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1、本 科 毕 业 设 计 (论 文)全自动洗车库的电气控制设计Electrical Control Design Of Automatic Car Washing Library 学 院： 电子工程学院 专业班级： 电气工程及其自动化 电气082 学生姓名： 姚志红 学 号： 040822216 指导教师： 许暐（副教授） 2012年 6月 毕业设计（论文）中文摘要全自动洗车库的电气控制摘 要：全自动洗车库是一种通过电脑设制相关程序来实现自动清洗、打蜡、风干清洗轮辋等工作的机器。本文主要通过对全自动洗车库的功能要求和运行过程的分析，确定了全自动洗车库的总体设计方案。着重对洗车库驱动和控制系统进行
2、了设计。针对洗车库的特点，主要采用了电力驱动方式。在控制部分，应用了传感器和可编程控制技术，对洗车库PLC控制系统进行了硬件设计和软件编程。由于PLC的方便可靠性使得控制系统简单明了，抗干扰能力强，省去大量的中间继电器，时间继电器。接线简单，在洗车工艺过程要求变动时只需改变软件程序即可，使设计周期相应的大大缩短，因此用PLC来设计自动洗车库的一个理想的控制工具。PLC选用西门子公司生产的S7200系列可编程控制器，采用梯形图（LD）编程语言，完全能够满足洗车库的控制要求，实现了用PLC代替常规继电器。本文首先对本课题进行简要的介绍，包括背景，研究意义，现状等；其次详细阐述了汽车库的总体设计方案
3、，各个工作机构的运行分析和功能要求；再次对该系统的硬件组成、结构、选型进行了阐述和分析；最后利用梯形图（LD）和语句表（STL）进行PLC程序的编写，并对设计本课题所学到的知识和结论进行归纳和总结。 关键词：全自动洗车库；可编程控制；PLC毕业设计（论文）外文摘要Electrical Control Design Of Automatic Car Washing LibraryAbstract: Automatic car wash library is a computer based system procedures to achieve the self-cleaning, waxin
4、g, air-dry cleaning rims and other machine. In this paper, through analysis of the functional requirements of the automatic car wash library and running, to determine the overall design of the automatic car wash library. Focuses on washing library drive and control system design. For the characteris
5、tics of the car wash library, the main electric drive. In the control section, the application of sensors and programmable control technology, the car wash library PLC control system hardware design and software programming. PLC convenience and reliability makes the control system is simple and clea
