PLC自動洗車機課程設(shè)計.doc

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1汽車清洗方法綜述 1.1主要洗車方法 1.1.1人工洗車規(guī)范的洗車方法是先用抹布沾上水潤濕車身，再均勻涂上洗車液用抹布擦洗一遍，然后用清水沖洗，在用干抹布吸水，用麂皮將水完全吸干。這種洗車方法不僅存在損傷車身油漆、降低車身漆面光潔程度的缺點，而且會造成浪費水資源和污染環(huán)境的惡果。 1.1.2高壓水槍洗車高壓水槍洗車是先用高壓水槍噴灑水霧潤濕車身，再用高壓射流清洗車身。然后用清洗液清洗，最后用高壓清洗干凈，用麂皮將水吸干。高壓水槍清洗速度快、效果好，但高壓水槍壓力人，容易對車漆造成損害。高壓水柱的噴淋會改變空調(diào)冷凝器散熱的方向，導致空調(diào)制冷失靈，會直接導致車燈膠條密封不良，影響車燈的正常工作，產(chǎn)生危險。會使密封不是很嚴的汽車側(cè)門玻璃進水，銹蝕金屬件，造成電線短路。劣質(zhì)洗滌靈會降低車漆的亮度，用毛巾多次擦拭會使車身增加劃痕。 1.1.3蒸汽洗車蒸汽洗車是將水加熱成蒸汽后，用蒸汽清洗汽車，其具有節(jié)水、節(jié)能的特點。但由于設(shè)備質(zhì)量問題，存在安全性不高。極易產(chǎn)生污水造成污染，洗車效果和效率差的缺點。 1.1.4無水洗車無水洗車是先用撣子撣去車身表面浮塵，再用無水洗車液進行汽車清洗的一種新型環(huán)保洗車方式。它具有節(jié)約水資源、綠色環(huán)保等優(yōu)點。受到政府的扶持，但是，它并不能完全替代有水洗車，對于較臟車輛以及汽車底盤等部位，無水洗車不能滿足要求。 1.1.5無刷毛自動洗車機采用高速水刀噴出的高壓力水霧從上往下清洗汽車，灰塵沖掉后，自動泡沫噴頭噴淋，然后用高壓清水進行清洗。它具有清洗速度快、效果好、不損傷車漆的優(yōu)點，但存在水耗大、設(shè)備投資和運行費用高昂的缺點。 1.1.6全自動電腦洗車機電腦洗車機是利用電腦控制毛刷和高壓水槍來清洗汽車的一種設(shè)備。主要由電路、氣路、水路和機械部分構(gòu)成。它可通過編制多種洗車程序來完成不同要求地洗車效果。具有洗車效果好、效率高、節(jié)水等特點。 1.2汽車清洗的前景 汽車清洗是近幾年才在我國逐漸發(fā)展起來的新興行業(yè)，具備資金和技術(shù)門檻低的特點。由于對場地、環(huán)保、設(shè)備、技術(shù)、經(jīng)營管理等方面都缺乏明確的規(guī)定和要求，導致本應被淘汰地洗車方式仍然在洗車市場上大行其道，而無水洗車、全自動電腦機械化洗車等先進的洗車方式卻在市場份額中占有很小的比例。在歐、美等發(fā)達國家經(jīng)過多年的發(fā)展，科學洗車的理念已深入人心。洗車市場的洗車方式有全自動電腦洗車機洗車、蒸汽洗車和無水洗車。其中尤以全自動電腦洗車為主。在我國建設(shè)，美化城市，創(chuàng)建現(xiàn)代化城市的發(fā)展主題中，節(jié)約水資源、保護環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展、效率和環(huán)保已成為汽車美容服務(wù)行業(yè)的重要內(nèi)容和發(fā)展方向。目前，城市落后的人工洗車方式已不能適應現(xiàn)代化城市的市容，也不符合企業(yè)的規(guī)模經(jīng)營、專業(yè)化、規(guī)范化的要求，更談不上行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。要想中國的洗車行業(yè)健康有序地發(fā)展，當務(wù)之急，必須推廣科學的、環(huán)保的、符合中國國情的科學洗車方式，要用新的理念、新的思路和新的方法來管理洗車行業(yè)，提升行業(yè)的形象和競爭力。全自動電腦洗車機順應時代的需要應運而生。 1.3自動洗車機優(yōu)點 l.3.1安全可靠全自動洗車機由電腦按設(shè)計程序控制全過程的操作，完全能夠避免人工操作引起的人身設(shè)備事故。 1.3.2快捷高效人工洗車一般為10分鐘一臺，電腦洗車機為3分鐘一臺。4小時可洗20輛車，每日洗車量可達200-300輛。這是中小型洗車店無法達到的數(shù)字，它極大的提高了洗車的工作效率。 1.3.3洗車潔凈全自動洗印機由程序控制，采用仿形超軟洗滌工具，能排除人為因素保證洗車質(zhì)量。 1.3.4環(huán)保節(jié)水全自動洗車機洗一臺汽車耗水量為10一12升，比人工洗車節(jié)水10 一20升。如果以洗車店每日洗車100輛計算，每日節(jié)水2噸，每年節(jié)水300一700 噸。一個大、中城市按2000家洗車店計，每年節(jié)水量將達百萬噸以上。 