基于PLC的自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于PLC的自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于PLC的自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)DesignofAutomaticCarWashControlSystemBasedonPLC摘要如今隨著生活水平的提高汽車的數(shù)量越來(lái)越多，用傳統(tǒng)的人工清洗方式對(duì)一輛汽車進(jìn)行普通的日常清洗大概會(huì)需要20分鐘，人工清洗的效率比較低，清潔度比較低。自動(dòng)化洗車僅僅需要幾分鐘，清洗效率高，可以降低勞動(dòng)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力、時(shí)間、水資源等。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)能夠完全自動(dòng)進(jìn)行汽車清洗，能夠提高汽車清洗效率，使得洗車變得越來(lái)越輕松、方便、快捷。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)采用三菱PLC作為控制核心，外部有清洗工具，強(qiáng)力吹風(fēng)機(jī)，清潔劑噴灑工具等作為PLC的外部驅(qū)動(dòng)設(shè)備，通過(guò)編寫PLC控制程序達(dá)到對(duì)系統(tǒng)的控制。通過(guò)仿真軟件對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，設(shè)計(jì)的自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)可以滿足清洗汽車并達(dá)到自動(dòng)化的要求，可以獨(dú)立完成一系列洗車動(dòng)作。關(guān)鍵詞:洗車機(jī)；PLC；邏輯控制；全自動(dòng)ABSTRACTNowadays,withtheimprovementoflivingstandards,thenumberofcarsisincreasing.Ittakesabout20minutestoperformordinarydailycleaningofacarbythetraditionalmanualcleaningmethod.Manualcleaningisrelativelyinefficientandcleanlinessisrelativelylow.Automaticcarwashingonlytakesafewminutes,hashighcleaningefficiency,canreducesthelaborintensityofworkers,andsavemanpower,time,waterresources,etc.Thisdesingofautomaticcarwashingcontrolsystemcancompletelyandautomaticallywashthecar,whichcanimprovetheefficiencyofcarwashingandmakecarwashingeasier,moreconvenientandfaster.ThisdesignofautomaticcarwashingcontrolsystemusesMitsubishiPLCasthecontrolcore,externalcleaningtools,powerfulhairdryers,cleaningagentsprayingtoolsandotherexternalcleaningequipmentofPLC.PLCcontrolprogramiswrittentocontrolthesystem.Throughthesimulationofthesystembysimulationsoftware,thedesignedautomaticcarwashingcontrolsystemcanmeettherequirementsofcarwashingandautomation,andcanindependentlycompleteaseriesofcarwashingactions.Keywords:carwasher;PLC;logiccontrol;fullyautomatic

目錄第一章 緒論 緒論1.1課題背景1884年，美國(guó)的卡爾·佛里特研制出世界上第一輛三輪汽車，并以他的名字命名，經(jīng)過(guò)百年的發(fā)展，汽車的發(fā)展日新月異，人們從簡(jiǎn)單的追求快速安全到現(xiàn)在的美觀舒適，汽車的發(fā)展可謂是一日千里。21世紀(jì)是一個(gè)追求速度的世紀(jì)，人們對(duì)生活各方面的要求也隨之提高，汽車的數(shù)量與日俱增，幾乎人人一臺(tái)車，出門不再是步行或者公交，道路上排滿了車，可以說(shuō)現(xiàn)在的汽車族是一個(gè)巨大的群體，因此也促成了汽車保養(yǎng)店的發(fā)展，那么它們平時(shí)都是怎樣高效便捷的保養(yǎng)車呢？人們現(xiàn)在買車是一件很常見(jiàn)的事情，但是人們更愛(ài)護(hù)車，會(huì)經(jīng)常對(duì)車進(jìn)行保養(yǎng)和修檢，可以說(shuō)汽車保養(yǎng)是現(xiàn)在汽車行業(yè)很重要的一個(gè)組成部分。那么有車一族都是怎樣保養(yǎng)車的呢？進(jìn)入汽車行業(yè)，特別是保養(yǎng)這一塊，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)汽車的刷漆、洗車、維護(hù)等工作還是通過(guò)人工操作的，這樣不僅增加了人力，而且也增加了洗車成本。雖然現(xiàn)在很多行業(yè)都采取了自動(dòng)化，讓及其代替人類的工作，但是在洗車行業(yè)依舊沒(méi)有跟上新時(shí)代的步伐，這讓洗車行業(yè)的人感到很失望。傳統(tǒng)的洗車需要工作人員進(jìn)行水沖洗、噴清潔劑、再利用風(fēng)力吹干等復(fù)雜繁瑣的步驟，這樣既延長(zhǎng)了洗車時(shí)間，也增加了勞動(dòng)力。國(guó)內(nèi)大部分人都追求速度，對(duì)于耗時(shí)間的事情他們往往都沒(méi)有耐心，令人感到奇怪的是對(duì)于洗車這件事，他們很樂(lè)意花費(fèi)大量的時(shí)間。