【導讀】隨著我國汽車數(shù)量的迅速的升高，汽車清洗行業(yè)迎來了一個重要的發(fā)展的機遇，對節(jié)水和環(huán)境保護的要求，成為其開發(fā)和生產(chǎn)必須要考慮的內(nèi)容。主要進行了自動洗車機的控制系數(shù)的設(shè)計，針對自動洗車機的特點，采用噴。術(shù)，對汽車清洗機PLC控制系統(tǒng)進行了硬件設(shè)計和控制軟件編程。控制要求，滿足了環(huán)保、高效、可靠和低成本的要求。

　　

【正文】 小型、微型儀器設(shè)備或者充當控制元件。其中三相同步電動機是主體。此外，還可以當調(diào)相 機使用，向電網(wǎng)輸送電感性或者電容性無功功率動機 Y132M4。 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 19 電動機的選擇 經(jīng)過對集中電動機的應用、價格、可靠性、轉(zhuǎn)速和實驗室的實際情況考慮等各方面因素的考慮，本系統(tǒng)設(shè)計選異步電。其參數(shù)如下表 31 所示： 表 31 電機參數(shù) 型號 功率（ KW） 馬力 （ hp） 電流 (A) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 效率 (%) 堵轉(zhuǎn)電流額定電流 (A) 堵轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 重量 (kg) 功率因數(shù) Y132M4 10 1440 87 86 位置傳感器的選 型 傳感器的工作原理及分類 光電傳感器具體是由發(fā)送器、接收器和檢測電路組成，是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化來實現(xiàn)控制的。光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)元件中有發(fā)射板和光導纖維。三角反射板是結(jié)構(gòu)牢固的發(fā)射裝置。它由很小的三角錐體反射材料組成，能夠使光束準確地從反射板中返回，具有實用意義。它可以在與光軸 0 到 25 的范圍改變發(fā)射角，使光束幾乎是從一根發(fā)射線，經(jīng)過反射后，還是從這根反射線返回。 發(fā)送器對準目標發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導體光源，激光二極管、 LED及 紅外發(fā)射二極管 。光束不間斷地發(fā)射，或者改變脈沖寬度。接收器有光電池、光電二極管、光電三極管組成。在接收器的前面，裝有光學元件如光圈和透鏡等。檢測電路，它能濾出有效信號和應用該信號。 光電傳感器一般分為：反光板型光電開關(guān)、擴散反射型光電開關(guān)、槽型光電傳感器、對射型光電傳感器這四種類型的光電傳感器， (1)槽型光電傳感器 把一個光發(fā)射器和一個接收器面對面地裝在一個槽的兩側(cè)的是槽形光電。發(fā)光器能發(fā)出紅外光或可見光，在無阻情況下光接收器能收到光。但當被檢測物體從槽中通過時，光被遮擋，光電開關(guān)便動作。輸出一個開關(guān)控制信號，切斷或接通負載電流，從而完成一次控制動作。槽形開關(guān)的檢測距離因為受整體結(jié)構(gòu)的限制一般只有幾厘米。 (2)對射型光電傳感器 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 20 若把發(fā)光器和收光器分離開，就可使檢測距離加大。由一個發(fā)光器和一個收光器組成的光電開關(guān)就稱為對射分離式光電開關(guān)，簡稱對射式光電開關(guān)。它的檢測距離可達幾米乃至幾十米。使用時把發(fā)光器和收光器分別裝在檢測物通過路徑的兩側(cè)，檢測物通過時阻擋光路，收光器就動作輸出一個開關(guān)控制信號。 (3)反光板型光電開關(guān) 把發(fā)光器和收光器裝入同一個裝置內(nèi)，在 它的前方裝一塊反光板，利用反射原理完成光電控制作用的稱為反光板反射式 (或反射鏡反射式 )光電開關(guān)。正常情況下，發(fā)光器發(fā)出的光被反光板反射回來被收光器收到；一旦光路被檢測物擋住，收光器收不到光時，光電開關(guān)就動作，輸出一個開關(guān)控制信號。 (4)擴散反射型光電開關(guān) 它的檢測頭里也裝有一個發(fā)光器和一個收光器，但前方?jīng)]有反光板。正常情況下發(fā)光器發(fā)出的光收光器是找不到的。 當檢測物通過時擋住了光，并把光部分反射回來，收光器就收到光信號，輸出一個開關(guān)信號。 電傳感器的工作原理是通過把光強度的變化轉(zhuǎn)換成電信號的變化，從而實現(xiàn)控制的。光電開關(guān)是一種小型電子設(shè)備，可以檢測出其接收到光強的變化。光電傳感器通常由三部分構(gòu)成，它們分別為：發(fā)送器、接收器和檢測電路。 