編號(hào) 無(wú)錫 太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 學(xué) 號(hào)： 0923106 學(xué)生姓名： 錢(qián) 輝 指導(dǎo)教師： 黃 敏 （ 職稱(chēng) ： 副教授 ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫 太湖 學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 作者姓名： 年 月 日 I 無(wú)錫 太湖學(xué)院 信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專(zhuān)業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專(zhuān)題： 1、 題目 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2、專(zhuān)題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 隨著我國(guó)汽車(chē)保有量的持續(xù)增加，汽 車(chē)清洗作為汽車(chē)保養(yǎng)的一個(gè)前提工序，就顯得越來(lái)越重要。開(kāi)發(fā)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)對(duì)于節(jié)約水資源和環(huán)境保護(hù)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率具有重要意思。本課題屬工程設(shè)計(jì)類(lèi)課題，要求完成 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。通過(guò)本設(shè)計(jì)，可以幫助同學(xué) 加深對(duì)本專(zhuān)業(yè)的相關(guān)知識(shí)理解和提高綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)能力 。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 了解汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的工作原理，國(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀； 熟練掌握有關(guān)計(jì)算機(jī)繪圖軟件，并繪制有關(guān)電 路圖紙，編制 PLC 控制程序； 熟練掌握 PLC 控制系統(tǒng)的知識(shí)； 掌握有關(guān)工藝流程設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)主電路、控制電路和電氣元件的選型設(shè)計(jì) 。 四、接受任務(wù)學(xué)生： II 機(jī)械 93 班 姓名 錢(qián) 輝 五、開(kāi)始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng) 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 隨著我國(guó)汽車(chē)保有量的 持續(xù)增加 ,汽車(chē)清洗行業(yè)也迎來(lái)了一個(gè)重要的發(fā)展機(jī)遇。 汽車(chē)清洗機(jī)是洗車(chē)工作必不可少的 設(shè)備。 開(kāi)發(fā)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)對(duì)于節(jié)約水資源和環(huán)境保護(hù)，提高其工作效率具有重要意義。 本課題設(shè)計(jì)，主要通過(guò)對(duì)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)功能要求和運(yùn)行過(guò)程的分析，確定了汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的總體方案。并主要進(jìn)行了汽車(chē)清洗系統(tǒng)電氣和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。針對(duì)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的特點(diǎn)，本文采用了電機(jī)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。在控制系統(tǒng)部分，應(yīng)用可編程控制器技術(shù)，對(duì)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)和軟件控制系統(tǒng)的編程。 PLC 采用了西門(mén)子公司生產(chǎn)的 S7-200 系列可編程控制器，采用了梯形圖的編程語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的傳動(dòng)和控制要求，滿足了高效、 環(huán)保、安全、可靠和低成本的要求。 本文主要論述了以下幾個(gè)內(nèi)容： 1、 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案 ； 2、 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ； 3、 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì) 。 關(guān)鍵詞 ：汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)；電動(dòng)機(jī)；電路圖；可編程控制器； IV Abstract As the amount of cars increases very quickly, the service trades of car are facing a very important chance. Car washer is the most important equipment in the process of washing car. It is important to develop automatic car washing machine for conserving water resources and environmental protection, improving their efficiency. In the design of this project, according to analyze the function requirement and the operating process of automatic car washing machine, the overall scheme of the automatic car washer. The detail design of the driving and controlling system of car washer is designed. According to the characteristics of automatic car washing machine, this paper adopted the motor to driving system. In the control system, adopted the technology of sensor and PLC, designed the composition of PLC hardware and programmed the controlling software. The PLC controller adopted Siemens company produces S7-200 series programmable controller, using a ladder diagram programming language, realized the driving and controlling requirements, meet the demand of the efficiency, environmental protection, safety, reliability and low cost requirements. This paper mainly discusses the following contents: 1 Automatic cleaning machine of automobile overall design； 2 Design of automatic cleaning machine of automobile electrical system； 3 Design of PLC control system of the automatic cleaning vehicle, which includes hardware design and software design. Key words: Automatic Cleaning Machine for Vehicle； Motor； Circuit Diagram； Programmable Logic Controller V 目 錄 摘 要 . III ABSTRACT . IV 目 錄 . V 1 緒論 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.2 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 1 1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 . 4 2 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) . 5 2.1 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)總體方案論證 . 5 2.2 主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過(guò)程分析以及設(shè)計(jì) . 6 2.3 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)總體方案設(shè)計(jì) . 7 2.3.1 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的組成及主要技術(shù)參數(shù) . 7 2.3.2 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的清洗動(dòng)作步驟 . 7 2.3.3 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的總體設(shè)計(jì) . 8 2.3.4 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的控制方案的分析設(shè)計(jì) . 10 3 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 11 3.1 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) . 11 3.2 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇 . 12 4 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 15 4.1 可編程控制器（ PLC）的組成 . 15 4.2 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和一般步驟 . 15 4.2.1 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 . 15 4.2.2 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 . 15 4.3 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) . 16 4.3.1 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)控制要求和控制分 析 . 16 4.3.2 控制系統(tǒng) I/O 點(diǎn)的確定和 PLC 的選型 . 17 4.3.3 PLC 的 I/O 地址分配表及接線圖 . 18 4.4 汽 車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) . 19 4.4.1 PLC 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法 . 19 4.4.2 PLC 的編程語(yǔ)言 . 20 4.4.3 PLC 編程的一般規(guī)則 . 20 4.4.4 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的工藝流程分析 . 21 4.4.5 PLC 程序的編制 . 22 5 結(jié) 論與展望 . 