6、r, strong anti-jamming capability, eliminating the need for a large number of intermediate relay, time relay, simple wiring, simply by changing the software program in the washing process requires a change can make the design cycle greatly shortened PLC to design the automatic car wash library is an
7、 ideal tool of control. PLC selected the Siemens S7-200 series programmable controllers using ladder programming language can be a good drive and control requirements of the automatic car wash library to meet the province, the provincial water saving requirements.Firstly, a brief introduction to the
8、 topic, including background, significance, status quo; elaborated on the overall design of the garage, operation analysis and functional requirements of the various institutions; again the hardware of the system composition, structure, the election type were described and analyzed; ladder diagram a
9、nd statement list for the preparation of the PLC program, and the knowledge learned and conclusions in the design of this topic and summarized.Keywords: Automatic car washing library；the pneumatic；PLC目 录1 绪论11.1 研究的目的和意义11.2 国内外研究现状21.3 关于汽车清洗31.4 研究的基本内容52 全自动洗车库总体方案设计62.1 主要组成部分动作过程分析和初步设计62.2 洗车库
10、总体设计82.3 洗车库电气系统的设计103 PLC硬件设计133.1 设计原则和步骤133.2 控制要求和分析153.3 PLC选型和输入输出点的确定153.4 I/O分配表183.5 PLC接线图193.6 控制面板设计204 PLC软件设计214.1 PLC程序语言214.2 洗车工艺流程分析224.3 PLC程序设计23结论 41致谢 42参考文献431 绪论1.1 研究的目的和意义随着人们生活水平的逐步提升，汽车成为从一种奢侈品变成家家户户都能买得起的交通工具。自从中国成为世界第二经济体之后，中国人的生活水平确实有了很大的提高，人们在追求精神文化的同时开始越来越注重物质享受，汽车也因
11、此开始逐渐步入中国普通家庭。在消费观念改变迅速的今天如果你还觉得开汽车的都是有钱人的话，你就早被这个世界淘汰了。据中国汽车工业协会的最新数据统计，截止2011年中国私人汽车拥有量已经跃居世界第二，仅次美国，平均9.5个家庭就有一辆汽车，这还是在中国人口庞大的基数下计算出来的，假如只计算东部沿海省份的话，那这个比例将会超过美国等西方发达国家。随着人们消费观念的不断改变，买车已不再是什么新鲜事，那么在汽车普及的今天汽车的服务行业也和雨后春笋般的迅速涌出，不光是城市，就连城镇、农村的集市上你都能随处可见的汽车店面，家家生意兴隆，一片繁荣的景象。汽车清洗已经成为每个有车一族的必修课，汽车清洗美容保养等
