摘 要在现代现如今快节奏的都市生活下人们只要稍微松懈就有机会追不上时间的尾巴二十一世纪随着时间正在前进科学技术也不断发达。在上个世纪九十年代曾经遥不可及的小四轮车在现在也是无处不在了走在街道上经常可以看到人拿着水枪来洗车在看到了车主的快乐的同时却也造成水资源的大量浪费。而随着现代科技技术的发达以及车辆领域的显著改善对车辆的要求也日渐提高车辆的维修问题也随之产生其中车辆清洁便是不可或缺的内容。而届时全自主洗车机进入了国内市场直到今天已经慢慢地霸占了车友们的视线。国内自动洗车机的数量正以百分之十五-百分之二十的发展速度迅速占据着大片的国内市场这些机器节约了人们的洗车时间。本工程设计主要实现的目标是一个完全采用PLC的自动洗车机控制器的实现采用以西门子S7-200PLC为主题控件洗车机的梯形图并根据相关软件完成了自动洗车机的组态设计。再设计中自动洗车机的主要电路图首先被提出然后凭借详细的设计说明PLC控制系统的自动洗车机的工作过程并对了多种控制系统方法进行对比最终决定了本系统所采用的主要控件。然后就是自动清洗机器的硬件设计步骤在具体工程设计中先提供对PLC的简介并分析PLC的工作原理以及对PLC的选择并提供行程开关的基本原理以及选择、电源的选择、及其相应的硬件设置最后再提供整个系统的程序图并提供组态王软件的组态相关设计。本文主要针对自动洗车机控制器的设计流程进行方案设计先后描绘了主电路线、控制器的接线图、控制器阶梯过程示意图等、并利用组态王程序进行了控制器的集态设置以更好的满足了设计控制条件进而完成了自动洗车机控制器的产品设计全过程并大大的提升了效率以实现较好的工程设计效果。关键词自动洗车机PLC组态王梯形图ABSTRACTIn today’s fast-paced life, once a little relaxed, it may fail to catch up with the tail of The Times. In the 21st century, The Times are progressing, and science and technology are developing. In the 1990s,the distant four-wheel car, now is everywhere, walking on the street often see people with water guns to wash the car, see the owner of the joy of the car at the same time, but also caused the waste of water resources. With the development of modern science and technology, the automobile industry has been significantly improved. With the passage of time, people’s living standards continue to improve, and the demand for cars is gradually increasing, and car maintenance problems appear, among which car cleaning is an indispensable content. At that time, the automatic car washing machine entered the Chinese market, until now has gradually occupied the vision of the car friends. The number of automatic car washing machines in China has rapidly occupied a large area of The Chinese market with a development speed of 15%-20%.This kind of machine saves our car washing time.This design mainly completes the implementation of an automatic car washing machine control system based on PLC, using Siemens S7-200 PLC as the main controller, writes the trapezoidal