基于PLC 的汽车自动清洗机控制系统设计

汤泰青*，于灏，马兴扬

（黑龙江工业学院，黑龙江鸡西，158100）

基于PLC 的汽车自动清洗机控制系统设计

汤泰青*，于灏，马兴扬

（黑龙江工业学院，黑龙江鸡西，158100）

本文通过对自动化汽车清洗设备的PLC控制实施研究，控制系统的核心为 PLC 。在计算机、微处理以及数据通信等技术的迅速发展的驱动下，计算机的控制技术已经在主动领域得到应用。由于PLC具有广泛的应用范围、强大的功能优势，并且使用比较方便，是现代自动化工业最为重要的一项控制设备。目前，在汽车清洗领域内，人工洗车的传统方式以被以PLC为技术支撑的自动化洗车模式所代替，不仅起到了环保节水的作用，还使技术含量增加、服务的档次得到提升，成为汽车清洗行业发展的必然趋势。

自动化汽车清洗设备；控制系统；设计

引言

随着社会经济的飞速发展，我国汽车的保有量与日俱增，与此同时为汽车的清洗行业带来了发展契机。在现代化程度越来越高的洗车行业，清洗机作为清洗汽车的主要设备，对其自动化、智能化进行研究，优化工作性能，提高工作效率尤为重要。本文针对自动化汽车清洗机的性能及其运行过程进行分析，根据清洗机的基本特点，通过电机实现驱动控制。本设计采用 SIEMENS S7-200系列的PLC控制系统及梯形图编程语言，达到汽车清洗自动化传动与控制的基本目的，清洗设备的环保、高效、可靠安全及成本低廉等基本要求得到满足。

1 自动化汽车清洗设备设计方案

该自动化汽车清洗设备主要系统组成包括机械、驱动、控制、水循环处理等系统。其基础参数为：适用车型：适用于小型的面包车、轿车等各种类型的小型汽车；设备规格：2400mm×2600mm×2800mm,洗车规格：5000mm×2000mm×2000 mm；轨道长7000mm；洗车的能力20辆/h；清洗方式为水洗风干；主要配置设备有1支顶刷、2支侧刷、1组底盘清洗支架等。

该系统设计的方案中，自动汽车清洗设备的工作控制主要通过PLC实现，在PLC控制下，进行喷水、用清洗液进行清洗、刷洗、风干等。

图1 自动化汽车清洗设备设计方案

该系统的机械组成主要包括导轨、架机、顶刷及侧刷机构以及风干等系统。指令由控制系统发出后，传给驱动系统，然后所有来自气压、液压的能通过驱动系统转化为机械能驱动毛刷运动。该系统设计中，机架移动、顶刷和侧刷转动以及风干运行等系统驱动的方式均为电气驱动。定刷及侧刷的运动驱动方式则为气压驱动。

利用可编程 PLC控制设备实现系统控制，在工业生成中，专门用于控制的计算机PLC，可根据一定顺序、时序及逻辑条件生产控制动作，监视把并处理存在于现场的开关量、计数、计时脉冲及越限报警等信号。PLC控制系统具有极高的可靠性能和较强的抗干扰性能；灵活性比较强，且该系统柔性较好，编程较为简单，便于使用；容易实现系统控制，具有较小的工作开发量，运行周期较短；便于维修；小体积及低能耗；具有较强的功能及较高的性价比。

2 PLC系统设计

2.1 系统组成

PLC作为在工业生成中所运用的控制系统，从设计理念方面分析，是继电接触设备控制电路与计算机的联合运用，所以PLC与控制的对象接口能力较强。本质上来讲，PLC在工业控制系统中就是一台微型的计算机，其组成与结构均具有计算机的特征：CPU为中央处理的核心单元，通过系统程序的管理实施运行。由I/O部件完成控制对象与PLC的衔接，通常还配备专用的供电模块机供电电源。起基本组成包括CPU及存储设备、电源、输入/出、接口等单元以及外接设备等。

2.2 电路系统设计

由自动汽车清洗设备基本机构运行的情况可知，机架、顶/侧刷的运动、供水及风干系统的运行均采取电力驱动380V三相交流电作为清洗设备的供电电源，需要异步交流式电动机8台，通过 KM1、2与 KM3、4控制设备正反转分别两部行走电机进行控制，促进机架完成进退运行。KM5对顶刷电机的启、停进行控制，KM6、7分别对两部侧电机的启、停进行控制，KM8对顶刷电机的启、停进行控制，KM9对清洗剂泵的启、停进行控制，KM10对风干机的启、停进行控制。为了实施过载保护，可将热保护器加装在每个电机的线路上并将熔断器加装到母线上。