12、已经成为一个很重要的经济发展点，将会带动一个极具潜力的投机发展方向，为中国经济的腾飞添砖加瓦。同时，也带动了很多务工人员的就业，使留守人口就业率大大提升。传统意义的洗车随着汽车市场的逐渐庞大已经不能满足满足洗车需求，大街小巷随处可见的人工洗车已经不能满足车主的需求，人工清洗不仅会浪费人力资源，更重要的有可能在使用高压水枪或者抹布擦洗使磨损车身油漆，主要是费时费力，清洗干净度也不尽如人意，最重要的是浪费大量水资源，因为他们使用的水是一次性的，根本不能实现循环利用，不仅浪费水资源，大量的污水排放还造成了环境的污染，严重影响市容市貌。一般小城市还行，如果实在哎那些外国人很多的大城市很容易给国际友人留
13、下不好的印象，严重影响国家形象。所以在北京、上海这样的国际大都市，这些严重影响市容市貌的街人工洗车方式已经被明令禁止，一旦发现会被取缔，北京奥运会期间，为保持国家形象北京市政府斥资10个亿来清理这些非法洗车业主，同时引进先进的全自动洗车库安装在城市的街头，方便市民使用，同时保证了市容市貌，节约了水资源，保护了环境，此一举两得的事应该被更多中国的大城市所采用。比如上海在世博会期间，为了树立上海国际化大都是的形象，上海市政府特地召开了关于“节约用水、整顿洗车”的会议，会议赵忠强调了关于加强管理汽车清洗业的污水排放和水资源浪费的管制紧迫性的重要性，要求全市范围内的非法洗车立即停止，加强整顿，还市民一
14、个整洁的市容市貌，保证世博会给世界一个美好的中国印象。目前中国市场上的自动洗车机一般来自德国、日本等发达国家，一般是先引进技术然后在国内装配，中国市场的国外机型一般占50%以上，因为其中用到的最主要控制器都是德国的西门子或者日本三菱，由于国外原装进口的洗车机要比在国内组装的要贵 40%-50%，维修费高出7-8倍，虽然质量不错但性价比不是太高，投机的回报周期比较长，严重制约全自动洗车在中国的发展和壮大。综上所述，在目前这种环境下，如果能够研究出一款洗车效果好，性价比又比较高，投资回报周期短的全自动洗车库变得很有意义。1.2 国内外研究现状在国外发达国家，街头随处可见的各种全自动洗车库，不仅很好
15、的满足了市民洗车的需求，还可以节约水资源，保持城市的卫生，方便快捷，节约大量的劳动力和时间。可以说，自动洗车库是从国外发明并得到了很好的发展，已经到了差不多饱和的状态。而在中国，这种情况显然需要大力改善，中国街头随处可见的出了便利美容美发店外就是洗车房，各种人工洗车随处可见，洗车污水任意排放，严重造成了环境的污染，还浪费大量的水资源，这些业主完全不在乎污水排出可能对城市市容造成的影响，一意孤行，给城市的卫生带来了很大的麻烦。据权威部门发布的数字统计目前中国这种从事非法的洗车行业主有20万个，他们每天排放的污水将近1.5亿立方，相当于长江三峡一天的流量。如此惊人的统计数据使得自动洗车库这种既省时
16、又省力还省水的洗车方式受到很多城市人的青睐。 权威数据显示，一个完全成熟的汽车行业里，汽车销售利润占整个行业的比例一般为两成左右，汽车维修占三成左右，其他的五成全部是汽车美容清洗行业的份额，也就是说汽车美容清洗行业在整个汽车行业中占将近一般的销售利润，这是一个无法估量的数字，欧美国家每年汽车清洗可以获得将近500亿的利润，这个数字是相当可观的，可以看出洗车行业的巨大潜力，其中全自动洗车贡献力为98%。 我国的汽车清洗行业也有比较成熟的案例，不过相比发达国家一整套工艺流程来说实在不能太过骄傲，国外的汽车清洗美容行业发展至今已经形成了一整套先进的技术流程和工艺。包括全自动洗车、风干、上蜡、抛光、补
17、漆等。汽车美容市场更是繁荣，相比这些国家的技术，国内的技术略显粗糙，结构不合理，程序不完善，只有一些大城市才有全自动洗车库安置在市内一些很少的地方，一半二线城市大街小巷几乎看不到这种全自动的洗车库，所以洗车时只能去一些非法洗车业场所，时间长了不仅成了污染环境的帮凶还促进了这种非法行业的滋生和繁荣，是之成为城市美化的盲点，城市管理者很难进行地毯式的排查，因为数量实在太多，财政补贴实在不够去实施这些行动。鉴于国内现在洗车市场的发展状况，当务之急不仅是通过政府颁布强制措施要求洗车行业引进全自动洗车装置之外，更要向广大中国车主宣传人工洗车的很多弊端，以及全自动洗车的优势。 除此之外，政府还要积极引导外
