《基于plc的自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》開(kāi)題報(bào)告4800字

開(kāi)題報(bào)告題目題目類(lèi)別基于plc的自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)選題背景及依據(jù)（簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外研究狀況和相關(guān)領(lǐng)域中已有的研究成果（文獻(xiàn)綜述），選題目的、意義，列出主要參考文獻(xiàn)）1、選題背景 目前國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家采用的洗車(chē)方式較多，主要包括無(wú)水洗車(chē)、全自動(dòng)洗車(chē)以及蒸汽洗車(chē)。無(wú)水洗車(chē)這種方式主要是在新加坡等這種水資源較為短缺的國(guó)家，這種方式可以大量節(jié)省水資源，但是并不是不使用水，而是采用的一種新型保護(hù)液，將其人為的涂抹在汽車(chē)的表面，汽車(chē)表面就會(huì)形成一種隔離層，隔離層會(huì)將灰塵等隔離在膜外，并且在下次清洗時(shí)，因?yàn)檫@層隔離層的存在，清洗就更加方便容易。蒸汽洗車(chē)的方式，顧名思義是通過(guò)蒸汽的方式進(jìn)行洗車(chē)，汽車(chē)上的灰塵污漬等會(huì)在高溫蒸汽的作用下溶解，并且也會(huì)隨之蒸汽形成的水珠流下，而且高溫蒸汽還具有殺菌消毒的作用。蒸汽洗車(chē)方式同樣是一種特別節(jié)省水資源的一種洗車(chē)方式，但以國(guó)內(nèi)的條件很少被應(yīng)用。全自動(dòng)洗車(chē)方式無(wú)疑是國(guó)外最常見(jiàn)的一種洗車(chē)方式，同時(shí)也是國(guó)外最完善的一種洗車(chē)方式。全自動(dòng)洗車(chē)方式主要有兩種，一種是隧道式洗車(chē)，另一種是龍門(mén)往復(fù)式洗車(chē)。隧道式洗車(chē)在國(guó)外應(yīng)用的最為廣泛，隧道式洗車(chē)需要將車(chē)開(kāi)到傳送帶上，傳送帶帶動(dòng)汽車(chē)向前運(yùn)動(dòng)，再向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，汽車(chē)將會(huì)依次經(jīng)過(guò)高壓水清洗、打沫、滾筒清洗、高壓水清潔、打蠟、風(fēng)干等一系列操作。圖1.1隧道式洗車(chē)機(jī)龍門(mén)往復(fù)式洗車(chē)與隧道式洗車(chē)不同，往復(fù)式洗車(chē)是將車(chē)固定開(kāi)到洗車(chē)機(jī)內(nèi)，固定車(chē)體位置不動(dòng)，然后通過(guò)其他的機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，完成清洗、打沫、風(fēng)干等一系列洗車(chē)操作，使汽車(chē)達(dá)到完美的清潔。圖2龍門(mén)式洗車(chē)機(jī)國(guó)外的洗車(chē)機(jī)采用的傳感器類(lèi)型以及數(shù)量較多，主要包括光柵傳感器、位置定位傳感器、聲波傳感器、檢測(cè)汽車(chē)車(chē)門(mén)鏡傳感器、汽車(chē)進(jìn)出洗車(chē)機(jī)傳感器等多種傳感器，這些傳感器的綜合作用，使整個(gè)洗車(chē)機(jī)能夠完全掌握汽車(chē)的位置以及相關(guān)的實(shí)時(shí)信息，這些信息將都會(huì)匯總到控制器中去，控制器將會(huì)對(duì)這些信息進(jìn)行處理，然后計(jì)算出合理的洗車(chē)方式，計(jì)算出刷子的運(yùn)動(dòng)軌跡，使刷子能夠按照與汽車(chē)貼合的最佳程度工作，從而做到快速高效的洗車(chē)。反觀國(guó)內(nèi)洗車(chē)機(jī)，國(guó)內(nèi)洗車(chē)機(jī)還是主要采用的為仿形機(jī)。仿形機(jī)的工作原理是，當(dāng)毛刷與汽車(chē)接觸時(shí)，毛刷的電流大小會(huì)發(fā)生改變，當(dāng)與汽車(chē)接觸更大，受阻更大時(shí)，電流也會(huì)相應(yīng)增大，通過(guò)對(duì)毛刷電流大小的判斷，從而控制電刷與汽車(chē)的距離，進(jìn)一步控制電刷的升降與前進(jìn)后退，從而完成洗車(chē)的目的。雖然能夠達(dá)到洗車(chē)的目的，但是對(duì)于只是單純通過(guò)電刷的電流大小來(lái)進(jìn)行洗車(chē)，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，對(duì)于電流突然的變化可能并不能迅速做出反應(yīng)，從而使電刷與汽車(chē)距離過(guò)勁，有可能對(duì)汽車(chē)造成劃傷。