基于PLC的自动洗车控制系统设计

来源 :科海故事博览·下旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:asfaweawrv
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘 要 在现代科学技术水平十分迅速地进步的过程中,汽车制造工业得到了非常庞大的提高。随着时代的向上、科学技术的提升和人们生活品质广泛的进步,所以人们对家用汽车的需求量也渐渐增多起来,随之而来的后果就是人们对汽车的调养任务怎样实现,而在这些调理任务之中,汽车的外壳清洗也是不可缺少的一方面。本次设计的初衷是解决目前在车子清洗服务市场存在的一系列的问题,这些问题主要包括浪费水资源、电力资源以及人工成本高。自动洗车控制系统能够大幅的缩短洗车时间和节省水电资源,而且这个系统不需要那么多的人工,只需要每一个设备由一个工作人员负责启动和复位,用机械代替人力活动,让人们留出时间去做其他的事情。
  关键词 设计 自动洗车 PLC 控制系统
  中图分类号:TP27 文献标识码:A 文章编号:1007-0745(2020)03-0001-08
  本设计利用计时器装置,运用了PLC的控制原理,经过对线路的通断操作完成自动洗车。目前的汽车服务市场中,人工洗车方式需要一段很长的时间来清洗,劳动成本过高,有着违背可持续发展原则的浪费资源现象。因此,利用PLC的可依赖性,完成人工洗车的替代功能,并且减少水、电等资源的浪费,大幅提升洗车的效率。张勇在2019年的论文中这样说到:可编程控制作为一种科学技术在不断的发展,具有可靠性高,抗干扰能力强,对现场的适应性很好,能够适应各种恶劣的工业环境等优点。近年来,基于全自动洗车机不断受到人们的喜爱,全自动洗车机不仅能够节省洗车的时间、减少洗车的人力物力,降低成本,同时也能够避免工作人员与车辆进行过多的接触,减少对车辆的损坏。
  世界经济水平在快速发展中,随着时代的飞快进步, GPS导航技术、空间技术、汽车技术以及各种制造业自动化控制技术都在迅速的进步着。尤其是人们的生活质量不断地上升,小型汽车慢慢地变成为每一个家庭的重要交通代步工具,越来越多的家庭拥有他们自己的汽车,然后他们面对的问题就是,如何在汽车弄脏之后选择汽车清洗方式,大多数国内的汽车清洗行业仍然处于人工清洗的阶段,几乎所有的洗车步骤都是由人工手工操作,耗费时间、耗费人力、耗费大量的水资源等等,只有极少数的一些有经济实力的公司会投资引进国外的洗车设备来发展壮大自己的公司。但是在国外,大多数发达国家都早早地采用了一体化自动洗车装置。在美国,很多洗车商店都有着全自动洗车装置,从需要洗车的顾客付款开始到洗车过程结束,这当中所有的过程都是自动进行,只会有少量的员工,他们只是会指挥你开停车的正确位置,顶多会帮你按下开始洗车按钮,开始喷淋清洗汽车。[1]
  整个洗车场地非常的大,大约有3、4个篮球场那么大,洗车线大约有50、60米长,4、5米宽,其余位置都是吸尘的地方。洗车时,挂在空挡处,拉好手刹,关上车门和车窗,人们甚至坐在车子里面不需要出来,坐在车里,车上的皮带自动前进,会有一个高压水枪自动喷洗。洗车卡自动支付,有很多档次——普通的清洗、打蜡、里里外外无死角的清洗,三个档次之间的价格差别不大,在10美元以内。目前,中国也有很多地方引进了国外的自助洗车机,但中国的人工成本远低于美国,场地条件也存在不成熟的缺点,所以还没有普及。
