基于PLC自動洗車控制系統(tǒng)設(shè)計

孫莉 銀帥 趙祖玉

摘要：以 PLC 來實現(xiàn)汽車洗車的自動控制，通過對自動洗車機的功能需求分析，提出自動洗車機的系統(tǒng)方案，包括位置檢測模塊、驅(qū)動模塊、清洗控制模塊。對洗車控制系統(tǒng)進行了軟、硬件設(shè)計，實現(xiàn)了洗車控制系統(tǒng)的控制的功能，通過實驗證明該方法設(shè)計的系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟實用、運行可靠，具有很高的實用價值。

關(guān)鍵詞：PLC;位置檢測;自動洗車

汽車行業(yè)隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍，隨著社會快速發(fā)展，汽車數(shù)量在不斷增加，洗車是汽車養(yǎng)護的一部分，越來越多的人開始重視洗車。傳統(tǒng)的人工洗車需要耗費大量的人力資源，而且存在水資源浪費、洗車效率低等不足。國內(nèi)現(xiàn)有基于步進電機驅(qū)動的自動洗車機的噴桿會出現(xiàn)抖動或卡頓現(xiàn)象[1]。為此，本文提出基于 PLC 的自動洗車機控制系統(tǒng)，以期提高自動洗車機的性能。

1.????? 自動洗車機的控制要求

要實現(xiàn)自動洗車功能，首先要求自動洗車機能夠檢測到車輛駛?cè)?，通過相關(guān)傳感器的檢測以滿足控制要求。其次要求噴桿能夠自動繞不同的車身旋轉(zhuǎn)一周并保持恒定的距離，在旋轉(zhuǎn)的過程中依次噴灑水花、清洗液、養(yǎng)護水蠟，從而完成洗車功能。在噴桿上安裝測距傳感器配合相關(guān)電機工作，通過所測距離與設(shè)定距離比較，控制相關(guān)電機正反轉(zhuǎn)，從而達到噴桿繞車身旋轉(zhuǎn)且保持一定距離的要求。另外，要求噴桿可以穩(wěn)定地繞車身旋轉(zhuǎn)，要求電機可穩(wěn)定運行，使電機可靠穩(wěn)定運行，達到控制要求。最后，要求系統(tǒng)可以對故障進行積極的處理，當發(fā)生故障，系統(tǒng)可檢測某個信號異常，通過相應(yīng)的指令執(zhí)行或提醒人為處理，從而達到消除故障的目的[2]。在控制要求提出后，為滿足系統(tǒng)要求，實現(xiàn)相應(yīng)功能，對整個系統(tǒng)進行設(shè)計，得出系統(tǒng)方案。

2.????? 設(shè)計

2.1?? 自動洗車機的系統(tǒng)構(gòu)成

自動洗車機的系統(tǒng)以PLC 作為主控制器，分別與超聲波測距傳感器、光電開關(guān)、電動機、單相異步電機、限位開關(guān)、電磁閥、空壓機、水泵電機、道閘電機、觸摸屏、信號燈連接，構(gòu)成位置檢測模塊、驅(qū)動模塊、清洗控制模塊、顯示操作模塊、收費管理模塊以及通信模塊等組成。

2.2?? 清洗控制模塊的硬件設(shè)計

自動洗車機的清洗控制模塊主要由限位開關(guān)、底噴開關(guān)、單相異步電機、電磁閥、空壓電機和水泵電機構(gòu)成。通過各個器件的配合工作，驅(qū)動噴桿繞車身旋轉(zhuǎn)完成自動洗車功能。

2.3?? 清洗控制模塊與PLC 的接線原理圖

清洗控制模塊中限位開關(guān)、底噴開關(guān)、單相異步電機、電磁閥、空壓電機和水泵電機與 PLC 的接線原理圖（如圖1所示），通過 L、N 端口為 PLC 提供工作電壓，限位開關(guān)為 PLC 提供數(shù)字量的輸入信號，通過 +24V 端子給各個限位開關(guān)供電，然后分別通過數(shù)字量輸入端口 X3、X4、X5、X6、X7、X10、X13、X14相連形成閉合回路，實現(xiàn)數(shù)字量輸入功能。數(shù)字量輸出點Y6、Y7、Y10、Y11為電磁閥和底噴開關(guān)提供數(shù)字量信號，電磁閥和底噴開關(guān)通過與公共點 C 連接，形成閉合回路，公共點 C 連接 +24V 端子，當數(shù)字量輸出點輸出低電平的時候，回路導(dǎo)通，電磁閥和底噴開關(guān)被打開，當數(shù)字量輸出點輸出高電平的時候，回路不導(dǎo)通，電磁閥和底噴開關(guān)被關(guān)閉。繼電器內(nèi)部相當于開關(guān)，回路導(dǎo)通時，線圈得電產(chǎn)生磁場，開關(guān)閉合，回路不導(dǎo)通時，開關(guān)斷開。給繼電器提供 AC220V 電壓，當數(shù)字量端口輸出低電平，回路閉合，繼電器內(nèi)部開關(guān)閉合。水泵電機、空氣壓縮機和單相異步電機獲得220V 電壓，開始工作。

2.4?? 軟件設(shè)計

主程序流程圖依次執(zhí)行位置檢測程序、預(yù)清洗定位控制程序、噴灑清洗液定位控制程序、強力清洗定位控制程序、噴灑水蠟定位控制程序、強力風(fēng)干定位控制程序，在執(zhí)行的每個定位控制程序的開始，通過清洗控制程序打開相應(yīng)的器件開關(guān)，然后繞車身旋轉(zhuǎn)一周，完成一個洗車流程[3]。顯示程序在整個洗車流程中通過紅、黃、綠三色的燈來顯示自動洗車機的工作狀態(tài)。通信處理程序和清洗控制程序在整個洗車過程中依次完成指令數(shù)據(jù)傳遞和控制相關(guān)驅(qū)動器件開閉的功能，順利完成洗車過程。

位置檢測模塊的軟件編程截圖（如圖2所示），M1002是特殊輔助繼電器，啟始正向脈沖，在 RUN 瞬間產(chǎn)生正向脈沖。當開始 RUN 狀態(tài)時， M1002產(chǎn)生高電平，執(zhí)行 ZRST 命令，對步進點 S0-S100進行復(fù)位，為后面驅(qū)動程序做準備。

3.????? 結(jié)論

本文詳細介紹了洗車控制系統(tǒng)的 PLC 軟硬件設(shè)計，自動洗車按照設(shè)計的程序控制全過程的操作，具有體積小、成本低、穩(wěn)定性好，可以避免人工操作引起的人身、設(shè)備事故，安全可靠。研究的自動洗車控制系統(tǒng)系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟實用、運行可靠，具有很高的實用價值。

參考文獻：

[1]??? 楊雙義.自動洗車機控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].內(nèi)燃機與配件，2019（14）：233-234.

[2]??? 滕俊杰.基于 PLC 控制的汽車自動清洗機[J].電聲技術(shù)，2019，43（03）：60-62.

[3]??? 李月蘭.基于 PLC 全自動隧道洗車機控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].自動化應(yīng)用，2017（12）：169-171.