基于PLC控制的全自动洗车机研究毕业论文
基于PLC控制的全自动洗车机研究毕业
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摘要........................................... 错误！未定义书签。ABSTRACT ......................................... 错误！未定义书签。目录............................................................ I 绪论 (1)
第一章基于可编程控制器的电梯控制系统 (2)
1.1 PLC可编程控制器 (2)
1.1.1 PLC简介 (2)
1.1.2 PLC提供的编程语言 (2)
1.1.3当代PLC 的发展 (3)
1. 2 基于PLC控制的全自动洗车机的特点 (4)
第2章洗车机控制方案确定 (6)
2.1 洗车机的分类 (6)
2.2 自动洗车机种类的选择 (7)
2.3 自动洗车机的工艺控制要求 (7)
2.4 洗车机控制系统原理框图 (9)
第3章硬件系统的设计 (10)
3.1 洗车机的外型构造 (10)
3.2 洗车机控制台设计 (10)
3.3 主电路图的设计 (18)
3.4 控制电路的设计 (20)
3.4.1 PLC的选择 (20)
3.4.2 PLC接口与硬件的接口 (20)
3.4.3 PLC接线图 (21)
第4章系统的软件设计 (23)
4.1 车辆检测控制 (23)
4.1.1 光电传感器的分类 (23)
4.1.2光电式传感器的应用 (23)
4.1.3 光电传感器的发展 (23)
4.2 门架的移动和滚筒的旋转控制 (24)
4.2.1 水平滚筒的控制 (24)
4.2.2 滚筒旋转 (24)
4.2.3 门架的前进与后退 (24)
4.3 手动控制 (25)
4.4 故障报警 (25)
4.5 程序流程图 (25)
4.6 程序的编译 (25)
结论 (28)
参考文献 (30)
致谢 (31)
绪论
全自动洗车机的推广和应用，对洗车行业提高效率，节约水资源，符合环保要求，降低经营成本，获取更大利润提供了契机。尤其在大中型城市的机场、高速公路的进口、政府机构和高档社区、大型餐饮、超市的停车场、大型社会、文化活动的现场等机动车流量较大的地区，全自动洗车机提供的快速、优质、高效的服务，以及在美化城市方面所起的重要作用，将大大提升洗车行业的地位、形象和影响。
全自动洗车机在欧美、日本已广为使用，拥有量均达数十万台，其突出的优点，良好的洗车效果、作用、和影响已得到验证和社会的广泛认同。随着中国经济的飞速发展，汽车越来越多的进入了家庭，汽车的快速增加与人们生活节奏的日益加快，使得自动动洗车机现在越来越受到广大车主的青睐。国内全自动洗车机在首都北京已装机达800台之多，但一些省会和大中型城市仅有少量使用，其余绝大多数城市还是一片空白，在洗车市场上所占的份额还比较小，但其潜力是巨大的和不容忽视的。我们坚信，全自动洗车机在当今国内洗车市场上，有着巨大的发展空间和广阔的市场前景，是一项具有可持续发展巨大潜力的上好项目。
假以时日，全自动洗车机取代人工洗车已经成为必然，而且也顺应时代发展的趋势。在当今科技迅速发展的信息时代，机械化、自动化、高科技化的服务方式必将成为洗车业发展的主导方向。全自动洗车设备必将领导洗车行业的新潮流，成为21世纪中国最流行的新型洗车方式。
第一章基于可编程控制器的电梯控制系统
1.1 PLC可编程控制器
1.1.1 PLC简介
PLC即可编程控制器（Programmable logic Controller，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：
PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC。
