作，要很长一断时间程序才能关闭，并且DUMP文件还会占用大量磁盘空间。要关闭Dr.Watson可打开注册表编辑器，找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\WindowsNT\CurrentVersion\AeDebug”分支，双击其下的Auto键值名称，将其“数值数据”改为0，最后按F5刷新使设置生效，这样就取消它的运行了。同样，我们可以把所有具备调试功能的选项取消，比如蓝屏时出现的memory.dmp，可在“系统属性”对话框中选择“高级”选项卡，单击“启动和故障恢复”栏中的“设置”按钮，并在弹出的“启动和故障恢复”对话框中选择“写入调试信息”为“无”(如图5)。(11)启动硬盘/光驱DMA模式打开“系统属性”对话框，选择“硬件”选择卡中的“设备管理器”按钮，打开“设备管理器”窗口，在设备列表中选择“IDEATA/ATAPI控制器”，双击“主要IDE通道”或“次要IDE通过”，在其属性对话框的“高级设置”选项卡中检查DMA模式是否已启动，一般来说如果设备支持，系统就会自动打开DMA功能，如果没有打开可将“传输模式”设为“DMA(若可用)”。(12)关掉不用的设备WindowsXP总是尽可能为电脑的所有设备安装驱动程序并进行管理，这不仅会减慢系统启动的速度，同时也造成了系统资源的大量占用。针对这一情况，你可在设备管理器中，将PCMCIA卡、调制解调器、红外线设备、打印机端口(LPT1)或者串口(COM1)等不常用的设备停用，方法是双击要停用的设备，在其属性对话框中的“常规”选项卡中选择“不要使用这个设备(停用)”。在重新启动设置即可生效，当需要使用这些设备时再从设备管理器中启用它们。(13)关闭错误报告当应用程序出错时，会弹出发送错误报告的窗口，其实这样的错误报告对普通用户而言几乎没有任何意义，关闭它是明智的选择。在“系统属性”对话框中选择“高级”选项卡，单击“错误报告”按钮，在弹出的“错误汇报”对话框中，选择“禁用错误汇报”单选项，最后单击“确定”即可。另外我们也可以从组策略中关闭错误报告：从“运行”中键入“gpedit.msc”，运行“组策略编辑器”，展开“计算机配置→管理模板→系统→错误报告功能”，双击右边设置栏中的“报告错误”，在弹出的“属性”对话框中选择“已禁用”单选框即可将“报告错误”禁用。(14)关闭自动更新“自动更新”功能对许多WindowsXP用户而言并不是必需的，可将其关闭以节省系统资源。在“我的电脑”上单击鼠标右键，从快捷菜单中选择“属性”命令，选择“系统属性”对话框中的“自动更新”选项卡，勾选“关闭自动更新，我将手动更新计算机”单选框，单击“确定”按钮即可关闭自动更新功能。如果在“服务”已经将“AutomaticUpdates”服务关闭，“系统属性”对话框中的“自动更新”选项卡就不能进行任何设置了。(15)去掉菜单延迟去掉菜单弹出时的延迟，可以在一定程度上加快XP。要修改的键值位置在“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”。修改其下的“MenuShowDelay”键，把默认的400修改为0，按F5刷新注册表即可生效。(16)清除预读文件WindowsXP的预读设置虽然可以提高系统速度，但是使用一段时间后，预读文件夹里的文件数量会变得相当庞大，导致系统搜索花费的时间变长。而且有些应用程序会产生死链接文件，更加重了系统搜索的负担。所以，应该定期删除这些预读文件。预计文件存放在WindowsXP系统文件夹的Prefetch文件夹中，该文件夹下的所有文件均可删除。(17)关闭自动播放功能在WindowsXP中，当往光驱中放入光盘或将USB硬盘接上电脑时，系统都会自动将光驱或USB硬盘扫描一遍，同时提示你是否播放里面的图片、视频、音乐等文件，如果是拥有多个分区的大容量的USB硬盘，扫描会耗费很长的时间，而且你得多次手动关闭提示窗口，非常麻烦。这种情况下我们可以将WindowsXP的自动播放功能关闭。运行“组策略”程序。在组策略窗口左边栏中，打开“计算机配置”，选择“管理模板”下的“系统”，然后在右边的配置栏中找到“关闭自动播放”并双击它，会弹出“关闭自动播放属性”对话框。在其中“设置”选项卡中选择“已启用”，“关闭自动播放”下拉列表中选择“所有驱动器”(如图6)。这样以后就不用担心WindowsXP的“自动播放”功能带来的麻烦了。如果你只是想禁止系统扫描某个驱动器(如USB硬盘)上的文件，可采用下面的方法。先连上你的USB硬盘，让系统将它识别出来。然后打开“我的电脑”，选择USB硬盘上的某个分区，按鼠标右键，会弹出磁盘属性窗口，选取“自动播放”选项卡，将所有内容的类型都选择为不执行操作。如果USB硬盘有多个分区，对所有分区都进行同样的操作，这样当你将USB驱动器拔掉再重新接上时，系统会将USB硬盘识别出来，而不会反复问你是否播放USB硬盘中的文件了。3.加快关机速度WindowsXP的关机速度要慢于启动速度，特别有些任务还需要手工结束，更加延缓了关机速度。因此，要加快关机速度，首先要开启WindowsXP的自动结束任务功能。具体步骤是：从注册表中找到“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”，把“AutoEndTasks”的键值设置为1即可。然后再修改“HungAppTimeout”为“4000(或更小)”(预设为5000)，该键值同样也在“HKEY_CURRENT_USER\ControlPanel\Desktop”下；最后一步再找到“HKEY_LOCAL_MACHINE\System\CurrentControlSet\Control\”，同样把WaitToKillServiceTimeout设置为“4000”；通过这样设置后的关机速度明显要加快了。够全面吧~~◆二、硬件优化设置◆1、关掉不用的设备