diagram program of automatic car washing machine, and combines the configuration king configuration software to carry out the overall design of automatic car washing machine. In this design, the main circuit diagram of the automatic car washing machine is given first, and then the workflow of the automatic car washing machine controlled by PLC is introduced in detail, and several control modes are analyzed, and finally the controller used in this system is determined. Then is the automatic car machine hardware design, in the hardware design, the first completed the PLC, analyzes the running principle of PLC, and PLC selection, and gives the principle of the stroke switch and type selection, motor selection, and related hardware design, finally gives the control system flow chart, and the configuration king configuration software configuration design is given.This paper, according to the automatic washing machine control system process design, respectively designed the main circuit diagram, control system wiring diagram, control trapezoidal diagram, and using the configuration king software control system configuration design, better to achieve the control requirements, completed the whole process of automatic washing machine control, greatly improve the land utilization, achieve good results.Key words: automatic car wash; PLC; configuration king; trapezoidal diagram目 录第1章 研究背景 21.1 课题背景与研究意义 21.2 国内外自动洗车机研究现状 2第2章 自动洗车机的系统分析与方案选择 42.1 自动洗车机系统分析 42.2 自动洗车机控制系统方案论述 5第3章 自动洗车机控制系统的硬件设计与选型 83.1 洗车机的主电路图 83.2 PLC的概述及发展 83.3 PLC的组成以及应用 93.4 PLC的分类 103.5 PLC的选型 113.5.1 I/O点数的选择 113.5.2 存储器容量的选择 113.5.3 PLC型号选择 123.6 控制系统的I/O分配 133.7 限位开关的原理与选型 143.8 车辆检测传感器选型 143.9 电机的选择 15第4章 自动洗车机控制系统的软件设计 164.1 自动洗车机控制系统流程图 164.2 组态王软件概述 174.3 自动洗车机的组态设计 174.4 自动洗车机控制系统梯形图 174.4.1 梯形图设计过程 174.4.2 梯形图 20第5章 组态调试环节 27结 论 33参考文献 34致 谢 35引 言在世界文明的历史当中在人们追求优质生命的历程当中人类聪明才智既促进科学发展又使人们走向科学至上的人生。如今的世界已经是个技术高速发展的时代自动控制技术也大行其道当人们谈到自动控制时可能很多人首先想到的就是人工智能但是也许人们还会认为自动化技术就是聪明人专门给懒人开发的技术但是实际上这句话并不是绝对的正确因为尽管自动化技术也可以说是给聪明人开发的但是却是为人们整体提供的。