32 5.1 結(jié)論 . 32 5.2 不足之處及未來(lái)展望 . 32 致 謝 . 33 VI 參考文獻(xiàn) . 34 附 錄 . 35 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1.1 研究背景 自從 19 世紀(jì)第一輛汽車(chē)誕生以來(lái)，汽車(chē)行業(yè)隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍，隨著時(shí)代的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對(duì)汽車(chē)的需求量也逐漸加大，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，截止 2011 年年末，全國(guó)民用汽車(chē)保有量達(dá)到 10578 萬(wàn)輛（包括三輪汽車(chē)和低速貨車(chē)1228 萬(wàn)輛），比上年末增長(zhǎng) 16.4%，其中私人汽車(chē)保有量 7872 萬(wàn)輛，增長(zhǎng) 20.4%；民用汽車(chē)保有量 4962 萬(wàn)輛，增長(zhǎng) 23.2%，其中私人轎車(chē) 4322 萬(wàn)輛增長(zhǎng) 25.5%。汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已成為國(guó)家經(jīng)濟(jì)新的增長(zhǎng)點(diǎn) 1。 隨著汽車(chē)數(shù)量的日益增長(zhǎng)，老百姓對(duì)汽車(chē)的消費(fèi)觀念發(fā)生著巨大的改變，人們從過(guò)去單一化的消費(fèi)觀念轉(zhuǎn)變?yōu)樽非蠖嘣南M(fèi)觀念。隨之而來(lái)的便是帶動(dòng)了汽車(chē)清洗保養(yǎng)等行業(yè)的發(fā)展，其中汽車(chē)的清洗便是不可缺少的內(nèi)容。汽車(chē)清洗可作為汽車(chē)美容、保養(yǎng) 的一個(gè)前期必須工序或者一個(gè)獨(dú)立的汽車(chē)服務(wù)項(xiàng)目，有著廣闊的市場(chǎng)前景和可觀的發(fā)展空間。 目前，大多數(shù)國(guó)內(nèi)的汽車(chē)清洗由傳統(tǒng)的人工完成。 大多數(shù)汽車(chē)洗車(chē)點(diǎn)通常只是簡(jiǎn)單的由人工擦洗或采用高壓水槍沖洗完成。利用人力資源，對(duì)汽車(chē)進(jìn)行涂抹泡沫，然后采用高壓水泵，利用水泵對(duì)汽車(chē)進(jìn)行沖洗；再在自然光及風(fēng)等自然條件下，讓清洗的汽車(chē)進(jìn)行自動(dòng)風(fēng)干， 沒(méi)有站房和自動(dòng)清洗打蠟設(shè)備，沒(méi)有污水處理設(shè)備和污泥處置措施 2。 。 雖然可以達(dá)到清洗汽車(chē)的目的，但過(guò)分依賴于勞動(dòng)力，操作時(shí)間長(zhǎng)，洗車(chē)過(guò)程慢，并且浪費(fèi)了大量的水資源，經(jīng)濟(jì)性差，不適合和洗車(chē)業(yè)的 發(fā)展需求；而且嚴(yán)重影響了城市的市容衛(wèi)生 3。 目前國(guó)內(nèi)比較大型的汽車(chē)美容公司，所 擁有的電腦洗車(chē)機(jī)主 雖然實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)的清洗、打蠟、噴漆等自動(dòng)化工程，但成本比較高，維修周期比較長(zhǎng)，投資回收期較長(zhǎng)，其自動(dòng)控制系統(tǒng)不是適合小型的、專(zhuān)門(mén)的汽車(chē)清洗行業(yè)，這極大的限制了電腦洗車(chē)機(jī)的推廣和使用。因此，相對(duì)于中小型城市，汽車(chē)清洗業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?如何實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量并且適用于小型工廠的汽車(chē)自動(dòng)清洗裝置，就成了汽車(chē)清洗行業(yè)發(fā)展的必然要求。所以，基于市場(chǎng)發(fā)展，節(jié)水和壞境保護(hù)以及洗車(chē)業(yè)投資和成本控制的角度出發(fā)，開(kāi)發(fā)一種即滿足 汽車(chē)清洗速度快、效率高的要求又能滿足節(jié)水環(huán)保且設(shè)備投資較低的洗車(chē)機(jī)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)汽車(chē)清洗美容、汽車(chē)保養(yǎng)等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將具有重要的意義。 因此，本次設(shè)計(jì)就是采用 PLC 控制，利用定時(shí)器，通過(guò)線路的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)自動(dòng)清洗流程。它可以最大限度的節(jié)省洗車(chē)的人力、物力資源，并且滿足不同的客戶需求，同時(shí)它可以高效、準(zhǔn)確的完成洗車(chē)任務(wù)，為客戶提供便利，而且極大限度的節(jié)約水資源，符合當(dāng)代建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的時(shí)代需要。 1.2 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 汽車(chē)清洗是近二十 年才在我國(guó)逐漸發(fā) 展起來(lái)的新興行業(yè)，具備資金和技術(shù)門(mén)檻低的特點(diǎn)。由于 相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不是十分完備，對(duì)場(chǎng)地、環(huán)保、設(shè)備、技術(shù)、經(jīng)營(yíng)管理等方面都缺乏明確的規(guī)定和要求，導(dǎo)致本該被淘汰地洗車(chē)方式仍然在 洗車(chē)市場(chǎng)上大行其道，而無(wú)水洗車(chē)、全自動(dòng)電腦化洗車(chē)等先進(jìn)的洗車(chē) 方式卻在市場(chǎng)份額中占有很小的比例 4。 目前，城市落后的人丁洗車(chē)方式已不能適應(yīng)現(xiàn)代化城市的市容衛(wèi)生 與 行業(yè)發(fā)展的需求，也不符合企業(yè) 的規(guī)模經(jīng)營(yíng)、專(zhuān)業(yè)化，規(guī)范化的要求，更談不上行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展； 中無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 國(guó)的洗車(chē)行業(yè)健康有序地發(fā)展，當(dāng)務(wù)之急，必須推廣科學(xué)的、環(huán)保的、符合中國(guó)國(guó)情的科學(xué)洗車(chē)方式，要新的理念、新的思路和新的方法來(lái)管理洗車(chē) 行業(yè)，提升行業(yè)的形象和競(jìng)爭(zhēng)力 5。 汽車(chē)清洗的主要目的就是把汽車(chē)上的灰塵油污清洗干凈，使汽車(chē)清潔亮麗。目前常見(jiàn)的洗車(chē)方法主要有以下幾種： 1、 人工洗車(chē)：先用抹布蘸水擦濕車(chē)身，再涂上洗車(chē)液用抹布擦洗一遍，然后用清水沖洗，最后用干抹布吸水、吸干。這種洗車(chē)方法不僅會(huì)對(duì)車(chē)身油漆有損傷，降低車(chē)身漆面光潔度，而且會(huì)造成水資源的浪費(fèi)及污染環(huán)境。 2、 高壓清洗機(jī)洗車(chē)： 分為高壓冷水清洗機(jī)（圖 1.1）和高壓冷熱兩用清洗機(jī)（圖1.2）。前者用于氣溫較高的南方一帶，后者除了提供常溫的高壓水外，還增加了電加熱裝置，輸 出高壓水的溫度可調(diào)節(jié)，清潔效果更好，但能耗大，一般僅適于冬季寒冷的地區(qū)使用。但高壓水槍壓力大，易對(duì)車(chē)身油漆造成傷害，會(huì)使車(chē)身電路內(nèi)部進(jìn)水，銹蝕金屬件，造成電線短路，產(chǎn)生危險(xiǎn)。 圖 1.1 高壓冷水清洗機(jī) 圖 1.2 高壓冷熱兩用清洗機(jī) 3、 泡沫清洗機(jī)洗車(chē)：泡沫清洗機(jī)（圖 1.3）與高壓清洗機(jī)不同之處在于它輸出的水不但可以增壓（輸出壓力 約為 0.1 0.5MPa），而且還能加入專(zhuān)用的清洗劑，再通過(guò)壓縮空氣（由空氣壓縮機(jī)提供），使清洗劑泡沫化，然后從泡沫噴槍噴出，能將泡沫狀的清洗液均勻地涂敷于車(chē)身外表，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，從而起到極佳的除塵和去油污作用。 4、 蒸汽洗車(chē)：蒸汽洗車(chē)是通過(guò)高溫蒸汽洗車(chē)機(jī)（圖 1.4）將水加熱成蒸汽后，用蒸汽來(lái)清洗汽車(chē)。其具有節(jié)水、節(jié)能的特點(diǎn)。但由于設(shè)備質(zhì)量問(wèn)題存在安全性不高，極易產(chǎn)生污水造成污染，洗車(chē)效果和效率差的缺點(diǎn)。 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 圖 1.3 氣動(dòng)泡沫清洗機(jī) 圖 1.4 高效電熱蒸汽清洗機(jī) 5、 全自動(dòng)電腦洗車(chē)機(jī)：電腦洗車(chē)機(jī)是利用電腦控制毛刷和高壓力水霧電腦洗車(chē)機(jī)是利用電腦控制毛刷和高壓水槍來(lái)清洗汽車(chē)的一種設(shè)備。主要由電路、氣路、水路和機(jī)械部分構(gòu)成。它可通過(guò)編制多種洗車(chē)程序來(lái)完成不同要求地洗車(chē)效果。具有洗車(chē)效果好，效率高，節(jié)水等特點(diǎn) 6。 全自動(dòng)電腦洗車(chē)機(jī)，順應(yīng)時(shí)代的需要應(yīng)運(yùn)而生 ； 它的出現(xiàn)是向傳統(tǒng)洗車(chē)方 式的挑戰(zhàn)，中國(guó)的洗車(chē)行業(yè) 必須與國(guó)際洗車(chē)業(yè)接軌， 來(lái) 縮小與國(guó)際先進(jìn)洗車(chē)行業(yè)的差距，因此，推廣和應(yīng)用全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)勢(shì)在必行 8。全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)與現(xiàn)在廣為 采用的、落后的人工洗車(chē)方式相比，有著無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn) ： 1）洗車(chē)潔凈：全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)由程序控制，采用仿形超軟洗滌工具，能排除人為因素，保證洗車(chē)質(zhì)量。 2）安全可靠：全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)由電腦按設(shè)計(jì)程序控制全過(guò)程的操作，完全避免人工操作引起的人身、設(shè)備事故。 3）快捷高效：它極大的提高了洗車(chē)的工作效率。 4）不傷漆面：全自動(dòng)清洗機(jī)采用科學(xué)合理的棉刷，洗滌過(guò)程中不會(huì)損傷車(chē)身漆面。電腦洗車(chē)刷壓力均勻、洗車(chē)速度及方向穩(wěn)定，對(duì)汽車(chē)車(chē)身表面漆面造成的損傷很小，遠(yuǎn)小于人工洗車(chē)造成的損傷。 5）環(huán)保節(jié)水：全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)可配套使用循環(huán)廢水處理技術(shù)，不僅使大部分水循環(huán)使用，減少污水排放量，滿足了環(huán)保要求，而且可以大量節(jié)約水資源。 6）節(jié)省人工：全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)只需要一個(gè)人操作，比人工洗車(chē)節(jié)省用工量。 全自動(dòng)電腦洗車(chē)機(jī) 在洗車(chē)過(guò)程中，電腦洗車(chē)機(jī)是靠壓力傳感器和光電控制器來(lái)進(jìn)行相應(yīng)洗車(chē)工作的。電腦洗車(chē)機(jī)根據(jù)功能類(lèi)別主要分為汽車(chē)移動(dòng)式全自動(dòng)電腦洗車(chē)機(jī)（隧道式如圖 1.5）和汽車(chē)固定式全自動(dòng)電腦洗車(chē)機(jī)（龍門(mén)往復(fù)式）兩類(lèi)。