自動(dòng)洗車機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、題 目：自動(dòng)洗車機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：姓 名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：評(píng)語(yǔ)：成績(jī)：目指導(dǎo)老師簽名:日期：1 系統(tǒng)概述 3.1.1 應(yīng)用背景及意義 3.1.2 系統(tǒng)描述及設(shè)計(jì)要求 3.2 方案論證 4.3 硬件設(shè)計(jì) 6.3.1 系統(tǒng)原理方框圖 6.3.2 系統(tǒng)主電路原理圖 6.3.3 I/O 分配 7.3.4 PLC 選擇 8.3.5 PLC 控制原理圖 9.3.6 PLC 控制接線圖 1.0.3.7 元器件選型 1.2.4 軟件設(shè)計(jì) 1.3.4.1 主流程圖 1.3.4.2 梯形圖 1.3.5 系統(tǒng)調(diào)試 1.8.設(shè)計(jì)心得 2.0.參考文獻(xiàn) 2.0.1 系統(tǒng)概述1.1 應(yīng)用背景及意義汽車行業(yè)隨著

2、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍。 隨著時(shí)代發(fā)展， 人們生活水平 提高，人們對(duì)汽車的需求逐漸增加， 隨之而來的便是汽車的保養(yǎng)。其中汽車清洗 便是不可或缺的一項(xiàng)內(nèi)容。 當(dāng)今社會(huì)，高科技的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了各行業(yè)的自動(dòng)化控制， 但是在汽車清洗行業(yè)，大部分仍是人工完成。傳統(tǒng)洗車業(yè)利用人力，對(duì)汽車涂抹 泡沫，然后利用水泵對(duì)汽車進(jìn)行沖洗， 再在自然光及風(fēng)等條件下， 使清洗后的汽 車進(jìn)行自然風(fēng)干。雖然實(shí)現(xiàn)汽車清洗，但過分依賴人力，操作時(shí)間長(zhǎng)，浪費(fèi)大量 水資源，經(jīng)濟(jì)性差，不利于洗車業(yè)的發(fā)展。目前比較大型的汽車美容公司，雖然 實(shí)現(xiàn)了汽車的清洗、打蠟、噴漆等的自動(dòng)化，但成本高，其自動(dòng)控制系統(tǒng)不適合 小型的、專門的汽車清洗行業(yè)

3、。因此，對(duì)于中小型城市，汽車清洗業(yè)有著巨大的 發(fā)展?jié)摿?。如何?shí)現(xiàn)高效、 高質(zhì)量并且適用于小型汽車的自動(dòng)清洗， 就成了汽車 清洗行業(yè)發(fā)展的必然要求。本次設(shè)計(jì)采用 PLC 控制，通過線路的通斷來實(shí)現(xiàn)汽 車自動(dòng)清洗。它可以節(jié)省人力、物力資源，高效、準(zhǔn)確的完成洗車任務(wù)，為客戶 提供便利，而且極大的節(jié)約水資源， 符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的時(shí)代需要。 這套汽車 自動(dòng)清洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，適合不同場(chǎng)合的需求，尤其是中小型公司。1.2 系統(tǒng)描述及設(shè)計(jì)要求自動(dòng)洗車機(jī)由門式框架組成， 門式框架有一臺(tái)三相異步電機(jī)拖動(dòng)， 4KW 380V 50HZ，在車頭和車尾處分別設(shè)置有一個(gè)行程開關(guān)，門式框架上安裝有3個(gè)刷子（上、左

4、、右各 1個(gè)），分別有 1臺(tái)單相電機(jī)拖動(dòng)， 1.5KW 220V 50HZ ，同時(shí)門 式框架上安裝有 3組噴水噴頭（上、左、右各 1 個(gè)），由一臺(tái)水泵電機(jī)拖動(dòng) 1KW 220V 50HZ,噴頭由電磁閥控制 DC24V 5W。洗車機(jī)外部框架結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.2.1 所示。門架前進(jìn)門架后退洗車機(jī)門式框架左刷子車頭限位置開關(guān)車輛檢測(cè)接近傳感器車尾限位置開關(guān)圖1.1洗車機(jī)外部框架結(jié)構(gòu)圖具體功能實(shí)現(xiàn):1、按下啟動(dòng)按鈕，洗車機(jī)框架開始由車頭向車尾移動(dòng)，噴水設(shè)備開始噴水2、門式框架移動(dòng)到達(dá)車尾限位開關(guān)后，開始返回，并保持繼續(xù)噴水。3、門式框架移到車頭限位置后，保持噴水，同時(shí)刷子開始工作，框架開始 向車尾移

