摘要本論文從全自動洗車機出發計了一套完整的PLC控制系統全論文的主要研究從三個方面入手，第一是經過和導師討論、查閱文獻、并對現有的全自動洗車機進行調查，確定了一套完整的全自動洗車系統的總體方案。系統由電機、傳感器和接觸器等部件組成。第二是從系統的軟件和硬件設施入手，先是硬件設施，對所需要的元器件進行對比和篩選，其次是軟件設施，軟件主要是對整個系統的控制，通過編程語言設計了整個洗車過程的一系列動作。第三是論文最后為了確保設計的可行性，對系統進行模擬、調試。以三菱系列作為控制核心，結合組態界面達到數據、遠程操作等功能。控制系統是當今社會先進的電子控制技術，其獨特的優點得到各大行業的青睞本論文中以PLC控制系統控制全自動洗車機給洗車行業帶來了極大的便利不僅成本低，而且方便使用，是有車一族的福音。關鍵詞洗車機;PLC;邏輯控制;全自動

ABSTRACTInthispaper,completeofPLCcontrolsystemisdesignedtheautomaticcarwashingmachine.Themainresearchofthewholepaperfromthreeaspects,thefirst:afterthediscussionthetutor,literaturereview,andtheexistingautomaticcarwashingmachineinvestigation,determineacompletesetofautomaticcarwashingsystemoverallplan.Thesystemconsistsofmotor,contactorandothercomponents.Thesecond:fromthesystemsoftwareandhardwarefacilities,firsthardwarefacilities,thecomponentsrequiredforcomparisonandscreening,followedbysoftwarefacilities,softwareismainlycontrolofthewholesystem,throughtheprogrammingdesignedwholecarwashingprocessofaseriesofactions.Third:finally,inordertoensurethefeasibilityofthedesign,systemsimulatedanddebugged.MitsubishiseriesPLCasthecontrolcore,combinedwiththeconfigurationinterfacetoachievedata,remoteoperationandotherfunctions.PLCcontrolsystemisanadvancedelectroniccontroltechnologyintoday'ssociety.ThispaperwithPLCcontrolsystemcontrolautomaticcarwashingmachine,tothecarwashingindustryhasbroughtgreatconvenience,onlylowcost,andconvenienttouse,istheGospelofcarowners.Keywords:carwasher;PLC;control;fullyautomatic

目錄摘要ABSTRACT第一章緒論11.1課題背.1.3PLC控制的自動洗車機特點1.4主要研究內第二章系統控制方案....................................................................................................................52.1系統控制要2.2控制方案比2.2系統結構圖第三章洗車機機械結構設83.1整體結構設3.2系統機械結構設計3.2.1機架拖動機器結構93.2.2大面面刷機器結構93.2.3小面刷刷洗機器結103.2.4最高刷的清潔機制103.2.5風干機器結3.2.6清潔液管道系統103.2.7自動汽車清洗機裙刷的結構第四章控制系統硬件部分設計

4.1PLC介紹以及選型4.1.1PLC簡介124.1.2PLC的發展4.1.3PLC型號的選擇.134.1.4PLC型號的確定.144.4電機的選擇4.5系統主接線4.6系統I/O表4.7系統接線圖第五章控制系統軟件部分設計5.1系統流程圖5.2梯形圖設計第六章系統仿真結論29致謝31參考文獻32附錄一：梯形.附錄二：結構.

第一章緒論1884年，美國的卡爾·佛里特研制出世界上第一輛三輪汽車，并以他的名字命名，經過百年的發展車的發展日新月異們從簡單的追求快速安全到現在的美觀舒適，汽車的發展可謂是一日千里21世紀是一個追求速度的世紀人們對生活各方面的要也隨之提高，汽車的數量與日俱增，幾乎人人一臺車，出門不再是步行或者公交，道路上排滿了車，可以說現在的汽車族是一個巨大的群體，因此也促成了汽車保養店的發展[1]

。那么它們平時都是怎樣高效便捷的保養車呢？汽車的清洗是汽車保養過程中一項必不可少的內容。現如今汽車的保養、清洗在國內幾乎還是靠人力來完成，這樣不僅費時費力，還會增加洗車行業的成本。我們正處科技創新的時代，自動化控制技術是順應時代的產物，甚至在偏遠的鄉下，在田間地里我們也可以看到自動化控制技術的成果，但是讓人失望的是，在洗車這樣一個新興行業卻很少有自動化控制技術的影子，還是人工沖水、涂抹清洗劑、再擦洗，最后再自然風干這樣延續了很多年的“古老的”洗車手段[2]

。國內大部分人都追求速度，對于耗時間的事情他們往往都沒有耐心，令人感到奇怪的是對于洗車這件事，他們很樂意花費大量的時間，不單單是浪費了時間，這樣的清洗方式還將大量浪費我們賴以生存的水資源。綜合考慮后我們會發現傳統的洗車方式早已不適應這個時代通過自動化技術控制洗車才是洗車行業的未來[3]

。在我國很多發展比較好的城市汽車美容公司大部分都選擇全自動洗車系統從表面來看，公司需要引入大量的先進技術，投入大量的資金，但實際上，自動化清洗汽車反而會給企業帶來更多的效益用傳統的人工清洗方式對一輛汽進行普通的日常清洗大概會需要20分鐘動化洗車僅僅需要幾分鐘于自動化洗車的初期投入會相對較高，所以很多小型的洗車店并沒有自動洗車這樣的概念[4]。但是不可否認，在洗車這個行業自動化洗車才是未來的潮流。在中國的洗車行業，自動化技術并沒有得到普及，所以它還有巨大的市場。在這樣的有利條件下，將高效率、高質量的自動清洗裝置投放到洗車行業中，洗車行業將會迎來一個巨大的轉變發展。根據我國洗車行業現階段的發展，本論文設計的洗車系統以PLC為控制核心在系統中增加了許多元器件比如繼電器制器等來控制整個洗車過程到了節約高效節省人力的要求符合現代社會的需要。1