經(jīng)過(guò)調(diào)查，有很大一部分人反應(yīng)國(guó)內(nèi)洗車(chē)機(jī)會(huì)對(duì)汽車(chē)造成劃痕，所以很多人選擇人工洗車(chē)，而并不選擇自動(dòng)洗車(chē)機(jī)洗車(chē)。綜合國(guó)內(nèi)外的目前的洗車(chē)機(jī)現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)了一款全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要由PLC多種限位開(kāi)關(guān)傳感器等組成，通過(guò)伺服電機(jī)的精確控制，達(dá)到對(duì)洗車(chē)機(jī)械手等精確控制，從而達(dá)到提升洗車(chē)機(jī)性能的目的。2、研究目的及意義當(dāng)前的自動(dòng)清洗控制模式包括PLC、單片機(jī)、FPGA，基于PC的控制模式和實(shí)驗(yàn)室視圖等。FPGA很難適應(yīng)自動(dòng)洗車(chē)機(jī)惡劣的工作環(huán)境，而且由于它不適合這樣的大型機(jī)器，半自動(dòng)洗車(chē)方式的優(yōu)點(diǎn)在資本支出的自動(dòng)洗車(chē)機(jī)中是便宜的，但不可避免地暴露出不能更好地節(jié)約水電，也不能更好地節(jié)約人力，并由計(jì)算機(jī)程序控制流程，洗車(chē)效率高，節(jié)約水資源。但錢(qián)更大，日后維修更麻煩。對(duì)優(yōu)質(zhì)全自動(dòng)洗滌方式具有洗滌質(zhì)量高、洗滌效率高的巨大優(yōu)勢(shì)，深受用戶歡迎。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家有這樣的自動(dòng)洗車(chē)，這是巨大的優(yōu)勢(shì)，使它在歐洲和美國(guó)如此受歡迎。其中體現(xiàn)在基于PC和LabView控制模式的加工速度優(yōu)勢(shì)，可以滿足洗車(chē)機(jī)各方面的要求，但價(jià)格高，維護(hù)成本高。而實(shí)用性和實(shí)用性，與其他控制清洗機(jī)自動(dòng)控制方法相比，基于PLC控制有許多無(wú)與倫比的優(yōu)勢(shì)。其程序需要改變，只需要改變內(nèi)部PLC，重寫(xiě)程序，不需要改變外圍設(shè)備。這方面突出了全自動(dòng)PLC控制洗車(chē)的好處。3、參考文獻(xiàn)[1]岳威.基于PLC的往復(fù)式自動(dòng)化清洗機(jī)的設(shè)計(jì)和使用[J].清洗世界，2022，38(03)：90-91.[2]王豐周，楊志成.基于PLC的自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)[J].電子世界，2021(17)：114-117.[3]李春光，李麗.基于PLC的車(chē)輛自動(dòng)清洗控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2021(14)：31-32.[4]劉奇奇.全自動(dòng)智能洗車(chē)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D].浙江科技學(xué)院，2020.[5]劉奇奇，李強(qiáng)，趙璐.龍門(mén)往復(fù)式全自動(dòng)智能洗車(chē)機(jī)設(shè)計(jì)與控制[J].汽車(chē)實(shí)用技術(shù)，2020，45(22)：51-53.[6]雷翔霄.一種智能非接觸式洗車(chē)機(jī)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)[J].長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2020，27(02)：121-124.[7]陳盛.全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)控制系統(tǒng)的研制[D].大連理工大學(xué)，2020.[8]曾元靜，吳京秋，陳子洋，史迪文，湯志毅.基于三菱PLC的智能洗車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化博覽，2019，36(S1)：44-46.[9]張?zhí)煊?，馬帥，劉禎.基于PLC的自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2018(04)：170-172.