2.3 硬件设计

自动汽车清洗设备主要由机架移动、侧/顶刷的刷机等机构以及清水管路、清洗机的管理等系统。驱动机架运动的动力源为交流异步的电动机，两台。对移动电机正反转进行控制，控制机架的前后移动。为了使轨道上清洗设备能够有效、安全运行，可将两个控制行程的开关设置在轨道的两端，实现对机架运行范围的有效控制。

侧刷的刷洗机构中，驱动源为交流式异步电机两台，其作用为促进转子转动，通过对两台电机启闭的控制，达到对刷子转动进行控制的目的。顶刷刷洗的结构的动力源由一台交流式异步电动提供，无需实施正传与反转的控制，对刷子转动的控制通过启闭电机的控制来实现；清水管路及清洗剂的管路工作均有一台水泵及相应管理设备组成，分别通过对电机启闭进行控制来完成工作。

2.4 软件设计

2.4.1 编程语言

该系统 PLC为 SIEMENS S7-200系列，PLC主机分别有SIMATIC和IEC1131-3两类指令集，其中IEC1131-3类指令集的标准为IEC所制定的国标1131-3编程语言所推荐的语言，其语言编程只能用功能块和梯形块来实现，通常情况下具有较长的指令执行时间。SIEMENS公司设计的 SIMATIC指令集专门为S7-200 系列PLC编程语言所用。该类指令集中，多数指令同时与 IEC113-3标准相符合。该指令集对检查系统安全的数据类型不予支持，SIMATIC指令集的使用，可用功能快图、梯形块图及语句表等编程进行语言编程。

2.4.2 编制程序

该设计选择SIMATIC STEP7编程软件进行梯形图编制，该种编程语言，可在通用微机设备中运行，语言编程可在WINDOWS的环境下实施，并通过计算机串行口互相之间进行通信。STEP7软件的应用，可使离线编程过程中语句表及梯形图的使用更加方便，编译后和直接由电缆向 PLC内存输送并执行，调试运行的过程中，可对程序中所有输出/入或者状态点通判的情况实施在线监视，甚至直接进行程序变量值的在线修改，极大方便了调试工作。

3 清洗设备工艺流程

该自动化汽车清洗设备其工作主要包括车身的清洗与风干，清洗完成需要5次往返过程，首先按压启动开关，清洗设备开始运作。水由水泵喷出，刷子开始对车身进行洗刷；当清洗设备行至汽车后部感应开关的位置时，清洗设备往返，刷子与水泵持续工作；当清洗设备退至汽车前部感应开关的位置时，清洗设备又开始前进，此时水泵和刷子均停止工作，开始清洗剂的喷洒；当清洗设备行进到汽车后部的感应开关位置时开始后退，在此过程中，持续进行清洗剂的喷洒；当清洗设备后退至汽车前部的感应开关位置时，向前开始移动，此时停止喷洒清洗剂。在清洗设备向前移动3s停止后，开始进行刷洗；5s后停止刷洗，洗车设备继续前移，至汽车后部的感应开关的位置停止前移，开始后退；在3s后后退停止，然后开始刷洗，待5s后停止刷洗，此时清洗剂持续后退，待3s后停止后退，开始刷洗，待5s后刷洗停止，清洗设备则继续后退，至汽车前端的感应开关位置停止后退，然后开始前行；在清洗设备前行过程中，同时进行洗刷及清水喷洒，对车身进行清洗，行进到汽车后部的感应开关位置时，前行停止并开始后退，刷子及清水喷洒继续进行，当行至汽车后部的感应开关位置时，后退停止，开始前行；当清洗设备前行时，风干机开始工作对汽车进行吹干处理，当行至汽车后部的感应开关位置，清洗设备停止工作，并开始后退，风干设备继续风干，行至汽车前部的感应开关位置时，则完成了整个洗车流程，洗车设备复位。

4 结束语

本文结合我国洗车行业的发展状况及环保节水、成本投资控制的实际需求，对自动化洗车设备的控制系统进行研究，并设计出一种 SM S7-200自动化洗车设备的控制系统，不仅提高了汽车清洗的效率及安全性，同时也达到了环保节水、最大限度降低投资成本目的， 大大改善了系统性能，具有极高的实用价值，

可为相关控制系统的研究提供参考。该项课题通过分析自动汽车清洗的功能要求和清洗过程，提出清洗设备总体设计；设计了自动汽车清洗设备控制系统，选择高性能 PLC控制设备对整个电路进行控制，控制系统的可靠性能得到提高，为自动化汽车清洗设备的安全、高效运行提供保障。

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[4]吕国辉. 汽车清洗机侧刷系统设计[D]. 齐鲁工业大学,2015.

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

汤泰青,于灏,马兴扬. 基于PLC的汽车自动清洗机控制系统设计[J]. 数码设计,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。

汤泰青（1986.1）女，汉族，安徽蒙城，硕士，助教，研究方向：通信与信息系统

E-mail：ttq1986@126.com