在這個人們生活節奏快、解放勞動力的年代，一套結構簡單、成本低廉，利用率極高的洗車設備一定會成為各個汽車美容公司，甚至是中小型洗車公司的不二之選。汽車美容店是近幾年發展比較快的一個行業，人們買車更愛車，對于汽車的保養可謂是盡心盡力。汽車公司對其的投入并不是很高，也沒有什么核心技術，所以工作人員不需要花費大量的時間來培訓上崗。我國汽車保養行業現在還處于一個剛剛起步階段，行業標準都還不完善，比如洗車的規模、洗車場地、技術要求、經營管理都沒有一定的標準，大部分的汽車保養行業都還是靠人力來支撐。雖然現在國內也有很多先進的洗車技術，比如電腦式洗車、非接觸式洗車技術，但在市場上的使用并不是很多。在發達國家，科學的洗車理念受到了很多人的追捧，洗車技術經過不斷的改變和發展，全自動洗車機才在國外發展起來，得到汽車行業的青睞。現在人們所經常使用的電腦控制全自動洗車水洗車逐漸應用到現實中腦控制洗車系統已經成為洗車行業的主導力量[6]

。現在汽車馬路上隨處可見，各個洗車行業也越來越多，城市里傳統的洗車行業已經不能滿足人們對洗車的要求，如果洗車行業不尋求新的發展方式，那么洗車行業將會面臨淘汰的現象車行業要想在高速發展的社會立足腳跟須有一套自己的經營方式，有一套自己的洗車系統，讓洗車變得專業化、和規范化，符合中國的發展國情，同中國市場一起發展。想要洗車行業發展的更快更穩，我們必須另辟蹊徑，摸索找到屬于洗車行業的道路。自動洗車系統是通過編程語言設置系統，節省了人力、操作簡單便捷、高效、洗車干凈等特點，滿足了人們的基本需求。全自動洗車系統是傳統洗車方式的替代也是隨著社會發展洗車行業所要經歷的階段，這一發展給洗車行業帶了效益，同時也帶來了發展。我們不能固步自封，應該用積極向上、尋求更好辦法的心態來面對這個問題。雖然發展的過程是艱辛的、痛苦的，但只要有耐心，堅持下去，我們就能找到更好的方法，帶來巨大的收益[7]。在我國，想要讓洗車行業達到空前的盛況，唯一的辦法就是吸取國外的經驗與優秀的成果。我們應該吸取歷史教訓，不能閉門造車，應該多交流多學習，和國外的頂尖設計者學習先進的知識考我國過去幾年的發展們都知道閉關鎖國不是明智的選擇。在學習國外先進的技術之外，我們應該取之精華，彌補我們技術上的不足，在全國推廣使用全自動洗車機的使用，讓更多地人們得益于先進的技術[8]2

。

PLC1.可靠性高，抗擾動強當衡量一個設備的性能是屬于哪一個水平的時候可靠性扮演了一個極其重要的角色集成電路的技術被完美的穿插在的各個控制回路中產品的生產方面要求控制嚴格，而且在其內部電路中抵抗干擾的能力也是以往的設計不能比擬的，因此在可靠性方面有了很好的保證。如果要完成一個一模一樣的控制系統，采用PLC電氣接線相比其他系統來說會簡單很多，線路更清晰，接點更少，出現故障的機率自然也就減少了不少。更讓人意想不到的是如果PLC的硬件部分出現了問題，它自己能在第一時間顯示錯誤狀況，可以讓人及時知道哪兒出了問題出了什么問題等等操作人也可以在與該PLC相關的其他設備上編入相應的程序用來檢測故障，使得PLC外部的設備如果出現問題了也能夠實現自我診斷的功能[2.功能全面，設施完備，適用性強PLC技術發展到今天，它的技術已經成，種類也比較多，大都具有功能全面、操作簡單、容易學習的優點，所以它被廣泛應用于各種控制場合，大到大型工廠的各種重要生產設備，小到樓房和商場的一部載人電梯的控制，都有LC控制系統的身影PLC的功能在近幾年得到了進一步的完善和拓展，這就使得PLC在日常工業生產中的運用得到了進一步的發展比如PLC可以精準的確定物體的位置應用于機械手和電梯上精確的判斷出溫度用于很多熱水器的控制上等等。近幾年PLC和電腦結合，再加上人機界面，讓這種控制系統廣泛的應用到人們的生活中。3.容易學習和使用PLC編程語言是一種主要用于工業生產制的計算機編程語言PLC事實上屬于一種先進的工控設備。PLC程語言簡單易懂，不會像C語言那樣抽象難學，因為它是形象具體、容易理解的，所以從事這方面的工作人員很容易就能夠掌握，甚至是熟練的運用也是輕而易舉的事情。梯形圖語言和繼電器電路圖在功能和形式方面其實是很像的只是繼電器電路圖的功能在PLC中主要是通過一些常用的開關量來實現這樣就算我們不懂電路不會編程我們也能很快的學會使用PLC編程軟件。4.維修簡單方便3

