自動(dòng)洗車機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書

1、下載可編輯題目：自動(dòng)洗車機(jī)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí) ：姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師 ：評(píng)語：成績(jī)：指導(dǎo)老師簽名：日期：.專業(yè) .整理 .下載可編輯目錄1 系統(tǒng)概述31.1 應(yīng)用背景及意義31.2 系統(tǒng)描述及設(shè)計(jì)要求42 方案論證63 硬件設(shè)計(jì)73.1 系統(tǒng)原理方框圖73.2 系統(tǒng)主電路原理圖83.3 I/O 分配93.4 PLC 選擇103.5 PLC 控制原理圖12.專業(yè) .整理 .下載可編輯3.6 PLC 控制接線圖133.7 元器件選型144 軟件設(shè)計(jì)164.1 主流程圖164.2 梯形圖165 系統(tǒng)調(diào)試21設(shè)計(jì)心得23參考文獻(xiàn)231 系統(tǒng)概述1.1 應(yīng)用背景及意義汽車行業(yè)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展有了

2、質(zhì)的飛躍。隨著時(shí)代發(fā)展 ，人們生活水平提高 ，人們對(duì)汽車的需求逐漸增加，隨之而來的便是汽車的保養(yǎng)。其中汽車清洗便是不可或缺的一項(xiàng)內(nèi)容。當(dāng)今社會(huì) ，高科技的發(fā)展實(shí)現(xiàn)了各行業(yè)的自動(dòng)化控制 ，但是在汽車清洗行業(yè)，大部分仍是人工完成。傳統(tǒng)洗車業(yè)利用人力，對(duì)汽車涂抹泡沫 ，然后利用水泵對(duì)汽車進(jìn)行沖洗，再在自然光及風(fēng)等條件下，.專業(yè) .整理 .下載可編輯使清洗后的汽車進(jìn)行自然風(fēng)干。雖然實(shí)現(xiàn)汽車清洗，但過分依賴人力 ，操作時(shí)間長(zhǎng)，浪費(fèi)大量水資源 ，經(jīng)濟(jì)性差 ，不利于洗車業(yè)的發(fā)展。目前比較大型的汽車美容公司 ，雖然實(shí)現(xiàn)了汽車的清洗、打蠟、噴漆等的自動(dòng)化 ，但成本高 ，其自動(dòng)控制系統(tǒng)不適合小型的、專門的汽車清洗

3、行業(yè)。因此，對(duì)于中小型城市 ，汽車清洗業(yè)有著巨大的發(fā)展?jié)摿?。如何?shí)現(xiàn)高效 、高質(zhì)量并且適用于小型汽車的自動(dòng)清洗 ，就成了汽車清洗行業(yè)發(fā)展的必然要求。本次設(shè)計(jì)采用PLC 控制，通過線路的通斷來實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)清洗。它可以節(jié)省人力 、物力資源 ，高效、準(zhǔn)確的完成洗車任務(wù)，為客戶提供便利 ，而且極大的節(jié)約水資源，符合建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的時(shí)代需要。這套汽車自動(dòng)清洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低 ，適合不同場(chǎng)合的需求，尤其是中小型公司 。1.2 系統(tǒng)描述及設(shè)計(jì)要求自動(dòng)洗車機(jī)由門式框架組成，門式框架有一臺(tái)三相異步電機(jī)拖動(dòng)， 4KW380V 50HZ ，在車頭和車尾處分別設(shè)置有一個(gè)行程開關(guān)，門式框架上安裝有3個(gè)刷子（上、左、

4、右各 1 個(gè)），分別有 1 臺(tái)單相電機(jī)拖動(dòng) ，1.5KW 220V 50HZ ，同時(shí)門式框架上安裝有3 組噴水噴頭 （上、左、右各 1 個(gè)），由一臺(tái)水泵電機(jī)拖動(dòng) 1KW 220V 50HZ ，噴頭由電磁閥控制 DC24V 5W 。洗車機(jī)外部框架結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.2.1 所示 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯門架前進(jìn)門架后退洗車機(jī)門式框架左刷子上刷子右刷子車頭限位置開關(guān)車輛檢測(cè)接近傳感器車尾限位置開關(guān)圖 1.1 洗車機(jī)外部框架結(jié)構(gòu)圖具體功能實(shí)現(xiàn) ：1 、按下啟動(dòng)按鈕 ，洗車機(jī)框架開始由車頭向車尾移動(dòng)，噴水設(shè)備開始噴水。2、門式框架移動(dòng)到達(dá)車尾限位開關(guān)后，開始返回 ，并保持繼續(xù)噴水 。3、門式框架