  早在2011年,邵鸿翔与徐晓辉两个人就设计出了一款基于PLC的自助洗车房设计,他们的设计放在现在来看也不为过时,这个设计使用了西门子S7-300 PLC 作为中央处理器,拥有完整的洗车步骤,无论是顶部滚刷,还是喷淋结构,都一应俱全,他们设计的系统中,刷子运用了平衡系统,能够很好地适应不同车子的车身结构。由PLC控制顶部滚刷的往复运动和整个车身的喷淋,达到全自动洗车的目的。下图1是他们设计的系统部分结构图。
  1 基于PLC的自动洗车控制系统总体方案
  1.1 自动洗车流程介绍
  当人们下达开始洗车的命令(按下开始按钮),系统就可以开始检测车辆处于哪个位置,当存在于清洗位置的传感器检测到汽车,它就可以发出一个信息脉冲给PLC,然后整个系统开始清洁进程,通过PLC自动控制操作,自动进行刷洗和清洁剂的喷洒以及风干干燥等工作,当系统的传感器感知到汽车已经开出了清洗位置,系统就会自动停止清洗工作,然后由人工手动复位,等候下一个洗车检测器来检测汽车,洗车机接触器、传感器停止工作,所有水阀关闭以及刷子停止刷洗,送出停止命令,刷洗工作停止。
  1.2 自动洗车控制系统的设计要求
  手动启动后,要求系统能够自动地检测车辆是否已经达到了清洗位置。假设车辆没有达到指定的清洗位置,后续的洗车工作系统将无法进行,而是处于等待状态。如果传感器检测到汽车早早的抵达了清洗场地,那么就可以进行后面的一系列动作,包括刷子的左右移动、刷洗操作、清洗剂喷洒、风干等。在完成最后一步之前,整个系统都是人为可以操作的,并且需要人工手动复位。
  1.3 自动洗车控制系统的总体设计
  开始洗车的时候,系统会通过传感器判断车子是不是停在了指定位置,如果是在指定位置,則系统启动,并且启动灯亮起,开始洗车,如若没有到达指定位置,则由人工复位,这时复位灯亮起,直到车子停到指定洗车位置,再开始洗车运作。当开始洗车后,进行喷水,车子右移,直到碰到右极限开关,这时车子开始左移,在此期间,刷子进行每一次5秒的刷子运作,当车子碰到左极限开关,开始喷洒清洗剂,此时汽车往右运动,直到碰到右极限开关,开始喷水,并且向左运动,在碰到左极限开关后,风干系统开始工作,鼓风机开始吹风,将车子身上的水吹干,整个洗车流程结束,启动灯熄灭,结束洗车。
  汽车清洗机的关键运动行进方向是左右往复运动,左右往复运动这里使用了两个行程开关——左行程开关和右行程开关来控制,同时不同的反复往返顺序还带有着其他的不同动作,比如刷子洗刷工作、喷淋清洗剂的工作、往车子身上喷水的工作、用吹风机将车子烘干的工作等。这个系统还使用了可复位的设计。如果在洗车过程中,因为某些人为原因,汽车并没有达到指定的清洗位置,那么这个时候就需要手动复位。当复位灯亮时,汽车到达指定位置,人工按下开始按钮可以重新开始清洗工作。   汽车清洗机第一时间到达右限位动作和刷子刷洗动作时,接触到右限位开关使得右限位开关完成运作,并且控制汽车清洗机向左方向运动,喷水的动作以及对车身的刷洗动作持续进行,一直等到左限位开关运作结束。在汽车清洗机第二次做向右移动的动作时,对汽车车身的喷水停止,刷子这个时候开始运行,与此同时,喷洒清洗剂的工作会一直进行到接触到右限位的行程开关运作时停止。汽车清洗机继续保持向左移动,与此同时持续地喷洒清洗剂,直到接触到到左限位开关,并使其运作。而在第三次汽车清洗机右移时,汽车清洗机运作挪到到正确的位置,并且停止3 s,刷子这个时候会仔细擦洗5 s,而且继续进行连续的右移,直到遇见限位开关。