綜上所示，根據(jù)不同類型光電傳感器的對比，最終我們選用 槽型光電傳感器 來完成這 次設(shè)計。 傳感器的應用 由光通量對光電元件的作用原理不同所制成的光學測控系統(tǒng)是多種多樣的 ,按光電元件 (光學測控系統(tǒng) )輸出量性質(zhì)可分二類 ,即模擬式光電傳感器和脈沖 (開關(guān) )式光電 傳感 器 。 模擬式光電傳感器是將被測量轉(zhuǎn)換 成連續(xù)變化的 光電流 ,它與被測量間呈單值關(guān)系 .模擬式光電傳感器按被測量 (檢測目標物體 )方法可分為透射 (吸收 )式 ,漫反射式 ,遮光式 (光束阻檔 )三大類 。 所謂透射式是指被測物體放在光路中 ,恒光源發(fā)出的光能量穿過被測物 ,部份被吸收后 ,透射光投射到光電元件上 ； 所謂漫反射式是指恒光源發(fā)出的光投射到被 測物上 ,再從被測物體表面反射后投射到光電元件上 。所謂遮光式是指當光源發(fā)出的光通量經(jīng)被測物光遮其中一部份 ,使投射到光電元件上的光通量改變 ,改變的程度與被測物體在光路位置有關(guān) 。 根據(jù)對洗車機控制要求的研究，在電氣控制部分主要解決對車頭、車尾、頂部和兩側(cè)的檢測。 車輛定位的問題，決定控制各機構(gòu)什么時候動，什么時候聽，我們采取的車輛定位方式是：水平定位采用在洗車架中部上安裝兩隊光電傳感器（ AA’和 BB’）來實現(xiàn)。河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 21 光電傳感器的狀態(tài)有 “通 ”和 “斷 ”兩種狀態(tài)， “通 ”表示無車輛通過， “斷 ”表示有車輛通過。通過光電傳感器 AA’來對車頭進行檢測， BB’對車尾進行檢測。洗車模式的初始狀態(tài)如圖 31。 圖 31 洗車初始狀態(tài) 前 汽車 A’ 光電傳感器 B’ ’ 后 B A 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 22 4系統(tǒng)的軟件設(shè)計 (1)分析任務 當發(fā)出啟動命令時，清洗機開始工作，清洗機接觸器和水閥門都打開，汽車進入洗刷范圍時，刷子接觸器開啟，進入刷洗程序。當檢測器檢測到車子離開時，清洗機接觸器、水閥門和刷子接觸器全關(guān)閉，停止刷洗，發(fā)出停機命令，結(jié)束刷洗。 (2)解決方案 我們通過以上的分析可以知道，先由人來發(fā)出 啟動命令，自動開啟清洗接觸器和刷子接觸器；傳感器檢測到汽車進入清洗范圍時，刷子接觸器打開靠近汽車進行清洗；傳感器檢測到汽車離開清洗范圍時，刷子接觸器停止刷洗；最后我們發(fā)出停止命令，清洗機接觸器和水閥門停止和關(guān)閉。 由此，我們設(shè)計出自動洗車機的工作流程圖如圖 41 所示： 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 23 圖 41 工作程序流程 否 否 前限位開 關(guān) 前限位開關(guān) 關(guān) 前進、風扇動作 啟動燈 D1熄滅 2次 前進、噴水、洗刷 后退、噴水、洗刷 后退、風扇動作 是 否 后限位開關(guān) 碰到 后 限位開關(guān) 開始 啟動燈 D1亮 是 后 限位開關(guān) 按下啟動按鈕 前進 刷子洗刷 刷子洗刷 后退 碰到 前 限位開關(guān) 3秒 是 5秒 3秒 5秒 停止燈 D3 亮 按下停止按鈕 前限位開關(guān) 后 限位開關(guān) 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 24 (3)洗車機在清洗過程中遭遇故障，需要采取排除故障措施，這是一個與故障的程序，這是需要按下原點復位按鈕，程序就會跳轉(zhuǎn)到遇故障程序。并且這個跳轉(zhuǎn)部分程序需在洗車機 每個動作后加一個，因為每進行遇故障操作流程圖 42 所示 圖 42 遇故障操作流程 輸入輸出部分 PLC 輸入輸出節(jié)點的分配如表 41 所示： 表 41 PLC 輸入輸出接點分配 輸入 輸出 X0 啟動按鈕 SA1 Y0 電動機前進接觸器 KM1 X1 復位按鈕 SA2 Y1 電動機后退接觸器 KM2 X2 停止按鈕 SA3 Y2 噴水電磁閥 DF1 X3 后 限位開關(guān) SQ1 Y3 噴清潔劑電磁閥 DF2 X4 前 限位開關(guān) SQ2 Y4 刷子電動機接觸器 KM3 重新啟動 復位燈 D2亮 按下復位按鈕并后退 是 遇到故障 正常工作 否 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 25 Y5 風扇吹干器接觸器 KM4 Y6 啟動指示燈 D1 Y7 原點復位指示燈 D2 Y8 停止指示燈 D3 I/O 分配表 經(jīng)過對控制過程和要求的詳細分析，我明確了具體的控制任務是在啟動命令下，汽車進入則可以進行自動刷洗，汽車離開則可以自動停止刷洗。