但是傳統(tǒng)的洗車存在很大的問(wèn)題和弊端，最明顯的一點(diǎn)就是水資源的浪費(fèi)，全球本來(lái)就已經(jīng)處于一個(gè)缺水的狀態(tài)，我們?cè)傧拇罅康乃ハ窜?，更是得不償失。在我?guó)很多發(fā)展比較好的城市汽車美容公司大部分都選擇全自動(dòng)洗車系統(tǒng)，從表面來(lái)看，公司需要引入大量的先進(jìn)技術(shù)，投入大量的資金，如果我們的眼光放的長(zhǎng)遠(yuǎn)一些，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)后期的經(jīng)營(yíng)會(huì)給洗車行業(yè)帶來(lái)很大的利潤(rùn)。從時(shí)間成本來(lái)看，傳統(tǒng)的洗車一輛車大概需要半個(gè)小時(shí)左右，而全自動(dòng)化洗車僅僅需要十分鐘左右即可，都說(shuō)時(shí)間是寶貴的，所以節(jié)省時(shí)間是很重要的一部分，節(jié)省下來(lái)的時(shí)間我們可以去做很多其他的事情。但是全自動(dòng)洗車技術(shù)的引進(jìn)需要比較大的資金，很多小型企業(yè)承擔(dān)不起，但經(jīng)過(guò)我們前期的討論來(lái)看，全自動(dòng)洗車機(jī)會(huì)是未來(lái)洗車行業(yè)的潮流。在這樣的有利條件下，將高效率、高質(zhì)量的自動(dòng)清洗裝置投放到洗車行業(yè)中，洗車行業(yè)將會(huì)迎來(lái)一個(gè)巨大的轉(zhuǎn)變發(fā)展。根據(jù)我國(guó)洗車行業(yè)現(xiàn)階段的發(fā)展，本論文設(shè)計(jì)的洗車系統(tǒng)以PLC為控制核心，在系統(tǒng)中增加了許多元器件比如繼電器、控制器等來(lái)控制整個(gè)洗車過(guò)程，達(dá)到了節(jié)約、高效、節(jié)省人力的要求，符合現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的需要。在這個(gè)人們生活節(jié)奏快、解放勞動(dòng)力的年代，研究設(shè)計(jì)出新型、方便、操作簡(jiǎn)單、成本低的全自動(dòng)洗車技術(shù)對(duì)洗車行業(yè)會(huì)是一個(gè)很大的福音。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀汽車美容店是近幾年來(lái)發(fā)展比較快的一個(gè)行業(yè)，人們買車更愛(ài)車，對(duì)于汽車的保養(yǎng)可謂是盡心盡力。汽車公司對(duì)其的投入并不是很高，也沒(méi)有什么核心技術(shù)，所以工作人員不需要花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)培訓(xùn)上崗。我國(guó)汽車保養(yǎng)行業(yè)現(xiàn)在還處于一個(gè)剛剛起步階段，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都還不完善，比如洗車的規(guī)模、洗車場(chǎng)地、技術(shù)要求、經(jīng)營(yíng)管理都沒(méi)有一定的標(biāo)準(zhǔn)，大部分的汽車保養(yǎng)行業(yè)都還是靠人力來(lái)運(yùn)作。雖然現(xiàn)在國(guó)內(nèi)也有很多先進(jìn)的洗車技術(shù)，比如電腦式洗車、非接觸式洗車技術(shù)，但在市場(chǎng)上的使用并不是很多。在發(fā)達(dá)國(guó)家，科學(xué)的洗車?yán)砟钍艿搅撕芏嗳说淖放酰窜嚰夹g(shù)經(jīng)過(guò)不斷的改變和發(fā)展，全自動(dòng)洗車機(jī)才在國(guó)外發(fā)展起來(lái)，得到汽車行業(yè)的青睞?，F(xiàn)在人們所經(jīng)常使用的電腦控制全自動(dòng)洗車、無(wú)水洗車逐漸應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)中，電腦控制洗車系統(tǒng)已經(jīng)成為洗車行業(yè)的主導(dǎo)力量。現(xiàn)在汽車在馬路上隨處可見(jiàn)，各個(gè)洗車行業(yè)也越來(lái)越多，城市里傳統(tǒng)的洗車行業(yè)已經(jīng)不能滿足人們對(duì)洗車的要求，如果洗車行業(yè)不尋求新的發(fā)展方式，那么洗車行業(yè)將會(huì)面臨淘汰的現(xiàn)象。洗車行業(yè)要想在高速發(fā)展的社會(huì)上立足腳跟，必須有一套自己的經(jīng)營(yíng)方式，有一套自己的洗車系統(tǒng)，讓洗車變得專業(yè)化、和規(guī)范化，符合中國(guó)的發(fā)展國(guó)情，同中國(guó)市場(chǎng)一起發(fā)展。想要洗車行業(yè)發(fā)展的更快更穩(wěn)，我們必須另辟蹊徑，摸索找到屬于洗車行業(yè)的道路。自動(dòng)洗車系統(tǒng)是通過(guò)編程語(yǔ)言來(lái)設(shè)置系統(tǒng)，全自動(dòng)洗車具有節(jié)省了人力、操作簡(jiǎn)單便捷、效率高、洗車干凈等特點(diǎn)，可以滿足了人們洗車的基本需求。全自動(dòng)洗車系統(tǒng)是傳統(tǒng)洗車方式的替代，也是隨著社會(huì)發(fā)展洗車行業(yè)所要經(jīng)歷的階段，這一發(fā)展給洗車行業(yè)帶來(lái)了較大的效益，同時(shí)也帶來(lái)了較大的發(fā)展。我們不能固步自封，應(yīng)該用積極向上、尋求更好辦法和心態(tài)來(lái)面對(duì)這個(gè)問(wèn)題。雖然發(fā)展的過(guò)程是艱辛的、痛苦的，但只要有耐心，堅(jiān)持下去，我們就能找到更好的方法，帶來(lái)巨大的收益。在我國(guó)，想要讓洗車行業(yè)達(dá)到空前的盛況，唯一的辦法就是吸取國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)與優(yōu)秀的成果。我們應(yīng)該吸取歷史教訓(xùn)，不能一味閉門造車，應(yīng)該向國(guó)外多交流多學(xué)習(xí)，和國(guó)外的頂尖設(shè)計(jì)者學(xué)習(xí)先進(jìn)的知識(shí)技術(shù)，參考我國(guó)過(guò)去那些年的發(fā)展，我們都知道閉關(guān)鎖國(guó)是不明智的選擇。