[10]徐進(jìn)，石小龍.全自動(dòng)小型龍門(mén)式洗車(chē)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2018，31(02)：91-92.[11]陳德.自助式全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[D].揚(yáng)州大學(xué)，2018.[12]李月蘭.基于PLC全自動(dòng)隧道洗車(chē)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2017(12)：169-171.[13]秦軍鋒，高景景，張榮.基于PLC的無(wú)接觸全自動(dòng)洗車(chē)裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2017，36(11)：93-95.[14]李艷龍，齊家敏，劉伯圣，但旭輝.基于PLC一種新型智能化自助洗車(chē)裝置[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017(30)：10-11.[15]張宇飛，張艷玲.基于PLC控制的洗車(chē)裝置設(shè)計(jì)[J].中國(guó)高新區(qū)，2017(18)：29.二、主要研究（設(shè)計(jì)）內(nèi)容、研究（設(shè)計(jì)）思想及工作方法或工作流程1、研究?jī)?nèi)容本文開(kāi)發(fā)了一種用于洗車(chē)機(jī)的全自動(dòng)控制。在全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)最初滿足了分析系統(tǒng)的功能要求。自動(dòng)洗車(chē)的整體結(jié)構(gòu)是傳感器、電機(jī)、變頻器接觸器等的完整系統(tǒng)。系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)包括所有組件的選擇和電路設(shè)計(jì)。該軟件設(shè)計(jì)包括對(duì)自動(dòng)洗車(chē)的所有過(guò)程的控制，例如：自動(dòng)移動(dòng)、刷洗和烘干。為了檢查設(shè)計(jì)的正確性，建立了一個(gè)自動(dòng)仿真系統(tǒng)并進(jìn)行了調(diào)試。假設(shè)兩個(gè)層次的合作模型。計(jì)算機(jī)以S7-200PLC為核心，而門(mén)站則負(fù)責(zé)收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。組態(tài)王是高級(jí)監(jiān)視軟件配置工具，可通過(guò)許多典型的配置界面和設(shè)計(jì)變量，遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)以及其他方式來(lái)處理數(shù)據(jù)和存檔。本次的設(shè)計(jì)由PLC的選型和設(shè)計(jì)來(lái)控制，檢查洗車(chē)的控制水平。2、研究思想全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為控制核心，通過(guò)汽車(chē)識(shí)別系統(tǒng)得到汽車(chē)在洗車(chē)機(jī)內(nèi)的位置、汽車(chē)的長(zhǎng)度寬度等相關(guān)信息，并將這些信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算，將信號(hào)發(fā)送給plc中，從而控制洗車(chē)機(jī)械手的位置、水槍及油泵的動(dòng)作，進(jìn)而控制整個(gè)控制系統(tǒng)，將整個(gè)洗車(chē)機(jī)的自動(dòng)控制、系統(tǒng)保護(hù)等高級(jí)功能融為一體。從整體來(lái)看，按照相應(yīng)的功能與職責(zé)，全自動(dòng)洗車(chē)機(jī)控制系統(tǒng)可以分為如下主要部分。（1）架構(gòu)系統(tǒng)由于洗車(chē)控制系統(tǒng)主要利用的是洗車(chē)機(jī)械臂采用接觸式方式完成整個(gè)洗車(chē)過(guò)程，由于系統(tǒng)在洗車(chē)時(shí)保持汽車(chē)位置不動(dòng)，并且汽車(chē)體積也較大，因此需要相應(yīng)結(jié)構(gòu)帶動(dòng)洗車(chē)機(jī)械臂動(dòng)作。洗車(chē)機(jī)械臂依附于天車(chē)，隨天車(chē)的位置確定洗車(chē)機(jī)械臂位置，而天車(chē)則需要依附于架構(gòu)系統(tǒng)。