其中,想要达到汽车清洗机右移和刷子刷洗运转动作的切换,可以运用延迟计时器T38和T37构成的振荡电路对其达到管控的目的,等到满足要求后的限位开关联锁操控电路断开,停掉清洗工作。此时汽车清洗机向左运动,与最后右移时的运作相同,直到接触到左限位行程开关。在汽车清洗机第四次向右移动运作时,喷水的动作和刷子刷洗的动作持续进行,直到接触到右限位行程开关。继而汽车清洗机进行向左的移动,一直持续地喷水,直到接触到左限位行程开关。汽車清洗机向右第五次移动运作状态,这个时候,风扇正好开始移动,直到接触到右边的限位行程开关,汽车清洗机此时会向左移动,而风扇继续移动。汽车清洗机持续向左移动,直到接触到左限位行程开关。此时,控制系统就可以自动让整个系统停止运转,此时就可以完成洗车任务。
  2 自动洗车控制系统硬件设计
  自动洗车控制系统的硬件设计和应用选型应该仔细并且慎重的考虑。自动洗车机的选型、电动机的选取、传感器的选择和PLC类型的选择,都应该逐个考虑,以达到确保它们的组合在一起可以稳定并且连续的运行的目的。
  2.1 自动洗车控制系统硬件架构
  机架运作的结构、小侧刷清洗部分、顶侧刷子的清洗部分、大侧刷子的清洗部分、风干吹干部分和清洗液系统组成了汽车清洗机的骨干部分。
  机架方面,这里使用了两台三相异步电动机作为一个能源起源。经过控制三相异步电机的正转和反转两种转动方式,让整个机体可以正确的向前或者向后移动。与此同时,想要获得保证轨道上运作系统的安然的目标,我在轨道的两端设置了两个行程开关,用这两个行程开关来控制整个车架的运行范围。机架运转电动机的管制,由手动操作的前行按钮和手动操纵的倒退按钮进行控制。两个电机上面的接触器由两个行程开关来操控。
  一个定位机构和转动刷洗机构组成小侧刷清洗机构。由两个交流三相异步电动机来驱动刷子的运作。小侧刷的定位机构则是使用了两个双作用气缸作为驱动部分,并且经过控制电磁阀对小侧刷进行定位。
  转动刷子机构和定位机构两个部分一起组成了清洗系统的顶刷刷子结构。在这里,我使用了三相异步交流电动机来带动刷子的工作。顶部刷子的定位机构则以气缸为驱动源,这里采用控制电磁阀来达到使其工作得目的。而且,因为顶部刷子的区域会干涉到机架的工作情况,所以这里为了让整个系统能够平稳地工作,让系统具有令人满意的安全性能,在顶刷上设计并安装了就地定位靠近开关,用来确定顶刷能否抵到指定区域。
  使用了大侧刷定位机构和刷子旋转机构的是大刷子部分。由两个异步交流三相电动机作为驱动来源,用电机来带动刷子运作。并且两个交流接触器的正反转用刷子的旋转来替代控制,大边刷子复位的同时,中间位置和的前方和后方的位置辨认、位置感知使用了四个接触开关和两个行程开关完成,两个电动机当做大侧刷子定位机构的动力来源,电机通过控制电磁阀的状态。
  风干系统,风干系统是由风道操作机构和吹风机两个系统组成。一些管道和两个出风机构成鼓风机系统。通过控制两个接触器来控制开关系统。同样,电机控制电磁阀作为驱动源来实现其工作动作,但由于风干系统一直处于移动状态,位置不够稳定,一旦与伸出车外的肢体部分发生接触,很容易让人受到伤害。因为这个,设计吹风机定位光电开关和导管定位保险方法开关,用来取得整个位置辨认的准确性。由水泵、潜水泵和装有各种清洗剂的控制阀组成的冲洗管路装置。采用两个交流接触器控制水泵和潜水泵的运行,电磁阀实现控制管道的开关。
  总之,需要整个系统中的各种机构和电磁阀之间的协调与配合运作,才能让这一整个汽车清洗机的整个运行过程顺利进行,要是像这样子,才能够保证汽车清洗机的平安运行而取得安全高效清洗子的目的。
