基于PLC 的車輛自動清洗控制系統設計

李春光，李麗

（濟源職業技術學院，河南濟源，459016）

0 引言

隨著汽車保有量的不斷增長,傳統人工洗車浪費較多水資源及人力資源，洗車效率低下，基于自動化技術的發展，汽車自動清洗系統越來越受歡迎。洗車方式由人工洗車轉變為自動洗車成為洗車店節約成本的必經之路，但汽車清洗過程中的低自動化、低效率、低清潔度、低水資源利用率等缺點嚴重制約汽車自動清洗系統市場的發展，高質量、高效率的產品設備成為汽車自動清洗系統迫切需要【1】。本文提供的自動洗車系統，采用PLC 智能控制,省去大量的繼電器,安裝接線方便,解決了現有自動化程度低、成本高的弊端，實現了只需改變軟件程序就能變動洗車系統工藝的高技術要求，并可在現場監測和修改。

1 總體設計

自動洗車系統的智能控制器主要由中心控制模塊，控制面板、信號檢測模塊、繼電器模塊、報警模塊、電磁閥等組成。其中控制面板作為核心零部件之一，對整個系統的使用效率極為重要，主要完成操作控制系統的設計、自動與手動清洗的切換等工作。信號檢測模塊主要完成車輛準備停放位置、進出等檢測功能。繼電器模塊為一繼電器開關電路，由三極管放大電路及繼電器連接組成，其驅動輸入端連接至中心控制模塊，主要完成清洗過程中水壓、噴灑清洗劑、污水處理等輔助機構的控制。報警模塊為一蜂鳴器驅動電路，由三極管放大電路及蜂鳴器 BUZ 連接組成，主要完成故障報警、工作過程指示。系統設計的原理圖如圖 1 所示。

圖1 自動洗車控制系統主體架構

2 程序設計思路

自動洗車控制系統分為準備階段和清洗階段。系統判定小車進入待機區域后即進入準備階段，隨后進入清洗過程。當清洗程序開始后，車輛按照設定的距離被拖到洗車架前，進行第一步水洗過程，水洗完成后拖動車輛退回洗車區，噴灑洗車液，起泡后所有刷子向小車靠攏進行刷洗，以達到在車身上達到去污的效果，泡沫清洗完成后前進進入第二遍清洗流程，將車身上的泡沫及污垢沖刷干凈，最后由吹風機吹干。自動洗車控制系統的工作流程如圖1 所示。整個自動清洗過程由PLC 控制，可選擇自動控制和手動控制兩種模式。手動洗車模式下，可以人工控制洗車的時間；自動洗車模式下，則由定時器來控制機的啟動與關閉，達到自動洗車的效果。

當接通電源后,按下總開關,工作指示燈亮起后進入自動清洗程序。清洗階段主要進行小車的清洗工作,清洗完成后將小車送回待機位。其工作流程圖如圖 2 所示。在運行過程中,若出現緊急情況,按下停止按鈕,則自動洗車系統停止運行,故障排除后,采用手動按鈕則可回位,進入下一輪清洗作業。系統設置了手動控制系統,當車身在自動清洗中未清洗干凈的部位,可以人工控制洗車時間對其再次清洗。本控制系統適用于轎車、小型面包車等車型的車輛清洗、風干。

圖2 自動洗車控制系統流程圖

3 控制設計

3.1 控制方式的選擇

可編程控制器（PLC）是一種數字運算操作的電子系統，在傳統繼電器控制的技術上融入現代計算機技術【2】。系統中的模塊都對應有獨立的 PLC 控制器，相互之間通過網絡連接進行通訊，有效的實現了系統的分散和集中控制要求。PLC的種類較多，選擇適合的PLC 控制器對自動洗車控制系統的效率有極其重要的作用，本自動洗車控制系統采用FX2N 系列的PLC，能滿足多樣性、高質量需求，它具有處理速度快，工作效率高、性能強大的等優點，同時還能在輸入輸出16 點～25點的基礎上擴大控制點數，能連接多個基本組件、定位控制等方面。

3.2 控制電路的設計

根據自動洗車控制系統的工作要求，通過串行通訊和I/O 及顯示板相連，采集到的電壓狀態信號和各類傳感器信號作為輸入信號傳遞到主板上，對系統結構和功能要求分析并對I/O 點估算，采用了9 個輸入點（X000～X007）和9 個輸出點（Y000～Y007），輸入點和輸出點都留有足夠余量，如表1 所示。

表1 自動洗車控制系統I/O 點分配

3.3 氣動控制的設計

氣動系統作為自動洗車系統核心之一，壓縮空氣從氣源出來后分兩路進入兩側輪刷的氣缸中，電磁閥能改變氣路的方向來實現洗車的自動化。電磁閥作為氣壓傳動方面基礎性控制元件，可以通過調節電磁閥閥芯位置來控制系統中流體的流動方向。電磁閥兩側電磁塊的通電與否，決定了閥體的移動方向。當閥體的移動位置不同時，與電磁閥內部密閉腔體中通孔連接的油管就處于開、關不同狀態。由氣源來的壓縮空氣，經空氣過濾器、減壓閥、油霧器將壓縮空氣分配給各氣動系統，實現自動清洗、風干等過程。

4 結語

本文設計的基于PLC 的自動洗車控制系統，準確判斷車輛進入情況，能自動化、智能化地完成車輛車輛清洗工作，操作安全，且能自由切換實現自動和手動兩種工作模式，降低了雇傭人工成本，節約了水資源及電能【3】，而且PLC 控制器穩定性高，可靠性能好，兼容性能強，適用于各種特殊環境，能夠滿足整體性能要求，提高了自動洗車控制系統的普遍性和推廣性，,具有良好的應用前景和推廣價值。