浅谈
在自动洗车系统
中的应用
姓 名： 孙 宇 麟 专 业：机械设计制造及其自动化
班 级： 2012083 学 号： 201208312 PLC
【摘要】PLC是一种使用了可编程序的存储器以存储指令，用以执行诸如逻辑、顺序、定时、计数及算数运算等功能的可编程控制器。它通过数字的或模拟的输入、输出接口控制生产机械或生产过程。汽车产业突飞猛进的发展起来了，随之而来的是带动洗车业一起火暴。然而传统的人工洗车效果不理想、极大的浪费人力物力和自然资源。我们这里设计的汽车自动清洗机就比较理想，它内置PLC控制器，采用先进的传感器技术，自动对需要服务的汽车进行清洗，清洗完毕自动停止刷洗，实现了洗车的自动化控制。
【关键词】 PLC、传感器、自动化
一、前言
（一）、市场上常见的汽车自动清洗机简介
它改变传统高压水单相流、单一介质的清洗原理。采用高速气流配合水硬雾冲洗的新技术（两相流清洗）。水被微粒化利用，几十倍提高水的利用率，达到节水90％以上，并且集清洗、喷清洁剂、吹干等多功能于一身。小巧手持、随意移动，任何环境均可工作。最大限度的提高单位水量的利用率，并具备一定的冲力和温度，极有效地清除和溶解车身及所有缝隙的灰尘和油污。（汽车的门边、门缝、车牌、车头发动机组、人手难以触及的沟、缝、细孔等。）用水量是水的二十分之一，耗能是它的一半， 其他设备所无法比拟的是： 彻底清洗细微之处；快速吹干功能；无水花飞溅；无满地流水；(洗车后没有污水横流)。清洗车身；洗门缝、门边、发动机组，细微之处显身手；油、泥厚处重的地方也是轻而易举，快速吹干。下面我们以上海某公司的产品为例简单介绍其性能和主要技术参数。
表1 型号：XD-518B地轨式洗车机(经济形)
武钢 意大利品质 合资 NMB 镀锌钢板烤漆机体 双向涡轮行走系统，2套 高功率水泵（配沪产7.5电机） 旋转喷头配置，7组 1
合资 韩国 国产 合资 国产 原厂产 合资 合资 武钢产 机器尺寸cm 场地尺寸cm 耗水量 耗电量 清洗液 清洗能力
高压底盘冲洗系统，11组 高压泡沫管路 钢丝绳管线传动 电路控制缆，低压分体控制器，达到人电分离 手阀切换底盘，车身冲洗系统 全方位泡沫喷淋系统（4组） 倒车镜及车尾冲洗系统（2组） 轮胎钢圈冲洗系统（2组） 轻轨轨道，静音轨道（可任选其一） 85X300X250 330X270X600 40-60 0.16元/台 0.05元/台 （辆/H）20-30 现将图附上，以增加直观印象，如图1：
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图1 XD-518B地轨式洗车机(经济形)
（二）、全自动洗车设备的优点
在建设、美化城市、创建现代化大都市的城市发展主题中，追求时尚、效率和环保已成为汽车美容服务行业的重要内容和发展方向。目前，城市落后的人工洗车方式已不能适应现代化城市的市容卫生和行业发展的需求，也不符合企业的规模经营、专业化、规范化的要求，更谈不上行业的可持续发展。要想中国的洗车行业健康有序地发展，当务之急，必须要有新的、合适的、符合中国国情的新型设备加入，要用新的理念、新的思路和新的方法来管理洗车行业，提升行业的形象和竞争力。
全自动（电脑)洗车机，顺应时代的需要应运而生。它的出现是向传统洗车方式的挑战，必将引起洗车行业市场一场激烈的竞争和带来根本性的变革。中国的洗车行业要发展，必须与国际洗车业接轨，缩小与国际先进洗车行业的差距，因此，推广和应用全自动洗车机势在必行。
全自动洗车机与现在广为采用的、落后的人工洗车方式相比，有着无可比拟的优点：
1、安全可靠：
全自动洗车机由电脑按设计程序控制全过程的操作，完全能
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够避免人工操作引起的人身、设备事故。
2、快捷高效：
人工洗车一般为10分钟/台，电脑洗车机为1.5分钟/台，
一小时可洗40辆车，每日洗车量可达400--500辆。这是中小型洗车店无法达到的数字，它极大的提高了洗车的工作效率。
3、洗车洁净：
全自动洗车机由程序控制，采用进口超软洗涤工具，洗车效 果与设计标准严格吻合，能排除人为因素，保证洗车质量。
4、环保节水：
全自动洗车机洗一台汽车耗水量为10--12升，比人工洗车节水10--20升。如果以洗车店每日洗车100辆计算，每日节水1--2吨，每年节水300--700吨。一个大、中城市按2000家洗车店计，每年节水量将达百万吨以上。全自动洗车机使用循环废水处理技术，不仅符合环保要求，而且可以大量节约水资源。
5、不伤漆面：
全自动洗车机采用进口超软橡胶棉刷，洗涤过程中不会损伤
漆面，而人工洗车时使用的毛巾和手套，在反复擦洗过程中，夹带的泥沙会在汽车漆面上造成人为的划痕。
6、节省人工：
全自动洗车机只需一个操作工人，比人工洗车节省用工量。
假以时日，全自动洗车机取代人工洗车已经成为必然，而且也顺应时代发展的趋势。在当今科技迅速发展的信息时代，机械化、自动化、高科技化的服务方式必将成为洗车业发展的主导方向。全自动洗车设备必将领导洗车行业的新潮流，成为21世纪中国最流行的新型洗车方式。 二、 PLC以及汽车自动清洗装置的PLC应用 （一）、PLC的定义
Programmable Logic Controller 简称为PLC，即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。 （二）、PLC的的发展历程
在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，
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并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。
个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。图2为Q系列和FX系列PLC外形图。
图2 两种PLC外形图
PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统.
