基于PLC 的车辆自动清洗控制系统设计

李春光，李丽

（济源职业技术学院，河南济源，459016）

0 引言

随着汽车保有量的不断增长,传统人工洗车浪费较多水资源及人力资源，洗车效率低下，基于自动化技术的发展，汽车自动清洗系统越来越受欢迎。洗车方式由人工洗车转变为自动洗车成为洗车店节约成本的必经之路，但汽车清洗过程中的低自动化、低效率、低清洁度、低水资源利用率等缺点严重制约汽车自动清洗系统市场的发展，高质量、高效率的产品设备成为汽车自动清洗系统迫切需要【1】。本文提供的自动洗车系统，采用PLC 智能控制,省去大量的继电器,安装接线方便,解决了现有自动化程度低、成本高的弊端，实现了只需改变软件程序就能变动洗车系统工艺的高技术要求，并可在现场监测和修改。

1 总体设计

自动洗车系统的智能控制器主要由中心控制模块，控制面板、信号检测模块、继电器模块、报警模块、电磁阀等组成。其中控制面板作为核心零部件之一，对整个系统的使用效率极为重要，主要完成操作控制系统的设计、自动与手动清洗的切换等工作。信号检测模块主要完成车辆准备停放位置、进出等检测功能。继电器模块为一继电器开关电路，由三极管放大电路及继电器连接组成，其驱动输入端连接至中心控制模块，主要完成清洗过程中水压、喷洒清洗剂、污水处理等辅助机构的控制。报警模块为一蜂鸣器驱动电路，由三极管放大电路及蜂鸣器 BUZ 连接组成，主要完成故障报警、工作过程指示。系统设计的原理图如图 1 所示。

图1 自动洗车控制系统主体架构

2 程序设计思路

自动洗车控制系统分为准备阶段和清洗阶段。系统判定小车进入待机区域后即进入准备阶段，随后进入清洗过程。当清洗程序开始后，车辆按照设定的距离被拖到洗车架前，进行第一步水洗过程，水洗完成后拖动车辆退回洗车区，喷洒洗车液，起泡后所有刷子向小车靠拢进行刷洗，以达到在车身上达到去污的效果，泡沫清洗完成后前进进入第二遍清洗流程，将车身上的泡沫及污垢冲刷干净，最后由吹风机吹干。自动洗车控制系统的工作流程如图1 所示。整个自动清洗过程由PLC 控制，可选择自动控制和手动控制两种模式。手动洗车模式下，可以人工控制洗车的时间；自动洗车模式下，则由定时器来控制机的启动与关闭，达到自动洗车的效果。

当接通电源后,按下总开关,工作指示灯亮起后进入自动清洗程序。清洗阶段主要进行小车的清洗工作,清洗完成后将小车送回待机位。其工作流程图如图 2 所示。在运行过程中,若出现紧急情况,按下停止按钮,则自动洗车系统停止运行,故障排除后,采用手动按钮则可回位,进入下一轮清洗作业。系统设置了手动控制系统,当车身在自动清洗中未清洗干净的部位,可以人工控制洗车时间对其再次清洗。本控制系统适用于轿车、小型面包车等车型的车辆清洗、风干。

图2 自动洗车控制系统流程图

3 控制设计

3.1 控制方式的选择

可编程控制器（PLC）是一种数字运算操作的电子系统，在传统继电器控制的技术上融入现代计算机技术【2】。系统中的模块都对应有独立的 PLC 控制器，相互之间通过网络连接进行通讯，有效的实现了系统的分散和集中控制要求。PLC的种类较多，选择适合的PLC 控制器对自动洗车控制系统的效率有极其重要的作用，本自动洗车控制系统采用FX2N 系列的PLC，能满足多样性、高质量需求，它具有处理速度快，工作效率高、性能强大的等优点，同时还能在输入输出16 点～25点的基础上扩大控制点数，能连接多个基本组件、定位控制等方面。

3.2 控制电路的设计

根据自动洗车控制系统的工作要求，通过串行通讯和I/O 及显示板相连，采集到的电压状态信号和各类传感器信号作为输入信号传递到主板上，对系统结构和功能要求分析并对I/O 点估算，采用了9 个输入点（X000～X007）和9 个输出点（Y000～Y007），输入点和输出点都留有足够余量，如表1 所示。

表1 自动洗车控制系统I/O 点分配

3.3 气动控制的设计

气动系统作为自动洗车系统核心之一，压缩空气从气源出来后分两路进入两侧轮刷的气缸中，电磁阀能改变气路的方向来实现洗车的自动化。电磁阀作为气压传动方面基础性控制元件，可以通过调节电磁阀阀芯位置来控制系统中流体的流动方向。电磁阀两侧电磁块的通电与否，决定了阀体的移动方向。当阀体的移动位置不同时，与电磁阀内部密闭腔体中通孔连接的油管就处于开、关不同状态。由气源来的压缩空气，经空气过滤器、减压阀、油雾器将压缩空气分配给各气动系统，实现自动清洗、风干等过程。

4 结语

本文设计的基于PLC 的自动洗车控制系统，准确判断车辆进入情况，能自动化、智能化地完成车辆车辆清洗工作，操作安全，且能自由切换实现自动和手动两种工作模式，降低了雇佣人工成本，节约了水资源及电能【3】，而且PLC 控制器稳定性高，可靠性能好，兼容性能强，适用于各种特殊环境，能够满足整体性能要求，提高了自动洗车控制系统的普遍性和推广性，,具有良好的应用前景和推广价值。