5、移到車頭限位置后，保持噴水 ，同時(shí)刷子開始工作 ，框架開始向車尾移動(dòng) 。4、門式框架移到車尾限位置后，保持噴水 ，刷子轉(zhuǎn)動(dòng) ，框架開始向車頭移動(dòng)。5、重復(fù)上面第3、4 步，框架向車頭移動(dòng)至限位開關(guān)停止。洗車整個(gè)過程完成。啟動(dòng)燈熄滅.專業(yè) .整理 .下載可編輯2 方案論證使用 PLC 控制洗車機(jī) 。自動(dòng)洗車機(jī)有啟動(dòng) 、停止、復(fù)位功能 ，設(shè)計(jì)時(shí)需要三個(gè)輸入口輸入信號(hào)。本方案 ，按下啟動(dòng)按鈕 ，啟動(dòng)指示燈亮 ，自動(dòng)洗車機(jī)啟動(dòng)；洗車機(jī)由車頭向車尾移動(dòng)，噴水設(shè)備噴水 ；當(dāng)?shù)竭_(dá)車尾限位置時(shí)，觸動(dòng)行程開關(guān)SQ2，洗車機(jī)向車頭移動(dòng) ，保持噴水 ；當(dāng)?shù)竭_(dá)車頭限位置時(shí) ，行程開關(guān)SQ1 動(dòng)作，計(jì)數(shù)器 C0 動(dòng)作，

6、保持噴水 ，刷子開始工作 ，洗車機(jī)向車尾移動(dòng) ；當(dāng)?shù)竭_(dá)車尾限位置后，保持噴水 ，刷子轉(zhuǎn)動(dòng) ，洗車機(jī)向車頭移動(dòng) ；洗車機(jī)到達(dá)車頭限位置后重復(fù)刷子開始工作后的過程一次，洗車機(jī)再次回到車頭限位置后停止工作 ，整個(gè)洗車過程完成 ，啟動(dòng)燈熄滅 。 若在工作過程中發(fā)生停電等突發(fā)事情導(dǎo)致洗車機(jī)停止工作 ，可通過復(fù)位按鈕使洗車機(jī)復(fù)位，然后啟動(dòng)重新工作 。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(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)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(chǔ)容量越來越大 。（

7、 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) 。.專業(yè) .整理 .下載可編輯（ 4） 單片機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)信息保存時(shí)間很長(zhǎng) ，有的芯片可以達(dá)到 100 年以上。但其也存在速度慢 ，功能不強(qiáng) ，精度低、易受環(huán)境影響等缺點(diǎn) 。也可采用常規(guī)低壓電器控制的方式實(shí)現(xiàn)功能，缺點(diǎn)很明顯 ，對(duì)人力消耗較大。為了達(dá)到方案要求 ，本設(shè)計(jì)采用PLC 控制的模塊化設(shè)計(jì) 。 主要模塊包括 ：PLC 控制系統(tǒng) 、噴水系統(tǒng) 、傳感器系統(tǒng) 、機(jī)械系統(tǒng) 。3 硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)原理方框圖本次設(shè)計(jì)思路是通過啟動(dòng)、停止、復(fù)位三個(gè)按鈕來控制洗車機(jī)的運(yùn)作。依靠 PLC控制整個(gè)洗車過程的具體實(shí)現(xiàn) 。 總體設(shè)計(jì)過程