18、资投资中国汽车洗车市场，把先进的国外技术带到中国，帮助中国繁荣洗车行业，从而增加就业机会，提高劳动者收入，此举已经正在实施之中，正是它的实施使中国洗车行业出现了前所未有的繁荣景象。我国洗车行业正在如雨后春笋般的茁壮成长，市场越来越大，这使一些问题也随之而来，行业无标准、洗车不规范、缺乏专业人才等等都是国内洗车市场需要解决的一些问题。1.3 关于汽车清洗汽车表面清洁是汽车清洗的最主要环节，汽车清洗按照操作方式的不同和使用工具的不同也可以分为下面几种：（1）、人工洗车：一种人工清洗汽车的方法，包括：冲水步骤，清洁步骤以及擦干步骤，该冲水步骤的分步骤为：先对汽车的下部冲水，再对汽车的上部冲水，在冲洗
19、过程中，先从离冲水设备最远的位置开始，以让水管不缠绕汽车的方式按顺序冲洗汽车的表面。通过上述技术方案，提高了人工洗车的效率，并且将汽车表面污物冲洗得更为干净。在擦洗车身表面时，在该拼装部分的四周画框，从而擦洗拼装部分之间缝隙的污物。擦洗轮胎时，按照从轮胎内圈到轮胎外圈再到轮胎中圈的顺序对其进行擦洗，使轮胎橡胶部分得到更充分、完全的清洗。在擦干车窗玻璃时，将车窗玻璃下降一段距离使车窗玻璃与窗框之间留有适于手放置的空隙，从而擦拭玻璃顶端。通过该步骤，避免了汽车玻璃顶部的水渍残留，从而提高了汽车的清洁度。不过这种洗车方法容易使汽车表面油漆磨损，产生肉眼无法直接看见的小细痕，最重要的是很浪费水资源。
20、（2）、高压水枪洗车：高压水枪洗车时目前中国最为流行的洗车方法之一。之所以这样说是有原因的，首先高压水枪洗车比较省力，洗车工只需拿着水枪将车表面的可见污渍冲洗掉就可以完成任务，最多再用刷子刷一下车身，再从恭喜一遍，基本洗车就结束了，省时还省力。很多赶时间的城市人会选择这种洗车方法。其次高压水枪洗车无需几个人协同工作，只需一个操作工即可完成，名副其实的省力。开一个洗车店只需要雇一两个工人，再买一副高压水枪就可以正常营业，赚的钱还不少何乐而不为呢。所以这种方便简单的洗车方式充斥在中国洗车市场。不过高压水枪洗车有其致命的缺点，高压水枪喷出的水对汽车表面会有很大的损伤，虽然一两次看不出来，洗多了就会发
21、现汽车表面烤漆没有以前那种光泽了其实这就是高压水枪最不好的地方，它会产生肉眼无法辨别的伤痕。 （3）、无水洗车：无水洗车是刚刚流行的一种利用高科技的清洗剂洗车的技术，目前除了在一些发达国家推广之外，其他发展中国家一般还没有掌握这种技术。中国目前也只有北京和上海几个大城市有无水洗车这种洗车方式出现。它的优势是操作过程是不需要用到一滴水，而且对车面无任何损伤。全程使用无水清洗剂就可以将车清洗干净，节约了大量水资源，保护生态环境，没有任何废气废水的排放。收到技术的限制，性价比不是很高，所以暂时还没有在中国推广开。 （4）、全自动洗车机： 全自动洗车机是一种通过控制器来控制洗车机自动完成汽车清洗的机器
22、。控制器一帮选用可编程控制器，操作简单只需一台电脑和一个操作面板，将输入输出连接到可编程控制器上就可以运行，简化了线路，只需配备一个价廉物美的可编程控制器即可。以前使用的是电气控制的全自动洗车库，里面接线复杂，控制比较复杂，逐渐被可编程控制器取代。 往复式全自动洗车库往复式汽车不动，洗车机按照一定的程序在导轨上往复移动，同时执行洗车指令的工作方式。如：龙门往复式洗车机、大(中小)型移动式洗车机等。在国外发达国家是没有龙门往复式洗车机的。往复式洗车机在国内的出现，是国内生产厂家为了适应前几年国内市场的观念、经济状况、实际市场定位，而专门从隧道式洗车机标准版的基础上，重新设计的一种降低标准的简化版