也就是由于自动化技术的出现与发达使得人们可以有多余的时间去干一些非常有价值的工作。普通的人力清洁费耗时很长越来越不能适应当下人越来越高的生活节奏再加上人力清洗汽车极其消耗大量资源容易污染环境所以这个技术在很多地方已经被当地政府部门的明令禁止。在经过了一个自己动手丰衣足食的时代以后水泵消火栓的出现导致了人力清洗车机的兴起。手动洗车作为一个新兴出现的产业和国内有所不同目前自动洗车机在部分国家中已经广泛使用在美国、南韩等国家中百分之八十的站点都装有自动洗车机只要加油就能够免费洗车。由于自动洗车技术在我国迅速的发展可以极大的节省人的工作量和工作时间长度于是被更多的人所了解并变成人们随处可见的洗车工具。本项目开展关于自动洗车机的控制器方案设计指出了国内对于自动洗车机的研发现状而如今在世界范围内相比欧美西方的自动洗车机控制器研发已经具有巨大的科技力量所以虽然在国内开展本项目的研究时机还很晚但是发展的相当迅速。首先展开关于控制器的方案设计涉及到硬件方面进而对硬件系统PLC传感器单片机等进行了分别说明以及选择相应的控制元件。通过组态王软件设计实现系统的集态仿真以及通过组态上位计算机设计实现的系统运行。该项目实现了整个系统的梯形图设计组态王设计经过现场测试才可以达到设计要求使人们洗车过程更具科技感。[1]第1章 研究背景1.1 课题背景与研究意义伴随现代科技技术的发展汽车行业有质的飞越由于时代在发展由于民众日常生活水准在提升人类对车辆的需求量自在也逐步增多其中车辆的清洁也是至关重要的一个事情。虽然现代社会已经实现了高端科技的发展但在车辆清洁行业中很多工作依然是靠人来进行的。传统的汽车洗车依靠人力劳作在车身涂刷泡沫后再用高压泵对车辆进行清洗最后在自然光和大风等条件下“现在各大洗车店大多采用人工洗车占用时间较长浪费人力资源。”[2]不能适应社会。本自动洗车项目可以节省很多洗车的时间时间的控制用定时器且可以从外部进行人工操作来控制是否通电进而控制洗车程序的时点这就是PLC控制器的特点。另外其汽车清洗自动系统结构简单价格低廉能够适应公司不同情况的需要尤其适合小型汽车公司。一开始的工业自动化期间常用的控制手段是以继电器为主但这种方式存在着不小的技术问题。其具有很大的能源消耗、较差的准确性、较低的运行效率等。不仅如此在实际生产时软、硬件方面的重新设定均可以由生产技术或产品需求的改变而改变这无疑会导致项目的时间变长浪费了不少时间耽误进度。另外这对于新产品的上市时间冲击也很大且特别对于由复杂技术构成的设备来说PLC的优势更加明显。例如当一个很复杂的控制器刚开始重新来过时其程序会相当繁琐工作也会非常麻烦且是否能达到预期也是一个未知数此外对这项复杂的程序进行检修或搜寻故障原因时也需要耗费大量的工作量。所以PLC作为可以通过编程的控制器就是为了解决上述困难可以给出了非常好的解决方案而且现在人们所用的控制器大多是以PLC为主要基础的。1.2 国内外自动洗车机研究现状在自动洗车机的研发方面由于欧美国家在该方面有着绝对的领导地位而且欧美国家人工成本也十分高昂这就促使了全自动洗车机的开发再加上当时西欧的国民经济增长的很迅速各个国家都有着至少一部小汽车甚至也有的国家有着二部或者三部小汽车在人工洗车质量很差且昂贵而且小汽车保有量很巨大的二个情况下自动洗车机的研发也十分有必要而且开始对电动洗车机开发研制并且投入商业应用的时候也相当早从上个世纪六十年代前后就开始进行了机械式的停车装置的研发。当时人们主要使用的就是这种垂直升降式的洗车装置它的优势很明显比如较高的运行效率、能重复利用等。随着这种自动洗车项目的不断发展其蔓延到了像韩国、中国等这样的很多国家对日本这种技术的引进不仅加速了对自己洗车项目的开发研究而且结合自身状况因地制宜地对其进行改善扩大市场规模。除此之外各国政府的支持以及出台了相关政策更加有利于此技术的研发与运用实现了大幅快速发展对其的应用也越来越稳定。而如今在韩国也已经十分稳定的应用了全自动洗车机技术。就目前中国的自动洗车机核心技术的研发而言起步的时候也相对晚大概是在上个世纪的八十年代前后的时候起步的后来又在九十年代的时候引进了部分国家的全自动洗车机核心技术包括停车设备也包括引进韩国、日本的全自动洗车机核心技术并在上海深圳广州北京这几个城市中率先实践。如今由于中国本土厂商的研发进入在中国已经具备了一定的技术壁垒由刚开始的一些民营企业就参与到了全自动洗车机设备的研发当中到了如今已经遍地开花的数十家、甚至上百家的民营企业一些自停车技术也已经相当的成熟甚至可以输出给中国周边的一些市场为搭建控制系统提供了支持。