畢業(yè)論文設(shè)計(jì)：汽車自動(dòng)清洗裝置plc控制系統(tǒng)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 清洗、循環(huán)水洗車 —— 電腦洗車、非循環(huán)水洗車—— 手工洗車和高壓水槍清洗 [6]。 全自動(dòng)電腦洗車是 當(dāng)前熱門行業(yè)之一，它在洗車過(guò)程中用的所有水，都將通過(guò)水循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處理后循環(huán)再利用。由于電腦洗車速度快（幾分鐘即可清洗一輛車）、洗車效果好、節(jié)約水資源（一輛車僅耗水 L 左右）且成本低（清洗一輛車為 2 元左右），它已經(jīng)成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)大城市較為普及的洗車方式 [7]。 隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已擴(kuò)展到所有的控制領(lǐng)域。 PLC 的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要控制設(shè)備之一，傳統(tǒng)的人工洗車方式過(guò)于繁雜，浪費(fèi)人力，利用 PLC 控制的汽車自動(dòng)清洗裝置，就避免了傳統(tǒng) 洗車的缺陷 [8]。洗車過(guò)程由 PLC 控制著 ， 整個(gè)過(guò)程可在兩分鐘內(nèi)完成，且啟德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 動(dòng)之后無(wú)需由人控制，實(shí)現(xiàn)真正的全自動(dòng) [9]。目前， 隧道式洗車 在世界各地流行，在各大城市早已取代了傳統(tǒng)的人工洗車方式，這離不開 PLC 技術(shù) 的支持。 節(jié)水環(huán)保、增加技術(shù)含量和提高服務(wù)檔次，將成為洗車業(yè)發(fā)展的必由之路 [10]。 第二， PLC 控制系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯 條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 1968 年美國(guó) GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱 Programmable ,是世界上公認(rèn)的第一臺(tái) PLC[11]. 我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接 下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了 PLC的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF 系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D 系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的 S 系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的 YZ 系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著名的 PLC 生產(chǎn)廠家。可以預(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入， PLC 在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地 [12]。 21 世紀(jì)， PLC 會(huì)有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計(jì)算機(jī)技術(shù)的新成果會(huì) 更多地應(yīng)用于可編程控制器的設(shè)計(jì)和制造上，會(huì)有運(yùn)算速度更快、存儲(chǔ)容量更大、智能更強(qiáng)的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會(huì)進(jìn)一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品種會(huì)更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機(jī)界面、完備的通信設(shè)備會(huì)更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制場(chǎng)合的需求；從市場(chǎng)上看，各國(guó)各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會(huì)隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的加劇而打破，會(huì)出現(xiàn)少數(shù)幾個(gè)品牌壟斷國(guó)際市場(chǎng)的局面，會(huì)出現(xiàn)國(guó)際通用的編程語(yǔ)言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況來(lái)看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向。目前的計(jì)算機(jī)集 散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用 [13]。 2 論文的研究?jī)?nèi)容 研究?jī)?nèi)容總括 本文所研究的汽車自動(dòng)清洗 PLC 控制是以 PLC 為控制核心的自動(dòng)控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 4 包括：系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試，因此本論文的研究?jī)?nèi)容可以分為四個(gè)部分： （一）系統(tǒng)的開發(fā)過(guò)程 （二）硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括硬 件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時(shí)序圖。 （三）軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)：運(yùn)用功能指令進(jìn)行 PLC 控制程序設(shè)計(jì)，并有主程序、子程序和中斷程序，且系統(tǒng)有啟動(dòng)、停止功能。 （四）系統(tǒng)調(diào)試：實(shí)現(xiàn)自助洗車機(jī)的控制要求。 汽車自動(dòng)清洗裝置 PLC控制的總體設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)的開發(fā)是指 PLC 控制系統(tǒng)從任務(wù)提出到設(shè)計(jì)定型、制造調(diào)試、直到使用的整個(gè)過(guò)程。