PLC自動(dòng)洗車機(jī)課程設(shè)計(jì).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(diǎn)，而且會(huì)造成浪費(fèi)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(huì)改變空調(diào)冷凝器散熱的方向，導(dǎo)致空調(diào)制冷失靈，會(huì)直接導(dǎo)致車燈膠條密封不良，影響車燈的正常工作，產(chǎn)生危險(xiǎn)。會(huì)使密封不是很嚴(yán)的汽車側(cè)門玻璃進(jìn)水，銹蝕金屬件，造成電線短路。劣質(zhì)洗滌靈會(huì)降低車漆的亮度，用毛巾多次擦拭會(huì)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(diǎn)。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(diǎn)。 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(jìn)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(diǎn)。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(dòng)洗車機(jī)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(dòng)泡沫噴頭噴淋，然后用高壓清水進(jìn)行清洗。它具有清洗速度快、效果好、不損傷車漆的優(yōu)點(diǎn)，但存在水耗大、設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用高昂的缺點(diǎn)。 1.1.6全自動(dòng)電腦洗車機(jī)電腦洗車機(jī)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(jī)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(diǎn)。 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(diǎn)。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(dǎo)致本應(yīng)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(dòng)電腦機(jī)械化洗車等先進(jìn)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(dá)國家經(jīng)過多年的發(fā)展，科學(xué)洗車的理念已深入人心。洗車市場的洗車方式有全自動(dòng)電腦洗車機(jī)洗車、蒸汽洗車和無水洗車。其中尤以全自動(dòng)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(hù)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(yīng)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(dāng)務(wù)之急，必須推廣科學(xué)的、環(huán)保的、符合中國國情的科學(xué)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(dòng)電腦洗車機(jī)順應(yīng)時(shí)代的需要應(yīng)運(yùn)而生。 1.3自動(dòng)洗車機(jī)優(yōu)點(diǎn) l.3.1安全可靠全自動(dòng)洗車機(jī)由電腦按設(shè)計(jì)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(jī)為3分鐘一臺。4小時(shí)可洗20輛車，每日洗車量可達(dá)200-300輛。這是中小型洗車店無法達(dá)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(dòng)洗印機(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質(zhì)量。 1.3.4環(huán)保節(jié)水全自動(dòng)洗車機(jī)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(jì)算，每日節(jié)水2噸，每年節(jié)水300一700 噸。一個(gè)大、中城市按2000家洗車店計(jì)，每年節(jié)水量將達(dá)百萬噸以上。 1.3.5不傷漆面全自動(dòng)洗車機(jī)采用科學(xué)合理的棉刷，洗滌過程中不會(huì)損傷漆面，而人工洗車時(shí)使用的毛手套，在反復(fù)擦洗過程中，夾帶的泥沙會(huì)在汽車漆面上造成人為的劃痕。 1.3.6節(jié)省人工全自動(dòng)洗車機(jī)只需一個(gè)操作工人，比人工洗車節(jié)省用一倍水量。 2 設(shè)計(jì)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(jì)的洗車機(jī)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(fēng)機(jī)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(dá)到方案要求，本設(shè)計(jì)采用模塊法設(shè)計(jì)，把各個(gè)控制部分模塊化，再逐個(gè)解決各個(gè)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(jī)械系統(tǒng)。 3.硬件選擇 3.1 控制器的選擇 3.1.1 單片機(jī) 單片機(jī)主要應(yīng)用于辦公自動(dòng)化設(shè)備、機(jī)電一體化、實(shí)時(shí)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(jī)，使儀器儀表智能化，提高測試的自動(dòng)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(jià)格比，具有以下特點(diǎn)：  1.片內(nèi)存儲容量越來越大。  2.芯片引線齊全容易擴(kuò)展。  3.運(yùn)行速度高控制功能強(qiáng)。  4.單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息保存時(shí)間很長，有的芯片可以達(dá)到100年以上。 5.速度慢、功能不強(qiáng)、精度低、易受環(huán)境影響等缺點(diǎn)。 