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 圖 1.5 隧道連續(xù)式電腦洗車(chē)機(jī) 1.3 設(shè)計(jì)的主要 內(nèi)容 經(jīng)過(guò)對(duì)大量的文獻(xiàn)資料的分析整理和市場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的各類(lèi)全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)，從價(jià)格、可靠性、節(jié)水環(huán)保、洗車(chē)效果等方面綜合考慮分析，都存在不同程度的欠缺。鑒于此，從而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種適合國(guó)情的汽車(chē)固定式全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)，以滿足市場(chǎng)的需要。本設(shè)計(jì)課題的主要內(nèi)容： 1、汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 2、汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3、汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 2 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的總體方案設(shè)計(jì) 2.1 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)總體方案論證 經(jīng)過(guò)前期的市場(chǎng)調(diào)查分析，目前，汽車(chē)清洗主要 集中在轎車(chē)、小型面包車(chē)等各種小型客車(chē)的外表清洗上，所以本課題設(shè)計(jì)的自動(dòng)清洗機(jī)主要功能應(yīng)集中在安全、有效的清洗各種小型客車(chē)的外表上。從大體方面入手，汽車(chē)的清洗是由車(chē)輛和機(jī)架（毛刷）的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的 8，所以我們有兩種設(shè)計(jì)方案： 1.機(jī)架不動(dòng)，汽車(chē)沿軌道前進(jìn)完成清洗； 2.車(chē)不動(dòng)，機(jī)架運(yùn)動(dòng)完成清洗； 第一種方案在機(jī)架下方安裝一導(dǎo)軌（或傳送帶），由鏈條或者其他工具帶動(dòng)汽車(chē)前進(jìn)。其特點(diǎn)是各機(jī)構(gòu)按洗車(chē)工藝順序分立布置，汽車(chē)按照軌道前進(jìn)依次進(jìn)入高壓噴淋、清洗液清洗、毛刷清洗和風(fēng)干等工序，最終完成汽車(chē)清洗任務(wù)。由 于其各個(gè)工序分開(kāi)布置，所以設(shè)備占地面積和所需作業(yè)場(chǎng)地很大。其工藝流程如圖 2.1所示。 圖 2.1 汽車(chē)移動(dòng)式洗車(chē)機(jī)工藝流程 第二種方案汽車(chē)不動(dòng)，清洗機(jī)的機(jī)架運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)頂刷和側(cè)刷有規(guī)律性的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成清洗工作。其特點(diǎn)是各工序機(jī)構(gòu)集中于一個(gè)工位，同一個(gè)工位需要完成所有工序任務(wù)。而且通過(guò)事先做好的幾類(lèi)不同的車(chē)型所制定好的方案可以很方便的進(jìn)行清洗。它的優(yōu)點(diǎn)是清洗結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單、占地面積小，從而降低成本。其工藝流程如圖 2.2所示。 圖 2.2 汽車(chē)固定式洗車(chē)機(jī)工藝流程 不僅如此，第一種方案的清洗機(jī)在清洗汽車(chē)時(shí)隨著車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)水和清洗機(jī)要不停的噴灑車(chē)輛，無(wú)形中就會(huì)浪費(fèi)掉一些水資源以及清洗劑；而第二種方案就能很好的避免水和清洗劑的浪費(fèi)，在這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，汽車(chē)是不動(dòng)的，動(dòng)的只是清洗機(jī)的機(jī)架，這樣水和清洗劑就可以很準(zhǔn)確的噴向所需的地方。很大程度上減少了水資源的浪費(fèi)。而且占地面積小，高壓噴淋 汽車(chē) 汽車(chē) 汽車(chē) 汽車(chē) 清洗液清洗 毛刷刷洗 風(fēng)干 汽車(chē) 毛刷刷洗 高壓噴淋 風(fēng)干 清洗液清洗 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 成本低、環(huán)保。 綜上所說(shuō)，我決定按照第二種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，我們?cè)O(shè)計(jì)一種龍門(mén)架往返式運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)。結(jié)合當(dāng)前轎車(chē)、小型面包車(chē)的外形尺寸，可確定汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的洗車(chē)高度為 2000mm，洗車(chē)機(jī)的洗車(chē)寬度為 2000mm。這個(gè)設(shè)備主要由龍門(mén)架、一支頂刷和一對(duì)側(cè)刷（立刷）組成。通過(guò)電動(dòng)、液壓、氣壓裝置對(duì)其進(jìn)行控制。 2.2 主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過(guò)程分析以及設(shè)計(jì) 由于汽車(chē)在整個(gè)清洗過(guò)程中是固定不動(dòng)的，為了完成汽車(chē)的清洗的任務(wù)，清洗機(jī)的各部分均需完成各自的相對(duì)獨(dú)立的功能。由于各部分相對(duì)于汽車(chē)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡不同，必須對(duì)洗車(chē)機(jī)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析，以使各機(jī)構(gòu)在時(shí)間和空間上能夠協(xié)調(diào)工作，保證清洗過(guò)程的順利進(jìn)行。 頂刷的作用是對(duì)汽車(chē)的上表面輪廓進(jìn)行仿形刷洗 9，它的運(yùn)動(dòng)包括自身繞中心軸 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及與車(chē)身輪廓形狀相近的運(yùn)動(dòng) (如圖 2.3）。繞中心軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò) 電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而與車(chē)身輪廓相近的運(yùn)動(dòng)通過(guò)機(jī)架的行走及氣缸來(lái)完成。 圖 2.3 頂刷行程軌跡示意圖 側(cè)刷的作用是完成汽車(chē)側(cè)面等部位的清洗工作。它的運(yùn)動(dòng)主要包括自身繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)中沿車(chē)身的運(yùn)動(dòng)。其回轉(zhuǎn)中心運(yùn)動(dòng)軌跡與車(chē)身形狀相似（如圖 2.4）。 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 圖 2.4 側(cè)刷運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖 1、 2側(cè)刷 3汽車(chē) 2.3 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 2.3.1 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的組成及主要技術(shù)參數(shù) 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的組成：主要由機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及水處理 循環(huán) 系統(tǒng)10組成。 本設(shè)計(jì)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)參見(jiàn)表 2-1。 表 2-1 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的技術(shù)參數(shù) 適用車(chē)型 轎車(chē)、小型面包車(chē)等各種小型客車(chē) 設(shè)備尺寸 2500mm(長(zhǎng) )*2700mm(寬 )*2900mm(高 ) 洗車(chē)尺寸 5000mm(長(zhǎng) )*2000mm(寬 )*2000mm(高 ) 軌道長(zhǎng)度 8000mm 清洗方式 水洗、風(fēng)干 洗車(chē)能力 20(輛 /小時(shí) ) 設(shè)備配置 頂刷 1支、側(cè)刷 2支、底盤(pán)清洗架 1組 2.3.2 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的清洗動(dòng)作步驟 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 1、汽車(chē)停到車(chē)位（ 停車(chē)到位）； 2、洗車(chē)機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)，開(kāi)始移動(dòng)； 3、高壓噴頭噴水（水刀）沖掉車(chē)體上（包括地盤(pán)）的泥土等附著物； 4、毛刷清洗車(chē)輛表面及輪廓； 此步驟中，頂刷向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)汽車(chē)的前端表面，同時(shí)側(cè)刷到位，開(kāi)始清洗，此過(guò)程為清洗車(chē)前端。然后側(cè)刷與頂刷隨整機(jī)一起沿軌道運(yùn)動(dòng)，清洗汽車(chē)車(chē)身及兩側(cè)。 5、 停止洗刷，開(kāi)啟風(fēng)干裝置，洗車(chē)機(jī)沿軌道返回。 2.3.3 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的總體設(shè)計(jì) 1、 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的總體方案如圖 2.5所示。 圖 2.5 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 在本 設(shè)計(jì) 方案中， 主要 PLC來(lái)控制汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的工作，通過(guò)控制使其完成噴水、刷洗、清洗液清洗以及風(fēng)干等一系列動(dòng)作。 2、機(jī)械部分設(shè)計(jì) 機(jī)械系統(tǒng)主要由龍門(mén)架（機(jī)架）、導(dǎo)軌、頂刷機(jī)構(gòu)、側(cè)刷機(jī)構(gòu)和風(fēng)干系統(tǒng)等構(gòu)成。其總體布局如下圖 2.6所示。 PLC 控制 汽車(chē)自 動(dòng)清洗機(jī) 高壓噴淋 刷子刷洗 清洗液清洗 風(fēng)干 結(jié)束 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 圖 2.6 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)總體布局 1軌道、 2機(jī)架、 3頂刷、 4側(cè)刷、 5風(fēng)干系統(tǒng) 3、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用是根據(jù)控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，將來(lái)自液壓和氣壓的各種能轉(zhuǎn)化為毛刷運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)中，機(jī)架的行走，頂刷、側(cè)刷的旋轉(zhuǎn)和風(fēng)干系 統(tǒng)的運(yùn)行采用了電氣驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式。頂刷的上下運(yùn)動(dòng)和側(cè)刷的左右運(yùn)動(dòng)通過(guò)氣壓驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式。 4、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)主要通過(guò)可編程控制器 PLC來(lái)控制實(shí)現(xiàn)。 