  2.2 控制系统的硬件设计
  整个系统的硬件部分,这里选择了Siemens公司的step7 micro/win 仿真软件和s7-200 PLC编程软件。传感器选择了对射式光电传感器,电机部分则选择异步三相电动机。
  2.2.1 PLC
  PLC是一种被设计来用于工业的东西,可以被用于各种各样的由数字操作的精密电子系统之中,可以将它用于存储各种程序、计数和算术操作、执行各样逻辑算法、控制顺序、定时等,这些都采用了一种可编程存储器。PLC的英文名全称是Programmable Logic Controller。也被称作可编程逻辑控制器,而我们通常只叫它的简称——PLC[2],现代工业控制的核心就是控制模拟或者数字的输出/输入量以此来达到控制每个方面的生产和机械方面。
  张淼,王永东主编的西门子s7-200 PLC应用技术里面提到:PLC是二十世纪六十年代以来发展速度非常快、应用方面十分广泛的工业控制装置,而且它也被称作为现代现代工业自动化的三大支柱之首。在这本书里,他们详细的介绍了各种常用PLC的型号以及外形,非常适合我们去了解和学习PLC[3]。
  PLC技术还在加入了模拟卷的处理以及运动控制等强大的功能,这都是建立在交换卷处理的基石上实现的。现如今的PLC已经是在运动控制领域和过程控制等领域发挥着非常至关重要的作用,而不再仅仅局限于以往的那种逻辑控制。PLC控制器操作时,首先将接收到的扫描字段和各个输入设备的状态以数据的形式存储在I/O图像区,并从用户程序内存中读取用户程序,以便说明应适用的算术指令,或逻辑操作到I/O图像区或数据寄存器的结果。所有用户程序被执行,I/O图像区域或输出寄存器中的数据的输出状态最终被传送到相应的输出设备,并且循环继续,直到其停止。并且,人们想要PLC的可依赖性能变得更佳,近些年来,一些大型的PLC使用了好几个CPU的工作方式,有两个的、三个的甚至更多。正因为这些措施,即便是其中的某一个CPU出现故障,整个系统仍然有效。PLC控制器的控制中心是中央处理单元(CPU)。接收和存储用户程序和数据:检查电源、I/O点、内存、警报计时器状态,并诊断用户程序语法错误。这些都是由PLC控制器系统编程[4]。
其他文献
摘 要 电子商务在我国发展的速度比较快,随着它的发展日益飞速,物流业务也相应地发展。目前电子商务虽然发展的很快,但是与之相匹配的物流却存在一些瓶颈问题。电子商务平台下的网购都是属于小批量或者是大批次,但是对于时效性方面,要求物流企业要保质保量地及时进行配送。本文的研究主要是分析物流配送过程中遇到的问题,继而找到解决问题的对策。  关键词 电商物流园;配送问题;对策研究  一、沙集电子商务物流现状介
摘 要 初中阶段是学生成长路上的关键阶段,在初中数学中培养初中生的思维能力,有利于初中生突破固定的思维模式。  关键词 初中数学教学 思维能力  传统的填鸭式教学模式,扼杀了很多学生的天性。 因此,现阶段教师应该积极地转变陈旧、落后的教学观念,突破传统的初中数学课堂教学模式,只有激发初中生学习数学的兴趣,充分调动初中生学习的积极性,增强初中生的学习自信心,才能提高课堂教学效率,实现学生的全面发展。
摘 要 近年来,随着城镇化进程的加快,我国的各类建设工程数量也在不断增加。在工程项目的建设过程中,机械设备与物资材料不仅是施工的前提,也是保障施工质量的重要因素。随着社会的发展,工程施工过程中的机械化水平越来越高,工程涉及的物资材料类型也是越来越多。现在的工程项目施工过程中,要有效提高工程的施工质量就必须对工程项目中的机械设备与物资材料进行科学合理的管理,降低工程项目建设的成本,提高企业的经济效益