23、。往复式全自动电脑洗车机主要洗车原理为：车辆进入洗车机后，拉紧手刹，机器在较短时间内，往复行走，完成洗车、冲洗底盘、打蜡、风干等工作程序。 洗车速度：清洗一台车约3-4分钟；电源要求：380伏20千瓦； 机器占地：长24米，宽3.66米，高2.8米； 洗车流程：1、喷淋冲洗2、小刷去泥3、底盘冲洗4、泡沫喷淋5、刷毛清洗6、清水洗车7、打蜡喷淋8、强力风干完成洗车=光鲜亮丽 清水洗车强力风干液体打蜡泡沫喷淋刷毛清洗清水冲洗汽车汽车汽车汽车汽车汽车图11 往复式全自动洗车机工作流程 隧道时全自动洗车库隧道式汽车在传送带带领下缓慢驶入洗车库，在经过一系列洗车动作了再驶出。洗车的组成部件全部布置在洗
24、车库中。如：隧道式连续洗车机；大型隧道式（无轨电车、大巴、地铁、旅客列车)清洗机。隧道式洗车机，它是一条非常美观的玻璃幕墙包裹的洗车通道，其外形可以处理成非常抢眼的、很醒目的色彩，一般情况下，经营者会把它安装街边，让它起到广告和吸引来往车辆的作用，以达到加强经营效果的目的。隧道式全自动电脑洗车机主要洗车原理为车辆由输送机带动前进，在车辆经过隧道的很短时间内，完成洗车、冲洗底盘、打蜡、风干等工作程序。其特点是洗车速度快，清洗一台车90秒钟。电源要求：380伏 2442千瓦；机器占地：长10米，宽4.5米，高3.5米；占地要求：需要有出口； 洗车流程：1、高压冲洗2、小刷去泥3、底盘冲洗4、泡沫喷
25、淋5、刷毛清洗6、清水洗车7、水蜡喷淋8、强力风干完成洗车=光鲜亮丽清水洗车液体打蜡强力风干清水冲洗刷毛清洗泡沫喷淋汽车图12 隧道式全自动洗车机工作流程1.4 研究基本内容通过大量的资料收集和信息采集，以及文献查询、市场调查得出市场上销售的各种型号的自动洗车装置在价格、功能、节水、环保、性能等方面都存在一定程度的利弊。鉴于此状况，很有必要从现有技术水平的基础上，开发设计一款适合中国国情的全自动洗车装置，以满足日益发展的洗车市场。本设计的主要研究内容有： （1）、全自动洗车库总体方案设计 （2）、全自动洗车库PLC控制性系软件设计 （3）、全自动洗车库PLC控制系统硬件设计 （4）、全自动洗车
26、库控制系统的调试过程2 全自动洗车库总体方案设计2.1 主要组成部位的动作过程分析及初步设计2.1.1 顶刷的分析和设计顶刷的作用主要是对汽车顶部（包括天窗、挡风玻璃、车身壳体）和尾部的仿形刷洗打蜡，它的运动主要包括自身的绕轴旋转运动和依靠机架的上下运动，目的都是为了能更好的对不同外形轮廓的车进行仿形刷洗。自旋转远动主要依靠控制器控制的电机转动。上下垂直运动则需要在车库两端安装两个垂直轨道，通过控制两端小型电机的正反转使顶刷上下运动。顶刷的上下运动时通过安装在顶刷上的定位接近开关控制的，没有汽车时，顶刷不动作，初始位置位于洗车库顶部。图21 顶部滚刷结构原理图2.1.2 大侧刷的分析和设计大侧
27、刷分为前后大侧刷。主要用来对汽车外侧面的清洗。主要运动包括旋转和摆臂运动。自旋转运动靠安装在旋转轴上的电机运动，摆臂运动是通过安装在洗车库两端的机架旋转实现的。机架旋转是通过两台异步电机来实现的，通过控制电机的正反转控制机架的张开和合拢。简单结构示意图如图22所示。当没有汽车清洗时大侧刷张开在洗车库两边，当汽车开始清洗时，大侧刷首先合拢在一起，定位接近开关检测到车头信号之后开始慢慢张开刷洗车头，定时五秒刷洗结束停止张开，定时十秒刷洗车身侧面，十秒结束之后刷子开始合拢刷洗车尾，刷洗结束之后回位。 图22 大侧刷结构原理图2.1.3 小侧刷的分析和设计小侧刷的作用主要是用于清洗轮胎和汽车侧面靠下部
28、位的清洗，它的运动只有自旋转运动，其运动轨迹和大侧刷基本一样，可以按照分析大侧刷的分析设计方法对其进行设计，可以简化分析要求和设计难度。它的位置也应该始终保持在清洗库的两端。2.1.4 吹干系统的分析和设计吹干系统的作用是在对已完成所有清洗工序的汽车车身进行强力风干。除去车辆表面的水分，防止刚洗的车经过太阳光直射后在汽车油漆表面产生小斑点，时间长了对表面油漆有损伤。吹干系统设计在顶刷清洗打蜡结束之后，是最后一道工序，为了能将车表面水分充分吹干，吹干系统的仿形要求也很高，其机构原理和顶刷相似，都需要有定位接近开关装置。吹干系统的初始位置也应该在洗车库的顶部。2.1.5 安全接近开关本设计中使用了