PLC是一種工業(yè)控制用的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。它可以按照邏輯條件和一定的時(shí)序、順序產(chǎn)生控制動(dòng)作，并能夠?qū)?lái)自現(xiàn)場(chǎng)的大量開(kāi)關(guān)量、脈沖、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)以及模擬量的越限報(bào)警等數(shù)字信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視和處理。經(jīng)過(guò) 50年左右的發(fā)展， PLC已經(jīng)非常成熟與完善 11。其具有如下幾個(gè)特點(diǎn)： 1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。 2)靈活性強(qiáng)，控制系統(tǒng)具有良好的柔性。 3)編程簡(jiǎn)單，使用方便。 4)控制系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)， 開(kāi)發(fā)工作量少，周期短。 5)維修方便。 6)體積小，能耗低。 7)功能強(qiáng)，性價(jià)比高。用戶程序所需要實(shí)現(xiàn)的邏輯控制，需要的繼電器、中間繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等功能元件都由存儲(chǔ)單元來(lái)替代，因而數(shù)量非常大。一臺(tái)小型的 PLC所具備的元件（軟元件）數(shù)量就可以達(dá)到成百上千個(gè)，相當(dāng)于過(guò)去一個(gè)大規(guī)模甚至超過(guò)超大規(guī)無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 模的繼電 -接觸器控制系統(tǒng)。另外， PLC所提供的軟元件的觸點(diǎn)（如軟繼電器）可以無(wú)限次使用，方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。同時(shí)， PLC的連網(wǎng)通信功能有利于實(shí)現(xiàn)分散控制、遠(yuǎn)程控制、集中管理等功能，與同等規(guī)?；虺杀镜睦^電 -接觸器控制系統(tǒng)相 比，無(wú)論其功能和性能，都具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。 綜上所說(shuō)，不難看出， PLC控制器有著諸多的優(yōu)點(diǎn)；因此， PLC是一種較理想的控制工具。 2.3.4 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的控制方案的分析設(shè)計(jì) 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)主要包括機(jī)架行走機(jī)構(gòu)、側(cè)刷刷洗機(jī)構(gòu)、頂刷刷洗機(jī)構(gòu)、風(fēng)干系統(tǒng)、清水管路系統(tǒng)和清洗劑管路系統(tǒng)。 龍門(mén)架（機(jī)架）通過(guò)兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源。通過(guò)控制行走電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。使機(jī)架前進(jìn)或后退。同時(shí)，為保證汽車(chē)清洗機(jī)在軌道上運(yùn)行的安全性、有效性，在軌道兩端特設(shè)立兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)，即一個(gè)汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)和汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān)，以控制 機(jī)架行走的范圍。 側(cè)刷刷洗機(jī)構(gòu)，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)由兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，通過(guò)控制兩臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)與停止，來(lái)控制刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)。 頂刷刷洗結(jié)構(gòu)，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)由一臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，不需要進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制。它也是通過(guò)控制電機(jī)的起停來(lái)控制刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)。 風(fēng)干系統(tǒng)由一臺(tái)風(fēng)機(jī)和相應(yīng)管路組成。它的通斷可通過(guò)控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止來(lái)實(shí)現(xiàn)。 清水管路系統(tǒng)主要由一臺(tái)水泵以及相應(yīng)的管路組成，水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)通過(guò)控制電機(jī)的起停來(lái)完成。 清洗劑管路系統(tǒng)與清水管路系統(tǒng)相似，也是由一臺(tái)水泵和相應(yīng)的清洗劑管路構(gòu)成，清洗劑管路工作也是通過(guò)控制電機(jī)的啟動(dòng) 與停止來(lái)實(shí)現(xiàn)。 總而言之，整個(gè)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)運(yùn)行需要各個(gè)機(jī)構(gòu)相協(xié)調(diào)配合，只有這樣，才能保證清洗機(jī)安全運(yùn)行，從而達(dá)到安全、高效的清洗車(chē)輛的目的。 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 3 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過(guò)程分析可以確定，機(jī)架的行走，頂刷、側(cè)刷的轉(zhuǎn)動(dòng)、汽車(chē)清洗機(jī)的供水、風(fēng)干系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)等采用電力驅(qū)動(dòng)的方式。汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)供電電源為三相 380V交流電，一共需要 8臺(tái)異步交流電動(dòng)機(jī)。兩臺(tái)行走電機(jī)分別由 KM1、 KM2和 KM3、 KM4控制器正反 轉(zhuǎn)從而實(shí)現(xiàn)機(jī)架的前進(jìn)、后退。頂刷電機(jī)由 KM5控制啟動(dòng)與停止。兩臺(tái)側(cè)刷電機(jī)由 KM6、 KM7控制其啟動(dòng)與停止。清水水泵電機(jī)由 KM8控制啟動(dòng)和停止。清洗劑泵由 KM9控制啟動(dòng)和停止。風(fēng)干電機(jī)由 KM10控制啟動(dòng)和停止。同時(shí)為進(jìn)行過(guò)載保護(hù)，在每個(gè)電機(jī)線路中加裝一個(gè)熱保護(hù)器。并在母線上加裝一個(gè)熔斷器。其主電路圖如圖 3.1所示 。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 圖 3.1 主電路 3.2 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)控制系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的選擇 通過(guò)對(duì)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)行過(guò)程分析可以確定，機(jī)架的行走， 頂刷、側(cè)刷的轉(zhuǎn)動(dòng)、汽車(chē)清洗機(jī)的供水、風(fēng)干系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)等采用電力驅(qū)動(dòng)的方式。 電動(dòng)機(jī)的選擇包括電動(dòng)機(jī)的功率、種類(lèi)、電壓、轉(zhuǎn)速和結(jié)構(gòu)形式選擇等 12。 1、電動(dòng)機(jī)功率的選擇 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 電動(dòng)機(jī)的功率反映了它的負(fù)載能力，對(duì)電動(dòng)機(jī)的選擇首先是對(duì)電動(dòng)機(jī)功率的選擇。如果選擇的電動(dòng)機(jī)功率過(guò)小，則不能是機(jī)械設(shè)備在正常工作狀態(tài)下運(yùn)行，無(wú)法完成相應(yīng)的生產(chǎn)任 務(wù)， 電動(dòng)機(jī)在過(guò)載條件下運(yùn)行，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)損壞或其他機(jī)械故障。如果選擇的電動(dòng)機(jī)功率過(guò)大，則設(shè)備投資費(fèi)用增加，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率下降。 電動(dòng)機(jī)的功率選擇選擇應(yīng)根據(jù)以下原則進(jìn)行： (1)允許溫升 保證電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)的實(shí)際最高溫度 max不高于電動(dòng)機(jī)絕緣材料所允許的的最高溫度 a，即 a max （ 3.1） (2)過(guò)載能力 電動(dòng)機(jī)熱慣性大 ,在短期內(nèi)承受高于額定功率的負(fù)載 時(shí)所達(dá)到的溫度不會(huì)高于電動(dòng)機(jī)絕緣材料所允許的最高溫度 ,有一定的過(guò)載能力 .但是電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tmax(對(duì)于異步電動(dòng)機(jī) )或最大電流 Imax(對(duì)于直流電動(dòng)機(jī) )必須大于運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TLmax和最大負(fù)載電流 ILmax,即 NmL TTT m axm ax （對(duì)于異步電動(dòng)機(jī)） （ 3.2） NiaxL II mm ax I （對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)） （ 3.3） 式中： m、 i為電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力系數(shù)。 (3)啟動(dòng)能力 為了保證電動(dòng)機(jī)能夠可靠啟動(dòng) ,必須使 NststL TTT （ 3.4） 式中： st為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)能力系數(shù)； Tst為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 根據(jù)負(fù) 載圖按發(fā)熱理論進(jìn)行計(jì)算來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的方法，理論依據(jù)可靠，但計(jì)算過(guò)程復(fù)雜。而且只是在一些假設(shè)的條件下得到的；此外，對(duì)于大多數(shù)的生產(chǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)，找出具有代表性的典型負(fù)載圖有困難，因此得到的結(jié)果差異往往較大。因而，在電動(dòng)機(jī)的功率選擇中常用：統(tǒng)計(jì)法和類(lèi)比法。 2、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇 滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、負(fù)載等要求，是電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選擇的基本原則 。 （ 1）對(duì)于不要求調(diào)速、對(duì)啟動(dòng)性能無(wú)過(guò)高要求的生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇一般的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)（如 YL、 JS、 Y系列等）。若要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，則可 選用高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。 （ 2）對(duì)于要求經(jīng)常啟動(dòng)和制動(dòng)，且負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大，還有一定調(diào)速要求的生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)考慮選用線繞式異步電動(dòng)機(jī)（如 YR、 YZR系列等）。 （ 3）對(duì)于需要幾種速度，而不要求無(wú)極調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械，可選用 YD等系列多速異步電動(dòng)機(jī)。 （ 4）對(duì)于需要恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械，且需要補(bǔ)償電網(wǎng)功率因素的場(chǎng)合，應(yīng)優(yōu)先考慮選用 TD等系列的同步電動(dòng)機(jī)。 （ 5）對(duì)于需要大范圍無(wú)極調(diào)速，且要求經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，則可以選用帶調(diào)速裝置的直流電動(dòng)機(jī)或鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)、同 步電動(dòng)機(jī)。 3、電動(dòng)機(jī)額定電壓的選擇 電動(dòng)機(jī)額定電壓與供電電壓一致是電動(dòng)機(jī)額定電壓選擇的基本原則，交流電動(dòng)機(jī)額定無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 電壓應(yīng)與供電電網(wǎng)電壓一致。直流電動(dòng)機(jī)的額定電壓也要與電源電壓相一致。 4、 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速的選擇 對(duì)于額定功率相同的電動(dòng)機(jī)，額定轉(zhuǎn)速越高，電動(dòng)機(jī)尺寸、質(zhì)量和成本越小，因此選用高速電動(dòng)機(jī)較為經(jīng)濟(jì) 。 因此，在確定電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)應(yīng)全面考慮各方面的因素，綜合分析做出選擇。 5、 電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式選擇 根據(jù)電動(dòng)機(jī)安裝位置的不同，其結(jié)構(gòu)形式可分為臥式（軸是水平的）和立式（軸是豎直的）等種類(lèi)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)與工作機(jī)構(gòu)的 連接方便和結(jié)構(gòu)緊湊為原則來(lái)選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)電動(dòng)機(jī)工作所適應(yīng)的環(huán)境條件不同，電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)還可以分為開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式四種。 依據(jù)以上的原則，本設(shè)計(jì)系統(tǒng)共需要 8臺(tái)電動(dòng)機(jī)。其中機(jī)架（龍門(mén)架）行走電動(dòng)機(jī) 2臺(tái)，頂刷旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī) 1臺(tái)，側(cè)刷旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī) 2臺(tái)，風(fēng)干系統(tǒng)電動(dòng)機(jī) 1臺(tái)，主水泵電動(dòng)機(jī) 1臺(tái)，潛水泵電動(dòng)機(jī) 1臺(tái)。根據(jù)上述的電動(dòng)機(jī)選擇原則，風(fēng)機(jī)、主水泵和潛水泵所使用的電動(dòng)機(jī)均為 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。而根據(jù)工況的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)的其他電機(jī)也均采用交流異步電動(dòng)機(jī)。汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率，一般情況下無(wú)法精確計(jì) 算，因此我們采用類(lèi)比法，通過(guò)參考其他汽車(chē)清洗機(jī)的情況。本系統(tǒng)確定選用額定電壓為 380V。頂刷電機(jī)功率為0.55KW，側(cè)刷電機(jī)功率為 0.55KW，機(jī)架行走電機(jī)為 0.37KW，風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率為 4KW，主水泵電機(jī)與潛水泵電機(jī)功率均為 3KW。綜合考慮汽車(chē)清洗機(jī)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)所選定電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速均為 1500r/min。 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 4 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1 可編程控制器（ PLC）的組成 PLC是一種工業(yè)控制用的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，在設(shè)計(jì)理念上，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電 -接觸器控制電路相結(jié)合的產(chǎn)物，因而它與工業(yè)控制對(duì)象有非常強(qiáng)的接口能 力 13。由于 PLC本質(zhì)上仍然是一臺(tái)適合于工業(yè)控制的微型計(jì)算機(jī)，所以其基本結(jié)構(gòu)和組成也具備一般微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)：以中央處理單元（ CPU）為核心，在系統(tǒng)程序（相當(dāng)于操作系統(tǒng)）的管理下運(yùn)行。PLC與控制對(duì)象的接口由專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的 I/O部件來(lái)完成，通常還需要配以專(zhuān)用的供電電源及其他專(zhuān)用功能模塊。 PLC的基本組成部件如下： 1、 中央處理器（ CPU） 2、 存儲(chǔ)器單元 3、 電源單元 4、 輸入 /輸出單元 5、 接口單元 6、 外接設(shè)備 4.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 和一 般步驟 4.2.1 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域或其他領(lǐng)域的被控對(duì)象來(lái)說(shuō)，電氣控制的目的是在滿足其生產(chǎn)工藝要求的情況下，最大限度的提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。為達(dá)到此目的，在可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則： 最大限度地滿足被控對(duì)象的要求； 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、適用及維護(hù)方便； 保證系統(tǒng)的安全可靠 考慮生產(chǎn)發(fā)展和工藝改進(jìn)的要求，在選型時(shí)應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊?4.2.2 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 由于 PLC的結(jié)構(gòu)和工作方式與一般的微型計(jì)算機(jī) 和繼電器相比各有特點(diǎn)，所以其設(shè)計(jì)的步驟也不相同，具體設(shè)計(jì)步驟如下： 詳細(xì)了解被控對(duì)象的生產(chǎn)工藝過(guò)程，分析控制要求； 根據(jù)控制要求確定所需的用戶輸入 /輸出設(shè)備； 選擇 PLC機(jī)型； 分配 PLC的 I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì) I/O連接圖； PLC軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺(tái)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工； 系統(tǒng)調(diào)試，固化程序，交付使用。 其設(shè)計(jì)流程如圖 4.1所示。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 圖 4.1 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 4.3 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 4.3.1 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)控制要求和控制分析 1、汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的控制要求 （ 1）完成汽車(chē)外觀的清洗、風(fēng)干的自動(dòng)循環(huán)，并且根據(jù)需要同時(shí)進(jìn)行清洗汽車(chē)底盤(pán)的工作； （ 2）在側(cè)刷和頂刷沒(méi)有到位的情況下，洗車(chē)機(jī)不能繼續(xù)進(jìn)行； （ 3）在洗車(chē)機(jī)運(yùn)行費(fèi)異常的情況下，可停止工作，刷子復(fù)位； （ 4）清洗機(jī)行走時(shí)不能超越軌道，故應(yīng)設(shè)置行程停止開(kāi)關(guān)，以保證安全運(yùn)行。 2、汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的控制分析 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)主要包括機(jī)架行走機(jī)構(gòu)、側(cè)刷刷洗機(jī)構(gòu)、頂刷刷洗機(jī)構(gòu)、風(fēng)干系統(tǒng)、PLC 機(jī)器選型和 I/O 設(shè)備選擇 分析評(píng)估控制對(duì)象 I/O 地址分配 電氣系統(tǒng)安裝 現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試 連機(jī)調(diào)試 用戶使用 編制程序 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 清水管路系統(tǒng)和清洗劑管路 系統(tǒng)。 龍門(mén)架（機(jī)架）通過(guò)兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源。通過(guò)控制行走電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)。使機(jī)架前進(jìn)或后退。同時(shí)，為保證汽車(chē)清洗機(jī)在軌道上運(yùn)行的安全性、有效性，在軌道兩端特設(shè)立兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)，即一個(gè)汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)和汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān)，以控制機(jī)架行走的范圍。 