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开题报告题目题目类别基于plc的自动洗车控制系统设计姓名专业班级学号选题背景及依据(简述国内外研究状况和相关领域中已有的研究成果(文献综述),选题目的、意义,列出主要参考文献)1、选题背景 目前国外一些发达国家采用的洗车方式较多,主要包括无水洗车、全自动洗车以及蒸汽洗车。无水洗车这种方式主要是在新加坡等这种水资源较为短缺的国家,这种方式可以大量节省水资源,但是并不是不使用水,而是采用的一种新型保护液,将其人为的涂抹在汽车的表面,汽车表面就会形成一种隔离层,隔离层会将灰尘等隔离在膜外,并且在下次清洗时,因为这层隔离层的存在,清洗就更加方便容易。蒸汽洗车的方式,顾名思义是通过蒸汽的方式进行洗车,汽车上的灰尘污渍等会在高温蒸汽的作用下溶解,并且也会随之蒸汽形成的水珠流下,而且高温蒸汽还具有杀菌消毒的作用。蒸汽洗车方式同样是一种特别节省水资源的一种洗车方式,但以国内的条件很少被应用。全自动洗车方式无疑是国外最常见的一种洗车方式,同时也是国外最完善的一种洗车方式。全自动洗车方式主要有两种,一种是隧道式洗车,另一种是龙门往复式洗车。隧道式洗车在国外应用的最为广泛,隧道式洗车需要将车开到传送带上,传送带带动汽车向前运动,再向前运动的同时,汽车将会依次经过高压水清洗、打沫、滚筒清洗、高压水清洁、打蜡、风干等一系列操作。图1.1隧道式洗车机龙门往复式洗车与隧道式洗车不同,往复式洗车是将车固定开到洗车机内,固定车体位置不动,然后通过其他的机械结构运动,完成清洗、打沫、风干等一系列洗车操作,使汽车达到完美的清洁。图2龙门式洗车机国外的洗车机采用的传感器类型以及数量较多,主要包括光栅传感器、位置定位传感器、声波传感器、检测汽车车门镜传感器、汽车进出洗车机传感器等多种传感器,这些传感器的综合作用,使整个洗车机能够完全掌握汽车的位置以及相关的实时信息,这些信息将都会汇总到控制器中去,控制器将会对这些信息进行处理,然后计算出合理的洗车方式,计算出刷子的运动轨迹,使刷子能够按照与汽车贴合的最佳程度工作,从而做到快速高效的洗车。反观国内洗车机,国内洗车机还是主要采用的为仿形机。仿形机的工作原理是,当毛刷与汽车接触时,毛刷的电流大小会发生改变,当与汽车接触更大,受阻更大时,电流也会相应增大,通过对毛刷电流大小的判断,从而控制电刷与汽车的距离,进一步控制电刷的升降与前进后退,从而完成洗车的目的。虽然能够达到洗车的目的,但是对于只是单纯通过电刷的电流大小来进行洗车,对于整个系统来说,对于电流突然的变化可能并不能迅速做出反应,从而使电刷与汽车距离过劲,有可能对汽车造成划伤。经过调查,有很大一部分人反应国内洗车机会对汽车造成划痕,所以很多人选择人工洗车,而并不选择自动洗车机洗车。综合国内外的目前的洗车机现状,本文设计了一款全自动洗车机控制系统。此系统主要由PLC多种限位开关传感器等组成,通过伺服电机的精确控制,达到对洗车机械手等精确控制,从而达到提升洗车机性能的目的。2、研究目的及意义当前的自动清洗控制模式包括PLC、单片机、FPGA,基于PC的控制模式和实验室视图等。FPGA很难适应自动洗车机恶劣的工作环境,而且由于它不适合这样的大型机器,半自动洗车方式的优点在资本支出的自动洗车机中是便宜的,但不可避免地暴露出不能更好地节约水电,也不能更好地节约人力,并由计算机程序控制流程,洗车效率高,节约水资源。但钱更大,日后维修更麻烦。对优质全自动洗涤方式具有洗涤质量高、洗涤效率高的巨大优势,深受用户欢迎。欧美发达国家有这样的自动洗车,这是巨大的优势,使它在欧洲和美国如此受欢迎。其中体现在基于PC和LabView控制模式的加工速度优势,可以满足洗车机各方面的要求,但价格高,维护成本高。而实用性和实用性,与其他控制清洗机自动控制方法相比,基于PLC控制有许多无与伦比的优势。其程序需要改变,只需要改变内部PLC,重写程序,不需要改变外围设备。这方面突出了全自动PLC控制洗车的好处。3、参考文献[1]岳威.基于PLC的往复式自动化清洗机的设计和使用[J].清洗世界,2022,38(03):90-91.