在對系統進行設計和對系統進行建造時，我們所需要做的事就變的更少了，平常如果要對整套系統進行維保也會變得更簡單，而且想要改造它也變得更加容易。傳統的邏輯控制是采用接線的邏輯方式，而PLC是用先進的現代存儲的邏輯去實現控制，這就使得我們在對整套系統進行連接時少了很多繁瑣的連線使系統在設計和建造的時候變得更容易，簡單明了的接線方式大大既減少了設計和建造的時間，同時也使得對設備日常的維護保養變得簡單容易更重要的一大優點在于在使用同一設備卻需要在不同時間實現不同的功能的時候，只需要動動手改變下程序內容就可以實現了[1.4主要究內容本文通過設計自動洗車控制系統夠自動完成洗車過程研究內容如下：（）設計系統控制方案根據系統的控制要求設計控制方案和系統結構圖和工作原理圖。（）對相應的硬件進行基本介紹和完成系統的硬件設計主要器件的選型和接線圖的繪制。（）根據設計的方案和控制要求完成控制程序的編寫和組態界面的開發對相應程序和界面進行基本介紹。（）對完成的系統設計進行仿真驗證，檢驗系統的可行性和穩定性。（）對整個系統進行評估，系統性的介紹。對系統仿真的結果進行分析，說明系統的效果。4

第二章系統控制方自動洗車機控制系統所設定的程序動作以左右循環運動為主，上下運動作為輔助，同時，在上下左右運動的過程中，還會有周期性的其他動作，比如噴水、噴灑清潔劑、吹干等動作來完成整個洗車的過程。在洗車過程中，可能會由于某些原因導致系統停止工作，這時候系統中設定的有復位功能，我們只需在電腦端手動將其復位即可，再次啟動洗車技術也會重新開始動作。本論文所設計的系統有5左右循環運動這循環運動每次都先從左到右再從右到左實現一個循環次循環伴有其他不同的動作車機在個左右運動中向右運動的過程中，會有噴水的動作，當到達右極限時洗車機會自動掉頭向左運動直到碰到左極限開關時也會有噴水的動作左右運動過程向右移動時水停止，開始執行刷子動作和清潔劑噴灑，到達右極限后開始左移，刷子動作和清潔劑噴灑繼續執行一次，直到到達左極限。3個左右運動過程，停止噴灑清潔劑，主要的動作是刷子動作車機運動子運動到達到右極限再回到左極限停止刷子動作。第左右移動過程中要是清洗功能左到右和從右到左的過程中直噴水，同時刷子也會每隔3秒運動5秒一直重復動作。第5次左右移動過程主要是吹干功能，依然是從左到右，再從右到左，這個過程中風機會一直處于啟動狀態，將車子風干，等回到左極限時，整個系統停止運行，洗車動作全部完成。2.2控制案比較因為本設計主要時完成控制部分的設計所以在方案選擇上主要區分點在于不同的控制方案。接下來給出最為常見的兩種控制設備。方案一：用控制核心為單片機的改造方法，如圖2.1所示。5

晶振電路復位電路鍵盤電路各個開關

單片機

顯示部分各類指示刷子各動作電機圖控核心為單片機的結構簡圖在上圖中，它的系統核心為單片機，外圍設備主要包括原機械手的各個限位開關傳感器、相應部分的執行電機外，又加入顯示部分、指示部分以及系統最小構成結構。整個系統比較精簡，在設計中可以完全設計在一塊板子中，設計的整體成本比較低。方案二：控制核心為的改造方法，如圖2.2所示。電源模塊P控制按鈕硬幣識別信號

LC

刷子動作電機各種指示燈圖2.2控核心為PLC的構圖在上圖中，它的控制核心是PLC，外圍設備和方案一中的一樣，主要包括原有本體里的限位信號、執行電機，此外系統加入專用電源、交互系統（觸摸屏、指示燈）等器件。在執行過程中，系統不斷采集外圍信號，系統應用循環刷新的方式不斷進行數據處理進而驅動各個執行結構及顯示部分系統硬件結構較為復雜用成本較為高。在方案一和方案二對比時，二者各有利弊。首先對于方案一來說：從硬件成本上來說，比較低，但是在實際的使用過程中還必須要加入很多的隔離電路、變換電路，設計過程中需要很大的知識背景；此外，單片機和外圍器件連接時候還要特定的驅動程序，這樣在編輯程序時難度非常大并且如果想根據不同條件進行程序更改時還必須在系統

板中加入一個下載電路，這些都給設計增加了偌大的難度。對于方案二來說，控制器本是一個整體多PLC帶有下載接口這就支持我們在線下載和調試用簡便外，方案一系統在工作中對環境還有較高的要求環境中的溫濕度等條件對它工作精度都有影響；但方案二中的控制器在外部都設計了很好的保護、隔離器件，其工作時對環境的適應能力非常強，特別是在工業控制中的穩定性、可靠性都比單片機好很多。綜合以上分析，最后我在本次設計中選用方案二作為本次設計的控制方案。觸摸屏

洗車機左移洗車機右移啟動信號左限位信號

風扇動作刷子動作噴水PLC控制器右限位信號原點復位信號

噴灑清潔劑運行顯示燈洗車機停止圖2.3系統結構圖從上圖我們看出，本論文所設計的系統由輸入模塊，輸出模塊和控制模塊三部分組成。輸入模塊為：啟動按鈕，右限位開關，左限位開關和復位按鈕；輸出模塊為：洗車機，風扇，刷子，清潔劑，運行顯示燈等。控制模塊為控制器。7

第三章車機機械結構設3.1整體構設計本次設計的這款智能洗車機它的內部機械結構設計正如下面所給出的軸測圖3.1所表示。其大部分的機體的相關機械結構分別由刷子模塊以及噴水模塊組成，它由2個同步傳動輪通過皮帶傳動進行刷子所必需的移動其側面刷子的移動由它的皮帶傳動所完成，并且最上面的刷子的上下移動由它的螺桿馬達來完成。最高刷子的旋轉則由直流電動機所控制，從而保證實現其刷子的向下以及向上的自由移動。而它的噴水模塊則主要由水路結構所組成：水路結構分別包括泵、磁閥、水管等等。圖3.1內部機械結構示意圖頂刷：用來處理軟面刷材料，通過水平以及垂直運動來適應車頂表面的毛刷。側刷：采用了軟質棉刷，不會對待洗汽車的漆面造成重大傷害。8