架構(gòu)系統(tǒng)采用的是以碳鋼為材料做整體支架，在架構(gòu)系統(tǒng)上安裝有識(shí)別攝像頭、限位開(kāi)關(guān)、電線線路、管路等多種設(shè)備。在架構(gòu)系統(tǒng)的頂部具有滑軌，在滑軌中含有齒條，可以使天車(chē)在縱向行走時(shí)具有良好的穩(wěn)定性。（2）天車(chē)系統(tǒng)天車(chē)系統(tǒng)的主要作用是控制洗車(chē)機(jī)械手定位、帶動(dòng)洗車(chē)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)電氣控制柜時(shí)，設(shè)置了上下兩個(gè)控制柜，上柜中主要包含伺服驅(qū)動(dòng)器、風(fēng)機(jī)的220V電源。由于天車(chē)與洗車(chē)機(jī)械手的位置與動(dòng)作主要由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，此柜安裝到天車(chē)上，隨天車(chē)位置移動(dòng)，以確保系統(tǒng)的線路設(shè)計(jì)合理性以及提高系統(tǒng)的抗干擾能力。（3）洗車(chē)機(jī)械臂系統(tǒng)洗車(chē)機(jī)械臂系統(tǒng)是整個(gè)自動(dòng)洗車(chē)機(jī)控制系統(tǒng)的核心，主要任務(wù)是通過(guò)整個(gè)機(jī)械臂的運(yùn)轉(zhuǎn)，控制整個(gè)機(jī)械臂位置，完成電刷動(dòng)作，達(dá)到清洗的目的。（4）電氣控制柜電氣控制柜是洗車(chē)控制系統(tǒng)的核心部分之一，也是洗車(chē)控制系統(tǒng)的主要開(kāi)發(fā)對(duì)象，其內(nèi)部集成了近乎整個(gè)系統(tǒng)所有的電氣設(shè)備、電源、伺服器、PLC以及接線端子?，F(xiàn)場(chǎng)收集的所有數(shù)字量信號(hào)也都會(huì)通過(guò)端子排發(fā)送到PLC的UD模塊中，PLC在經(jīng)過(guò)邏輯處理將控制信號(hào)經(jīng)過(guò)UD模塊「15]或通訊線輸出相應(yīng)電氣設(shè)備。在電氣控制柜的柜位置配有一臺(tái)工業(yè)無(wú)風(fēng)扇平板電腦，作為整個(gè)控制系統(tǒng)上位機(jī)，用于對(duì)洗車(chē)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)、設(shè)備信息、相關(guān)參數(shù)、報(bào)警信息等進(jìn)行監(jiān)控，為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試提供方便，給現(xiàn)場(chǎng)工作人員提供運(yùn)行管理功能。(5)保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)顧名思義是起到保護(hù)作用的，首先的是限位保護(hù)，在整個(gè)洗車(chē)的架構(gòu)上，設(shè)置有許多個(gè)限位開(kāi)關(guān)，這些限位開(kāi)關(guān)主要是對(duì)洗車(chē)機(jī)械手進(jìn)行限位，防止因控制失控引起機(jī)械手過(guò)度運(yùn)行產(chǎn)生碰撞。而在機(jī)械手本身上也具有一定限位開(kāi)關(guān)，目的也是防止機(jī)械手上的過(guò)度移動(dòng)。（6）供液泵房供液泵顧名思義是對(duì)洗車(chē)所使用液體的供給泵存放室，該處除了存在一些供液泵以外，還存在很多的重要外圍設(shè)備，如：電氣控制柜、水箱、風(fēng)機(jī)啟動(dòng)電機(jī)、自動(dòng)液體混合機(jī)等。電氣控制柜起到重要的控制整個(gè)洗車(chē)控制系統(tǒng)的作用，帶有著伺服驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵裝置以及眾多繼電器，此外還有PLC等裝置，負(fù)責(zé)對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行控制;在電氣控制柜上還有一定的急停按鈕設(shè)置，可以在出現(xiàn)任何意外的情況下進(jìn)行急停。水箱有著自動(dòng)注水功能，保證在不進(jìn)行洗車(chē)時(shí)水箱的水量是滿的，以適應(yīng)在任何時(shí)刻都可以進(jìn)行洗車(chē)的工作。（7）自助付款區(qū)自助付款區(qū)設(shè)置在洗車(chē)房外，該部分主要由工控屏、刷卡機(jī)、直流電源以及箱體外殼組成。在該區(qū)域還設(shè)置了付款二維碼，方便移動(dòng)支付。