[3]电动洗车机的停车领域是一个综合领域的大集合许多的新领域都在发展在中国的电动洗车机的研发方面也仍然面临着一些的技术困难的包括了在节能减排上面经济效率方面还有是在安全性方面也还是有很多事情可以做好的比如“洗车系统配备有水循环回收装置可减少用水量有效节约用水。”[4]另外就是在技术质量标准上还存在不足由于没有相应的标准在技术管理方面也还需要去完善由于技术还是不够在国家的财政上也都需要再注入许多的资金。第2章 自动洗车机的系统分析与方案选择2.1 自动洗车机系统分析系统通过西门子S7-200仿真设计实现编程EM235为最常见的模拟扩展功能可以实现四次虚拟输入量和一次模拟输出功能本设计可以选择增加功能的EM235。另外通过在S7-200仿真程序中设置了用于设计的多个功能然后安装程序后转换为实际运行状态完成了调试本设计通过可编编程序的控制器PLC实现了汽车自动洗涤机设计能够完成用户要求的全自动洗车流程。[5]并进行了PLC的选择与放大后通过发电机的起动控制、检测单元的选择、高低压电子选择、电源设定等实现洗车硬件调整在仿真环境下对STEP_7进行编程、仿真和测量完成车辆自动清洗设备的软件设计。“喷淋系统启动控制水泵和喷淋电磁阀的启停可以对汽车不同位置的冲洗稍后擦抹系统启动清洗滚筒在电机的驱动下汽车在冲洗过程中擦抹系统和喷淋系统交互作业。”[6]具体的洗车机的原理框图如下图2.1 洗车机示意图此车洗刷机上还设置了启动按钮和车辆传感器当启动电闸时洗车机就开始运行“PLC控制器则通过控制各个不同电磁阀。”[7]将刷子触及器连通完成洗刷当刷洗机开始操作直至车辆全部离开时便终止了刷洗刷子触及器也终止运行按下结束按键使洗刷机触及器和清水阀门同时封闭实现了清洁。本设备采用了STEP7Micro语言进行的PLC编程是设备运行的基本原理由于将软件引入PLC并且通过PLC控制器进行汽车的自动清洁工作因此如下所述图2.2 自动洗车机设计原理图2.2 自动洗车机控制系统方案论述在经济体系的制定过程中控制方案的选取也是十分重要的步骤而控制方案选取的优劣程度将直接决定于后续实施的困难程度和政府投入的资金多少从而提高洗车机的安全性和智能性。[8]方案一PLC与继电器-接触器方案对比这种方法的控制原理比较简单易懂搭建的架构也非常简洁电机早期最简单的控制器方法就足够了成本也很低目前部分主处理器以及微处理器也都还没有问世但是这个控制器方法也是存在着其先天的不足的那就是由于响应时间比较长因此控制器效率也并没有充分的提高特性上也不够可靠以下将与PLC的控制器方法分别加以对比:1、控制逻辑方面在控制逻辑方面交流继电器控制方式的控制功能可以与实际接线相辅相成因此如果控制系统要扩大容量就必须重新定义逻辑并且PLC电缆的数量非常少因此PLC控制方式不同而且大部分都是通过软件来完成逻辑的也就所有的逻辑都不通过线路所以当控制系统进行了升级改造的时候就十分简单不需更改软件就能够完成。2、控制速度两者之间的控制速度是能够区分两者特性的最佳指标从上面可以知道这种控制继电器接触器的方法所有传输的指令都在实际的硬件线上而且线路的传输速度也比较慢通常在微秒的速度它需要几毫秒但随着布线的增加传输重叠信息的速度越慢传输指令的速度就越慢。PLC是通过软件制作的命令执行的速度是几微秒所以如果你用PLC来完成控制系统快慢是由望即可知的。3、定时控制方式定时器的方式不同也有很多继电器-接触器的计时的方式也大多是依靠时间继电器但精度根本就不能保证同时就算在室外放时也很容易受到外部条件的干扰。PLC则是利用内置的时间计时程序来实现的精确度能够大大超越普通的继电器而同时又更不易干扰到PLC内部的正常工作方法简单价格低廉洗车效果也好。[9]4、可维护性继电器接触器控制操作、接线时一旦出现故障位置就不方便找到问题的位置而且后续的维护更新也比较困难PLC主要使用软件来执行此操作后续的维护或更新或故障位置的检测都可以使用程序进行。方案二PLC与单片机控制方案比较随着单片微型计算机的出现生产微控制器的成本已经降到了最低点在一些小家电的控制系统和一些中小企业的电子制造中也是一种非常典型的制造形式。上述控制通常很灵活但主要用于某些制造成本相对较低的产品。采用单片机和PLC作为主控底座主要介绍如下:1、编程难度高单片机的程序配置也比较复杂首先是使用汇编语言或者使用单C微机语言进行编程这种编程方法非常灵活长期编程技能也很难学习同时因为单片机控制器通常需要特定的硬件知识也需要把软件编程方法运用到硬件电路上而这些软硬件一般都要求更高的功底所以单片微型计算机的编程也是相对麻烦的而PLC的编程则比较简单的多因为PLC大多是通过梯形图来实现设计功能的所以对许多在工业中自动控制系统领域工作的工程师而言从继电器-接触器控制系统方案中转过来的工程设计技术人员也能够很方