在设备管理器中，将PCMCIA卡、调制解调器、红外线设备、打印机端口(LPT1)或者串口(COM1)等不常用的设备停用，在要停用设备属性对话框中的“常规”选项卡中选择“不要使用这个设备(停用)”。当需要使用这些设备时再从设备管理器中启用它们。◆2、内存性能优化

WindowsXP中有几个选项可以优化内存性能，它们全都在注册表下面位置：HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSession

ManagerMemory

Management

1）禁用内存页面调度（Paging

Executive）

XP会把内存中的片断写入硬盘，我们可以阻止它这样做，让数据保留在内存中，从而提升系统性能。256M以上内存才使用这个设置。把“DisablePagingExecutive”的值从0改为1就可以禁止内存页面调度了。

2）提升系统缓存

必须有256M以上的内存，才激活它。把LargeSystemCache键值从0改为1，一般来说，这项优化会使系统性能得到相当的提升，但也有可能会使某些应用程序性能降低。

3）输入/输出性能

内存大于256M才更改这里的值，这个优化只对server（服务器）用户才有实在意义，它能够提升系统进行大容量文件传输时的性能。建一个DWORD（双字节值）键值，命名为IOPageLockLimit，数值设8M－16M字节之间性能最好，具体设什么值，可试试哪个值可获得最佳性能。这个值是用字节来计算的，比如你要分配12M，就是12×1024×1024，也就是12582912。◆3、启动硬盘/光驱DMA模式

“系统属性”－“硬件”－“设备管理器”，在设备列表中选择“IDE

ATA/ATAPI控制器”，双击“主要

IDE

通道”或“次要

IDE

通道”，在其属性对话框的“高级设置”选项卡中检查DMA模式是否已启动，一般来说如果设备支持，系统就会自动打开DMA功能，如果没有打开可将“传输模式”设为“DMA（若可用）”（在BIOS里也应该要先设为支持DMA）。

◆4、关闭自动播放功能

运行“组策略”程序,在组策略窗口左边栏中打开“计算机配置”，选择“管理模板”下的“系统”，然后在右边的配置栏中找到“关闭自动播放”并双击它，会弹出“关闭自动播放属性”对话框，在其中“设置”选项卡中选择“已启用”，“关闭自动播放”下拉列表中选择“所有驱动器”。

◆5、设置二级缓存容量

WindowsXP有时无法自动检测处理器的二级缓存容量，需要我们手动设置。运行注册表编辑器，找到HKCU_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlSession

ManagerMemory

Management,选择Dword值SecondLevelDataCache（如果没有就新建这个值），修改这个值（填时使用10进制）为你的CPU的二级缓存的大小，比如你的CPU的二级缓存是256KB，就修改Dword值SecondLevelDataCache为10进制的256即可。二级缓存大小介绍AMD系列Duron

64KB

K6-3

Thunderbird

AthlonXP

256KB

K6-2

Athlon

512KB；Intel系列CeleronA

Celeron2

128KB

P2

Mobile

P3E(EB)

P4

Willamett