【文章內(nèi)容簡介】 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]。 全自動電腦洗車是 當前熱門行業(yè)之一，它在洗車過程中用的所有水，都將通過水循環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)過處理后循環(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)成為當前國內(nèi)大城市較為普及的洗車方式 [7]。 隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已擴展到所有的控制領域。 PLC 的應用面廣、功能強大、使用方便，已經(jīng)成為當代工業(yè)自動化的主要控制設備之一，傳統(tǒng)的人工洗車方式過于繁雜，浪費人力，利用 PLC 控制的汽車自動清洗裝置，就避免了傳統(tǒng) 洗車的缺陷 [8]。洗車過程由 PLC 控制著 ， 整個過程可在兩分鐘內(nèi)完成，且啟德州學院 機電工程系 2021 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 3 動之后無需由人控制，實現(xiàn)真正的全自動 [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)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的開關量順序控制，它按照邏輯 條件進行順序動作，并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 1968 年美國 GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字設備公司（ 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 ,是世界上公認的第一臺 PLC[11]. 我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。接 下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設備及產(chǎn)品中不斷擴大了 PLC的應用。目前，我國自己已可以生產(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、杭州機床電器廠生產(chǎn)的 DKK 及 D 系列、大連組合機床研究所生產(chǎn)的 S 系列、蘇州電子計算機廠生產(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)品中獲得了應用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的 PLC 生產(chǎn)廠家?？梢灶A期，隨著我國現(xiàn)代化進程的深入， PLC 在我國將有更廣闊的應用天地 [12]。 21 世紀， PLC 會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機技術(shù)的新成果會 更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)；從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進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)品的品種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業(yè)控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡的發(fā)展情況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(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。目前的計算機集 散控制系統(tǒng) DCS（ Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應用。伴隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡和國際通用網(wǎng)絡的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領域發(fā)揮越來越大的作用 [13]。 2 論文的研究內(nèi)容 研究內(nèi)容總括 本文所研究的汽車自動清洗 PLC 控制是以 PLC 為控制核心的自動控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)德州學院 機電工程系 2021 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 4 包括：系統(tǒng)的開發(fā)過程、硬件系統(tǒng)設計、軟件系統(tǒng)設計、系統(tǒng)調(diào)試，因此本論文的研究內(nèi)容可以分為四個部分： （一）系統(tǒng)的開發(fā)過程 （二）硬件系統(tǒng)設計：包括硬 件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖、接線圖、時序圖。 （三）軟件系統(tǒng)設計：運用功能指令進行 PLC 控制程序設計，并有主程序、子程序和中斷程序，且系統(tǒng)有啟動、停止功能。 （四）系統(tǒng)調(diào)試：實現(xiàn)自助洗車機的控制要求。 汽車自動清洗裝置 PLC控制的總體設計 PLC 控制系統(tǒng)的開發(fā)是指 PLC 控制系統(tǒng)從任務提出到設計定型、制造調(diào)試、直到使用的整個過程。在 PLC 控制系統(tǒng)的開發(fā)和設計中，首先要明確設計要求，即確定系統(tǒng)的功能指標，然后制定系統(tǒng)方案，最后是方案的實施。 PLC 控制的主要內(nèi)容包含總體設計、硬件開發(fā)、軟件開發(fā)及樣機聯(lián)調(diào)等。硬件開發(fā)時要先設計、繪制原理圖，根據(jù)系統(tǒng)的各項技術(shù)指標獨立進行軟件設計；還要根據(jù)所設計的原理電路，綜合考慮系統(tǒng)的性能和計算要求，合理布置元器件。再進行印刷電路板的設計、加工，最后將元器件仔細核對后焊接在線路板上。然后用萬用表、邏輯測試筆、示波器等儀器對硬件線路進行檢查排錯，必要時借助仿真器進行硬件調(diào)試 [13]。在完成了硬件和軟件的分別調(diào)試后就可進行聯(lián)機調(diào)試，進一步排除軟、硬件的錯誤和不足，發(fā)現(xiàn)設計中的錯誤之處及時修正，直至所設計的系統(tǒng)達到預期的要求。圖 1 是系統(tǒng)的研制開發(fā)流程，本次設計就按照此流程來進行設計開發(fā)。 3 系統(tǒng)的硬件設計 在整個汽車自動清洗 PLC 控制系統(tǒng)的運行過程中，通過控制相關開關完成的任務包括：噴水設備噴水，刷子洗刷，噴灑清潔劑以及風扇的吹干動作。接下來的兩節(jié)將分別介紹系統(tǒng)的輸入輸出地址以及相關的輸入輸出的電氣接口。 德州學院 機電工程系 2021 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 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 總體設計，劃分為軟、硬件兩部分 軟件設計 硬件設計 設計流程圖 編寫程序 完成各子程序調(diào)試 選擇可編程控制器 設計硬件電路圖 設計輸入輸出電氣接口 軟、硬件結(jié)合起來調(diào)試 軟、硬件是否有故障 能否達到功能要求 開發(fā)結(jié)束 Y N N Y 德州學院 機電工程系 2021 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 6 輸入 /輸出地址表 根據(jù)汽車自動清洗 PLC 控制的要求， PLC 的輸入、輸出地址表如表 1 所示。 表 1 汽車自動清洗 PLC 控制的輸入、輸出地址表 輸入 輸出 器件代號 地址號 功能說明 器件代號 地址 號 功能說明 開關 0 X0 啟動開關 YV0 Y0 指示燈亮 開關 1 X1 右極限開關 YV1 Y1 洗車機右移 開關 2 X2 左極限開關 YV2 Y2 洗車機左移 開關 3 X3 復位開關 YV3 Y3 噴水設備噴水 開關 4 X4 停止開關 YV4 Y4 刷子洗刷 YV5 Y5 噴灑清潔劑 YV6 Y6 風扇設備工作 電路設計 汽車自動清洗 PLC 控制 I/O 電氣接口圖如圖 2 所示。開關 0～ 3 分別接 PLC 的 X0～ X3四個輸入，輸出 Y0～ Y6 分別接電磁閥的 YV0～ YV6。 PLC 選用 FX 系列任一型號均可以。汽車自動清洗 PLC 控制系統(tǒng)使用時注意如下幾點： （ 1）先將洗車機啟動，待穩(wěn)定后繼續(xù)后面的操作。 （ 2）各部分沒有問題，按接口電路圖連線，并檢查接線正確與否。 （ 3）輸入程序，檢查無誤后，開啟電源運行。 德州學院 機電工程系 2021 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 7 X 0X 1X 2X 3X 4Y V 2Y V 3Y V 4Y V 6Y V 5開 關 0C O M C O M開 關 1開 關 2開 關 3開 關 4電 源F X 系 列P L CY V 1Y 5Y 1Y 2Y 3Y 4Y 6Y 0Y V 0 圖 2 汽車自動清洗 PLC 控制的 I/O 電氣接口圖 自動清洗機的總體結(jié)構(gòu) 自動清洗機的總體結(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)是自動清洗機的關鍵部分，它的穩(wěn)定性直接影響到整個設備運轉(zhuǎn)的可靠性和連續(xù)性?？紤]到成本問題，行走電機不用步進電機，運用了北侖調(diào)速電機廠生產(chǎn)的三相異步電動機，該電機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。 2 電機部分 利用電機的正反轉(zhuǎn)控制清洗機系統(tǒng)的前進和后退，另一個電機控制噴水，噴灑清潔劑，洗刷以及烘干過程。 德州學院 機電工程系 2021 屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設計） 8 圖 3 系統(tǒng)流程圖 4 系統(tǒng)的軟件設計 圖 4 軟件設計流程 開始 啟動 是否有中斷 是否有復位 執(zhí)行中斷