基于PLC 的車輛自動清洗控制系統(tǒng)設(shè)計

李春光，李麗

（濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南濟源，459016）

0 引言

隨著汽車保有量的不斷增長,傳統(tǒng)人工洗車浪費較多水資源及人力資源，洗車效率低下，基于自動化技術(shù)的發(fā)展，汽車自動清洗系統(tǒng)越來越受歡迎。洗車方式由人工洗車轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣酉窜嚦蔀橄窜嚨旯?jié)約成本的必經(jīng)之路，但汽車清洗過程中的低自動化、低效率、低清潔度、低水資源利用率等缺點嚴重制約汽車自動清洗系統(tǒng)市場的發(fā)展，高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品設(shè)備成為汽車自動清洗系統(tǒng)迫切需要【1】。本文提供的自動洗車系統(tǒng)，采用PLC 智能控制,省去大量的繼電器,安裝接線方便,解決了現(xiàn)有自動化程度低、成本高的弊端，實現(xiàn)了只需改變軟件程序就能變動洗車系統(tǒng)工藝的高技術(shù)要求，并可在現(xiàn)場監(jiān)測和修改。

1 總體設(shè)計

自動洗車系統(tǒng)的智能控制器主要由中心控制模塊，控制面板、信號檢測模塊、繼電器模塊、報警模塊、電磁閥等組成。其中控制面板作為核心零部件之一，對整個系統(tǒng)的使用效率極為重要，主要完成操作控制系統(tǒng)的設(shè)計、自動與手動清洗的切換等工作。信號檢測模塊主要完成車輛準備停放位置、進出等檢測功能。繼電器模塊為一繼電器開關(guān)電路，由三極管放大電路及繼電器連接組成，其驅(qū)動輸入端連接至中心控制模塊，主要完成清洗過程中水壓、噴灑清洗劑、污水處理等輔助機構(gòu)的控制。報警模塊為一蜂鳴器驅(qū)動電路，由三極管放大電路及蜂鳴器 BUZ 連接組成，主要完成故障報警、工作過程指示。系統(tǒng)設(shè)計的原理圖如圖 1 所示。

圖1 自動洗車控制系統(tǒng)主體架構(gòu)

2 程序設(shè)計思路

自動洗車控制系統(tǒng)分為準備階段和清洗階段。系統(tǒng)判定小車進入待機區(qū)域后即進入準備階段，隨后進入清洗過程。當(dāng)清洗程序開始后，車輛按照設(shè)定的距離被拖到洗車架前，進行第一步水洗過程，水洗完成后拖動車輛退回洗車區(qū)，噴灑洗車液，起泡后所有刷子向小車靠攏進行刷洗，以達到在車身上達到去污的效果，泡沫清洗完成后前進進入第二遍清洗流程，將車身上的泡沫及污垢沖刷干凈，最后由吹風(fēng)機吹干。自動洗車控制系統(tǒng)的工作流程如圖1 所示。整個自動清洗過程由PLC 控制，可選擇自動控制和手動控制兩種模式。手動洗車模式下，可以人工控制洗車的時間；自動洗車模式下，則由定時器來控制機的啟動與關(guān)閉，達到自動洗車的效果。

當(dāng)接通電源后,按下總開關(guān),工作指示燈亮起后進入自動清洗程序。清洗階段主要進行小車的清洗工作,清洗完成后將小車送回待機位。其工作流程圖如圖 2 所示。在運行過程中,若出現(xiàn)緊急情況,按下停止按鈕,則自動洗車系統(tǒng)停止運行,故障排除后,采用手動按鈕則可回位,進入下一輪清洗作業(yè)。系統(tǒng)設(shè)置了手動控制系統(tǒng),當(dāng)車身在自動清洗中未清洗干凈的部位,可以人工控制洗車時間對其再次清洗。本控制系統(tǒng)適用于轎車、小型面包車等車型的車輛清洗、風(fēng)干。

圖2 自動洗車控制系統(tǒng)流程圖

3 控制設(shè)計

3.1 控制方式的選擇

可編程控制器（PLC）是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，在傳統(tǒng)繼電器控制的技術(shù)上融入現(xiàn)代計算機技術(shù)【2】。系統(tǒng)中的模塊都對應(yīng)有獨立的 PLC 控制器，相互之間通過網(wǎng)絡(luò)連接進行通訊，有效的實現(xiàn)了系統(tǒng)的分散和集中控制要求。PLC的種類較多，選擇適合的PLC 控制器對自動洗車控制系統(tǒng)的效率有極其重要的作用，本自動洗車控制系統(tǒng)采用FX2N 系列的PLC，能滿足多樣性、高質(zhì)量需求，它具有處理速度快，工作效率高、性能強大的等優(yōu)點，同時還能在輸入輸出16 點～25點的基礎(chǔ)上擴大控制點數(shù)，能連接多個基本組件、定位控制等方面。

3.2 控制電路的設(shè)計

根據(jù)自動洗車控制系統(tǒng)的工作要求，通過串行通訊和I/O 及顯示板相連，采集到的電壓狀態(tài)信號和各類傳感器信號作為輸入信號傳遞到主板上，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能要求分析并對I/O 點估算，采用了9 個輸入點（X000～X007）和9 個輸出點（Y000～Y007），輸入點和輸出點都留有足夠余量，如表1 所示。

表1 自動洗車控制系統(tǒng)I/O 點分配

3.3 氣動控制的設(shè)計

氣動系統(tǒng)作為自動洗車系統(tǒng)核心之一，壓縮空氣從氣源出來后分兩路進入兩側(cè)輪刷的氣缸中，電磁閥能改變氣路的方向來實現(xiàn)洗車的自動化。電磁閥作為氣壓傳動方面基礎(chǔ)性控制元件，可以通過調(diào)節(jié)電磁閥閥芯位置來控制系統(tǒng)中流體的流動方向。電磁閥兩側(cè)電磁塊的通電與否，決定了閥體的移動方向。當(dāng)閥體的移動位置不同時，與電磁閥內(nèi)部密閉腔體中通孔連接的油管就處于開、關(guān)不同狀態(tài)。由氣源來的壓縮空氣，經(jīng)空氣過濾器、減壓閥、油霧器將壓縮空氣分配給各氣動系統(tǒng)，實現(xiàn)自動清洗、風(fēng)干等過程。

4 結(jié)語

本文設(shè)計的基于PLC 的自動洗車控制系統(tǒng)，準確判斷車輛進入情況，能自動化、智能化地完成車輛車輛清洗工作，操作安全，且能自由切換實現(xiàn)自動和手動兩種工作模式，降低了雇傭人工成本，節(jié)約了水資源及電能【3】，而且PLC 控制器穩(wěn)定性高，可靠性能好，兼容性能強，適用于各種特殊環(huán)境，能夠滿足整體性能要求，提高了自動洗車控制系統(tǒng)的普遍性和推廣性，,具有良好的應(yīng)用前景和推廣價值。