[2]王丰周,杨志成.基于PLC的自动洗车控制系统[J].电子世界,2021(17):114-117.[3]李春光,李丽.基于PLC的车辆自动清洗控制系统设计[J].电子测试,2021(14):31-32.[4]刘奇奇.全自动智能洗车机控制系统设计与研究[D].浙江科技学院,2020.[5]刘奇奇,李强,赵璐.龙门往复式全自动智能洗车机设计与控制[J].汽车实用技术,2020,45(22):51-53.[6]雷翔霄.一种智能非接触式洗车机设计及实验室实现[J].长沙民政职业技术学院学报,2020,27(02):121-124.[7]陈盛.全自动洗车机控制系统的研制[D].大连理工大学,2020.[8]曾元静,吴京秋,陈子洋,史迪文,汤志毅.基于三菱PLC的智能洗车系统设计[J].自动化博览,2019,36(S1):44-46.[9]张天宇,马帅,刘祯.基于PLC的自动洗车控制系统设计[J].机械工程与自动化,2018(04):170-172.[10]徐进,石小龙.全自动小型龙门式洗车机系统设计[J].机械研究与应用,2018,31(02):91-92.[11]陈德.自助式全自动洗车机控制系统设计及应用[D].扬州大学,2018.[12]李月兰.基于PLC全自动隧道洗车机控制系统的设计[J].自动化应用,2017(12):169-171.[13]秦军锋,高景景,张荣.基于PLC的无接触全自动洗车装置控制系统的设计[J].自动化技术与应用,2017,36(11):93-95.[14]李艳龙,齐家敏,刘伯圣,但旭辉.基于PLC一种新型智能化自助洗车装置[J].科学技术创新,2017(30):10-11.[15]张宇飞,张艳玲.基于PLC控制的洗车装置设计[J].中国高新区,2017(18):29.二、主要研究(设计)内容、研究(设计)思想及工作方法或工作流程1、研究内容本文开发了一种用于洗车机的全自动控制。在全面调查的基础上,该系统最初满足了分析系统的功能要求。自动洗车的整体结构是传感器、电机、变频器接触器等的完整系统。系统的硬件和软件设计包括所有组件的选择和电路设计。该软件设计包括对自动洗车的所有过程的控制,例如:自动移动、刷洗和烘干。为了检查设计的正确性,建立了一个自动仿真系统并进行了调试。假设两个层次的合作模型。计算机以S7-200PLC为核心,而门站则负责收集现场数据。组态王是高级监视软件配置工具,可通过许多典型的配置界面和设计变量,远程操作系统以及其他方式来处理数据和存档。本次的设计由PLC的选型和设计来控制,检查洗车的控制水平。2、研究思想全自动洗车机控制系统是以计算机为控制核心,通过汽车识别系统得到汽车在洗车机内的位置、汽车的长度宽度等相关信息,并将这些信息发送给计算机,经过计算机计算,将信号发送给plc中,从而控制洗车机械手的位置、水枪及油泵的动作,进而控制整个控制系统,将整个洗车机的自动控制、系统保护等高级功能融为一体。从整体来看,按照相应的功能与职责,全自动洗车机控制系统可以分为如下主要部分。(1)架构系统由于洗车控制系统主要利用的是洗车机械臂采用接触式方式完成整个洗车过程,由于系统在洗车时保持汽车位置不动,并且汽车体积也较大,因此需要相应结构带动洗车机械臂动作。洗车机械臂依附于天车,随天车的位置确定洗车机械臂位置,而天车则需要依附于架构系统。架构系统采用的是以碳钢为材料做整体支架,在架构系统上安装有识别摄像头、限位开关、电线线路、管路等多种设备。在架构系统的顶部具有滑轨,在滑轨中含有齿条,可以使天车在纵向行走时具有良好的稳定性。(2)天车系统天车系统的主要作用是控制洗车机械手定位、带动洗车机械臂运动。在设计电气控制柜时,设置了上下两个控制柜,上柜中主要包含伺服驱动器、风机的220V电源。由于天车与洗车机械手的位置与动作主要由伺服电机驱动,此柜安装到天车上,随天车位置移动,以确保系统的线路设计合理性以及提高系统的抗干扰能力。(3)洗车机械臂系统洗车机械臂系统是整个自动洗车机控制系统的核心,主要任务是通过整个机械臂的运转,控制整个机械臂位置,完成电刷动作,达到清洗的目的。