水池：相似的水池實現了水處理循環的使用功能。網格地板：用來過濾汽車清洗廢棄物中的較粗大的泥沙、雜質等等。太陽能電池板：為自動洗車機器的照明電路提供了電力。直線軸承：驅動洗車機的最高刷以及側面刷的自由運動。水循環處理系統特別是分別由水容器、減壓罐以及過濾罐分別組成。水容器作為一個經濟實惠的儲水設備，在水循環中有效地節約用水。而減壓罐利用自然緩以及或水的自然作用來沉淀水中的懸浮物，例如在沉淀池中加入明礬，活性炭等物質，從而對水池進行第一步進化處理。過濾池的過濾方法包括兩個階段：過濾階段以及反沖洗階段。過濾階段是指下水道水從水管進入池子之后，然后流經過濾介質層，從而流經支撐層，因此下水道水內的細小懸浮物以及混合物質被保存在過濾介質表面以及內部空隙中以使洗車的廢水得到凈化。過濾后的清澈液體被收集管收集并流入儲水池。反沖洗階段是指遠程水通過配水系統進入水池，然后流經支撐層，進而流經濾料層，沖走沉積在濾料層內的污物，并將污物夾帶到反沖洗疏散池中，排出到水池之外。3.2統機結構設計該自動洗車機的硬件部分主要包括機架拖動機器結構、大面刷刷洗機器結構、小面刷刷洗機器結構、素刷刷洗機器結構、空氣干燥機器結構以及清洗液管道系統。3.2.1架動器構該機器結構使用臺流異步電機作為動力源，調節電機的正反轉以實現機架的正反轉運動外了確認機架在軌道上運行的保護軌道的每一端都有行程開關，以確認機架在軌道的保護中移動。在這里，機架的移動是通過利用2個按鈕完成的。3.2.2面刷器構大面刷機器結構主要由2部分組成：定位機器結構以及主動機器結構。刷子旋轉的設施供應由個異步電機提供，個交流接觸器用于管理電機的正向以及反向旋轉。刷子旋轉的設施供應由2異步電動機提供個交流接觸器用于管理電動機的正反轉，氣缸用于大規模面刷定位機器結構的電源，磁閥用于管理氣缸的開關。9

3.2.3面刷機結該機器結構主要由兩部分組成：刷子旋轉機器結構以及定位機器結構。該機器結構的設施供應由交流異步電機提供小面刷的定位機器結構與大面刷的定位機器結構是一樣的，因此我們在此不做詳細介紹。3.2.4高的潔制最高刷的組成與小面刷相同，另外由機器結構以及定位機器結構組成。刷子旋轉的設施供應另外由異步電機提供因此定位機器結構使用磁閥來調節氣缸達到的運行狀態。3.2.5干器構處理系統由交流接觸器管理風機與相應的管路工作另外，為了防止風道損壞汽車的外觀，通過物理現象開關以及接近開關對風道進行正確的定位。3.2.6潔管系該系統主要由泵、潛水泵以及汽車洗滌劑的管理閥門組成。泵以及潛水泵的運行是由交流接觸器控制的。3.2.7動車洗裙的構裙刷結構主要有種態，一種是閉合狀態，一種是伸長狀態，一閉合就靜止，一伸長就工作。汽車清洗機的裙刷在聚集狀態下，最大的要求是裙刷保持穩定，裙刷的聚集動作往往是通過選擇氣缸來完成，這樣可以防止裙刷搖擺不定。一旦裙刷處于伸長狀態，夾住車身內部進行清理以及清潔，由于小車的寬度不一，外部形狀多變，那么就需要裙刷伸長的位置應該是多變的、可變化的，而且夾持力也必須是多變的，以確認刷子不會傷害車身表面的油漆經驗的夾持力通常由彈簧提供上面的分析，裙邊刷主要由以下部分組成：固定架、氣門搖臂組件、傳動裝置、刷子以及氣路裝置，而裙邊刷應該是對稱的。固定架安裝在框架式自動洗車機的側面框架上，空氣回路單元的氣缸座以及提供夾緊力區域單元的彈簧座就安裝在上面氣門搖臂組件則通過軸承座安裝在傾斜的氣門搖臂上，然后驅動裙邊刷旋轉。裙刷安裝在氣門搖臂的前面，這樣它就會延伸得更遠。裙刷的結構如圖。10

圖3.2裙刷結構示意圖11

第四章控制系統硬部分設計PLC4.1.1PLC簡介可編程控制器(ProgrammableLogicController)簡稱，它是一種新型的工業控制裝置，這種裝置是以計算機技術作為基礎的。國際電工委員會（InternationalElectricalCommittee在1987年PLC的準草案又重新做了定義。PLC的英文全稱表示為ProgrammableLogicController其中文全稱叫可編程序邏輯控制器。現代社會要求制造業對市場需求能做出最快的反應，生產出小批量、多品種、多規格、低成本高產量的產品PLC出現就將這所有的要求都變成了輕而易舉就能完成的事情[1]