29、很多的安全接近开关来保持顶刷、风管、大侧刷与车身的安全距离。本设计中使用的安全接近开关是行程开关中的一种，属于无触点行程开关，还是一种非接触式的检测装置。本设计使用一种涡流式接近开关，也称为电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的物体必须是导电体。 2.2 洗车库总体设计2.2.1 洗车库的技术参数本设计全自动洗车库的主要技术参数如下表21表21 全自动洗车库主要技术参数适用车型小轿车设备尺寸（mm）8000（长）*2700
30、（宽）*2900（高）轨道长度（mm）10000汽车尺寸（mm）5000(长)*2100（宽）*2100(高)清洗方式水洗、水洗打蜡、水洗打蜡风干洗车能力5台/h设备配置顶刷、大侧刷、小侧刷、底盘导轨、低压喷头、高压喷头2.2.2 全自动洗车库的工作流程 （1）、汽车停靠在洗车库预定轨道上； （2）、按下启动按钮，洗车库开始工作，轨道开始带动汽车缓慢进入； （3）、底盘高压清水冲洗，车身低压清水冲洗； （4）、全车上下清洗剂喷淋； （5）、喷淋结束后，顶刷、大侧刷、小侧刷运动到预定位置，开始工作； （6）、仿形刷洗结束后，吹干系统开始工作； （7）、选择打蜡，完成洗车，系统复位；2.2.3 全
31、自动洗车库的控制要求全自动清洗库的洗车程序是：当按下启动按钮后，自动按设计流程自动洗车。任何时候按下停止按钮，则停止洗车。本系统由控制面板，PLC系统，电机组成，结构如图23所示控制面板PLC控制系统汽车电 机检测信号图23 汽车清洗结构图2.2.4 全自动洗车库的总体布局图图24 总体布局示意图2.3 洗车库电气系统的设计2.3.1 电机的选择电机的选择包括选择电机的转速、功率、种类、价格、可靠性等。(1) 直流电动机直流电机就是指通过直流电来驱动的电动机。直流电机的应用十分广泛。日常生活中碰到的很多小机器、小玩具、小马达都是直流电机。选用直流电机的原因是因为直流电机调速性能很好，启动比较快
32、，一般用于控制精度要求高的场合。(2) 同步电动机 同步电机在很多场合应用广泛，主要是机械、煤矿等大型设备上使用。比如炼钢厂的轧钢机、鼓风机以及大型水泵上使用。三相同步电机是同步电机的应用主体。除此之外还可以充当调相机使用。 (3) 异步电动机异步交流电机是日常生活中最为常见的一种交流电机。它的原理是定子绕组形成的旋转磁场与感应电流相互作用产生的电磁转矩驱动定子转动的交流电动机。它的转速和电网频率不成比列关系。随着电网波动变化。转子的转速和堵在转矩有关，随着负载的增加转速下降。交流电机结构简单，制造成本也比较低廉，维护教直流电机方便，运行的可靠性高，不会出现什么大的故障。所以本设计选择交流异步
33、电机。本设计中一共需要使用16台交流电机。其中传送带牵引拖动电机一台，顶刷上升下降控制电机两台，前后大侧刷旋转刷洗电机四台，前后小侧刷旋转刷洗电机四台，前后大侧刷张开合拢摆臂运动电机四台，喷水水泵电动机一台，风管风干电机一台。根据查阅的资料，鼓风量和流量的需要，使用Y系列三相异步电机。风管电动机额定功率为4KW，喷水阀门水泵电机额定功率为3KW。自动洗车库中电机功率大小的选择一般取决于以下三个条件：一是各电机完成洗车任务所消耗的有功功率；二是传动系统消耗掉的摩擦功率；三是克服各种机械惯性所消耗的功率。以上三个功率大致算出来就是我们要选择的电机功率。一般情况下无法很精确地算出来，通过大致估算和经