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。
1.1.2 PLC提供的编程语言
标准语言梯形图语言也是我们最常用的一种语言，它有以下特点:
1．它是一种图形语言，沿用传统控制图中的继电器触点、线圈、串联等术语和一些图形符号构成，左右的竖线称为左右母线。
2．梯形图中接点（触点）只有常开和常闭，接点可以是PLC输入点接的开关也可以是PLC内部继电器的接点或内部寄存器、计数器等的状态。
3．梯形图中的接点可以任意串、并联，但线圈只能并联不能串联。4．内部继电器、计数器、寄存器等均不能直接控制外部负载，只能做中间结果供CPU内部使用。
5．PLC是按循环扫描事件，沿梯形图先后顺序执行，在同一扫描周期中的结果留在输出状态暂存器中所以输出点的值在用户程序中可以当做条件使用。
6 ．语句表语言，类似于汇编语言。
7．逻辑功能图语言，沿用半导体逻辑框图来表达，一般一个运算框表示一个功能左边画输入、右边画输出。
1.1.3当代PLC 的发展
随着个人计算(PC机)和通讯技术的发展,现在PLC和DCS的设计结构越来越接近.基本构架都是操作站通过以太网接主站，主站通过现场总线接从站。出于安全性的考虑，冗余技术也不断发展，双冗余（如：GTCON2000）、三冗余(如：TRICON)、七冗余（航空领域）。从PLC主站CPU的运行方式上又分为冷备、热备和同步热备。冗余技术的发展使得PLC可以冲破低级芯片的限制，而大量应用尖端的电子技术，与PC机发展同步。由于个人计算机的飞速发展，PC机变得稳定而可靠。其接口的开放性，通讯和cpu的速度都使得它比原始设计思想下的PLC更适用于工控的要求。因此出现了软PLC的概念，又称为软逻辑。其构架是：在PC机上安装如Linux、WinCE等操作系统，而在操作系统中运行IEC1131的逻辑执行程序，作为PLC系统的主站（如：GTCON2000就是如此）。这种嵌入式的PLC使得工业控制可以应用各个领域的先进技术，突破了禁锢瓶颈，典型的软逻辑PLC结构为ARM嵌入Linux 然后安装PLC解释程序（https://www.wendangku.net/doc/201773239.html,）。软PLC的另外一个发展分支是，直接在微软的个人计算机操作系统上运行类似PLC的软件，而用计算机取代PLC系统中的主站。运行软件PLC的计算机可以充分应用计算机的开放性接口和通讯速度，兼容性好。可以挂接板卡、USB设备、以太网设备、串行通讯设备。比较典型的应用方案是：组态王软逻辑通过串行通讯（现在也可用以太网）挂接研华的亚当模块。随着电子技术、通讯技术和软件技术的不断发展。
这种构架将完全取代PLC 和DCS 成为主流形式。但目前PC机技术、操作系统和以太网还不能满足可靠性要求。
1. 2 基于PLC控制的全自动洗车机的特点
1．可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
2．配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3．易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4．系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。
5．体积小，重量轻，能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。
第2章洗车机控制方案确定
洗车机有很多的控制方案。这还要跟洗车机的种类而定
2.1 洗车机的分类
一．按工作方式分：固定式和移动式。