在學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)之外，我們應(yīng)該取之精華，棄其糟粕，彌補(bǔ)我們技術(shù)上的不足，在全國(guó)范圍內(nèi)推廣使用全自動(dòng)洗車機(jī)，讓更多的人們得益于先進(jìn)的技術(shù)。1.3PLC控制的自動(dòng)洗車機(jī)特點(diǎn)1.可靠性好、抗干擾能力強(qiáng)在新型電子設(shè)備中加入PLC的元素，無(wú)疑是一種新穎的技術(shù)，評(píng)斷一個(gè)設(shè)備的好壞，最重要的就是看它的可靠性是否達(dá)到我們所要求的。在自動(dòng)洗車機(jī)中的電路中我們加入PLC控制的核心系統(tǒng)，不僅提高了我們洗車的效率、更加提高了我們洗車的質(zhì)量，它可以精準(zhǔn)的對(duì)汽車的每一個(gè)地方進(jìn)行清洗，且在我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)中添加了抗干擾器件，洗車機(jī)在工作時(shí)不會(huì)受到外界的干擾，使其可靠性更上一層樓。如果我們想將一個(gè)完整的洗車系統(tǒng)應(yīng)用于其他的系統(tǒng)上，我們只需將編好的程序復(fù)制過(guò)去，并將其電路圖重新連接就好，此程序中的電路圖比較簡(jiǎn)單、接線少、不容易出現(xiàn)混亂的現(xiàn)象。在洗車機(jī)工作的過(guò)程中，顯示器段會(huì)顯示工作的狀態(tài)，如果洗車機(jī)在洗車的過(guò)程中出現(xiàn)意外情況，我們會(huì)在顯示器上看到這個(gè)信息，操作人員可以及時(shí)停止洗車工作，減少造成一些不必要的錯(cuò)誤。2.功能齊全、運(yùn)用廣泛、適用性強(qiáng)全自動(dòng)洗車機(jī)系統(tǒng)中的核心是PLC，PLC技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很多年，因此到目前為止它的技術(shù)是已經(jīng)十分成熟，其種類也達(dá)到了幾十種那么多，各個(gè)行業(yè)都開始將這一技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中去。雖然PLC系統(tǒng)我們是看不到的，但是在我們身邊運(yùn)用它的設(shè)備確實(shí)很多，比如運(yùn)用于我們常見(jiàn)的電梯、智能控水系統(tǒng)、電氣自動(dòng)化設(shè)備、交通燈、機(jī)械手、信息管理系統(tǒng)中等。隨著人們使用要求的嚴(yán)格和需求的增加，PLC的技術(shù)也在不斷發(fā)展中進(jìn)行完善，可以精準(zhǔn)判斷物體的位置和變化。PLC可以應(yīng)用在很多場(chǎng)合當(dāng)中，而且在使用時(shí)不必再進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，是一個(gè)通用型的系統(tǒng)，這就增大了其適用性和方便性。3.容易學(xué)習(xí)和使用PLC是用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制，提起編程語(yǔ)言，我們常人都會(huì)覺(jué)得很難，很復(fù)雜很抽象學(xué)不會(huì)，但其實(shí)這里的編程語(yǔ)言并不像我們常聽說(shuō)的C語(yǔ)言那樣復(fù)雜，PLC從另外一個(gè)角度來(lái)說(shuō)它其實(shí)是一種設(shè)備，只是這個(gè)設(shè)備里面有一些不同于我們漢語(yǔ)的語(yǔ)言。PLC編程相對(duì)于C語(yǔ)言來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，我們只要掌握基本的語(yǔ)句和意思就可以對(duì)其進(jìn)行編寫程序和修改程序，它特別容易理解和學(xué)習(xí)，不需要耗費(fèi)大量的時(shí)間，因此即便是這個(gè)行業(yè)的新人，也可以通過(guò)學(xué)習(xí)很快的學(xué)會(huì)并應(yīng)用PLC編程語(yǔ)言。維修方便PLC控制系統(tǒng)最方便的地方就在于它維修比較方便，我們一個(gè)設(shè)備完成投入使用后，在使用的過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題，這些問(wèn)題如果我們可以用最少的時(shí)間、最簡(jiǎn)便的方法解決，那說(shuō)明我們這套系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是成功的。我們知道一個(gè)控制系統(tǒng)牽涉到很多電路的接線，傳統(tǒng)的接線方式比較繁瑣且復(fù)雜，而在PLC控制系統(tǒng)中，我們應(yīng)用的是先進(jìn)的邏輯存儲(chǔ)方式，這種存儲(chǔ)方式減少了線路的連接和使用，節(jié)省了大量的設(shè)計(jì)時(shí)間和創(chuàng)建時(shí)間。如果系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，我們只需對(duì)邏輯存儲(chǔ)程序進(jìn)行修改即可，而且我們也可以通過(guò)修改程序完成不同的動(dòng)作指令。系統(tǒng)控制方案2.1系統(tǒng)控制要求自動(dòng)洗車機(jī)控制系統(tǒng)所設(shè)定的程序動(dòng)作以左右循環(huán)運(yùn)動(dòng)為主，上下運(yùn)動(dòng)作為輔助，同時(shí)，在上下左右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，還會(huì)有周期性的其他動(dòng)作，比如噴水、噴灑清潔劑、吹干等動(dòng)作來(lái)完成整個(gè)洗車的過(guò)程。在洗車過(guò)程中，可能會(huì)由于某些原因?qū)е孪到y(tǒng)停止工作，這時(shí)候系統(tǒng)中設(shè)定的有復(fù)位功能，我們只需在電腦端手動(dòng)將其復(fù)位即可，再次啟動(dòng)洗車技術(shù)也會(huì)重新開始動(dòng)作。