1.3.5不傷漆面全自動洗車機采用科學合理的棉刷，洗滌過程中不會損傷漆面，而人工洗車時使用的毛手套，在反復擦洗過程中，夾帶的泥沙會在汽車漆面上造成人為的劃痕。 1.3.6節(jié)省人工全自動洗車機只需一個操作工人，比人工洗車節(jié)省用一倍水量。 2 設(shè)計方案 2.1 功能描述 目前，汽車行業(yè)主要業(yè)務(wù)量集中在轎車、小型面包車等各種小型客車的外表清洗上，為此本課題設(shè)計的洗車機主要功能集中在安全、有效的清洗汽車的外表上，在先用清水沖洗，在除去污垢雜質(zhì)的基礎(chǔ)上，涂上清潔劑，再用刷子刷洗，最后用風機設(shè)備把車體吹干。具體走位控制方案如下 2.2 方案論證 為了達到方案要求，本設(shè)計采用模塊法設(shè)計，把各個控制部分模塊化，再逐個解決各個模塊問題。其中主要模塊包括：PLC控制系統(tǒng)、噴水噴氣系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、機械系統(tǒng)。 3.硬件選擇 3.1 控制器的選擇 3.1.1 單片機 單片機主要應用于辦公自動化設(shè)備、機電一體化、實時過程控制、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，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比，具有以下特點：  1.片內(nèi)存儲容量越來越大。  2.芯片引線齊全容易擴展。  3.運行速度高控制功能強。  4.單片機內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息保存時間很長，有的芯片可以達到100年以上。 5.速度慢、功能不強、精度低、易受環(huán)境影響等缺點。 3.1.2 PLC 1) 豐富的I/O接口模塊 PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號如：交流或直流、開關(guān)量或模擬量、電壓或電流、脈沖或電位、強電或弱電等。有相應的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊， 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。 2) 配套齊全、功能完善、適用性強 PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 3) 系統(tǒng)的設(shè)計、工作量小、維護方便、容易改造 PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4) 體積小、重量輕、能耗低 以超小型PLC為例：新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想設(shè)備。 經(jīng)綜合比較：本設(shè)計選用性能較好，控制較準確的PLC作為控制器。 3.2 PLC選擇 3.2.1歐姆龍PLC簡介 OMRON C系列PLC產(chǎn)品門類齊、型號多、功能強、適應面廣。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機是以C20P為代表的機型。疊裝式或稱緊湊型結(jié)構(gòu)的微型機以CJ型機最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC機以P型機和CPM型機最為典型，這兩種都屬堅固整體型結(jié)構(gòu)。具有體積更小、指令更豐富、性能更優(yōu)越通過I/O擴展可實現(xiàn)10~140點輸入輸出點數(shù)的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏幕上進行編程。CPM型機是OMRON產(chǎn)品用戶目前選用最多的小型機系列產(chǎn)品。OMRON 中型機以C200H系列最為典型主要有C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型號產(chǎn)品。中型機在程序容量，掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機。除具備小型機的基本功能外，它同時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上位計算機、下位PLC機及各種外部設(shè)備組成具有各種用途的計算機控制系統(tǒng)和工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)。