5、動(dòng)。4、門式框架移到車尾限位置后，保持噴水，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，框架開始向車頭移 動(dòng)。5、重復(fù)上面第3、4步，框架向車頭移動(dòng)至限位開關(guān)停止。洗車整個(gè)過程完 成。啟動(dòng)燈熄滅2方案論證使用PLC控制洗車機(jī)。自動(dòng)洗車機(jī)有啟動(dòng)、停止、復(fù)位功能，設(shè)計(jì)時(shí)需要三個(gè)輸入口輸入信號(hào)。本方案，按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)指示燈亮，自動(dòng)洗車機(jī)啟動(dòng); 洗車機(jī)由車頭向車尾移動(dòng)，噴水設(shè)備噴水； 當(dāng)?shù)竭_(dá)車尾限位置時(shí)， 觸動(dòng)行程開關(guān)SQ2,洗車機(jī)向車頭移動(dòng)，保持噴水；當(dāng)?shù)竭_(dá)車頭限位置時(shí)，行程開關(guān)SQ1動(dòng)作， 計(jì)數(shù)器CO動(dòng)作，保持噴水，刷子開始工作，洗車機(jī)向車尾移動(dòng)；當(dāng)?shù)竭_(dá)車尾限 位置后，保持噴水，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，洗車機(jī)向車頭移動(dòng)；洗車機(jī)到達(dá)車頭限位置

6、后重 復(fù)刷子開始工作后的過程一次， 洗車機(jī)再次回到車頭限位置后停止工作， 整個(gè)洗 車過程完成， 啟動(dòng)燈熄滅。 若在工作過程中發(fā)生停電等突發(fā)事情導(dǎo)致洗車機(jī)停止 工作，可通過復(fù)位按鈕使洗車機(jī)復(fù)位，然后啟動(dòng)重新工作。單片機(jī)主要應(yīng)用于辦公自動(dòng)化設(shè)備、 機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)過程控制、 日常生活 及家用電器等領(lǐng)域。在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化， 提高測(cè) 試的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比；具有以 下特點(diǎn)：（1）片內(nèi)存儲(chǔ)容量越來越大。（ 2）芯片引線齊全，容易擴(kuò)展。（ 3）運(yùn)行速度高，控制功能強(qiáng)。（4）單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息保存時(shí)間很長(zhǎng)，有的芯片可以達(dá)到100年以上。但

7、其也存在速度慢，功能不強(qiáng)，精度低、易受環(huán)境影響等缺點(diǎn)。也可采用常規(guī)低壓電器控制的方式實(shí)現(xiàn)功能，缺點(diǎn)很明顯，對(duì)人力消耗較大。為了達(dá)到方案要求，本設(shè)計(jì)采用 PLC 控制的模塊化設(shè)計(jì)。主要模塊包括： PLC 控制系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)。3硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)原理方框圖本次設(shè)計(jì)思路是通過啟動(dòng)、停止、復(fù)位三個(gè)按鈕來控制洗車機(jī)的運(yùn)作。依靠PLC控制整個(gè)洗車過程的具體實(shí)現(xiàn)?？傮w設(shè)計(jì)過程如下圖圖3.1系統(tǒng)原理方框圖 所示。3.2系統(tǒng)主電路原理圖主電路中，采用斷路器來進(jìn)行限流，用過熱繼電器防止過熱。系統(tǒng)主電路原理圖如圖3.2所示n圖3.2系統(tǒng)主電路原理圖3.3 I/O分配經(jīng)過對(duì)控制過程和要求分析確定