。它的生產設備和自動控制系統同時具有極高的可靠性和靈活性，它以微處理器為基礎主要由CPU模塊輸入模塊輸出模塊和編程軟件幾部分組成它的存儲器可以進行反復的編程，存儲器用來儲存程序和數據，它3物理存儲器，即：隨機存取存儲器、只讀存儲器、可以電擦除可編程的只讀存儲器PLC是智能化的，能夠完成設計者規定的各種工作。通過用戶設計程序PLC就能完成用戶要求的特定功能。輸入輸出模塊（I/O模塊）是系統用來感知外界條件和傳達信息的“五官聯外部現場設備和CPU模塊的紐帶。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，輸出模塊用來控制輸出設備入出模塊除了有傳遞信號的功能外可以實現電平轉換與隔離的功能。PLC控制器的實現需要軟件硬件高度配一種可以編程的邏輯電路應用面廣、功能強大，已廣泛運用于各種控制系統中，例如應用在半導體方面，民用以及家庭自動化當中都有涉及。PLC應用面廣、普及度高，很多其他的設備也只是在模仿他的道路上越走越遠，但在功能方面卻只能是望洋興嘆[11]

。4.1.2PLC的發展PLC發現迅速，在短短幾十年的時間里就取得了很大的進步，這得益于計算機技術、微電子技術和編程語言的發展。PLC隨著發展的進步，它本身的優勢也越來越突出，具有適用性強、容錯率低、處理速度快、反應靈敏等一些特點。為了PLC適用于更多地行業，它仍在不斷發展中，目前開始廣泛應用于各個行業。雖然問世時間并不長，但12

無論在國內還是在國外，發展都相當的迅猛，有強大的生命力和高速的增長模式，成為當今占據第一位的自動化裝置。1.國外PLC發展狀況PLC最早問事于美國，就算是了現在，美國的PLC技術也處于國際領先地位。自從40年代第一臺編程控制機器的出現，日本、德國、意大利等國家開始陸續引入此技術經過近八十的發展國外有幾百家產商在生產PLC技術種類更是高達一千種PLC在全世界的銷售量逐年增加，品種也越來越低，重要的是價錢越來越低，讓普通老百姓都可以消費得起。在上千種PLC類型中，主要的還是美國、日本、歐洲的產品，它們的產品供往各國各地中比較著名的廠家主要有德國的西門子的的三星，日本的三菱、松下等等。這幾個著名的品牌幾乎在世界各個角落都可以看到，自然而然也形成了巨大的競爭。美國和歐洲PLC產品主要應用于大型、中型PLC領域中，而日本、韓國PLC產品則在小型領域中具有廣泛應用，而其他國家生產PLC主要供自己國家小范圍內的使用。2.國內PLC發展狀況我國目前的工業自動化技術普遍比較落后，技術同發達國家相比較，遠落后于發達國家現在工業中應用的PLC產品絕大部分是國外產品西門子菱歐姆龍，是中國工業市場上的傳統供應商。國產PLC產品在整個工業市場中只占據很小的份額，沒有名牌產品和集中化的生產鏈，無法形成系統化、專業化的工業規模，這對我國的經濟發展是極其不利的。為了改善我國的工業結構和追趕發達國家，我們國家研究者們不辭辛苦，逐漸拉小了我國同國外的差距。國內市場PLC產品需求量大，為PLC業務發展提供了絕佳的機會。尤其在應用方面，引進了大量PLC產品，并且在我國自己生產制造的設備上采用了PLC控制外用PLC對老設備進行改造僅可以節約成本，也對產品進行了升級。4.1.3PLC型號的選擇對PLC的選擇需要考慮多方面的因素統的功能需求信需求和穩定需求等都是選擇的關鍵點，在選擇在型號除了考慮必要的因素，我們應該著重考慮以下幾個方面：1）合理的結構：PLC基礎結構主要有兩種類型：集成類型和標準類型。集成PLC中每個I/O點的平均價格低于標準價格。尺寸相對較小，通常用于具有固定系統操作的小型控制系統。標準的PLC功能靈活方便。如果I/O點數不足，則僅應添加I/O單元。

已經開發出許多實用的單元，單元的選擇范圍很廣，單元的維護既方便又容易，并且制造商提供維護服務。該模型通常用于更復雜的控制系統中。2）安裝方式的選擇：PLC的安裝方式可以分成集成形式和分布形式，按照不同需求進行安裝。分布式網絡集中安裝不需要任何設備體系結構即可進行遠程操作。該系統具有較強的響應能力和較低的安裝成本。遠程類型適用于安裝大型系統。系統組件可以廣泛使用。現場控制器是為短距離通信系統而安裝的，但是需要附加的驅動程序和I/O性能。分布式多網絡應用程序分別應用于多種設備技術。在需要連接的已連接系統中，此模式要求使用Connect連接每個組件設備。3功能要求的選擇用系統所要達到的目的也不同們在選擇時應該根據這些目的來進行選擇有些設計的系統只需要完成簡單的開關門動作那選擇小型的即可對于有些對動作要求比較高但設備不大的系統我們選擇中等的PLC比較合適，針對那些設備體積龐大、功能要求較多的控制系統設備來說，我們只能選用價錢昂貴、可靠性高的大型PLC控制系統。4.1.4PLC型號的確定PLC功能的選擇包括I/O點和用戶存儲容量選擇。1）除了要控制輸入和輸出信號的實際需求外，我們設計的點數一般要求高于所需要的的I/O點數，為了方便以后擴展程序。我們設計輸入的點數不應超過總輸入點數的60％。PLC輸出點可以分為不同的類型：釋放點、組。2選擇存儲容量：無法準確計算存儲容量。在計算原始數據時，必須留有很多余地。在系統中僅控制轉換量，輸入點總數*10字/點+輸出點總數*5字/點，計數器/計時器（3-5）字/近似值。如果需要計算處理，則估計約5-10個字/集。對于模擬控制系統，每個接口可以估計超200個字。最后，根據上述估算，容量通常會增加50％至100％。PLC的型號有很多種，對于合選擇PLC非常重要的，對于系統的性能也是非常關鍵的本次畢業設計使用的PLC型號是三菱的系列這個系列PLC編簡單，運行穩定可以滿足本系統的控制要求FX-2N系列PLC可以根據不同系統的控制要求進行相應的輸入輸出擴展，對于一些輸出點較多的系統可以擴展輸出模塊，對于一些輸入點較多的系統可以擴展輸入模塊。