34、验对比法本设计选择额定电压为380V。前后大侧刷电机0.6KW，前后小侧刷电机0.4KW。顶刷电机0.55KW。牵引行走电机为0.8KW的交流异步电机。2.3.2 电动机正反转控制电路电机正反转控制电路时电气专业所学控制电路中最常见也是最简单的一类。本设计需要16台电机运转，其中需要进行正反转控制的有前后大侧刷摆臂电机，顶刷上下升降电机，传送带电机也要进行正反转控制，方便在洗车出现故障时能及时将车退出洗车库。其他电机的控制只需控制其启动和停止就行了。电机正反转控制电路图如图25所示。图24 电机正反转控制电路其中电源是三项380V电源，经空开后熔断器。图中包括主电路和控制电路两部分。主电路如图
35、左侧，KM1和KM2分别代表电机正反转线圈，KM1接通时电机正传。KM2接通时电机反转。控制电路如图右侧。SB1为停止按钮，当按下开始按钮SB2时线圈KM1得点闭合，其动合触点闭合自锁。动断触点断开，此时即使按下SB3KM2线圈也不得电。只有KM1线圈失电时按下SB3电机才能反转。一句话这是一个手动的电机正反转控制电路图，如果要其自动运动，则在其中加入定时器就可以实现。电路中FU1和FU2起短路保护作用。继电器FR其过载保护作用。2.3.3 洗车库的主电路设计全自动洗车库的电源是380V的交流电。主电路总开关的选择是根据汽车清洗时的最大功率选择的（所有电机同时动作的情况），此时的电压和电流作为
36、过载保护的参照值，设计选用空开，完成过载保护和短路保护。传送带电机需要进行正反转控制，有KM1和KM2控制。前后大侧刷的摆臂运动也是电机的正反转控制的，前大侧刷由KM3到KM6控制，后大侧刷由KM7和KM10控制。顶刷的上下运动是由电机带动的皮带拖动滑轮在垂直轨道上进行上升和下降运动，它们是通过KM11、KM12控制。风管的上下运动和顶刷相似，由KM13、KM14控制。前后大侧刷的自身旋转只需控制启动和停止，由四个线圈控制。前后小侧刷的旋转也只需要启动和停止，由四个线圈控制。风扇的开启与关闭就是风扇电机的启动和停止，由KM24控制。为进行过载保护，每个接触器线路都增加一个过热保护装置。图2-5
37、 洗车库主电路3 PLC硬件设计3.1 设计原则和步骤全自动洗车库的PLC控制系统设计属于单机控制系统，也就是将继电气控制系统中的计数器、定时器和其他设备用PLC的软件和内部逻辑指令取代。本设计的指挥中枢就是PLC控制系统。整个设计开发的成败完全取决于PLC控制系统的设计优劣程度。3.1.1 PLC系统的设计原则（1）、必须选用能够满足控制要求的PLC系统（2）、选择的机型除了能满足现在的需求外还要考虑将来的发展要求。（3）、在满足上述两个情况下考虑综合性价比3.1.2 PLC系统的设计步骤PLC系统尤其特定的设计步骤，在设计时一般按照其设计步骤开展工作，这样不仅可以简化分析过程，还可以使加快
38、设计速度。其设计步骤如下图所示：被控对象分析控制要求，确定IO输入输出点数确定PLC机型确定IO分配表，绘制PLC硬件接线图绘制流程图编写具体程序设计控制面板程序输入存储器修改程序调试现场接线修改是否满足要求？联机调试是否满足要求？是否满足要求？编制技术文件交付使用图31 PLC控制系统的设计步骤3.2 控制要求和分析 （1）、控制要求 、完成汽车的自动清洗、打蜡、吹干并子啊按下复位按钮之后可以再次启动进行下一次洗车工作。打蜡是可选步骤，可以通过控制面板上的选择按钮自主选择； 、在前后大小侧刷、顶刷、风管没有到位之前洗车不能进行； 、洗车出现故障时报警装置提示，操作人员需立即按下停止按钮； 、
39、洗车进行时不应该脱离轨道，设置行程开关加以保护，保证安全运行。 （2）、控制分析洗车库主要包括传送运动、刷子旋转运动、风管顶刷上下运动、前后大侧刷的摆臂运动。传送带牵引车进入洗车库，它由一台交流异步电机拖动，通过控制其正反转控制汽车前进与后退。后退主要是为了防止出现机械故障时手动将汽车退出洗车库，防止意外损伤。大侧刷主要包括刷子定位机构和刷子旋转机构组成。大侧刷的转动时由四台交流异步电机作为驱动源，无需通过对其接触器的控制控制其正反转。刷子在回位时通过回位安全接近开关来实现回位结束，对车头、车尾的识别也是通过定位光电开关实现，所以总共需要三个接近开关。小侧刷的运动过程相对比较简单，设计中只需要
