湯泰青*，于灝，馬興揚

（黑龍江工業(yè)學院，黑龍江雞西，158100）

基于PLC 的汽車自動清洗機控制系統(tǒng)設計

湯泰青*，于灝，馬興揚

（黑龍江工業(yè)學院，黑龍江雞西，158100）

本文通過對自動化汽車清洗設備的PLC控制實施研究，控制系統(tǒng)的核心為 PLC 。在計算機、微處理以及數(shù)據(jù)通信等技術的迅速發(fā)展的驅動下，計算機的控制技術已經(jīng)在主動領域得到應用。由于PLC具有廣泛的應用范圍、強大的功能優(yōu)勢，并且使用比較方便，是現(xiàn)代自動化工業(yè)最為重要的一項控制設備。目前，在汽車清洗領域內(nèi)，人工洗車的傳統(tǒng)方式以被以PLC為技術支撐的自動化洗車模式所代替，不僅起到了環(huán)保節(jié)水的作用，還使技術含量增加、服務的檔次得到提升，成為汽車清洗行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

自動化汽車清洗設備；控制系統(tǒng)；設計

引言

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國汽車的保有量與日俱增，與此同時為汽車的清洗行業(yè)帶來了發(fā)展契機。在現(xiàn)代化程度越來越高的洗車行業(yè)，清洗機作為清洗汽車的主要設備，對其自動化、智能化進行研究，優(yōu)化工作性能，提高工作效率尤為重要。本文針對自動化汽車清洗機的性能及其運行過程進行分析，根據(jù)清洗機的基本特點，通過電機實現(xiàn)驅動控制。本設計采用 SIEMENS S7-200系列的PLC控制系統(tǒng)及梯形圖編程語言，達到汽車清洗自動化傳動與控制的基本目的，清洗設備的環(huán)保、高效、可靠安全及成本低廉等基本要求得到滿足。

1 自動化汽車清洗設備設計方案

該自動化汽車清洗設備主要系統(tǒng)組成包括機械、驅動、控制、水循環(huán)處理等系統(tǒng)。其基礎參數(shù)為：適用車型：適用于小型的面包車、轎車等各種類型的小型汽車；設備規(guī)格：2400mm×2600mm×2800mm,洗車規(guī)格：5000mm×2000mm×2000 mm；軌道長7000mm；洗車的能力20輛/h；清洗方式為水洗風干；主要配置設備有1支頂刷、2支側刷、1組底盤清洗支架等。

該系統(tǒng)設計的方案中，自動汽車清洗設備的工作控制主要通過PLC實現(xiàn)，在PLC控制下，進行噴水、用清洗液進行清洗、刷洗、風干等。

圖1 自動化汽車清洗設備設計方案

該系統(tǒng)的機械組成主要包括導軌、架機、頂刷及側刷機構以及風干等系統(tǒng)。指令由控制系統(tǒng)發(fā)出后，傳給驅動系統(tǒng)，然后所有來自氣壓、液壓的能通過驅動系統(tǒng)轉化為機械能驅動毛刷運動。該系統(tǒng)設計中，機架移動、頂刷和側刷轉動以及風干運行等系統(tǒng)驅動的方式均為電氣驅動。定刷及側刷的運動驅動方式則為氣壓驅動。

利用可編程 PLC控制設備實現(xiàn)系統(tǒng)控制，在工業(yè)生成中，專門用于控制的計算機PLC，可根據(jù)一定順序、時序及邏輯條件生產(chǎn)控制動作，監(jiān)視把并處理存在于現(xiàn)場的開關量、計數(shù)、計時脈沖及越限報警等信號。PLC控制系統(tǒng)具有極高的可靠性能和較強的抗干擾性能；靈活性比較強，且該系統(tǒng)柔性較好，編程較為簡單，便于使用；容易實現(xiàn)系統(tǒng)控制，具有較小的工作開發(fā)量，運行周期較短；便于維修；小體積及低能耗；具有較強的功能及較高的性價比。