在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型PLC機要比大、中型機的應用更廣泛。在電氣設(shè)備的控制應用方面，一般采用小型PLC都能夠滿足需求。 3.2.2西門子PLC簡介 德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛。在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應用。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）人機界面、工業(yè)軟件等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化、具有網(wǎng)絡(luò)通信能力、功能更強、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。 3.2.3三菱FX系列PLC簡介 FX系列PLC是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器。以逐步替代三菱公司原F、F1、F2系列PLC產(chǎn)品。其中FX2是1991年推出的產(chǎn)品。FX0是在FX2之后推出的超小型PLC。近幾年來又連續(xù)推出了將眾多功能凝集在超小型機殼內(nèi)的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有較高的性能價格比，應用廣泛。它們采用整體式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。經(jīng)過對幾家公司生產(chǎn)的PLC主要從應用、價格、可靠性和對現(xiàn)場工作環(huán)境及計資金等各個方面因素的考慮，三菱公司生產(chǎn)的PLC具有體積小、控制靈活、性價比高等優(yōu)點，可與普通電腦編程通信等。本控制系統(tǒng)選用三菱FX2N--60MR型可編程控制器。 3.3 傳感器的選用 位置的檢測有多種方案。可以用光電傳感器、攝像頭、電阻傳感器等，但這些傳感器易受環(huán)境影響，且自身精度不好控制，故本設(shè)計采用位置開關(guān)。 4.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(wù)是在汽車進入后，按下啟動按鈕則可以進行自動刷洗，洗完自動停止。確定了要完成的動作后，再確定動作的順序。具體I/O分配表如下： 表4.1 I/O分配表 I Q I0.0 啟動開關(guān) Q0.0 右移動 I0.1 右極限 Q0.1 左移動 I0.2 左極限 Q0.2 噴水 I0.3 復位開關(guān) Q0.3 刷子 Q0.4 清潔劑 Q0.5 風扇 Q0.6 啟動燈 Q0.7 復位燈 5.外部接線 根據(jù)PLC引腳的分配及引腳的功能，其與外部設(shè)備連接引線如下圖所示：  圖5-1 I/O外部接線圖 6.梯形圖 7.語句表 設(shè)計心得 通過本次課程設(shè)計，讓我對PLC這門課有了更深的認識和學習。首先，我更加明白了PLC與MCU的區(qū)別及各自的使用范圍及優(yōu)缺點。其次，對PLC內(nèi)部的資源及指令運用更加熟悉。 當然，在設(shè)計的過程中也遇到了很多問題和困難。如：在控制要求里有兩條：1、在洗車機左移到達極限位置后，開始右移，噴水機及刷子停止工作，清洗機設(shè)備開始動作噴灑清洗劑。2、洗車機左移到達極限位置，開始右移，清潔劑停止噴灑。同樣是洗車機，左移到達極限位置，開始右移。但一個要求噴灑清洗劑，一個要求停止噴灑，這是矛盾的。在程序里，如果只憑有無輸出信號Y3是不夠的，這時我查閱資料，最后發(fā)現(xiàn)這兩個要求有時間差，可以通過設(shè)置一個計數(shù)器來達到控制的目的。 通過此次課程設(shè)計，讓我積累了獨立完成一個簡單系統(tǒng)的設(shè)計的經(jīng)驗，這會。對我以后的學習會有更大的幫助。 參 考 文 獻 [1] 三菱微型可編程控制器FX1s,FX2N,FX1N,FX2NC編程手冊.三菱電子公司. 2001 [2] 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器.常曉玲.機械工業(yè)出版社.2004 [3] 流行PLC實用程序及設(shè)計三菱FX2系列.賀哲榮石帥軍. [M].西安西 安電子科技大學出版社2006 [4] 可編程控制器應用技術(shù).第二版.廖常初主編.北京機械工業(yè)出版社.1994