40、小侧刷进行旋转运动，保证车侧面靠下部位和车轮的的清洗。小侧刷的转动时由四台交流异步电机驱动，无需进行正反转控制，只需启动和停止。顶刷的机构包括升降定位机构和刷子旋转机构。升降机构是由两台电机完成，原理类似升降机，需要进行正反转控制，通过控制正反转线圈的得失电控制其上下运动，利用顶刷本身的自重保持对车体清洗的强度。旋转机构由两台异步电机拖动，无需进行正反转控制，为保证与车体接触的安全可靠设计一个安全定位光电保证其与车体的接触距离。同时，设计一个回位接近开关保证回位安全。风干系统主要包括风管吹风机构和风管升降机构组成，其原理和顶刷升降系统一致，都是利用升降机的原理，风管的吹风由一台异步电机驱动，为
41、保证与车体的安全距离设计车体安全接近开关一个，为保证回位安全设计回位安全开关一只。清洗液管路主要是由一台水泵和洗车清洗剂控制阀组成，水泵是通过一个交流接触器的通断电来控制，而管路的通断则是由电磁阀来实现。3.3 PLC选型和输入输出点的确立根据洗车库的控制要求和工况分析，可以很容易确定控制系统所需的输入输出点的数量 （1）、I/O输入点的确定洗车库设置启动和停止按钮两个，用于控制洗车进程。为保证出现故障汽车能够安全退出，设置手动前进和退出汽车按钮两个，通过控制传送带前进和后退就可以实现。此时一共需要设置四个输入点。前后大侧刷的摆臂运动包括张开和合拢两个动作过程，需要设立车头定位光电开关和车尾定
42、位光电开关两个，它们是两个光电感应装置通过检测出的光电信号来控制开关关闭与闭合。同时大侧刷在回位过程中需要设置安全回位的行程开关一只，保证安全回位，所以大侧刷的输入点一共需要六点。前后小侧刷固定在汽车两端靠下部位，只需控制其刷洗旋转，所以无需设置输入点顶刷下降时为保持和汽车的安全接近需要设立车体定位光电开关一只，同样是由光电信号转换得到，在顶刷完成所有动作回位时需要设置一个回位安全接近行程开关，保证其安全回位。所以顶刷总共需要两个输入点风管下降时为保证安全接触车体需要设置定位光电开关，其原理和顶刷一样，需要一个输入点。风管完成风干操作回位过程需要一个回位安全接近行程开关保证其安全回位。所以一个
43、需要两个输入点。在完成一次洗车结束后继续进行下一次洗车任务时需要一个复位按钮将控制系统全部复位，所以设计一个复位输入按钮。洗车结束时需要设置一个结束洗车行程开关将整个工序停止，所以设置一个行程结束行程开关。因此整个系统需要设置输入点为十六点。 （2）、I/O输出点的确定传送带前进和后退需要控制两个接触器线圈，设置两个输出点来控制其正反转。高低压喷头喷水需要控制一台水泵的接触器线圈，设置输出点一个，清洗剂阀门的打开与关闭需要设置一个输出点。大侧刷的摆臂相当于控制电机的正反转，需要控制两个线圈，即前后四个刷子需要输出点八个，前后大侧刷旋转需要四个线圈。所以需要十二个输出点。小侧刷只需要控制其电机的
44、启动与停止，需要一个输出点，前后两组小侧刷需要四个输出点控制。顶刷的升降运动需要控制电机的正反转，所以设置两个接触器来控制，需要两个输出点。顶刷旋转只需要控制电机启动和运行，所以设置一个输出点。顶刷一个需要三个输出点控制。风管的运动和顶刷类似，需要设置两个输出点控制其上升和下降，在设置一个输出点控制其旋转。一个需要三个输出点。综上所述，本设计一个需要26个输出点。3.4 PLC选型在确定了输入、输出点之后，就要开始进行PLC选型。在选型时用该考虑以后的发展升级，所以一般留有一定的输入输出余量，保证有几点发生故障时能有其他备用点代替。这种考虑有利于故障处理和设计修改。(1)、欧姆龙OMRON系列种类齐全、型号众多、功能强大、适应场合广范等方面的应用时当然会想到欧姆龙系列的PLC产品。目前应用最多的小型产品是OMRON产品用户。C200H系列是OMRON 中型机中的典型机型，主要包括C200H、C200HS、C200HX、C200HG和C200HE等型号。小型机相对于中型机来看在程序容量，扫描速度和指令功能等方面都不占优势，大型机除具备小型机的基