2 PLC系統(tǒng)設計

2.1 系統(tǒng)組成

PLC作為在工業(yè)生成中所運用的控制系統(tǒng)，從設計理念方面分析，是繼電接觸設備控制電路與計算機的聯(lián)合運用，所以PLC與控制的對象接口能力較強。本質(zhì)上來講，PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)中就是一臺微型的計算機，其組成與結構均具有計算機的特征：CPU為中央處理的核心單元，通過系統(tǒng)程序的管理實施運行。由I/O部件完成控制對象與PLC的銜接，通常還配備專用的供電模塊機供電電源。起基本組成包括CPU及存儲設備、電源、輸入/出、接口等單元以及外接設備等。

2.2 電路系統(tǒng)設計

由自動汽車清洗設備基本機構運行的情況可知，機架、頂/側刷的運動、供水及風干系統(tǒng)的運行均采取電力驅動380V三相交流電作為清洗設備的供電電源，需要異步交流式電動機8臺，通過 KM1、2與 KM3、4控制設備正反轉分別兩部行走電機進行控制，促進機架完成進退運行。KM5對頂刷電機的啟、停進行控制，KM6、7分別對兩部側電機的啟、停進行控制，KM8對頂刷電機的啟、停進行控制，KM9對清洗劑泵的啟、停進行控制，KM10對風干機的啟、停進行控制。為了實施過載保護，可將熱保護器加裝在每個電機的線路上并將熔斷器加裝到母線上。

2.3 硬件設計

自動汽車清洗設備主要由機架移動、側/頂刷的刷機等機構以及清水管路、清洗機的管理等系統(tǒng)。驅動機架運動的動力源為交流異步的電動機，兩臺。對移動電機正反轉進行控制，控制機架的前后移動。為了使軌道上清洗設備能夠有效、安全運行，可將兩個控制行程的開關設置在軌道的兩端，實現(xiàn)對機架運行范圍的有效控制。

側刷的刷洗機構中，驅動源為交流式異步電機兩臺，其作用為促進轉子轉動，通過對兩臺電機啟閉的控制，達到對刷子轉動進行控制的目的。頂刷刷洗的結構的動力源由一臺交流式異步電動提供，無需實施正傳與反轉的控制，對刷子轉動的控制通過啟閉電機的控制來實現(xiàn)；清水管路及清洗劑的管路工作均有一臺水泵及相應管理設備組成，分別通過對電機啟閉進行控制來完成工作。

2.4 軟件設計

2.4.1 編程語言

該系統(tǒng) PLC為 SIEMENS S7-200系列，PLC主機分別有SIMATIC和IEC1131-3兩類指令集，其中IEC1131-3類指令集的標準為IEC所制定的國標1131-3編程語言所推薦的語言，其語言編程只能用功能塊和梯形塊來實現(xiàn)，通常情況下具有較長的指令執(zhí)行時間。SIEMENS公司設計的 SIMATIC指令集專門為S7-200 系列PLC編程語言所用。該類指令集中，多數(shù)指令同時與 IEC113-3標準相符合。該指令集對檢查系統(tǒng)安全的數(shù)據(jù)類型不予支持，SIMATIC指令集的使用，可用功能快圖、梯形塊圖及語句表等編程進行語言編程。

2.4.2 編制程序

該設計選擇SIMATIC STEP7編程軟件進行梯形圖編制，該種編程語言，可在通用微機設備中運行，語言編程可在WINDOWS的環(huán)境下實施，并通過計算機串行口互相之間進行通信。STEP7軟件的應用，可使離線編程過程中語句表及梯形圖的使用更加方便，編譯后和直接由電纜向 PLC內(nèi)存輸送并執(zhí)行，調(diào)試運行的過程中，可對程序中所有輸出/入或者狀態(tài)點通判的情況實施在線監(jiān)視，甚至直接進行程序變量值的在線修改，極大方便了調(diào)試工作。