本論文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有5個(gè)左右循環(huán)運(yùn)動(dòng)，這5個(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng)每次都先從左到右，再?gòu)挠业阶髮?shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)，且每次循環(huán)伴有其他不同的動(dòng)作。洗車機(jī)在第1個(gè)左右運(yùn)動(dòng)中，向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)有噴水的動(dòng)作，當(dāng)?shù)竭_(dá)右極限時(shí)洗車機(jī)會(huì)自動(dòng)掉頭向左運(yùn)動(dòng)直到碰到左極限開關(guān)，同時(shí)也會(huì)有噴水的動(dòng)作。第2個(gè)左右運(yùn)動(dòng)過(guò)程向右移動(dòng)時(shí)，噴水停止，開始執(zhí)行刷子動(dòng)作和清潔劑噴灑，到達(dá)右極限后開始左移，刷子動(dòng)作和清潔劑噴灑繼續(xù)執(zhí)行一次，直到到達(dá)左極限。第3個(gè)左右運(yùn)動(dòng)過(guò)程，停止噴灑清潔劑，主要的動(dòng)作是刷子動(dòng)作，洗車機(jī)運(yùn)動(dòng)5秒，刷子運(yùn)動(dòng)5秒，直到達(dá)到右極限再回到左極限停止刷子動(dòng)作。第4次左右移動(dòng)過(guò)程中，主要是清洗功能，從左到右和從右到左的過(guò)程中，會(huì)一直噴水，同時(shí)刷子也會(huì)每隔3秒運(yùn)動(dòng)5秒一直重復(fù)動(dòng)作。第5次左右移動(dòng)過(guò)程主要是吹干功能，依然是從左到右，再?gòu)挠业阶?，這個(gè)過(guò)程中風(fēng)機(jī)會(huì)一直處于啟動(dòng)狀態(tài)，將車子風(fēng)干，等回到左極限時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行，洗車動(dòng)作全部完成。2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖從上圖我們看出，本論文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)由輸入模塊，輸出模塊和控制模塊三部分組成。輸入模塊為：?jiǎn)?dòng)按鈕，右限位開關(guān)，左限位開關(guān)和復(fù)位按鈕；輸出模塊為：洗車機(jī)，風(fēng)扇，刷子，清潔劑，運(yùn)行顯示燈等?？刂颇K為PLC控制器。硬件部分設(shè)計(jì)3.1PLC介紹以及選型3.1.1PLC簡(jiǎn)介PLC，叫做可編程控制器，它是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而新興起來(lái)的一種新技術(shù)。PLC的出現(xiàn)是為了滿足人們不同的要求，替人們完成不同的動(dòng)作，特別是一些高危險(xiǎn)動(dòng)作人們難以完成或者操作復(fù)雜繁瑣的一些動(dòng)作。以PLC為基礎(chǔ)的設(shè)備大都具有反應(yīng)靈敏、可操作性強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)，這也是受到市場(chǎng)歡迎的原因。PLC主要由輸入部分、輸出部分、編程部分、信息處理部分組成，它的用戶程序可以通過(guò)編程語(yǔ)言隨意進(jìn)行修改，其方便性是不言而喻的。PLC以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，應(yīng)用于不同的控制系統(tǒng)中，其他的設(shè)備都相繼模仿其優(yōu)勢(shì)，可是在實(shí)現(xiàn)功能這塊卻只能望其項(xiàng)背。3.1.2PLC的發(fā)展PLC發(fā)現(xiàn)迅速，在短短幾十年的時(shí)間里就取得了很大的進(jìn)步，這得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和編程語(yǔ)言的發(fā)展。PLC隨著發(fā)展的進(jìn)步，它本身的優(yōu)勢(shì)也越來(lái)越突出，具有適用性強(qiáng)、容錯(cuò)率低、處理速度快、反應(yīng)靈敏等一些特點(diǎn)。為了讓PLC適用于更多地行業(yè)，它仍在不斷發(fā)展中，目前開始廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。雖然問(wèn)世時(shí)間并不長(zhǎng)，但PLC無(wú)論在國(guó)內(nèi)還是在國(guó)外，發(fā)展都相當(dāng)?shù)难该?，有?qiáng)大的生命力和高速的增長(zhǎng)模式，成為當(dāng)今占據(jù)第一位的自動(dòng)化裝置。1.國(guó)外PLC發(fā)展?fàn)顩rPLC最早問(wèn)世于美國(guó)，就算是到了現(xiàn)在，美國(guó)的PLC技術(shù)也處于國(guó)際領(lǐng)先地位。自從40年代第一臺(tái)編程控制機(jī)器的出現(xiàn)，日本、德國(guó)、意大利等國(guó)家開始陸續(xù)引入此技術(shù)。經(jīng)過(guò)近八十的發(fā)展，國(guó)外有幾百家產(chǎn)商在生產(chǎn)PLC技術(shù)，種類更是高達(dá)一千種。PLC在全世界的銷售量逐年增加，品種也越來(lái)越低，重要的是價(jià)錢越來(lái)越低，讓普通老百姓都可以消費(fèi)得起。在上千種PLC類型中，主要的還是美國(guó)、日本、歐洲的產(chǎn)品，它們的產(chǎn)品供往各國(guó)各地。其中比較著名的廠家主要有德國(guó)的西門子，美國(guó)的AB，韓國(guó)的三星，日本的三菱、松下等等。這幾個(gè)著名的品牌幾乎在世界各個(gè)角落都可以看到，自然而然也形成了巨大的競(jìng)爭(zhēng)。美國(guó)和歐洲的PLC產(chǎn)品主要應(yīng)用于大型、中型PLC領(lǐng)域中，而日本、韓國(guó)的PLC產(chǎn)品則在小型PLC領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用，而其他國(guó)家生產(chǎn)的PLC主要供自己國(guó)家小范圍內(nèi)的使用。