工控屏上可以選擇多種模式，快速清洗、泡沫清洗、打蠟清洗等多種模式，消費(fèi)者可以根據(jù)自己需要選擇對(duì)應(yīng)模式，在對(duì)應(yīng)模式選擇完后會(huì)出現(xiàn)支付界面;在消費(fèi)者支付完后，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電平信號(hào)輸入到PLC中，PLC接受信號(hào)，開(kāi)始進(jìn)行洗車(chē)動(dòng)作可以在工控屏上觀察洗車(chē)進(jìn)程。3、工作流程本文研究的全自動(dòng)智能洗車(chē)機(jī)為龍門(mén)式洗車(chē)機(jī)，即被洗車(chē)輛固定不動(dòng)，洗車(chē)機(jī)在清洗過(guò)程中做來(lái)回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，整體的裝配圖如圖2-1所示。全自動(dòng)智能洗車(chē)機(jī)集清洗、打蠟、養(yǎng)護(hù)、風(fēng)干于一身，在清洗過(guò)程中，各機(jī)構(gòu)之間相互獨(dú)立工作，又在時(shí)間和空間上相互協(xié)調(diào)工作，保障整個(gè)洗車(chē)過(guò)程的順利進(jìn)行。洗車(chē)機(jī)整體結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。機(jī)械結(jié)構(gòu)包括：龍門(mén)車(chē)架、行走導(dǎo)軌、橫刷、立刷、輪刷、坦克鏈和風(fēng)干系統(tǒng)、水循環(huán)系統(tǒng)等。由于汽車(chē)的形狀，大小各有差異，洗車(chē)機(jī)在清洗時(shí)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行軌跡也各不相同，各個(gè)系統(tǒng)需要控制不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖2-1全自動(dòng)智能洗車(chē)機(jī)裝配圖圖2-2全自動(dòng)智能洗車(chē)機(jī)整體結(jié)構(gòu)根據(jù)上述洗車(chē)機(jī)的結(jié)構(gòu)，確定洗車(chē)機(jī)洗車(chē)流程，洗車(chē)流程為：用戶進(jìn)入將汽車(chē)放置在等待區(qū)、用戶選擇洗車(chē)方式、根據(jù)洗車(chē)方式完成刷卡或移動(dòng)支付等付款方式、系統(tǒng)判斷余額以及查看支付是否成功、完成支付的用戶可以將車(chē)駛?cè)胂窜?chē)區(qū)、系統(tǒng)上電、洗車(chē)機(jī)定位完成、天車(chē)回到初始位置、高壓水泵水槍電刷啟動(dòng)、清水強(qiáng)力沖洗汽車(chē)一周、水槍水泵關(guān)閉、泡泵電刷啟動(dòng)反向清洗一周、泡泵電刷關(guān)閉水泵水槍啟動(dòng)、正向清水沖洗一周清除泡沫、水槍水泵關(guān)閉風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、反向低速風(fēng)干一周、風(fēng)機(jī)關(guān)閉、蠟泵啟動(dòng)、噴灑汽車(chē)一周、反向風(fēng)干一周、風(fēng)機(jī)關(guān)閉、機(jī)械手回到起始狀態(tài)、天車(chē)回到初始位置、系統(tǒng)歸零系統(tǒng)電路斷開(kāi)、等待下一次洗車(chē)任務(wù)。若為快速?zèng)_洗模式，洗車(chē)過(guò)程中只進(jìn)行正向高壓水槍沖洗并刷洗一周、反向風(fēng)干一周的過(guò)程。若為泡沫清洗模式，洗車(chē)過(guò)程進(jìn)行正向高壓清洗一周、反向泡沫噴涂并刷洗一周、正向沖洗清除泡沫一周、反向風(fēng)干一周。當(dāng)洗車(chē)過(guò)程結(jié)束時(shí)，會(huì)出現(xiàn)提示語(yǔ)言與指示綠燈，通知用戶汽車(chē)己清洗完畢，用戶可開(kāi)車(chē)駛離此洗車(chē)機(jī)。具體流程如下圖所示。洗車(chē)流程圖三、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)度安排1選題2022年10月15日-2022年10月31日2撰寫(xiě)論文開(kāi)題報(bào)告并提交2022年11月1日-2022年11月25日3準(zhǔn)備資料、撰寫(xiě)修改并提交論文初稿2022年11月26日-2023年1月20日4準(zhǔn)備資料、撰寫(xiě)修改并提交論文二稿2023年1月21日-2023年2月20日5論文定稿、打印裝訂并提交論文終稿2023年2月20日-2023年3月21日6論文答辯2023年3月22日