8、具體的控制任務(wù)是在汽車進(jìn)入后，按下啟動(dòng) 按鈕，則可以進(jìn)行自動(dòng)刷洗，洗完自動(dòng)停止，也可人工停止。確定了要完成的動(dòng) 作后，再確定動(dòng)作的順序。具體I/O分配表如表3.3.1所示。輸入地址號(hào)信號(hào)名稱輸入地址號(hào)信號(hào)名稱X0車頭限位置開關(guān)SQ1Y0洗車機(jī)移向車尾 KM1X1車尾限位置開關(guān)SQ2Y1洗車機(jī)移向車頭 KM2X2啟動(dòng)開關(guān)SB1Y2噴水機(jī)灑水KM3X3停止開關(guān)SB2Y3上刷子控制KM4X4復(fù)位按鈕SB3Y4右刷子控制KM5Y5左刷子控制KM6Y6啟動(dòng)指示燈HL1Y7復(fù)位指示燈HL2Y10上噴頭電磁閥YV1Y11右噴頭電磁閥YV2Y12左噴頭電磁閥YV3表3.1 I/O分配表8 / 203.4 PL

9、C選擇（1）歐姆龍PLC簡(jiǎn)介OMRON C系列PLC產(chǎn)品門類齊、型號(hào)多、功能強(qiáng)、適應(yīng)面廣。大致可以 分成微型、小型、中型和大型四大類產(chǎn)品。整體式結(jié)構(gòu)的微型PLC機(jī)是以C20P為代表的機(jī)型。疊裝式（或稱緊湊型）結(jié)構(gòu)的微型機(jī)以CJ型機(jī)最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。 小型PLC機(jī)以P型機(jī)和CPM型機(jī)最為典型，這兩種 都屬堅(jiān)固整體型結(jié)構(gòu)。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越，通過I/O擴(kuò)展可實(shí)現(xiàn)10140點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏幕上 進(jìn)行編程，CPM型機(jī)是OMRON產(chǎn)品用戶目前選用最多的小型機(jī)系列產(chǎn)品。OMRON中型機(jī)以C200H系列最為典型，主要有 C200H、C

10、200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型號(hào)產(chǎn)品。中型機(jī)在程序容量，掃描速度和指令功能等方 面都優(yōu)于小型機(jī)，除具備小型機(jī)的基本功能外，它同時(shí)可配置更完善的接口單元 模塊，如模擬量I/O模塊、溫度傳感器模塊、高速記數(shù)模塊、位置控制模塊、通 訊聯(lián)接模塊等?？梢耘c上位計(jì)算機(jī)、下位PLC機(jī)及各種外部設(shè)備組成具有各種用途的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型 PLC機(jī)要比大、中型機(jī)的應(yīng)用更廣泛。在 電氣設(shè)備的控制應(yīng)用方面，一般采用小型PLC機(jī)都能夠滿足需求。（2）西門子PLC簡(jiǎn)介德國(guó)西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng) 廣泛，在冶金、化

11、工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7-200, S7-300, S7-400, 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面， 工業(yè)軟件等。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC （如S7-200）， 小規(guī)模性能要求的 PLC （如S7-300）和中、高性能要求的PLC （如 S7-400）等。8 / 203） 三菱 FX 系列 PLC 簡(jiǎn)介FX系列PLC具有龐大的家族?；締卧ㄖ鳈C(jī)）有FXo、FX2、FXon、FX2C、 FX1S 、FX1N 、FX2N 、FX2NC 、FX3U

12、 、FX3UC 、FX3G 等 11個(gè)系列。每個(gè)系列 又有 16、32、48、64、80、128 點(diǎn)等不同輸入輸出點(diǎn)數(shù)的機(jī)型，每個(gè)系列還有繼 電器輸出、晶體管輸出、晶閘管輸出三種輸出形式。 FX2N 系列 PLC 是 FX 系列 中最高級(jí)的模塊。它擁有無以匹及的速度、 更高級(jí)的功能、 邏輯選件以及定位控 制等特點(diǎn)， FX2N 是從 10到 256路輸入、輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。從應(yīng)用、價(jià)格、可靠性、現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境、設(shè)計(jì)資金及對(duì) PLC 掌握情況等各 方面的考慮，三菱公司生產(chǎn)的 PLC 具有體積小，控制靈活，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。 本控制系統(tǒng)選用三菱 FX2N-32MR 型可編程控制器。3.5 PLC

13、 控制原理圖根據(jù)PLC實(shí)際I/O類型及其可實(shí)現(xiàn)的功能，確定其與外部設(shè)備的連接方案， 具體PLC控制原理圖如圖3.3所示12 / 20N8L11QF8L11°F7 L14N7L15COMQN6N5Y0Y1COMY2SQ1車頭限位置2SQ2車尾限位置SB啟動(dòng)SB2停止5X0Y3KM1洗車機(jī)移向車尾KM21車機(jī)移向車頭o22 KM3賁水機(jī)灑水23門20 KM2 2421叫KM4h刷子洗刷X1X2X3COM-Y4Y56FR過載V 7才X4Y6X5Y726 KM5&刷子洗刷27 KM腔刷子洗刷28 .HL1啟動(dòng)指示燈29 - HL2復(fù)位指示燈24VCOM2Y1030 I | YV讓噴頭