（三）、PLC的特点
1.高可靠性、抗干扰能力强
（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部
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电路之间电气上隔离。
（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms. （3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。 （4）采用性能优良的开关电源。 （5）对采用的器件进行严格的筛选。
（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。
（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高
2.丰富的I/O接口模块
PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。
另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 3.配套齐全、功能完善、适用性强
PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 4.系统的设计、工作量小、维护方便、容易改造
PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。
5.体积小、重量轻、能耗低
以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm ，重量小于150g 耗仅 数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想设备。
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（四）、PLC的应用领域
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：
1.开关量逻辑控制； 2.工业过程控制； 3.运动控制； 4.数据处理； 5.通信及联网。
（五）、汽车自动清洗装置中应用PLC的优势
随着时代的发展，人们生活水平的提高，汽车的数量也越来越多，洗车产业也越来越壮大，如何在众多的从业者中脱颖而出，抢占先机？应用了PLC的汽车自动清洗装置就成了提升服务质量的一个法宝。它可以最大限度的节省洗车的人力物力，提供客户更加快捷的服务，在这个分秒必争的时代无疑具有极其大的市场价值和竞争优势。同时它也可以节约更多的水资源，符合建设节约型会的时代需要。
三、 汽车自动清洗装置PLC控制线路设计 （一）、设计任务要求
设计一台汽车自动清洗机，其工作步骤图如图3：
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启动命令清洗开始清洗机接触器 ON水阀门 ON进入刷洗 刷洗刷子接触器 ON车辆离开OFF停止刷洗停机命令OFF清洗结束OFF
图3 一台自动清洗机的工作步骤
（二）、分析任务要求及解决方案
1.分析任务
当发出启动命令时，清洗机开始工作，清洗机接触器和水阀门都打开，汽车进入洗刷范围时，刷子接触器开启，进入刷洗程序。当检测器检测到车子离开时，清洗机接触器、水阀门和刷子接触器全关闭，停止刷洗，发出停机命令，结束刷洗。
2.解决方案
我们通过以上的分析可以知道，先由人来发出启动命令，自动开启清洗接触器和水阀门；传感器检测到汽车进入清洗范围时，刷子接触器打开靠近汽车进行清洗；传感器检测到汽车离开清洗范围时，刷子接触器停止刷洗；最后我们发出停止命令，清洗鸡接触器和水阀门停止和关闭。由此，我们设计出自动洗车机的工作流程图如图4：
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启动命令清洗开始清洗机接触器ON水阀门ONN车是否进入清洗范围Y刷子接触器ON清洗N车辆是否离开Y停止命令清洗结束图4 一台自动洗车机的工作流程
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四、PLC控制程序的设计
（一）、I/O分析
经过对控制过程和要求的详细分析，我明确了具体的控制任务是在启动命令下，汽车进入则可以进行自动刷洗，汽车离开则可以自动停止刷洗。确定了要完成的动作后，再确定动作的顺序：有启动一个输入点和停止一个输入点。按下启动按钮，启动清洗机接触器和水阀门，接着传感器检测汽车是否进入清洗范围，进入则开始刷洗；汽车离开则停止刷洗，按下停止命令则清洗结束。
(二)I/O分配表
通过I/O分析后，我确定了本装置的I/O分配表，如表2：
表2 I/O分配表
信号 名称 启动按钮 代号 SB1 SB2 ST YV KM1 KM2 输入/出点标号 X0 X1 X2 Y0 Y1 Y2 输入信号 停止按钮 检测器 喷淋阀门 输出信号 刷子接触器 清洗接触器
（三）、PLC控制接线图
设计一个自动洗车机的洗车流程如图5
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图5 汽车自洗车机工作流程
（四）、PLC控制梯形图逻辑及语句表
根据PLC的控制线路图和I/O分配表，画出其部分控制梯形图
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图6 汽车自动清洗机指令语句表及外部接线
（五）、程序原理分析
当按下启动按钮SB1时输入点X0接通，MO接通，辅助触头MO接通，进而输出点Y2和Y0接通，清洗机和水阀门打开。当传感器X2检测到汽车进入清洗距离时，刷子接触器开始工作，进行刷洗。当汽车离开，清洗结束，M1工作使刷子接触器关闭，按下停止按钮清洗机接触器关闭同时水阀门关闭。 五、 总结
通过本次设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样把理论应用于实际，又让我们懂得
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了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。
在本次设计中，我们还需要大量的以前没有学到过的知识，于是图书馆和Internet成了我们很好的助手。在查阅资料的过程中，我们要判断优劣、取舍相关知识，不知不觉中我们查阅资料的能力也得到了很好的锻炼。我们学习的知识是有限的，在以后的工作中我们肯定会遇到许多未知的领域，这方面的能力便会使我们受益非浅。
在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。自然而然，我的耐心便在其中建立起来了。为以后的工作积累了经验，增强了信心。在设计中我也走了一些弯路，幸亏在老师的启发指点下，及时改正，发现一个个问题；另外通过钻研课本，请教老师和同学，及时解决每一个问题，最终完成了本次设计。
本课程设计是在我的老师刘毅东的悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，刘老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此谨向刘老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
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