3 清洗設備工藝流程

該自動化汽車清洗設備其工作主要包括車身的清洗與風干，清洗完成需要5次往返過程，首先按壓啟動開關，清洗設備開始運作。水由水泵噴出，刷子開始對車身進行洗刷；當清洗設備行至汽車后部感應開關的位置時，清洗設備往返，刷子與水泵持續(xù)工作；當清洗設備退至汽車前部感應開關的位置時，清洗設備又開始前進，此時水泵和刷子均停止工作，開始清洗劑的噴灑；當清洗設備行進到汽車后部的感應開關位置時開始后退，在此過程中，持續(xù)進行清洗劑的噴灑；當清洗設備后退至汽車前部的感應開關位置時，向前開始移動，此時停止噴灑清洗劑。在清洗設備向前移動3s停止后，開始進行刷洗；5s后停止刷洗，洗車設備繼續(xù)前移，至汽車后部的感應開關的位置停止前移，開始后退；在3s后后退停止，然后開始刷洗，待5s后停止刷洗，此時清洗劑持續(xù)后退，待3s后停止后退，開始刷洗，待5s后刷洗停止，清洗設備則繼續(xù)后退，至汽車前端的感應開關位置停止后退，然后開始前行；在清洗設備前行過程中，同時進行洗刷及清水噴灑，對車身進行清洗，行進到汽車后部的感應開關位置時，前行停止并開始后退，刷子及清水噴灑繼續(xù)進行，當行至汽車后部的感應開關位置時，后退停止，開始前行；當清洗設備前行時，風干機開始工作對汽車進行吹干處理，當行至汽車后部的感應開關位置，清洗設備停止工作，并開始后退，風干設備繼續(xù)風干，行至汽車前部的感應開關位置時，則完成了整個洗車流程，洗車設備復位。

4 結束語

本文結合我國洗車行業(yè)的發(fā)展狀況及環(huán)保節(jié)水、成本投資控制的實際需求，對自動化洗車設備的控制系統(tǒng)進行研究，并設計出一種 SM S7-200自動化洗車設備的控制系統(tǒng)，不僅提高了汽車清洗的效率及安全性，同時也達到了環(huán)保節(jié)水、最大限度降低投資成本目的， 大大改善了系統(tǒng)性能，具有極高的實用價值，

可為相關控制系統(tǒng)的研究提供參考。該項課題通過分析自動汽車清洗的功能要求和清洗過程，提出清洗設備總體設計；設計了自動汽車清洗設備控制系統(tǒng)，選擇高性能 PLC控制設備對整個電路進行控制，控制系統(tǒng)的可靠性能得到提高，為自動化汽車清洗設備的安全、高效運行提供保障。

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Design of Control System of Automobile Automatic Washing Machine Based on PLC

TANG Taiqing*,YU Hao,MA Xingyang
(Heilongjiang Institute of Technology,Jixi,Heilongjiang 158100)

This paper studies the PLC control of automatic automobile cleaning equipment,and the core of the control system is PLC. Driven by the rapid development of computer,microprocessing and data communication technology,computer control technology has been applied in active field. As the PLC has a wide range of applications,powerful features,and the use of more convenient,is the most important modern automation industry,a control device. At present,in the field of car cleaning,the traditional way of manual washing to PLC is supported by the technology to replace the automatic washing mode,not only played a role in environmental protection and water conservation,but also to increase the technical content,service level has been upgraded to become a car Cleaning industry development of the inevitable trend.

automatic vehicle cleaning equipment; control system; design

TP490

B

1672-9129(2017)06-0126-02

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.06.044

湯泰青,于灝,馬興揚. 基于PLC的汽車自動清洗機控制系統(tǒng)設計[J]. 數(shù)碼設計,2017,6(6)： 126-127.

Cite：TANG Taiqing,YU Ying,MA Xingyang. Design of Control System of Automobile Automatic Washing Machine Based on PLC[J]. Peak Data Science,2017,6(6)： 126-127.

2017-02-03；

2017-03-16。

湯泰青（1986.1）女，漢族，安徽蒙城，碩士，助教，研究方向：通信與信息系統(tǒng)

E-mail：ttq1986@126.com