8、如下圖圖 3.1 系統(tǒng)原理方框圖所示。.專業(yè) .整理 .下載可編輯啟動(dòng)停止復(fù)位PLC控制洗車機(jī)移向車尾洗車機(jī)移向車頭噴水機(jī)噴水刷子洗刷圖 3.1 系統(tǒng)原理方框圖3.2 系統(tǒng)主電路原理圖主電路中 ，采用斷路器來進(jìn)行限流，用過熱繼電器防止過熱。系統(tǒng)主電路原理圖如圖 3.2 所示.專業(yè) .整理 .下載可編輯FU L11L1L2L12L3L13QF1N1N2N3N4QF21QF3QF4QF5QF6U111W11VU21W21U31W31U41W41U51W51KM1KM2KM3KM4KM5KM621W12U12 V3FR1W13U22W22U32W32U42W42 U52W52U13VM1M2M3M4

9、M531111門式框架噴水機(jī)上刷子右刷子左刷子圖 3.2 系統(tǒng)主電路原理圖3.3 I/O分配經(jīng)過對(duì)控制過程和要求分析確定具體的控制任務(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 ，也可人工停止 。 確定了要完成的動(dòng)作后 ，再確定動(dòng)作的順序 。 具體 I/O 分配表如表 3.3.1 所示 。輸入地址號(hào)信號(hào)名稱輸入地址號(hào)信號(hào)名稱X0車頭限位置開關(guān)SQ1Y0洗車機(jī)移向車尾KM1X1車尾限位置開關(guān)SQ2Y1洗車機(jī)移向車頭KM2X2啟動(dòng)開關(guān) SB1Y2噴水機(jī)灑水 KM3X3停止開關(guān) SB2Y3上刷子控制 KM4X4復(fù)位按鈕 SB3Y4右刷子控制 KM5Y5左刷子控制 KM6Y6啟動(dòng)

10、指示燈 HL1Y7復(fù)位指示燈 HL2Y10上噴頭電磁閥 YV1.專業(yè) .整理 .下載可編輯Y11右噴頭電磁閥YV2Y12左噴頭電磁閥YV3表 3.1 I/O 分配表3.4 PLC 選擇（ 1）歐姆龍 PLC簡(jiǎn)介OMRONC 系列 PLC 產(chǎn)品門類齊 、型號(hào)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

11、過 I/O 擴(kuò)展可實(shí)現(xiàn)10140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(hào)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)

12、控制系統(tǒng)和工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)。.專業(yè) .整理 .下載可編輯在一般的工業(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 機(jī)都能夠滿足需求 。（ 2） 西門子 PLC簡(jiǎn)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

13、 。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） 三菱 FX 系列 PLC簡(jiǎn)介FX 系列 PLC 具有龐大的家族。基本單元 (主機(jī) )有 FX0 、 FX2 、FXON 、FX2C 、 FX1S 、FX1N 、 FX2N 、FX2NC 、FX3U 、FX3UC 、FX3G 等 11 個(gè)系列 。每個(gè)系列又有 16、32、 48、64 、80 、128 點(diǎn)等不同輸入輸出點(diǎn)數(shù)的機(jī)型，每個(gè)系列還有繼電器輸出 、晶體管輸出 、晶閘管輸出三種輸出形式。 FX2N 系列 PLC是FX

14、 系列中最高級(jí)的模塊 。它擁有無以匹及的速度、更高級(jí)的功能 、邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn) ，F(xiàn)X2N 是從 10 到 256 路輸入、輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。從應(yīng)用、價(jià)格、可靠性、現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境 、設(shè)計(jì)資金及對(duì)PLC 掌握情況等各.專業(yè) .整理 .下載可編輯方面的考慮 ，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) 。本控制系統(tǒng)選用三菱FX2N - 32MR 型可編程控制器 。3.5 PLC 控制原理圖根據(jù) PLC 實(shí)際 I/O 類型及其可實(shí)現(xiàn)的功能 ，確定其與外部設(shè)備的連接方案 ，具體 PLC 控制原理圖如圖 3.3 所示N8L11QF8L11QF7L14N7L15COM0