側(cè)刷刷洗機(jī)構(gòu)，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)由兩臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，通過(guò)控制兩臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)與停止，來(lái)控制刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)。 頂刷刷洗結(jié)構(gòu)，刷子轉(zhuǎn)動(dòng)由一臺(tái)交流異步電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源，不需要進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制。它也是通過(guò)控制電機(jī)的起停來(lái)控制刷子的轉(zhuǎn)動(dòng)。 風(fēng)干系統(tǒng)由一臺(tái)風(fēng)機(jī)和相應(yīng)管路組成。它的通斷可通過(guò)控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止來(lái)實(shí)現(xiàn)。 清水管路系統(tǒng)主要由一臺(tái)水泵以及相應(yīng)的管路組成，水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)通過(guò)控制電機(jī)的起停來(lái)完成。 清洗劑管路系統(tǒng)與清水管路系統(tǒng)相似，也是由一臺(tái)水泵和相應(yīng)的清洗劑管路構(gòu)成，清洗劑管路工作也是通過(guò)控制電機(jī)的啟動(dòng)與停止來(lái)實(shí)現(xiàn)。 總而言之，整個(gè)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)運(yùn)行需要各個(gè)機(jī)構(gòu)相協(xié)調(diào)配合，只有這樣，才能保證清洗機(jī)安全運(yùn)行，從而達(dá)到安全、高效的清洗車(chē)輛的目的。 4.3.2 控制系統(tǒng) I/O 點(diǎn)的確定和 PLC 的選型 1、控制系統(tǒng)的輸入元件和輸出元件的數(shù)量 （ 1）輸入元件的數(shù)量 整機(jī)的啟動(dòng)按鈕和停止按鈕各一個(gè)，共 2個(gè)開(kāi)關(guān)量。同時(shí)為了防止汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)行走超出軌道，在軌道上安裝一個(gè)汽車(chē)前端感測(cè)控制開(kāi)關(guān)和一個(gè)汽車(chē)后端感測(cè)控制開(kāi)關(guān)，兩個(gè)開(kāi)關(guān)量。同時(shí)若清洗機(jī)在洗刷過(guò)程中發(fā)生故障，需安裝一個(gè)復(fù)位開(kāi)關(guān)，使清洗機(jī)復(fù)位到原點(diǎn)，從而進(jìn)行排除故障。因此整個(gè)系統(tǒng)共有輸入開(kāi)關(guān)量 5點(diǎn)。 （ 2） 輸出元件的數(shù)量 整個(gè)行走機(jī)架的前進(jìn)、后退需要通過(guò)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制，因此控制電路中需要控制接觸器 2個(gè)，即需要輸去開(kāi)關(guān)量 2點(diǎn)。水泵噴水、噴灑清洗劑的控制需要 2個(gè)控制閥，共需要開(kāi)關(guān)量輸出 2點(diǎn)。刷子刷洗、風(fēng) 干系統(tǒng)的控制，需要兩個(gè)控制閥，開(kāi)關(guān)量輸出 2點(diǎn)。因此整個(gè)系統(tǒng)共需開(kāi)關(guān)量輸出 6點(diǎn)。 2、 PLC的選型 PLC的選型主要有以下兩點(diǎn)： （ 1） PLC容量的選擇 ， （ 2） PLC機(jī)型的選擇 。 由于生產(chǎn) PLC的廠家眾多，實(shí)現(xiàn)的功能雖基本相同，但性能、價(jià)格和編程語(yǔ)言卻有較大差別，一般從以下幾個(gè)方面考慮： 功能方面 價(jià)格方面 售后服務(wù) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 綜上所述，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)量輸入 5點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量輸出 10點(diǎn)?？紤]汽車(chē)清洗機(jī)的功能和擴(kuò)展性等綜合因素，故本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇西門(mén)子 S7-200 CPU22X 系 列的產(chǎn)品。西門(mén)子 S7-200 CPU22X系列產(chǎn)品指令豐富、速度快、具有較強(qiáng)的通信能力。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，并綜合考慮PLC的選型定為 S7-200 CPU226，其 I/O總數(shù)為 40點(diǎn)，輸入 24點(diǎn)，輸去 16點(diǎn)；可帶 7個(gè)擴(kuò)展模塊； 用戶程序存儲(chǔ)器容量為 8KB； 內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器，具有 PID控制器的功能；運(yùn)行速度快、功能強(qiáng)，適用于要求較高的中小型的控制系統(tǒng)。所以，本系統(tǒng) PLC為 S7-200 CPU226是非常合適的。 4.3.3 PLC的 I/O地址分配表及接線圖 1、 I/ O地址分配表 根據(jù)上文中輸出 /輸入量的分析，其 I/O地址分配表如下表 4-1和表 4-2。 表 4-1 輸入地址分配表 輸入信號(hào) 啟動(dòng)按鈕 SB1 I0.0 清洗機(jī)汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān) I0.1 清洗機(jī)汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān) I0.2 復(fù)位開(kāi)關(guān) SB3 I0.3 停止開(kāi)關(guān) SB2 I0.4 表 4-2 輸出地址分配表 輸出信號(hào) 清洗機(jī)前進(jìn) KM1、 KM3 Q0.0、 Q0.2 清洗機(jī)后退 KM2、 KM4 Q0.1、 Q0.3 頂刷刷洗 KM5 Q0.4 側(cè)刷刷洗 KM6、 KM7 Q0.5、 Q0.6 清水泵噴水 KM8 Q1.0 噴灑清洗劑 KM9 Q1.1 風(fēng)干動(dòng)作 KM10 Q1.2 2、 I/O接線圖 根據(jù) I/O地址分配表，其 I/O接線圖如圖 4.2。 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19 圖 4.2 I/O接線圖 4.4 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4.4.1 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方法 在實(shí)際的工作中，軟件的實(shí)現(xiàn)方法有很多種，具體使用哪種方法，因人因控制對(duì)象而異，以下是幾種常見(jiàn)的方法： 1、 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法對(duì)于一些比較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是比較有效 的，可以收到快速、簡(jiǎn)單的效果。 對(duì)于比較復(fù)雜的系統(tǒng)，經(jīng)驗(yàn)法一般設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，不易掌握，系統(tǒng)交付使用后，維護(hù)困難，所以，經(jīng)驗(yàn)法 一般只適合于比較簡(jiǎn)單的或與某些典型系統(tǒng)相類(lèi)似的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 2、 邏輯設(shè)計(jì)法 用邏輯設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì) PLC應(yīng)用程序的一般步驟如下： 列出執(zhí)行元件動(dòng)作節(jié)拍表； 繪制電氣控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖； 進(jìn)行系統(tǒng)的邏輯設(shè)計(jì)； 編寫(xiě)程序； 對(duì)程序檢測(cè)、修改和完善 ； 3順序功能圖法 順序功能圖法是首先根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程設(shè)計(jì)順序功能圖，然后再依據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)順序控制程序。對(duì)于每一步的程序段，只需處理極其簡(jiǎn)單的邏輯關(guān)系， 因而這種編程方無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 20 法簡(jiǎn)單易學(xué)，規(guī)律性強(qiáng)。設(shè)計(jì)出的控制程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀性好，程序的調(diào)試和運(yùn)行也很方便，可以極大 的提高工作效率； S7-200PLC采用順序功能圖法設(shè)計(jì)時(shí)，可用順序控制繼電器（ SCR）指令、置位 /復(fù)位（ S/R）指令、移位寄存器（ SHRB）指令等實(shí)現(xiàn)編程 18。 綜上所述，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用的是西門(mén)子 S7-200系列，比較上述三種方法，本設(shè)計(jì)采用順序功能圖法來(lái)設(shè)計(jì)。 4.4.2 PLC的編程語(yǔ)言 S7-200系列 PLC主機(jī)中有兩類(lèi)指令集： IEC1131-3指令集和 SIMATIC指令集。 IEC1131-3 指令集是國(guó)際電工委員會(huì)（ IEC）制定的 PLC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 1131-3 Programming Language(編程語(yǔ)言）中推薦的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言，只能用梯形圖（ LAD）和功能塊圖（ FBD）編程語(yǔ)言，通常指令執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng) 16。 SIMATIC指令集是西門(mén)子公司專(zhuān)為 S7-200 PLC設(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言。該指令集中，大多數(shù)指令也符合 IEC 1131-3標(biāo)準(zhǔn)。 SIMATIC 指令集不支持系統(tǒng)完全數(shù)據(jù)類(lèi)型檢查。使用 SIMATIC指令集，可以用梯形圖（ LAD）、功能塊圖（ FBD）和語(yǔ)句表（ STL）編程語(yǔ)言編程 17。 梯形圖（ LAD）和功能塊圖（ FBD）是一種圖形語(yǔ)言；語(yǔ)句表（ STL）是一種類(lèi)似于匯編語(yǔ)言的文本型語(yǔ)言 。 1、 梯形圖（ LAD）編程語(yǔ)言 梯形圖（ LAD）是與電氣控制電路相呼應(yīng)的圖形語(yǔ)言。它沿用了繼電器、觸頭、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和類(lèi)似的圖形符號(hào)，并簡(jiǎn)化了符號(hào)，還增加了一些功能性的指令。梯形圖是融邏輯操作、控制 于一體，面向?qū)ο蟮摹?shí)時(shí)的、圖形化的編程語(yǔ)言。 通常一個(gè)梯形圖中有若干邏輯行（梯級(jí)），形似梯子，梯形圖因此得 名。梯形圖信號(hào)流向清楚、簡(jiǎn)單、直觀、易懂 。 2、 功能塊圖（ FBD）編程語(yǔ)言 功能塊圖（ FBD）類(lèi) 似于普通邏輯功能圖， 一般用一種功能方框表示一種特定的功能，框圖內(nèi)的符號(hào)表達(dá)了該功能框圖的功能。功能塊圖（ FBD）是圖形 化的高級(jí)編程語(yǔ)言。 功能塊圖通常有若干個(gè)輸入端和若干個(gè)輸出端。輸入端是功能塊圖的條件，輸出端是功能塊圖的運(yùn)算結(jié)果。 功能塊圖（ FBD）與梯形圖（ LAD）可以相互轉(zhuǎn)換，有時(shí)功能塊圖（ FBD）和梯形圖（ LAD）的指令是一樣的。 3、 語(yǔ)句表（ STL）編程語(yǔ)言 語(yǔ)句表（ STL）是用助記符來(lái)表達(dá) PLC的各種控制功能的。它類(lèi)似于計(jì)算機(jī)的匯編語(yǔ)言，但比匯編語(yǔ)言更直觀易懂，編程簡(jiǎn)單，因此也是應(yīng)用很廣泛的一種編程語(yǔ)言。 