摘 要 当今社会,随着城市现代化的要求和社会的迅速发展,对自然环境的管理和控制逐渐提上日程,人们生活水平以及生活质量的不断提升,各行各业的竞争变得愈发激烈,也面临着更大的挑战。随着我国对城市现代化发展的需求,对于城市建筑过程中的土木工程所运用的技术特征提出了更高的要求,施工中所引用的现代化技术也变得越发普遍。  关键词 土木工程 技术创新 建筑行业  中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号
摘 要 随着我国与国际文化的接轨,幼儿的双语教育越来越受到人们的重视与关注,这一现状也对当前学前双语教育教师人才的培养提出了更高的标准,但是高职高专的学前教育专业的英语教学还是存在一些问题,需要探索更加有效的创新模式。笔者在文中对高职高专学前教育专业的英语教学提出了几点建议,以供参考。  关键词 高职高专 学前教育 英语教学  一、高等职业学校学前教育专业英语教学现状  (一)学生的英语基础薄弱 
摘 要 中药鉴定技术作为中药学专业的核心课程,具有课时量大、专业性强的特点。以浙江医药高等专科学校中药鉴定技术课程为例,探索课程思政与该课程的融合,强化专业课的育人功能,分别通过案例教学法、PBL教学法、实践教学法、故事教学法 引申教学法等方法,以期挖掘中药学专业课程的文化内涵和德育元素,形成中药学专业课程思政的教学规范。  关键词 课程思政;高职高专;中药学;中药鉴定技术  中图分类号:G712
摘 要 在当前社会的发展中,世界经济结构发生了巨大变化,开始朝着创新型经济的方向转型,在这一背景条件的影响下,人力资源将会成为重要的竞争优势。国内展览市场的持续升温为会展人力资源开发带来了新动能。本文在京津冀协同发展视域下,从供给端与需求端明晰了三地会展人力资源融合开发中存在的问题并进行了对策分析。  关键词 京津冀;会展;人力资源;开发  随着我国改革开放政策的深入贯彻,会展始终是一大特色,对于
摘 要 首先,本文简述了二则“人肉搜索”的案例,其后对保护网上隐私权的社会意义和网络环境下公民隐私权保障工作的方向进行了研究。  关键词 人肉搜索 网上隐私权 保护 工作的方向  在现代互联网的世界中,你只要在百度和Google输入一个人的一项信息,如QQ号、手机号码、邮箱等,就总能搜索出其他相关的信息,比如姓名、博客地址、公司等。有网友称:“我们这些喜欢网上交友的网友,往往都会喜欢‘起’一下对方
摘 要 在媒介技术影响下,教育信息化已经成为职业教育中不可或缺的组成部分。以江苏护理职业学院为例,梳理媒介技术在职业院校的革新过程,并探析媒介技术的发展对于职业教育教学的影响。  关键词 媒介技术;教育信息化;职业院校  中图分类号:G434 文献标识码:B  文章编号:1671-489X(2020)20-0059-02  Abstract Under the influence of medi
摘 要 当前时期,压力容器逐渐融入到人们的生活之中,得到了广泛的應用。考虑到压力容器行业的重要地位,我们对于加工压力容器的主要工作环节也做出了较高水平的要求,比如:定期对工序进行检查、及时地解决工作中所出现的问题、保证压力容器可以正常的运行等。  关键词 压力容器 检验 应对措施 无损检测  压力容器的可用程度较高,但是,它的操作难度也比较大,如果运行不当的话,就会导致一些危险现象的出现。因此,一