2.國(guó)內(nèi)PLC發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)目前的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)普遍比較落后，PLC技術(shù)同發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)在工業(yè)中應(yīng)用的PLC產(chǎn)品絕大部分是國(guó)外產(chǎn)品，如西門子、三菱、歐姆龍，是中國(guó)工業(yè)市場(chǎng)上的傳統(tǒng)供應(yīng)商。國(guó)產(chǎn)PLC產(chǎn)品在整個(gè)工業(yè)市場(chǎng)中只占據(jù)很小的份額，沒(méi)有名牌產(chǎn)品和集中化的生產(chǎn)鏈，無(wú)法形成系統(tǒng)化、專業(yè)化的工業(yè)規(guī)模，這對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展是極其不利的。為了改善我國(guó)的工業(yè)結(jié)構(gòu)和追趕發(fā)達(dá)國(guó)家，我們國(guó)家研究者們不辭辛苦，逐漸拉小了我國(guó)同國(guó)外的差距。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)PLC產(chǎn)品需求量大，為PLC業(yè)務(wù)發(fā)展提供了絕佳的機(jī)會(huì)。尤其在應(yīng)用方面，引進(jìn)了大量的PLC產(chǎn)品，并且在我國(guó)自己生產(chǎn)制造的設(shè)備上采用了PLC控制。另外，應(yīng)用PLC對(duì)老設(shè)備進(jìn)行改造，不僅可以節(jié)約成本，也對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行了升級(jí)。3.1.3PLC的工作原理PLC的工作原理可以大致分為三個(gè)過(guò)程:輸入相關(guān)信息、用戶根據(jù)輸入信息執(zhí)行程序和輸出更新。一旦這三個(gè)過(guò)程完成，PLC會(huì)進(jìn)入下一個(gè)程序，所以這三個(gè)程序被稱為一個(gè)運(yùn)行周期，若沒(méi)有其他可執(zhí)行的程序，PLC會(huì)一直重復(fù)執(zhí)行之前所設(shè)定的程序。3.1.4PLC的型號(hào)選擇PLC型號(hào)的選擇，需要滿足一些基本的要求和功能:安全可靠、維修方便、性價(jià)比高。本論文設(shè)計(jì)的自動(dòng)洗車控制系統(tǒng)中使用的PLC控制系統(tǒng)是比較簡(jiǎn)單的，因?yàn)闀r(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件的限制，我們選擇小型的PLC即可。三菱FX2N型號(hào)PLC比較合適，該控制系統(tǒng)電路圖簡(jiǎn)單，操縱性強(qiáng)，編程容易入手，因此作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的PLC控制器。3.2水泵的選擇因洗車間隔時(shí)間為3min左右，水泵需頻繁啟動(dòng)，而且要求水泵啟動(dòng)后立即出水,因此需要對(duì)水泵進(jìn)行變頻控制?自動(dòng)洗車裝置正常運(yùn)行時(shí)無(wú)需人工操作，自動(dòng)啟停，要求水泵可以方便的進(jìn)行自動(dòng)控制?水泵在設(shè)計(jì)時(shí)，主要有以下幾點(diǎn)要求:1.水泵長(zhǎng)時(shí)間接觸水，耐磨性要比較好，不易腐蝕；2.水泵的安裝位置比較特殊，需具有吸附功能；3.水泵的自動(dòng)控制能力比較好，適配性比較高。3.3接觸器接觸器在整個(gè)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，接觸器如果出現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)就不再是一個(gè)完整的系統(tǒng)，就像線路斷了一樣，就會(huì)停止工作。接觸器斷開時(shí)系統(tǒng)停止工作，閉合時(shí)系統(tǒng)正常工作，作用就像是開關(guān)一樣。接觸器在系統(tǒng)中還有另外一個(gè)作用，就是保護(hù)電路瞬時(shí)出現(xiàn)的欠壓?jiǎn)栴}。在系統(tǒng)中還有線圈和輔助觸點(diǎn)的作用，它們可以控制電路的某部分支路。因此，在選擇接觸器的時(shí)候我們應(yīng)該考慮它的接觸電壓，額定電流和觸點(diǎn)數(shù)量。施耐德CJX2(LC1)接觸器具有很多良好的特性，1.它的電壓或者電流使用范圍比較廣，電壓可以從普通的家庭電壓到660V。2.接觸器零部件質(zhì)量較好，耐腐蝕性好，可用于頻道啟動(dòng)關(guān)閉的系統(tǒng)中，可以更好的控制交流電動(dòng)機(jī)。3.這種接觸器適配性強(qiáng)，它可以和其他部件結(jié)合組裝成機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)、延時(shí)接觸器或者星三角啟動(dòng)器等等。因此，經(jīng)過(guò)篩選和對(duì)比，本論文的設(shè)計(jì)選擇了LC1－D18交流接觸器。該規(guī)格交流接觸器的其主要參數(shù)如下:額定絕緣電壓Ur:690V約定發(fā)熱電流Ith:32A外形尺寸:76X47X87圖3.1接觸器3.4電動(dòng)機(jī)的選擇在電路中，本論文中所選用的電動(dòng)機(jī)是三相異步電動(dòng)機(jī)Y100L2－4，它具有噪音小、啟動(dòng)功率大、可靠性高、壽命長(zhǎng)、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。它采用的是"Y"接法，功率為3000W，轉(zhuǎn)速是1600r/min，安裝尺寸和功率等級(jí)完全符合IEC標(biāo)準(zhǔn)，如圖3.2所示。