14、電磁閥Y1131YV2右噴頭電磁閥Y12Y1332YV咗噴頭電磁閥圖3.3 PLC控制原理圖3.6 PLC控制接線圖按照PLC控制原理圖的設(shè)計(jì)方案，根據(jù)所選PLC的型號(hào)的實(shí)物對(duì)比，對(duì)PLC控制接線圖進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。PLC控制接線圖如圖3.4所示。600FX2n-32MR800«L1 L2 L3 L11L12L13 L11 N4L11 N3L11 N2L11 N1L11 N6L11 N8J 1 11 1 11 11 11 11 1J 11 1QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QF811l12l13M1V11W11u21 W21U31 W31u41 W41 u51 W51 l1

15、4 N5L15 N7U12V12W120J®接地銅排U13V13W137蒂帶巒率通©©:*I丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨I丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨I丨丨丨丨I IL1 L2 L3 N1 N21314 U13V13W13U2W32J42W42J52W52N6 N8 1.4622394232控制面板圖3.4 PLC控制接線圖14/203.7元器件選型根據(jù)具體要求對(duì)所需電機(jī)及設(shè)備的型號(hào)進(jìn)行選擇和確定，表中列出了型號(hào)、 品牌、價(jià)格及數(shù)量。具體如表 3.2元器件選型所示序號(hào)代號(hào)名稱型號(hào)品牌價(jià)格數(shù)量1M1三相異步電動(dòng)機(jī)Y112M , 4kw 2980r/min ,

16、聚霸550元1380V, 10.53A , 50HZ2M2水泵電機(jī)YL8022 , 1.1KW , 2800r/min.佛力環(huán)球850元1220V, 7.02A , 50HZ3M3 M5單相異步電機(jī)YL90L4 , 1.5KW , 1400r/min ,220V , 6.82A , 50HZ568 元 X 33金五峰4QF1低壓斷路器DZ47 -3P正泰18.5 元15QF2低壓斷路器DZ47 -3P正泰18.5 元16QF3低壓斷路器DZ47 -2P正泰15.8 元17QF4 QF6低壓斷路器DZ47 -2P正泰15.8 元 X 338FR熱繼電器JR36-20上海人民43元19YV電磁閥D

17、C24V 5WXRN20 元 X 3310CPUPLC處理器FX2N -32MR-001三菱1750 元111KM交流接觸器CJX2 -09上海柏立16 元X 6612SB按鈕LAY8 -22D德力西25 元 X 3313SQ行程開關(guān)LXK2 -311金山10 元X 2214FU熔斷器RT16-20時(shí)雨1.8元115L導(dǎo)線若干16AC交流電源220V117合計(jì)：5250元表3.2元器件選型25 / 204軟件設(shè)計(jì)4.1主流程圖4.2梯形圖6I-f班TSTL3K7STLSO50 Y006吐51 I5系統(tǒng)調(diào)試設(shè)計(jì)心得歷時(shí)兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)， 既是對(duì)所學(xué)知識(shí)的檢驗(yàn)， 也是對(duì)自己能力的提高。 通過此次課程設(shè)計(jì)， 使我在課本外發(fā)現(xiàn)了知識(shí)運(yùn)用的樂趣。 將自己所學(xué)運(yùn)用于實(shí) 際使用中，雖然只是一次簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)工作， 并沒有用于實(shí)踐， 但這已經(jīng)提醒自己 課程的實(shí)用性。在設(shè)計(jì)過程中，資料的翻閱，查找，一步步深化了知識(shí)層次，使 自己不再局限于課本、考試之中。 對(duì)于效益、 成本這些更加職業(yè)化的因素加深了 印象。學(xué)習(xí)最終還是應(yīng)用于生產(chǎn)工作，效益為王才是最終目的?？梢哉f，一次課 程設(shè)計(jì)也是一次低層次的對(duì)知識(shí)本質(zhì)上的重新正視。這次設(shè)計(jì)還有許多的不足， 功能上還不