因洗車間隔時間為3min右水泵需頻繁啟動,而且要求水泵啟動后立即出水,因此需要對水泵進行變頻控制?自動洗車裝置正常運行時無需人工操作動啟要求水泵可以方便的進行自動控制?水泵在設計時，主要有以下幾點要求泵長時間接觸水，耐磨性要比較好，不易腐蝕泵的安裝位置比較特殊需具有吸附功能泵的自動控制能力比較好適配性比較高。接觸器在整個系統中的設計至關重要，接觸器如果出現問題，系統就不再是一個完整的系統，就像線路斷了一樣，就會停止工作。接觸器斷開時系統停止工作，閉合時系統正常工作，作用就像是開關一樣。接觸器在系統中還有另外一個作用，就是保護電路瞬時出現的欠壓問題。在系統中還有線圈和輔助觸點的作用，它們可以控制電路的某部分支路此選擇接觸器的時候我們應該考慮它的接觸電壓定電流和觸點數量。施耐德CJX2(LC1)觸器具有很多良好的特性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2.觸器零部件質量較好，耐腐蝕性好，可用于頻道啟動關閉的系統中，可以更好的控制交流電動機。3.種接觸器適配性強，它可以和其他部件結合組裝成機械聯鎖機構、延時接觸器或者星三角啟動器等等。因此，經過篩選和對比，本論文的設計選擇了LC1－交流接觸器。該規格交流接觸器的其主要參數如下:額定絕緣電壓Ur:690V約定發熱電流I:32Ath外形尺寸:76X47X87?15

圖4.1接觸器實現電能與機械能相互轉換的電工設備總稱為電機電機是利用電磁感應原理實現電能與機械能的相互轉換。把機械能轉換成電能的設備稱為發電機，而把電能轉換成機械能的設備叫做電動機。在生產上主要用的是交流電動機，特別三相異步電動機，因為它具有結構簡單、堅固耐用、運行可靠、價格低廉、維護方便等優點。它被廣泛地用來驅動各種金屬切削機床、起重機、鍛壓機、傳送帶、鑄造機械、功率不大的通風機及水泵等。對于各種電動機我們應該了解下列幾個方面的問題構造原理；（3表示轉速與轉矩之間關系的機械特性起動調速及制動的基本原理和基本方法）應用場合和如何正確使用。三相異步電動機的構造以及工作原理三相異步電動機的兩個基本組成部分為定（固定部分和轉（旋轉部分還有端蓋、風扇等附屬部分。16

圖4.2電機部構定子（靜止部分）1定子鐵心作用電機磁路的一部分并在其上放置定子繞組構造定子鐵心一般由0.35~0.5毫米厚表面具有絕緣層的硅鋼片沖制、疊壓而成，在鐵心的內圓沖有均勻分布的槽，用以嵌放定子繞組。定子鐵心槽型有以下幾種：半閉口型槽：電動機的效率和功率因數較高，但繞組嵌線和絕緣都較困難。一般用于小型低壓電機中。半開口型槽：可嵌放成型繞組，一般用于大型、中型低壓電機。所謂成型繞組即繞組可事先經過絕緣處理后再放入槽內。開口型槽：用以嵌放成型繞組，絕緣方法方便，主要用在高壓電機中。、定子繞組作用：是電動機的電路部分，通入三相交流電，產生旋轉磁場。構造：由三個在空間互隔120°電角度、隊稱排列的結構完全相同繞組連接而成，這些繞組的各個線圈按一定規律分別嵌放在定子各槽內定子繞組的主要絕緣項目有以下三種繞組的各導電部分與鐵心間的可靠絕緣以及繞組本身間的可靠絕緣對地絕緣定子繞組整體與定子鐵心間的絕緣絕緣相定子繞組間的絕緣。（3匝間絕緣每相定子繞組各線匝間的絕緣電動機接線盒內的接線電動機接線盒內都有一塊接線板，三相繞組的六個線頭排成上下兩排，并規定上排三個接線樁自左至右排列的編號為線樁自左至右排列的編號為（U2三相繞組接成星形接法或三角形接法凡制造和維修時均應按這個序號排列。、機座作用：固定定子鐵心與前后端蓋以支撐轉子，并起防護、散熱等作用。構造：機座通常為鑄鐵件，大型異步電動機機座一般用鋼板焊成，微型電動機的機17

座采用鑄鋁件。封閉式電機的機座外面有散熱筋以增加散熱面積，防護式電機的機座兩端端蓋開有通風孔，使電動機內外的空氣可直接對流，以利于散熱。轉子（旋轉部分）1三相異步電動機的轉子鐵作用作為電機磁路的一部分以及在鐵心槽內放置轉子繞組。構造：所用材料與定子一樣，0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉子繞組。通常用定子鐵心沖落后的硅鋼片內圓來沖制轉子鐵心。一般小型異步電動機的轉子鐵心直接壓裝在轉軸上，大、中型異步電動機（轉子直徑在米以上）的轉子鐵心則借助與轉子支架壓在轉軸上。、三相異步電動機的轉子繞組作用：切割定子旋轉磁場產生感應電動勢及電流，并形成電磁轉矩而使電動機旋轉。構造：分為鼠籠式轉子和繞線式轉子鼠籠式轉子：轉子繞組由插入轉子槽中的多根導條和兩個環行的端環組成。若去掉轉子鐵心，整個繞組的外形像一個鼠籠，故稱籠型繞組。小型籠型電動機采用鑄鋁轉子繞組，對于100KW上的電動機采用銅條和銅端環焊接而成。鼠籠轉子分為：阻抗型轉子、單鼠籠型轉子、雙鼠籠型轉子、深槽式轉子幾種，起動轉矩等特性各有不同繞線式轉子：繞線轉子繞組與定子繞組相似，也是一個對稱的三相繞組，一般接成星形，三個出線頭接到轉軸的三個集流環上，再通過電刷與外電路聯接。特點：結構較復雜，故繞線式電動機的應用不如鼠籠式電動機廣泛。但通過集流環和電刷在轉子繞組回路中串入附加電阻等元件，用以改善異步電動機的起、制動性能及調速性能，故在要求一定范圍內進行平滑調速的設備，如吊車、電梯、空氣壓縮機等上面采用。工作原理：當電動機的三相定子繞組（各相差度電角度入三相對稱交流電后，將產生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中產生感應電（轉子繞組是閉合通路的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產生電磁力從而在電機轉軸上形成電磁轉矩動電動機旋轉且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。在電路中，本論文所選用的電機是三相異步電動－，它具有噪音小、啟動功率大、可靠性高壽命長、節能等優點采用的是"接法，功率，轉速是，安裝尺寸和功率級完全符合IEC標準，如圖所示。18