圖3.2三相異步電動(dòng)機(jī)Y100L2-43.5系統(tǒng)主接線圖圖3.3系統(tǒng)主接線圖3.6系統(tǒng)I/O表表3.1系統(tǒng)I/O表輸入輸出X0啟動(dòng)Y0右移X1右限位Y1左移X2左限位Y2噴水X3復(fù)位Y3刷洗Y4清潔劑Y5風(fēng)扇3.7系統(tǒng)接線圖圖3.4PLC接線圖軟件部分設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)流程圖圖4.1系統(tǒng)流程圖根據(jù)系統(tǒng)流程圖，系統(tǒng)分為五部分，第一部分為第一次洗車動(dòng)作：首先右移，同時(shí)噴水和刷洗，然后左移進(jìn)行同樣動(dòng)作。第二部分為第二次洗車動(dòng)作：首先右移，同時(shí)刷洗和噴灑清潔劑。第三部分為第三次洗車動(dòng)作：首先右移，然后進(jìn)行刷洗動(dòng)作，然后左移繼續(xù)刷洗。第四部分為第四次洗車動(dòng)作：首先右移，同時(shí)噴水和刷洗，然后左移同時(shí)噴水和刷洗。第五部分為第五次洗車動(dòng)作：首先右移風(fēng)扇工作后再左移工作，第五個(gè)動(dòng)作完成后系統(tǒng)停止運(yùn)行。4.2梯形圖設(shè)計(jì)梯形圖是用編程語(yǔ)言編寫的一種簡(jiǎn)單的圖形，這種梯形圖類似于我們的電路圖，具有直觀明了、簡(jiǎn)單易懂的特點(diǎn)，因此梯形圖在控制系統(tǒng)中得到了很廣泛的應(yīng)用。梯形圖雖然是用編程語(yǔ)言編寫的，但它很容易看懂，即使是沒(méi)有基礎(chǔ)的技術(shù)人員，再者，梯形圖特別適合使用在開關(guān)量邏輯控制系統(tǒng)中。本論文所選用的是以PLC為核心處理器的控制系統(tǒng)，它將新的電子技術(shù)和傳統(tǒng)的繼電器結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)編程的控制。在PLC控制系統(tǒng)中，每一個(gè)元器件都有自己特定的名字，很容易讓人們記住。比如我們常說(shuō)的繼電器、接觸器、傳感器等等，它們?cè)赑LC控制系統(tǒng)中都有體現(xiàn)，雖然它們并不是真正的元器件，但它們?cè)诳刂葡到y(tǒng)中和這些器件的作用是一模一樣的。對(duì)于開關(guān)量輸入的選擇時(shí)是比較簡(jiǎn)單的，我們常用的家庭電路是220V電壓，在這里當(dāng)然也是可以用的，這種電壓提供的電路可以和其他電子元件相連接，比較方便。還有一種就是交流24V電壓，這種輸入方式適用于那些油霧、灰塵比較嚴(yán)重的情況下，在這種情況下交流輸入觸點(diǎn)的接觸較為可靠。開關(guān)量的輸入簡(jiǎn)單，輸出也是很簡(jiǎn)單的，開關(guān)量的輸出主要有三種：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。下面對(duì)這三種不同的開關(guān)量輸出做簡(jiǎn)單的描述，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，繼電器輸出是最便宜的，我們常用的也比較多，在本論文也選擇繼電器輸出的方式。從輸入方式來(lái)說(shuō)，繼電器可以接受交流電壓的輸入也可以接受直流電壓的輸入，而晶閘管只能接受前者輸入方式，晶體管只能接受后者輸入方式。從接觸方式來(lái)說(shuō)，繼電器是直接接觸的，其余兩種是非接觸式的系統(tǒng)，也因?yàn)檫@樣，繼電器由于接受頻繁的接觸和沖擊，使它的壽命比較短，可靠性差，本論文系統(tǒng)所需要的功能比較少，考慮到晶閘管和晶體管比較貴，所以我們選用繼電器輸出方式。梯形圖存在一個(gè)邏輯計(jì)算，這個(gè)計(jì)算需要根據(jù)梯形圖中各個(gè)觸點(diǎn)的狀態(tài)，根據(jù)特定的邏輯運(yùn)算求出相應(yīng)編程元件的狀態(tài)。這個(gè)邏輯運(yùn)算的順序是從左到右，從上到下的，符合人們的計(jì)算習(xí)慣，同時(shí)前面計(jì)算出來(lái)的結(jié)果可以被后面的計(jì)算步驟再利用。由于本系統(tǒng)程序量較大，無(wú)法對(duì)每組程序進(jìn)行一一說(shuō)明，下面對(duì)一些基礎(chǔ)程序進(jìn)行說(shuō)明，詳細(xì)程序見(jiàn)附錄。圖4.2啟動(dòng)程序此程序?yàn)橄到y(tǒng)的啟動(dòng)程序，X000為啟動(dòng)按鈕，X003為復(fù)位按鈕，M0為運(yùn)行標(biāo)志位。當(dāng)X000點(diǎn)動(dòng)得電，M0得電自鎖，系統(tǒng)開始運(yùn)行。圖4.3第一次洗車程序此程序?yàn)榈谝淮蜗窜嚨某绦颍?dāng)X000得電后，自動(dòng)洗車機(jī)開始進(jìn)行第一次左右循環(huán)動(dòng)作，當(dāng)洗車機(jī)運(yùn)行到右限位開關(guān)處，X001得電，X001常閉斷開，洗車機(jī)開始左移。程序中的M1-M6為右移，左移，噴水等的標(biāo)志位，通過(guò)位存儲(chǔ)器可以避免雙線圈問(wèn)題。圖4.3第二次右移程序本程序是洗車系統(tǒng)的第二次洗車程序。第三次右移時(shí)，開始噴灑清潔劑，同時(shí)進(jìn)行刷洗。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)只有兩個(gè)限位開關(guān)，為了避免每次都進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)作，對(duì)五次洗車需要按順序進(jìn)行區(qū)分。在程序中通過(guò)計(jì)數(shù)器來(lái)對(duì)每次洗車機(jī)移動(dòng)進(jìn)行計(jì)數(shù)。每次洗車機(jī)移動(dòng)時(shí)進(jìn)行的動(dòng)作都不同，根據(jù)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)來(lái)啟動(dòng)不同的動(dòng)作。4.3組態(tài)設(shè)計(jì)組態(tài)界面也可以稱為人機(jī)界面，它主要通過(guò)顯示器來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，方便操作人員了解系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)。