確定了要完成的動作后，再確定動作的順序：有啟動一個輸入點和停止一個輸入點。按下啟動按鈕，啟動清洗機接觸器和水閥門，接著傳感器檢測汽車是否進入清洗范圍，進入則開始刷洗；汽車離開則停止刷洗，按下停止命令則清 洗結(jié)束 本裝置的 I/O 分配表，如下表 42： 表 42 I/O 分配表 信號 名稱 元件名稱 元件代號 地址編碼 輸入 啟動信號 常開按鈕 SA1 復位信號 常開按鈕 SA2 停止信號 常開按鈕 SA3 后 限位信號 行程開關(guān) SQ1 前 限位信號 行程開關(guān) SQ2 輸出 電動機前進 接觸器 KM1 電動機后退 接觸器 KM2 噴水動作 電磁閥 DF1 噴清潔劑動作 電磁閥 DF2 刷子 電動機 接觸器 KM2 風扇吹干 接觸器 KM3 啟動燈信號 燈泡 D1 原點復位燈信號 燈泡 D2 停止指示燈 燈泡 D3 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 26 PLC輸入輸 出 外 部 接線圖 PLC 輸入輸出接線圖 43 所示： 圖 43 PLC 輸入輸出接線 1M 1L 2L N L1 S7200PLC CPU224 KM1 KM2 DF1 DF2 KM4 KM5 SA1 SA2 SQ1 SQ2 D1 D2 220V SA3 220V 220V 220V D3 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 27 程序原理分析 當按下啟動按鈕 SB1 時輸入點 X0 接通， MO 接通，輔助觸頭 MO 接通，進而輸出點 Y2 和 Y0 接通，清洗機和水閥門打開。當傳感器 X2 檢測到汽車進 入清洗距離時，刷子接觸器開始工作，進行刷洗。當汽車離開，清洗結(jié)束， M1 工作使刷子接觸器關(guān)閉，按下停止按鈕清洗機接觸器關(guān)閉同時水閥門關(guān)閉。 (1)系統(tǒng)運行過程中的暫停設(shè)計 在洗車過程中，按下停止按鈕時洗車的一切動作均停止，再次按下停止按鈕時洗車動作繼續(xù)剛才的洗車過程。如果 X4 接通，則轉(zhuǎn)到標號 P10 處去執(zhí)行子程序， 當執(zhí)行 SRET 指令時，返回到CALL 指令的下一條去執(zhí)行。其程序設(shè)計如下： LD X4 CALL P10 P10： RST Y1 RST Y3 RST Y4 RST Y5 RST Y6 SRET 使用子程序調(diào)用和返回指令時應注意： ① 轉(zhuǎn)移標號不能重復，也不可與跳轉(zhuǎn)指令的標號重復； ② 子程序可以嵌套調(diào)用，最多可 5 級嵌套（ 2）復位設(shè)計 若洗車機正在動作時發(fā)生停電或故障，則故障排除后必須使用原點復位，將洗車機復位到原點，才能做洗車全流程的動作，其動作就是按下【復位按鈕】，則洗車機的右移、噴水、洗刷、清潔劑噴灑均需停止，洗車機往左移，當洗車機到達左極限開關(guān)時，原點復位燈亮起，表示洗車機完成復位動作。其程序設(shè)計如下： LD X3 O UT Y2 R S T Y1 R S T Y3 R S T Y4 R S T Y5 R S T Y6 LD X2 O UT Y0 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 28 PLC控制部分梯型圖 梯形圖如下： 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 29 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 30 河北工程大學科信學院畢業(yè)設(shè)計說明書 31 總 結(jié) 32 總 結(jié) 本畢業(yè)設(shè)計采用 PLC 對自動洗車機系統(tǒng)進行控制，實現(xiàn)了如下的控制要求： (1)汽車進入洗車機后，按下按鈕，啟動燈 D1 亮，洗車機從車 尾 限位開關(guān)向前移動，噴水設(shè)備噴水，刷子洗刷；洗車機到達車前，然后后退，到達車尾 時 ，接著再前進，來回移動噴水洗刷，最后停 在車頭限位開關(guān)； (2)洗車機從車頭限位開關(guān)向車尾移動，并噴清潔劑，最后停在車 尾 限位開關(guān)處； (3)洗車機從車尾向前移動 3 秒后，刷子洗刷 5 秒停下，做這樣的循環(huán)運動，直到碰到車尾限位開關(guān)； (4)洗車機從車尾向前移動，并進行噴水和洗刷，碰到車頭時，再向向車尾移動，噴水和洗刷繼續(xù)，這樣來回運動，最后停在車尾限位開關(guān)處； (5)洗車機停在車尾時，風扇動作并前進，移到車頭時，風扇繼續(xù)動作，并后退。最后停在車尾，整個洗車流程結(jié)束，啟動燈 D1 熄滅； (6)遇故障問題：洗車機運動過程中，如遭遇故障，需排除故障，進行復位。 汽車自動清洗裝置在我們的日常生活中比較常見，一般的洗車廠都是用的這個，其基本流程和程序要求進本類似，所以控制的實