通常梯形圖（ LAD）程序、功能塊圖（ FBD）程序、語(yǔ)句表（ STL）程序可有條件的方便地轉(zhuǎn)換。但是，語(yǔ)句表（ STL）可以編寫(xiě)梯形圖（ LAD）或功能塊圖（ FBD）無(wú)法實(shí)現(xiàn)的程序。 4.4.3 PLC編程的一般規(guī)則 1、網(wǎng)絡(luò) 在梯形圖（ LAD）中，程序被分成網(wǎng)絡(luò)的一些程序段。每個(gè)梯形圖網(wǎng)絡(luò)是由一個(gè)或多個(gè)梯級(jí)組成。 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 功能塊圖（ FBD）中，使用網(wǎng)絡(luò)概念給程序分段。 語(yǔ)句表（ STL）程序中，使用“網(wǎng)絡(luò)”這個(gè)關(guān)鍵詞對(duì)程序分段。 對(duì)梯形圖、功能塊圖、語(yǔ)句表程序分段后，就可以通過(guò)編程軟件實(shí)現(xiàn)它們之間的相互轉(zhuǎn)換。 2、 梯形圖（ LAD） /功能塊圖（ FBD） 梯形圖中左、右垂直線稱(chēng)為左、右母線。 STEP 7-Micro/WIN32梯 形圖編輯器在繪圖時(shí)，通常將右母線省略。在左、右母線之間是由觸點(diǎn)、線圈或功能框組合的有序排列。梯形圖的輸入總是在圖形的左邊，輸出總是在圖形的右邊，因而觸點(diǎn)與左母線相連，線圈或功能框終止右母線，從而構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)。在一個(gè)梯級(jí)中，左、右母線之間是一個(gè)完整的“電路”，不允許“短路”、“開(kāi)路”，也不允許“能流”反向流動(dòng)。 功能塊圖中輸入總是在框圖的左邊，輸出總是在框圖的右邊。 3、 允許輸入端、允許輸出端 在梯形圖（ LAD）、功能塊圖（ FBD）中，功能框的 EN端是允許輸入端，功能框的允許輸入端必須存在“能流”，即與之相連的邏 輯運(yùn)算結(jié)果為 1（即 EN=1），才能執(zhí)行該功能框的功能。 在語(yǔ)句表（ STL）程序中沒(méi)有 EN輸入端，但是允許執(zhí)行 STL指令的條件是棧頂?shù)闹当仨殲椤?1”。 在梯形圖（ LAD）、功能塊圖（ FBD）中，功能框的 ENO端是允許輸出端，允許功能框的布爾量輸出，用于指令的級(jí)聯(lián)。 如果功能框允許輸入端（ EN）存在“能流”，且功能框準(zhǔn)確無(wú)誤的執(zhí)行了其功能，那么允許輸出端（ ENO）將把“能流”傳到下一個(gè)功能框，此時(shí)， ENO=1。如果執(zhí)行過(guò)程中存在錯(cuò)誤，那么“能流”就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的功能框終止，即 ENO=0。 在語(yǔ)句表（ STL）程序中 用 AENO(ANDENO)指令詢問(wèn)，可以產(chǎn)生與功能框的允許輸出端（ ENO）相同的效果。 4、 條件 / 無(wú)條件輸入 條件輸入：在梯形圖（ LAD）、功能塊圖（ FBD）中，與“能流”有關(guān)的功能框或線圈不直接與左母線連接。 無(wú)條件輸入：在梯形圖（ LAD）、功能塊圖（ FBD）中，與“能流”無(wú)關(guān)的功能框或線圈直接與左母線連接。例如 LBL、 NEXT、 SCR、 SCRE等。 5、 無(wú)允許輸出端的指令 在梯形圖（ LAD）、功能塊圖（ FBD）中，無(wú)允許輸出端（ ENO）的指令框，不能同于級(jí)聯(lián)。 4.4.4 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的工藝流程 分析 本汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的主要工作是清洗車(chē)身及風(fēng)干 ,該過(guò)程清洗機(jī)共需往返 5次。對(duì)其工作工藝流程進(jìn)行分析： （ 1）按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)之后，清洗機(jī)開(kāi)始前進(jìn)。水泵開(kāi)始噴水，刷子開(kāi)始刷洗車(chē)身。 （ 2）清洗機(jī)前進(jìn)到汽車(chē)后端的感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，清洗機(jī)開(kāi)始后退，水泵和刷子繼續(xù)工作。 （ 3）清洗機(jī)后退到汽車(chē)前端的感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，清洗機(jī)開(kāi)始前進(jìn)，同時(shí)刷子停止工作、無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 22 水泵停止噴水，清洗劑設(shè)備開(kāi)始工作噴灑清洗劑。 （ 4）清洗機(jī)前進(jìn)到汽車(chē)后端的感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，清洗機(jī)開(kāi)始后退，繼續(xù)噴灑清洗劑。 （ 5）清洗吉后退 到汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)后，開(kāi)始往前 進(jìn)，清洗劑停止噴灑，當(dāng)清洗機(jī)前進(jìn) 3s后停止，刷子開(kāi)始洗刷。 （ 6）刷子洗刷 5s后停止，清洗機(jī)繼續(xù)往前進(jìn)，前進(jìn) 3s后，清洗機(jī)停止，刷子又開(kāi)始洗刷 5s后停止，洗車(chē)機(jī)繼續(xù)往前進(jìn)，到達(dá)汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān)停止，然后往后退。 （ 7） 清洗機(jī)往后退 3s 后停止，刷子開(kāi)始洗刷 5s 后停止，清洗機(jī)繼續(xù)往后退 3 s 后停止，刷子開(kāi)始洗刷 5s 后停止，清洗機(jī)繼續(xù)往后退，直到碰到汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)后停止，然后往前進(jìn)。 （ 8） 洗車(chē)機(jī)開(kāi)始往前進(jìn)，并開(kāi)始噴灑清水與洗刷動(dòng)作，將車(chē)洗干凈，當(dāng)碰到汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，清洗機(jī)停止前進(jìn)并往后退， 噴灑清水及刷子洗刷繼續(xù)動(dòng)作，直到碰到汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)后停止，并開(kāi)始往前進(jìn)。 （ 9） 清洗機(jī)開(kāi)始往前進(jìn)，風(fēng)干設(shè)備開(kāi)始動(dòng)作將車(chē)吹干，碰到汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，清洗機(jī)停止并往后退，風(fēng)扇繼續(xù)吹干動(dòng)作，直到碰到汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)，則洗車(chē)整個(gè)流程完成，清洗機(jī)復(fù)位。 本設(shè)計(jì)中： 啟動(dòng)程序后，按下啟動(dòng)按鈕，自動(dòng)清洗機(jī)啟動(dòng)；清洗機(jī)前進(jìn)，噴水設(shè)備噴水，刷子開(kāi)始洗刷；當(dāng)達(dá)到汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)，清洗機(jī)后退，噴水和洗刷繼續(xù)；當(dāng)?shù)竭_(dá)汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作，噴水和洗刷停止，洗車(chē)前進(jìn)，清洗劑泵開(kāi)始動(dòng)作噴清洗劑；當(dāng)?shù)竭_(dá)汽車(chē)后端感測(cè) 開(kāi)關(guān)后，洗車(chē)后退，繼續(xù)噴清洗劑；再次到達(dá)汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)后，停止噴灑清洗劑，計(jì)數(shù)器 C0開(kāi)始動(dòng)作，清洗機(jī)和刷子變?yōu)殚g續(xù)性運(yùn)動(dòng)（清洗機(jī)運(yùn)動(dòng) 3s停止，刷子洗刷 5s，如此循環(huán)往復(fù)），直到到達(dá)汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器 C1開(kāi)始動(dòng)作，然后再以這種運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)直到到達(dá)驅(qū)車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)；到達(dá)汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)后，刷子停止動(dòng)作，洗車(chē)機(jī)前進(jìn)，風(fēng)機(jī)設(shè)備動(dòng)作，到達(dá)汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān)后，洗車(chē)機(jī)后退，風(fēng)機(jī)設(shè)備繼續(xù)動(dòng)作直到到達(dá)汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)，風(fēng)機(jī)停止。整個(gè)洗車(chē)動(dòng)作完成。 4.4.5 PLC程序的編制 1、編程軟件 STEP7簡(jiǎn)介 由于本設(shè)計(jì)采用的西門(mén)子 S7-200系列的 PLC進(jìn)行控制系統(tǒng)的控制，因此本文中程序梯形圖（ LAD）的編制采用的是西門(mén)子的 STEP7編程軟件。 西門(mén)子開(kāi)發(fā)的 STEP 7 是西門(mén)子的 S7 系列 PLC 所用的編程語(yǔ)言，它是一種可運(yùn)行于通用微機(jī)中，在 WINDOWS 環(huán)境下進(jìn)行編程的語(yǔ)言。將它通過(guò)計(jì)算機(jī)的串行口即可進(jìn)行相互間的通信。通過(guò) STEP 7 編程軟件，不僅可以非常方便地使用梯形圖和語(yǔ)句表等形式進(jìn)行離線編程，經(jīng)過(guò)編譯后通過(guò)轉(zhuǎn)接電纜直接送入 PLC 的內(nèi)存中執(zhí)行，而且在調(diào)試運(yùn)行時(shí)，還可以在線監(jiān)視程序中各個(gè)輸入輸出或狀態(tài) 點(diǎn)的通斷狀況，甚至進(jìn)行在線修改程序中變量的值，給調(diào)試工作也帶來(lái)極大的方便。 當(dāng)用 STEP 7 創(chuàng)建一個(gè)自動(dòng)化解方案時(shí)，有一系列的基本任務(wù)。下圖 4.3所示為大多數(shù)項(xiàng)目需要執(zhí)行的任務(wù)，并把這些任務(wù)分配到基本程序中。它會(huì)對(duì)我們整個(gè)工程的設(shè)計(jì)起一個(gè)基本的指導(dǎo)作用。 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 圖 4.3 STEP7基本任務(wù) 2、 PLC控制系統(tǒng)的語(yǔ)句 根據(jù)上文中的流程分析，以及地址分配和接線圖，整個(gè)設(shè)計(jì)的 PLC動(dòng)作順序控制程序如下： 啟動(dòng)程序如下圖 4.4： 網(wǎng)絡(luò) 1 網(wǎng)絡(luò) 2 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 網(wǎng)絡(luò) 3 網(wǎng)絡(luò) 4 網(wǎng)絡(luò) 5 網(wǎng)絡(luò) 6 圖 4.4 清洗機(jī)啟動(dòng)程序梯形圖 在圖 4.4這段程序中， 按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān) I0.0之后，中間線圈 M0.0工作，然后通過(guò)中間線圈M0.0控制清洗機(jī)開(kāi)始前進(jìn)。與此同時(shí)清水泵 Q1.0開(kāi)始噴水，頂刷 Q0.4和兩個(gè)側(cè)刷 Q0.5、 Q0.6開(kāi)始刷洗車(chē)身。 網(wǎng)絡(luò) 7 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 網(wǎng)絡(luò) 8 網(wǎng)絡(luò) 9 網(wǎng)絡(luò) 10 網(wǎng)絡(luò) 11 圖 4.5 清洗機(jī)啟動(dòng)后首遍清洗梯形圖 在圖 4.4與圖 4.5中，汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)前進(jìn)的同時(shí)清水泵 Q1.0開(kāi)始噴水，頂刷 Q0.4和兩個(gè)側(cè)刷 Q0.5、 Q0.6開(kāi)始刷洗車(chē)身。