圖4.3三相異步電動機Y100L2-4圖4.4系統主接線圖系表3.1系統I/O表輸入

輸出

啟動右限位左限位

Y0Y1Y2

右移左移噴水19

復位

Y3Y4Y5

刷洗清潔劑風扇在硬件接線上按照下圖4.5進行接線，報警燈和指示燈等輸出通過繼電器輸出，安全性更好對于PLC接線需要按照要求接線不可多線交叉正負極反接等不正確接線方式。圖4.5接線圖20

第五章控制系統軟部分設計開始啟動右移，噴水，刷洗左移，刷洗，噴水右移，刷洗，清潔劑左移，清潔劑右移，刷洗

左移，刷洗右移，噴水，刷洗左移，噴水，刷洗右移，風扇開啟左移，風扇繼續開啟結束圖5.1系統流程圖根據系統流程圖，系統分為五部分，第一部分為第一次洗車動作：首先右移，同時噴水和刷洗，然后左移進行同樣動作。第二部分為第二次洗車動作：首先右移，同時刷洗和噴灑清潔劑。第三部分為第三次洗車動作：首先右移，然后進行刷洗動作，然后左移繼續刷洗。第四部分為第四次洗車動作：首先右移，同時噴水和刷洗，然后左移同時噴水和刷洗。第五部分為第五次洗車動作：首先右移風扇工作后再左移工作，第五個動作完成后系統停止運行。21

梯形圖是用編程語言編寫的一種簡單的圖形，這種梯形圖類似于我們的電路圖，具有直觀明了、簡單易懂的特點，因此梯形圖在控制系統中得到了很廣泛的應用。梯形圖雖然是用編程語言編寫的，但它很容易看懂，即使是沒有基礎的技術人員，再者，梯形圖特別適合使用在開關量邏輯控制系統中。本論文所選用的是以PLC為核心處理器的控制系統，它將新的電子技術和傳統的繼電器結合來實現編程的控制。在PLC控制系統中，每一個元器件都有自己特定的名字，很容易讓人們記住。比如我們常說的繼電器、接觸器、傳感器等等，它們控制系統中都有體現，雖然它們并不是真正的元器件，但它們在控制系統中和這些器件的作用是一模一樣的。對于開關量輸入的選擇時是比較簡單的，我們常用的家庭電路是電壓，在這里當然也是可以用的，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、灰塵比較嚴重的情況下，在這種情況下交流輸入觸點的接觸較為可靠。開關量的輸入簡單，輸出也是很簡單的，開關量的輸出主要有三種：繼電器輸出、晶閘管輸出、晶體管輸出。下面對這三種不同的開關量輸出做簡單的描述，從經濟角度考慮，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。從輸入方式來說，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。從接觸方式來說，繼電器是直接接觸的，其余兩種是非接觸式的系統，也因為這樣，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。梯形圖存在一個邏輯計算，這個計算需要根據梯形圖中各個觸點的狀態，根據特定的邏輯運算求出相應編程元件的狀態。這個邏輯運算的順序是從左到右，從上到下的，符合人們的計算習慣，同時前面計算出來的結果可以被后面的計算步驟再利用。由于本系統程序量較大，無法對每組程序進行一一說明，下面對一些基礎程序進行說明，詳細程序見附錄。22

圖5.2啟動程序此程序為系統的啟動程序為啟動按鈕X3為復位按鈕M0運行標志位當點動得電，M0得電自鎖，系統開始運行。圖5.3第一次洗車程序此程序為第一次洗車的程序，當X0得電后，自動洗車機開始進行第一次左右循環動作，當洗車機運行到右限位開關處，X1得電，常閉斷開，洗車機開始左移。程序中的M1-M6為右移，左移，噴水等的標志位，通過位存儲器可以避免雙線圈問題。圖5.4第二次右移程序本程序是洗車系統的第三次洗車程序。第三次右移時，開始噴灑清潔劑，同時進行刷洗。因為本系統只有兩個限位開關，為了避免每次都進行相關的動作，對五次洗車需要按順序進行區分。在程序中通過計數器來對每次洗車機移動進行計數。每次洗車機移動時進行的動作都不同，根據計數器的計數來啟動不同的動作。23