組態(tài)的發(fā)展也是隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展的，在早些年前的手工業(yè)時(shí)代，人們都是憑借日常積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷和控制手工業(yè)。到了60年代，我國(guó)的企業(yè)開始實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，我們不需要通過(guò)人的觀察或者經(jīng)驗(yàn)判斷機(jī)器運(yùn)行的狀態(tài)，我們的機(jī)器連接著顯示器或者電腦，機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)在顯示屏幕上顯示，告訴工人機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)達(dá)到了哪一個(gè)階段。80年代，我國(guó)的計(jì)算機(jī)發(fā)展進(jìn)入成熟階段，進(jìn)而計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也開始進(jìn)入一個(gè)全新的狀態(tài)。大多數(shù)工廠都開始采用氣動(dòng)結(jié)合的方式對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，甚至通過(guò)編程語(yǔ)言我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)操作流程的控制和使用。世界上第一臺(tái)組態(tài)軟件是美國(guó)公司W(wǎng)onderware開發(fā)的，隨后發(fā)展的組態(tài)軟件都是以這個(gè)為基礎(chǔ)改進(jìn)設(shè)計(jì)開發(fā)的。當(dāng)前的組態(tài)軟件有國(guó)外的InTouch、Ifix、Wincc、RSView32、TraceMode，國(guó)內(nèi)的組態(tài)王、力控、MCGS、開物、易控、杰控、世紀(jì)星及紫金橋組態(tài)軟件等。組態(tài)軟件的功能（1）組態(tài)軟件有其獨(dú)特的界面，內(nèi)部系統(tǒng)可以收到其他系統(tǒng)發(fā)過(guò)來(lái)的信息，了解工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的狀況，并根據(jù)實(shí)時(shí)情況對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)整。（2）組態(tài)界面可以提供簡(jiǎn)單明了的圖片或者動(dòng)畫給操作人員提供所需要的信息。（3）組態(tài)軟件最大的優(yōu)勢(shì)是信息及時(shí)，若現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)緊急情況，它可以將其報(bào)給工作人員，使工作人員可以更快地作出應(yīng)對(duì)策略，保證現(xiàn)場(chǎng)的安全。（4）組態(tài)軟件可以自動(dòng)把收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，做成表格發(fā)給工作人員。（5）組態(tài)軟件可以將不同系統(tǒng)數(shù)據(jù)聯(lián)系和整合在一起。（6）組態(tài)軟件還可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域的劃分，設(shè)定不同的程序通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分別實(shí)現(xiàn)不同部分的監(jiān)控，完成了更加復(fù)雜的遠(yuǎn)程監(jiān)控。組態(tài)軟件的優(yōu)點(diǎn)（1）功能強(qiáng)大；（2）簡(jiǎn)單易學(xué)；（3）擴(kuò)展性好；（4）實(shí)時(shí)多任務(wù)。本次系統(tǒng)的組態(tài)界面開發(fā)選擇的組態(tài)軟件為GTdesigner3,在GTdesigner3中對(duì)自動(dòng)洗車系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行圖形化設(shè)計(jì)。圖4.4GTDesigner3工具欄在圖4.4中是GTDesigner3的工具欄和畫面編輯欄。工具欄在軟件的左側(cè)，通過(guò)工具欄選擇界面的基本按鈕和指示燈等元素，在畫面編輯欄中對(duì)畫面的基本屬性進(jìn)行設(shè)置。圖4.5界面編輯此界面為組態(tài)界面的開發(fā)處，通過(guò)系統(tǒng)的控制邏輯和系統(tǒng)的要素。在此界面上對(duì)系統(tǒng)的組態(tài)界面進(jìn)行開發(fā)，將按鈕，指示燈和文本等元素在此界面進(jìn)行合理排布。圖4.6按鈕變量編輯此界面為按鈕的變量編輯，可以對(duì)按鈕的背景色，按鈕的文本等進(jìn)行修改。同時(shí)可以設(shè)置按鈕連接的變量，此處按鈕的連接變量需要和按鈕的功能相對(duì)應(yīng)。按鈕可以設(shè)置為點(diǎn)動(dòng)，置位等不同的形式。圖4.7指示燈變量編輯系統(tǒng)仿真前面已經(jīng)完成了對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，接下來(lái)需要對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行檢驗(yàn)，看它是否達(dá)到本論文設(shè)計(jì)的要求。但由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，只能采用仿真的形式對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)，本次采用的仿真軟件是GTsimulator3，通過(guò)GXwork2和GTdesigner3連接在GTsimulator3中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，具體步驟如下：在GXwork2中模擬調(diào)試中啟動(dòng)仿真；將已經(jīng)編寫好的程序下載到模擬PLC中；打開GTsimulator3的界面，設(shè)置仿真器型號(hào)和組態(tài)型號(hào)；在GTsimulator3打開相應(yīng)的組態(tài)界面文件，在HMI界面中進(jìn)行相關(guān)操作；檢查程序是否成功運(yùn)行，HMI界面中的相關(guān)狀態(tài)顯示是否正確；圖5.1GTsimulator3啟動(dòng)圖5.2仿真組態(tài)界面通過(guò)仿真可以減少硬件調(diào)試的問(wèn)題，可以檢驗(yàn)系統(tǒng)的正確性。