固定式：洗车机不动，汽车由机械牵引或自行缓慢通过洗车机的工作区域，洗车机通过各种检测设备反馈的信息，按照相应的指令程序自动运行，达到清洗汽车的工作方式。如：隧道式连续洗车机、大(中小)型通道式洗车机、无轨电车(地铁、旅客列车)清洗机等。移动式，即汽车不动，洗车机按照一定的程序在导轨上来回移动，同时执行洗车指令的工作方式。如：龙门往复式洗车机、大(中小)型移动式洗车机等。
二．按清洗车型分：小车型、大车型、特种车型。
市场上用于商业用途的绝大部分属于小车型洗车机，该类包含龙门往复式洗车机、隧道连续式洗车机、无刷往复式洗车机等。大车型洗车机主要包含大型移动式洗车机、大型通道式洗车机。特种车型洗车机主要为各种洗轮机、垃圾车清洗机、列车清洗机等。
三．洗车机从原理方面可以分为硬支承洗车机、软支承洗车机、半硬支承洗车机。
硬支承洗车机是平衡转速远低于参振系统共振频率的洗车机。平衡校验时，支承摆架相对处于“硬”状态，因此转子可以在接近实际轴承条件下进行平衡校正。具有操作简便、安全性能好的特点。
软支承洗车机是平衡转速大于参振系统共振频率的洗车机。平衡校验时，支承摆架相对处于“软”状态，因此转子校验平衡时。支承条件与实际轴承工作条件不同。具有测量精度高的特点。
半硬支承洗车机是平衡转速在0.3～0.5倍参振系统共振频率之间的洗车机。同时具有有硬支承洗车机支承刚度高的特点，又有软支承洗车机精度高的
优点。
四．洗车机从应用方面分可分为立式洗车机和卧式洗车机；专用洗车机和通用洗车机。
卧式洗车机是被平衡转子的旋转轴在洗车机上呈水平状态的洗车机。适用于有转轴或可装配工艺轴的转子，如机床主轴、滚筒、风机、增压器、电机转子、汽轮机等等。立式洗车机是被平衡转子的旋转轴在洗车机上呈垂直状态下的洗车机。适用于转子本身不具转轴的盘状工件如离合器、齿轮、风扇、压盘及其总成、制动盘、风叶、水泵叶轮、汽车飞轮、刹车毂、皮带轮、砂轮等盘类零件。通用洗车机是指能对形状和支承形式比较规则的转子进行动平衡的洗车机。通用洗车机操作简单，效率也较高。专用洗车机是能对支承形式和外观与一般转子不同的转子进行平衡的洗车机，例如特别针对发动机的曲轴，汽车的传动轴进行设计的洗车机。功能专一
2.2 自动洗车机种类的选择
本课题选择固定往复式洗车机。这种类型的洗车机适合采用PLC编程控制。往复式全自动洗车机是：汽车停在固定的位置不动，洗车设备根据车型来回往复运动。实现：自动冲洗底盘、自动冲洗车顶、自动仿行刷洗。一辆脏车进去，一辆净车出来，全过程只要几十秒。
2.3 自动洗车机的工艺控制要求
1．洗车系统的组成部分:
·一个支撑水平滚筒和垂直滚筒的门架，有一个双向操作（向前和向后）的电机驱动；
·一个用于旋转水平滚筒的电机；
·一个用于升、降水平滚筒的电机。
整套控制系统由PLC控制：
2.限位开关控制：
·车辆检测位置限位；
·水平滚筒的上限位；
·门架的前位置限位；
·门架的后位置限位。
3．自动冲洗
·初始条件：门架在车辆前部位置（门架归位开关闭合），辆车出现在冲洗区（车辆检测传感器闭合）。
·当初始条件满足时，按下启动按钮，开始如下的冲洗过程：
工作指示灯亮，等待10秒．水平滚动向下移动（KM1）水平滚筒到位（上滚筒到位传感器）停止3秒钟。
·水平滚筒和两个垂直滚筒开始正旋转（KM3）并且门架向前运动（KM5）。本例中，喷水泵（KM7）和旋转滚筒的电动机同时被激活。
·门架向前运动，碰到门架车尾限位开关时停止，电机全部停止5秒，这时门架自动后退（KM6）。与此同时平滚筒和两个垂直滚筒开始反旋转（KM4）。
·门架后退，碰到归位开关时停止，同时滚动停止旋转，并发出升起水平滚筒的命令（KM2），直到滚筒归位，结束循环。
4．手动立即停止和手动控制
·一个所存按钮可以在任何时候停止循环（立即停止所有电动机）。要开始一个新的循环，必须执行以下操作：
·按下手动升起滚筒按钮，将水平滚筒升至上限位置（至水平滚筒归位开关）。
·按下手动门架后退按钮，将门架退至初始位置（至门架归位开关）。5．报警保护
当系统出错时蜂鸣报警器报警指示，以下几种情况下会有报警警示