當(dāng)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)前進(jìn)達(dá)到到汽車(chē)后端的感測(cè)開(kāi) 關(guān)時(shí)，清洗機(jī)開(kāi)始后退，水泵和刷子繼續(xù)工作。即汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān) IO.2工作， Q0.1、 Q0.3工作兩臺(tái)機(jī)架行走電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，清洗機(jī)開(kāi)始后退。清洗機(jī)后退的同時(shí)，清水泵 Q1.0，頂刷 Q0.4和兩個(gè)側(cè)刷 Q0.5、 Q0.6繼續(xù)工作。 網(wǎng)絡(luò) 12 網(wǎng)絡(luò) 13 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 網(wǎng)絡(luò) 14 網(wǎng)絡(luò) 15 網(wǎng)絡(luò) 16 網(wǎng)絡(luò) 17 圖 4.6 清洗機(jī)噴灑清洗劑梯形圖 在圖 4.6中，主要控制的是汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)噴灑清洗劑。 清洗機(jī)后退到達(dá)汽車(chē)前端的感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，清洗機(jī)開(kāi)始前進(jìn)，同時(shí)刷子停止工作、水泵停止噴水，清洗劑設(shè)備開(kāi)始工作噴灑清洗 劑。清洗機(jī)前進(jìn)到汽車(chē)后端的感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)，清洗機(jī)開(kāi)始后退，繼續(xù)噴灑清洗劑。即汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān) I0.1開(kāi)始工作，清洗機(jī)開(kāi)始請(qǐng)進(jìn)，同時(shí)清洗劑管路水泵 Q1.1開(kāi)始工作；碰到汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān) I0.2工作，清洗機(jī)后退，清洗劑管路水泵 Q1.1繼續(xù)工作。 網(wǎng)絡(luò) 18 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 網(wǎng)絡(luò) 19 網(wǎng)絡(luò) 20 圖 4.7 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)噴灑清洗劑后清洗前進(jìn)梯形圖 在圖 4.7 中，當(dāng)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)后退 到汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)后，清洗機(jī)開(kāi)始往前進(jìn)，清洗劑停止噴灑。清洗機(jī)前進(jìn) 3s。即汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān) I0.1 工作 ,Q0.0、 Q0.2 控制清洗機(jī)前進(jìn)，前進(jìn) 3s后停止。在本段程序中，采用了通電延時(shí)定時(shí)器 T37，來(lái)控制所需的延時(shí)時(shí)間 3s。 網(wǎng)絡(luò) 21 網(wǎng)絡(luò) 22 網(wǎng)絡(luò) 23 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 網(wǎng)絡(luò) 24 網(wǎng)絡(luò) 25 網(wǎng)絡(luò) 26 網(wǎng)絡(luò) 27 網(wǎng)絡(luò) 28 圖 4.8 清洗機(jī)噴灑清洗劑后刷洗梯形圖 在圖 4.8 中，在清洗機(jī)前進(jìn)停止后，頂刷和側(cè)刷開(kāi)始洗刷，刷子洗刷 5s 后停止，清洗機(jī)繼續(xù)往前進(jìn)，前進(jìn) 3s 后，清洗機(jī)停止，刷子又開(kāi)始洗刷 5s 后停止，洗車(chē)機(jī)繼續(xù)往前進(jìn)。在本段程序中，在采用延時(shí)定時(shí)器 T38 的同時(shí)，還采用了增計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器 C0。通過(guò)輸入其中的預(yù)設(shè)值 PV=2（技術(shù)的次數(shù)），來(lái)實(shí) 現(xiàn)此段程序中 清洗機(jī)運(yùn)動(dòng) 3s 停止，刷子洗刷 5s，汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 如此循環(huán)往復(fù)。 在汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)到達(dá)汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān)，計(jì)數(shù)器 C1 開(kāi)始動(dòng)作，然后再以這種如同清洗機(jī)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)方式后退，直到到達(dá)汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)停止。 網(wǎng)絡(luò) 40 網(wǎng)絡(luò) 41 網(wǎng)絡(luò) 42 網(wǎng)絡(luò) 43 網(wǎng)絡(luò) 44 網(wǎng)絡(luò) 45 網(wǎng)絡(luò) 46 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 網(wǎng)絡(luò) 47 網(wǎng)絡(luò) 48 網(wǎng)絡(luò) 49 圖 4.9 清洗機(jī)汽車(chē)復(fù)洗梯形圖 在圖 4.9 中，清洗機(jī) 到達(dá)汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)（ I0.1 工作）后停止，然后清洗機(jī)往前進(jìn)。洗車(chē)機(jī)往前進(jìn)的同時(shí)，清水泵并開(kāi)始噴灑清水（ Q1.0 工作） 并且頂刷和側(cè)刷開(kāi)始刷洗動(dòng)作，將車(chē)洗干凈；直到清洗機(jī)到達(dá)汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān)（ I0.2 工作）時(shí)，清洗機(jī)停止前進(jìn)并往后退，清水泵及刷子洗刷繼續(xù)動(dòng)作，直到碰到汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)后停止。 網(wǎng)絡(luò) 50 網(wǎng)絡(luò) 51 網(wǎng)絡(luò) 52 網(wǎng)絡(luò) 53 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 網(wǎng)絡(luò) 54 網(wǎng)絡(luò) 55 圖 4.10 清洗機(jī)風(fēng)干梯形圖 在圖 4.10 中，清洗機(jī)后退到達(dá)汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)后（即 I0.1 工作），開(kāi)始往前進(jìn)。清洗機(jī)開(kāi)始往前進(jìn)，風(fēng)干設(shè)備開(kāi)始動(dòng)作（即 Q1.2 工作）將車(chē)吹干，到達(dá)汽車(chē)后端感測(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)（ I0.2 工作），清洗機(jī)停止并往后退，風(fēng)扇繼續(xù)吹干 動(dòng)作，直到碰到汽車(chē)前端感測(cè)開(kāi)關(guān)，則洗車(chē)整個(gè)流程完成。 以上即為整個(gè)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的主要控制程序。整個(gè)程序能基本滿足汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的控制要求，達(dá)到本 設(shè)計(jì)方案的汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的主要工作流程，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)行。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 5 結(jié)論與展望 5.1結(jié)論 本設(shè)計(jì)主要是結(jié)合國(guó)內(nèi)汽車(chē)清洗行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，及清洗行業(yè)對(duì)節(jié)水和環(huán)境保護(hù)以及汽車(chē)清洗行業(yè)投資和成本控制的要求，來(lái)設(shè)計(jì)的一種既滿足汽車(chē)清洗安全性、效率的要求，又能節(jié)水環(huán)保的投資成本低的汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)。 本課題主要完成了以下幾方面的工作： 1、 通過(guò)對(duì)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)功能要求，清洗 機(jī)清洗過(guò)程的分析，完成了汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的總體方案設(shè)計(jì)。 2、 完成了汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。采用本質(zhì)安全的電氣設(shè)計(jì)方案，選擇合理的電動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)合理安全的電路，保證系統(tǒng)的安全性。完成了對(duì)汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。選用性能較高的 PLC控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路的控制，提高控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，保證汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)的安全運(yùn)行。 5.2不足之處及未來(lái)展望 1、 PLC程序中的定時(shí)器設(shè)定值的確定，需要在實(shí)際設(shè)備安裝后做進(jìn)一步的調(diào)試，以滿足運(yùn)行的需要。 2、開(kāi)發(fā)更多的控制程序，來(lái)滿足日益發(fā)展的汽車(chē)服務(wù)的需要。 3、進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以及總體構(gòu)架，進(jìn)一步提高汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī)整體性能 。 汽車(chē)自動(dòng)清洗機(jī) PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 致 謝 在 本課題設(shè)計(jì)完成之際 ，首先感謝我的指導(dǎo)老師黃敏副教授。本論文是在黃敏老師的悉心指導(dǎo) 以及幫助下完成的。黃敏老師用她 那 淵博的學(xué)識(shí)和 豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在論文寫(xiě)作方面 對(duì)我進(jìn)行精心的指 導(dǎo)， 并 付出了大量 心血；在課 題進(jìn)展有困難時(shí)，黃敏 老師 及時(shí)給與我鼓勵(lì)，幫助并指導(dǎo)我解決問(wèn)題、克服實(shí)際遇到的困難。黃敏 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和 熱心助人的生活態(tài)度，不僅使我在論文完成及專(zhuān)業(yè)方面得到 了 很大 幫助，而且 讓我 從中領(lǐng)悟到了很多待人接物 的道理。在此，再次衷心感謝我的 指導(dǎo)老師 黃老師 為我付出的辛勤勞動(dòng)以及無(wú)微不至的關(guān)懷。 在本課題研究過(guò)程中，感謝同組的同學(xué)們給 我的極大幫助 。同組的同學(xué)們給了我很多專(zhuān)業(yè)方面的幫助，在我遇到一些問(wèn)題時(shí)，他們跟我一起討論、研究最終解決問(wèn)題。很高興人生中有著這樣一群同學(xué)、朋友。感謝你們，你們真的很可愛(ài)。 在本課題進(jìn)