(4)电气控制柜电气控制柜是洗车控制系统的核心部分之一,也是洗车控制系统的主要开发对象,其内部集成了近乎整个系统所有的电气设备、电源、伺服器、PLC以及接线端子。现场收集的所有数字量信号也都会通过端子排发送到PLC的UD模块中,PLC在经过逻辑处理将控制信号经过UD模块「15]或通讯线输出相应电气设备。在电气控制柜的柜位置配有一台工业无风扇平板电脑,作为整个控制系统上位机,用于对洗车系统的运行状态、设备信息、相关参数、报警信息等进行监控,为现场调试提供方便,给现场工作人员提供运行管理功能。(5)保护系统保护系统顾名思义是起到保护作用的,首先的是限位保护,在整个洗车的架构上,设置有许多个限位开关,这些限位开关主要是对洗车机械手进行限位,防止因控制失控引起机械手过度运行产生碰撞。而在机械手本身上也具有一定限位开关,目的也是防止机械手上的过度移动。(6)供液泵房供液泵顾名思义是对洗车所使用液体的供给泵存放室,该处除了存在一些供液泵以外,还存在很多的重要外围设备,如:电气控制柜、水箱、风机启动电机、自动液体混合机等。电气控制柜起到重要的控制整个洗车控制系统的作用,带有着伺服驱动器等关键装置以及众多继电器,此外还有PLC等装置,负责对外围设备进行控制;在电气控制柜上还有一定的急停按钮设置,可以在出现任何意外的情况下进行急停。水箱有着自动注水功能,保证在不进行洗车时水箱的水量是满的,以适应在任何时刻都可以进行洗车的工作。(7)自助付款区自助付款区设置在洗车房外,该部分主要由工控屏、刷卡机、直流电源以及箱体外壳组成。在该区域还设置了付款二维码,方便移动支付。工控屏上可以选择多种模式,快速清洗、泡沫清洗、打蜡清洗等多种模式,消费者可以根据自己需要选择对应模式,在对应模式选择完后会出现支付界面;在消费者支付完后,系统会产生一个电平信号输入到PLC中,PLC接受信号,开始进行洗车动作可以在工控屏上观察洗车进程。3、工作流程本文研究的全自动智能洗车机为龙门式洗车机,即被洗车辆固定不动,洗车机在清洗过程中做来回往复运动,整体的装配图如图2-1所示。全自动智能洗车机集清洗、打蜡、养护、风干于一身,在清洗过程中,各机构之间相互独立工作,又在时间和空间上相互协调工作,保障整个洗车过程的顺利进行。洗车机整体结构如图2-2所示。机械结构包括:龙门车架、行走导轨、横刷、立刷、轮刷、坦克链和风干系统、水循环系统等。由于汽车的形状,大小各有差异,洗车机在清洗时各机构的运行轨迹也各不相同,各个系统需要控制不同的执行机构。图2-1全自动智能洗车机装配图图2-2全自动智能洗车机整体结构根据上述洗车机的结构,确定洗车机洗车流程,洗车流程为:用户进入将汽车放置在等待区、用户选择洗车方式、根据洗车方式完成刷卡或移动支付等付款方式、系统判断余额以及查看支付是否成功、完成支付的用户可以将车驶入洗车区、系统上电、洗车机定位完成、天车回到初始位置、高压水泵水枪电刷启动、清水强力冲洗汽车一周、水枪水泵关闭、泡泵电刷启动反向清洗一周、泡泵电刷关闭水泵水枪启动、正向清水冲洗一周清除泡沫、水枪水泵关闭风机启动、反向低速风干一周、风机关闭、蜡泵启动、喷洒汽车一周、反向风干一周、风机关闭、机械手回到起始状态、天车回到初始位置、系统归零系统电路断开、等待下一次洗车任务。若为快速冲洗模式,洗车过程中只进行正向高压水枪冲洗并刷洗一周、反向风干一周的过程。若为泡沫清洗模式,洗车过程进行正向高压清洗一周、反向泡沫喷涂并刷洗一周、正向冲洗清除泡沫一周、反向风干一周。当洗车过程结束时,会出现提示语言与指示绿灯,通知用户汽车己清洗完毕,用户可开车驶离此洗车机。具体流程如下图所示。洗车流程图三、毕业论文(设计)工作进度安排1选题2022年10月15日-2022年10月31日2撰写论文开题报告并提交2022年11月1日-2022年11月25日3准备资料、撰写修改并提交论文初稿2022年11月26日-2023年1月20日4准备资料、撰写修改并提交论文二稿2023年1月21日-2023年2月20日5论文定稿、打印装订并提交论文终稿2023年2月20日-2023年3月21日6论文答辩2023年3月22日

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