在 PLC 控制系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)中，首先要明確設(shè)計(jì)要求，即確定系統(tǒng)的功能指標(biāo)，然后制定系統(tǒng)方案，最后是方案的實(shí)施。 PLC 控制的主要內(nèi)容包含總體設(shè)計(jì)、硬件開發(fā)、軟件開發(fā)及樣機(jī)聯(lián)調(diào)等。硬件開發(fā)時(shí)要先設(shè)計(jì)、繪制原理圖，根據(jù)系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)獨(dú)立進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)；還要根據(jù)所設(shè)計(jì)的原理電路，綜合考慮系統(tǒng)的性能和計(jì)算要求，合理布置元器件。再進(jìn)行印刷電路板的設(shè)計(jì)、加工，最后將元器件仔細(xì)核對(duì)后焊接在線路板上。然后用萬(wàn)用表、邏輯測(cè)試筆、示波器等儀器對(duì)硬件線路進(jìn)行檢查排錯(cuò)，必要時(shí)借助仿真器進(jìn)行硬件調(diào)試 [13]。在完成了硬件和軟件的分別調(diào)試后就可進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，進(jìn)一步排除軟、硬件的錯(cuò)誤和不足，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤之處及時(shí)修正，直至所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的要求。圖 1 是系統(tǒng)的研制開發(fā)流程，本次設(shè)計(jì)就按照此流程來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)。 3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 在整個(gè)汽車自動(dòng)清洗 PLC 控制系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)控制相關(guān)開關(guān)完成的任務(wù)包括：噴水設(shè)備噴水，刷子洗刷，噴灑清潔劑以及風(fēng)扇的吹干動(dòng)作。接下來(lái)的兩節(jié)將分別介紹系統(tǒng)的輸入輸出地址以及相關(guān)的輸入輸出的電氣接口。 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 5 圖 1 系統(tǒng)的研制開發(fā)流程 修改程序和硬件 開始 研究課題，確定理論模型 總體設(shè)計(jì)，劃分為軟、硬件兩部分 軟件設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)流程圖 編寫程序 完成各子程序調(diào)試 選擇可編程控制器 設(shè)計(jì)硬件電路圖 設(shè)計(jì)輸入輸出電氣接口 軟、硬件結(jié)合起來(lái)調(diào)試 軟、硬件是否有故障 能否達(dá)到功能要求 開發(fā)結(jié)束 Y N N Y 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 輸入 /輸出地址表 根據(jù)汽車自動(dòng)清洗 PLC 控制的要求， PLC 的輸入、輸出地址表如表 1 所示。 表 1 汽車自動(dòng)清洗 PLC 控制的輸入、輸出地址表 輸入 輸出 器件代號(hào) 地址號(hào) 功能說(shuō)明 器件代號(hào) 地址 號(hào) 功能說(shuō)明 開關(guān) 0 X0 啟動(dòng)開關(guān) YV0 Y0 指示燈亮 開關(guān) 1 X1 右極限開關(guān) YV1 Y1 洗車機(jī)右移 開關(guān) 2 X2 左極限開關(guān) YV2 Y2 洗車機(jī)左移 開關(guān) 3 X3 復(fù)位開關(guān) YV3 Y3 噴水設(shè)備噴水 開關(guān) 4 X4 停止開關(guān) YV4 Y4 刷子洗刷 YV5 Y5 噴灑清潔劑 YV6 Y6 風(fēng)扇設(shè)備工作 電路設(shè)計(jì) 汽車自動(dòng)清洗 PLC 控制 I/O 電氣接口圖如圖 2 所示。開關(guān) 0～ 3 分別接 PLC 的 X0～ X3四個(gè)輸入，輸出 Y0～ Y6 分別接電磁閥的 YV0～ YV6。 PLC 選用 FX 系列任一型號(hào)均可以。汽車自動(dòng)清洗 PLC 控制系統(tǒng)使用時(shí)注意如下幾點(diǎn)： （ 1）先將洗車機(jī)啟動(dòng)，待穩(wěn)定后繼續(xù)后面的操作。 （ 2）各部分沒(méi)有問(wèn)題，按接口電路圖連線，并檢查接線正確與否。 （ 3）輸入程序，檢查無(wú)誤后，開啟電源運(yùn)行。 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 X 0X 1X 2X 3X 4Y V 2Y V 3Y V 4Y V 6Y V 5開 關(guān) 0C O M C O M開 關(guān) 1開 關(guān) 2開 關(guān) 3開 關(guān) 4電 源F X 系 列P L CY V 1Y 5Y 1Y 2Y 3Y 4Y 6Y 0Y V 0 圖 2 汽車自動(dòng)清洗 PLC 控制的 I/O 電氣接口圖 自動(dòng)清洗機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 自動(dòng)清洗機(jī)的總體結(jié)構(gòu)：行走系統(tǒng)，噴水系統(tǒng)，洗刷系統(tǒng)，噴灑清潔劑系統(tǒng)，烘干系統(tǒng)以及電氣控制系統(tǒng)，總體結(jié)構(gòu)見圖 3。 1 行走系統(tǒng) 行走系統(tǒng)是自動(dòng)清洗機(jī)的關(guān)鍵部分，它的穩(wěn)定性直接影響到整個(gè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性和連續(xù)性。考慮到成本問(wèn)題，行走電機(jī)不用步進(jìn)電機(jī)，運(yùn)用了北侖調(diào)速電機(jī)廠生產(chǎn)的三相異步電動(dòng)機(jī)，該電機(jī)帶有斷電剎車和減速箱裝置，性能可靠，輸入功率小，輸出力矩大等優(yōu)點(diǎn)。 2 電機(jī)部分 利用電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制清洗機(jī)系統(tǒng)的前進(jìn)和后退，另一個(gè)電機(jī)控制噴水，噴灑清潔劑，洗刷以及烘干過(guò)程。 德州學(xué)院 機(jī)電工程系 2021 屆 自動(dòng)化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 8 圖 3 系統(tǒng)流程圖 4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 圖 4 軟件設(shè)計(jì)流程 開始 啟動(dòng) 是否有中斷 是否有復(fù)位 執(zhí)行中斷