組態界面也可以稱為人機界面，它主要通過顯示器來進行數據的采集和監控，方便操作人員了解系統運行的狀態。組態的發展也是隨著工業技術的發展而逐步發展的，在早些年前的手工業時代，人們都是憑借日常積累的經驗來判斷和控制手工業。到了年代，我國的企業開始實現自動化，我們不需要通過人的觀察或者經驗判斷機器運行的狀態，我們的機器連接著顯示器或者電腦，機器的運行狀態會在顯示屏幕上顯示，告訴工人機器的運行狀態達到了哪一個階段80年代我國的計算機發展進入成熟階段進而計算機控制系統也開始進入一個全新的狀態。大多數工廠都開始采用氣動結合的方式對整個系統進行控制，甚至通過編程語言我們可以實現對整個操作流程的控制和使用[14]。世界上第一臺組態軟件是美國公司Wonderware開發的，隨后發展的組態軟件都是以這個為基礎改進設計開發的的組態軟件有國外、TraceMode，國內的組態王、力控MCGS、開物、易控、杰控、世紀星及紫金橋組態軟件等。組態軟件的功能（1組態軟件有其獨特的界面內部系統可以收到其他系統發過來的信息了解工業現場的狀況，并根據實時情況對現場進行調整。（2）組態界面可以提供簡單明了的圖片或者動畫給操作人員提供所需要的信息。（3組態軟件最大的優勢是信息及時若現場出現緊急情況它可以將其報給工作人員，使工作人員可以更快地作出應對策略，保證現場的安全。（4）組態軟件可以自動把收集到的數據進行整理，做成表格發給工作人員。（5）組態軟件可以將不同系統數據聯系和整合在一起。（6）組態軟件還可以實現區域的劃分，設定不同的程序通過網絡分別實現不同部分的監控，完成了更加復雜的遠程監控。組態軟件的優點（1）功能強大；（2）簡單易學；（3）擴展性好；（4）實時多任務。本次系統的組態界面開發選擇的組態軟件為designer3,在GT中對自動洗車系統的運行進行圖形化設計。

圖5.5GTDesigner3工具欄在圖5.5中是的工具欄和畫面編輯欄。工具欄在軟件的左側，通過工具欄選擇界面的基本按鈕和指示燈等元素，在畫面編輯欄中對畫面的基本屬性進行設置。圖5.6界面編輯此界面為組態界面的開發處，通過系統的控制邏輯和系統的要素。在此界面上對系統的組態界面進行開發，將按鈕，指示燈和文本等元素在此界面進行合理排布。25

圖5.7按鈕變量編輯此界面為按鈕的變量編輯，可以對按鈕的背景色，按鈕的文本等進行修改。同時可以設置按鈕連接的變量，此處按鈕的連接變量需要和按鈕的功能相對應。按鈕可以設置為點動，置位等不同的形式。圖5.8指示燈變量編輯26

第六章系統仿真前面已經完成了對系統的設計，接下來需要對設計的系統進行檢驗，看它是否達到本論文設計的要求。但由于實驗條件的限制，只能采用仿真的形式對其進行校驗，本次采用的仿真軟件是GTsimulator3，通過work2GTdesigner3連在GTsimulator3中對系統進行仿真具體步驟如下：(1)在GXwork2模擬調試中啟動仿真；(2)將已經編寫好的程序下載到模擬PLC中；(3)打開GTsimulator3的界面，設置仿真器型號和組態型號；(4)在GTsimulator3打開相應的組態界面文件，在界面中進行相關操作；(5)檢查程序是否成功運行，HMI界面中的相關狀態顯示是否正確；圖6.1GTsimulator3啟動

圖6.2仿真組態界面通過仿真可以減少硬件調試的問題，可以檢驗系統的正確性。本次仿真中打開GXwork2中的程序進行模擬調試，同時在simulator3中對系統進行控制和監控。如圖6.2中的仿真組態界面，在界面中有系統的控制按鈕和狀態指示燈，點擊啟動按鈕，系統開始運行，由于本次是模擬仿真，并沒有實際物理信號輸入，對于限位開關采取的是手動輸入，通過按鈕來模擬限位開關的動作。在界面的右側是洗車系統的狀態顯示指示燈，洗車系統運行不同的動作時，對應的指示燈會亮起，也可以檢驗系統的正確性，通過本次仿真很好的檢驗了系統的穩定性和正確性。28

結論此次設計采用了通用的技術以達到對洗車機的各項復雜動作的控制，以準確的軟件設計，設備型號的選擇和精準的參數設定，確保了洗車機的高精準度，還可以達到操作流程簡單，動作精確的效果，并具有良好的穩定性，提高電能的利用率。最為人性化的設計在于，機器的運行方式為全自動，有效的提升了工作效率，告別了傳統操作方式的高強度作業，更為人性合理。目前我國的公共交通事業飛速發展，以及私家車的擁有量的日益龐大這種采用新技術PLC的全自動洗車機必然會有極其廣闊的市場前景，一定會革新該行業的經營模式。認真做過畢業設計的同學就會發現其實這是一個非常難得而又非常有趣的一段經歷，將理論與實際相結合，動手動腦樂在其中。從開始拿到畢業設計的題目到現在論文的完成，我通過查閱文獻，自己設計出了一套完整的全自動洗車機控制系統，從大的設計方案到小的每一個元器件的選擇，我對硬件設施和軟件設計都有了更詳細的了解，對簡單的編程語言也有了一定的基礎，在學習理論的基礎上，我更加明白實踐的重要性。在撰寫論文的過程中出現了很多問題，不得不反復的查閱相關資料、修改程序、進行試驗，直到解決問題。此次設計中我主要用了CAD等件CADComputerArchitectureDesign的簡稱，常用于繪制建筑平面圖、電氣接線圖等，曾幾何時它帶來了建筑設計的革命由于軟件從一開始的二維演變到現在的三維軟件所以技術受到了大眾的歡迎，三維設計給各個行業帶來的巨大影響是不可忽略的，直接促進了我國經濟的發展。當今社會我國年年都會投資幾千億元在基本建設方面，可以想象假如CAD技術能夠被全國的各個工程設計的單位都采用，投資效益就將會有