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(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)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(jī)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(qiáng) 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(yùn)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(qiáng)及人機(jī)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(jì)、工作量小、維護(hù)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(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)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(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想設(shè)備。 經(jīng)綜合比較：本設(shè)計(jì)選用性能較好，控制較準(zhǔn)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(qiáng)、適應(yīng)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(jī)是以C20P為代表的機(jī)型。疊裝式或稱緊湊型結(jié)構(gòu)的微型機(jī)以CJ型機(jī)最為典型，它具有超小型和超薄型的尺寸。小型PLC機(jī)以P型機(jī)和CPM型機(jī)最為典型，這兩種都屬堅(jiān)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(kuò)展可實(shí)現(xiàn)10~140點(diǎn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的靈活配置，并可連接可編程終端直接從屏幕上進(jìn)行編程。CPM型機(jī)是OMRON產(chǎn)品用戶目前選用最多的小型機(jī)系列產(chǎn)品。OMRON 中型機(jī)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(jī)在程序容量，掃描速度和指令功能等方面都優(yōu)于小型機(jī)。除具備小型機(jī)的基本功能外，它同時(shí)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。可以與上位計(jì)算機(jī)、下位PLC機(jī)及各種外部設(shè)備組成具有各種用途的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。在一般的工業(yè)控制系統(tǒng)中，小型PLC機(jī)要比大、中型機(jī)的應(yīng)用更廣泛。在電氣設(shè)備的控制應(yīng)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(yīng)用也相當(dāng)廣泛。在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)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(jī)界面、工業(yè)軟件等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化、具有網(wǎng)絡(luò)通信能力、功能更強(qiáng)、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(jī)殼內(nèi)的FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC等系列PLC，具有較高的性能價(jià)格比，應(yīng)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(yīng)用、價(jià)格、可靠性和對現(xiàn)場工作環(huán)境及計(jì)資金等各個(gè)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(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，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?？梢杂霉怆妭鞲衅鳌z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(jì)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(xì)分析，我明確了具體的控制任務(wù)是在汽車進(jìn)入后，按下啟動(dòng)按鈕則可以進(jìn)行自動(dòng)刷洗，洗完自動(dòng)停止。確定了要完成的動(dòng)作后，再確定動(dòng)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(dòng)開關(guān) Q0.0 右移動(dòng) I0.1 右極限 Q0.1 左移動(dòng) I0.2 左極限 Q0.2 噴水 I0.3 復(fù)位開關(guān) Q0.3 刷子 Q0.4 清潔劑 Q0.5 風(fēng)扇 Q0.6 啟動(dòng)燈 Q0.7 復(fù)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(jì)心得 通過本次課程設(shè)計(jì)，讓我對PLC這門課有了更深的認(rèn)識和學(xué)習(xí)。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(diǎn)。其次，對PLC內(nèi)部的資源及指令運(yùn)用更加熟悉。 當(dāng)然，在設(shè)計(jì)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(jī)左移到達(dá)極限位置后，開始右移，噴水機(jī)及刷子停止工作，清洗機(jī)設(shè)備開始動(dòng)作噴灑清洗劑。2、洗車機(jī)左移到達(dá)極限位置，開始右移，清潔劑停止噴灑。同樣是洗車機(jī)，左移到達(dá)極限位置，開始右移。但一個(gè)要求噴灑清洗劑，一個(gè)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(shí)我查閱資料，最后發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)要求有時(shí)間差，可以通過設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器來達(dá)到控制的目的。 通過此次課程設(shè)計(jì)，讓我積累了獨(dú)立完成一個(gè)簡單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，這會(huì)。對我以后的學(xué)習(xí)會(huì)有更大的幫助。 參 考 文 獻(xiàn) [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(jī)械工業(yè)出版社.2004 [3] 流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)三菱FX2系列.賀哲榮石帥軍. [M].西安西 安電子科技大學(xué)出版社2006 [4] 可編程控制器應(yīng)用技術(shù).第二版.廖常初主編.北京機(jī)械工業(yè)出版社.1994