本次仿真中打開GXwork2中的程序進(jìn)行模擬調(diào)試，同時(shí)在GTsimulator3中對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和監(jiān)控。如圖5.2中的仿真組態(tài)界面，在界面中有系統(tǒng)的控制按鈕和狀態(tài)指示燈，點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開始運(yùn)行，由于本次是模擬仿真，并沒(méi)有實(shí)際物理信號(hào)輸入，對(duì)于限位開關(guān)采取的是手動(dòng)輸入，通過(guò)按鈕來(lái)模擬限位開關(guān)的動(dòng)作。在界面的右側(cè)是洗車系統(tǒng)的狀態(tài)顯示指示燈，洗車系統(tǒng)運(yùn)行不同的動(dòng)作時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈會(huì)亮起，也可以檢驗(yàn)系統(tǒng)的正確性，通過(guò)本次仿真很好的檢驗(yàn)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和正確性。結(jié)論此次設(shè)計(jì)采用了通用的PLC技術(shù)以達(dá)到對(duì)洗車機(jī)的各項(xiàng)復(fù)雜動(dòng)作的控制，以準(zhǔn)確的軟件設(shè)計(jì)，設(shè)備型號(hào)的選擇和精準(zhǔn)的參數(shù)設(shè)定，確保了洗車機(jī)的高精準(zhǔn)度，還可以達(dá)到操作流程簡(jiǎn)單，動(dòng)作精確的效果，并具有良好的穩(wěn)定性，提高電能的利用率。最為人性化的設(shè)計(jì)在于機(jī)器的運(yùn)行方式為全自動(dòng)，有效的提升了洗車的工作效率，告別了傳統(tǒng)操作方式的高強(qiáng)度作業(yè)，更為人性合理。目前我國(guó)的公共交通事業(yè)飛速發(fā)展，以及私家車的擁有量的日益龐大，這種采用高新技術(shù)PLC的全自動(dòng)洗車機(jī)，必然會(huì)有極其廣闊的市場(chǎng)前景，一定會(huì)革新該行業(yè)的經(jīng)營(yíng)模式，給洗車行業(yè)帶來(lái)較大的利益。認(rèn)真做過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)就會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)這是一個(gè)非常難得而又非常有趣的一段經(jīng)歷，將理論與實(shí)際相結(jié)合，動(dòng)手動(dòng)腦樂(lè)在其中。從開始拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目到現(xiàn)在論文的完成，我通過(guò)查閱文獻(xiàn)，自己設(shè)計(jì)出了一套完整的全自動(dòng)洗車機(jī)控制系統(tǒng)，從大的設(shè)計(jì)方案到小的每一個(gè)元器件的選擇，我對(duì)硬件設(shè)施和軟件設(shè)計(jì)都有了更詳細(xì)的了解，對(duì)簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言也有了一定的基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，我更加明白實(shí)踐的重要性。在撰寫論文的過(guò)程中出現(xiàn)了很多問(wèn)題，不得不反復(fù)的查閱相關(guān)資料、修改程序、進(jìn)行試驗(yàn)，直到解決問(wèn)題。此次設(shè)計(jì)中，我主要用了CAD、GxWorks2、Word文檔等軟件，CAD是ComputerAidedArchitectureDesign的簡(jiǎn)稱，常用于繪制建筑平面圖、電氣接線圖等，曾幾何時(shí)它帶來(lái)了建筑設(shè)計(jì)的革命。由于CAD軟件從一開始的二維演變到現(xiàn)在的三維軟件，所以CAD技術(shù)受到了大眾的歡迎，三維設(shè)計(jì)給各個(gè)行業(yè)帶來(lái)的巨大影響是不可忽略的，直接促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。當(dāng)今社會(huì)我國(guó)年年都會(huì)投資幾千億元在基本建設(shè)方面，可以想象假如CAD技術(shù)能夠被全國(guó)的各個(gè)工程設(shè)計(jì)的單位都采用，投資效益就將會(huì)有一個(gè)驚人的提高。而且CAD作圖不用重復(fù)畫每個(gè)元件，也不用查找基本的構(gòu)成元件，保存一次之后，就可以重復(fù)使用，方便快捷。并且隨著近幾年來(lái)CIMS工程、CAD應(yīng)用工程等計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在我國(guó)許多行業(yè)的廣泛應(yīng)用，很多單位和企業(yè)的工作效率大大提升，產(chǎn)品的質(zhì)量也有了顯著的提高。如今，這些軟件有的是我國(guó)從其他國(guó)家引進(jìn)的，有的則是我們自己的科研機(jī)構(gòu)以及高校和軟件公司等自主研發(fā)的，在市場(chǎng)上都收到了很好的反響。CAD技術(shù)在我國(guó)將會(huì)得到更廣泛的運(yùn)用。本次畢業(yè)論文的撰寫，不僅在設(shè)計(jì)方面我的能力得到了提高，在論文格式規(guī)范方面我也學(xué)到了很多，每一篇論文都要規(guī)整化，要嚴(yán)格按照學(xué)校所要求的格式來(lái)進(jìn)行排版，雖然是很小的事情，但正是這些小事情考驗(yàn)我們的能力。畢業(yè)論文是檢驗(yàn)我