15、LKM2 24KM1洗車機(jī)移向車尾N6N5Y020NKM1 25KM2洗車機(jī)移向車頭1Y1 21Y2 22KM3噴水機(jī)灑水COMSQ1車頭限位置2Y323KM4上刷子洗刷X0RSQ2車尾限位置3M2X13COM1SB1啟動(dòng)-NX4226KM5右刷子洗刷FY4SB2停止X25 X3Y5 27KM6左刷子洗刷SB3復(fù)位6Y628HL1啟動(dòng)指示燈FR過載X4729HL2復(fù)位指示燈Y7X5COM224VY1030YV1上噴頭電磁閥Y1131YV2右噴頭電磁閥Y1232YV3左噴頭電磁閥Y13圖 3.3 PLC 控制原理圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯3.6 PLC 控制接線圖按照 PLC控制原理圖的設(shè)計(jì)

16、方案 ，根據(jù)所選 PLC的型號(hào)的實(shí)物對(duì)比 ，對(duì) PLC控制接線圖進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)。 PLC 控制接線圖如圖3.4 所示 。600M6L1 L2 L3 L11L12L13 L11 N4L11N3L11N2L11N1L11N6L11 N8QF1QF2QF3QF4QF5QF6QF7QF8L11L12L13U11V11W11U21 W21U31W31U41 W41U51 W51L14N5L15 N7FX2N-32MRU11 V11W1120N7U11 V11W1121 N7U21W21N7U31W31N7U41 W41N7U51W51N7800123456MMMMMMKKKKKKU12V12W1224

17、 24W12V12 U1225 25U22W2222U32W3223U42 W4226U52W5227U12V12W120R接地銅排FU13V13W137L1L2L3N1 N2 N3 N4 U13 V13 W13U22W22U32W32U42 W42U52 W52N6 N81234562223 242526272829303132N72815N7291416啟動(dòng)停止復(fù)位控制面板圖 3.4 PLC 控制接線圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯3.7 元器件選型根據(jù)具體要求對(duì)所需電機(jī)及設(shè)備的型號(hào)進(jìn)行選擇和確定，表中列出了型號(hào) 、品牌、價(jià)格及數(shù)量 。具體如表 3.2 元器件選型所示序號(hào)代號(hào)名稱型號(hào)品牌價(jià)格

18、數(shù)量Y112M ， 4kw1M1三相異步電動(dòng)機(jī)2980r/min， 380V ，聚霸550 元110.53A ， 50HZYL8022 ，1.1KW，2M2水泵電機(jī)2800r/min,220V，佛力環(huán)球850 元17.02A ， 50HZYL90L4，1.5KW ，3M3 M5單相異步電機(jī)1400r/min， 220V ，金五峰568 元336.82A ， 50HZ4QF1低壓斷路器DZ47-3P正泰18.5 元15QF2低壓斷路器DZ47-3P正泰18.5 元16QF3低壓斷路器DZ47-2P正泰15.8 元17QF4 QF6低壓斷路器DZ47-2P正泰15.8 元 338FR熱繼電器JR3

19、6-20上海人民43 元19YV電磁閥DC24V 5WXRN20 元3310CPUPLC 處理器FX2N-32MR-001三菱1750 元111KM交流接觸器CJX2-09上海柏立16 元6612SB按鈕LAY8-22D德力西25 元3313SQ行程開關(guān)LXK2-311金山10 元22.專業(yè) .整理 .下載可編輯14FU熔斷器RT16-20時(shí)雨1.8 元115L導(dǎo)線若干16AC交流電源220V117合計(jì) ：5250元表 3.2元器件選型.專業(yè) .整理 .下載可編輯4 軟件設(shè)計(jì)4.1 主流程圖開始洗車機(jī)移向車頭，繼續(xù)洗刷在原點(diǎn)？N復(fù)位N車頭限位置？YY啟動(dòng)復(fù)位燈亮洗車機(jī)移向車尾，繼續(xù)洗刷洗車機(jī)移向車尾，噴頭噴N水，啟動(dòng)燈亮車尾限位置？NY車尾限位置？洗車機(jī)移向車頭，繼續(xù)洗刷YNY洗車機(jī)移向車頭，繼續(xù)噴水N車頭限位置？NY車頭限位置？洗刷兩次？Y洗車機(jī)移向車尾，繼續(xù)噴Y水，刷子工作洗車結(jié)束，啟動(dòng)燈滅N車尾限位置？結(jié)束圖 4.1 主流程圖4.2 梯形圖.專業(yè) .整理 .下載可編輯.專業(yè) .整理 .下載可編