基于PLC自动洗车控制系统设计

孙莉 银帅 赵祖玉

摘要：以 PLC 来实现汽车洗车的自动控制，通过对自动洗车机的功能需求分析，提出自动洗车机的系统方案，包括位置检测模块、驱动模块、清洗控制模块。对洗车控制系统进行了软、硬件设计，实现了洗车控制系统的控制的功能，通过实验证明该方法设计的系统简单、经济实用、运行可靠，具有很高的实用价值。

关键词：PLC;位置检测;自动洗车

汽车行业随着现代科技技术的发展有了质的飞跃，随着社会快速发展，汽车数量在不断增加，洗车是汽车养护的一部分，越来越多的人开始重视洗车。传统的人工洗车需要耗费大量的人力资源，而且存在水资源浪费、洗车效率低等不足。国内现有基于步进电机驱动的自动洗车机的喷杆会出现抖动或卡顿现象[1]。为此，本文提出基于 PLC 的自动洗车机控制系统，以期提高自动洗车机的性能。

1.      自动洗车机的控制要求

要实现自动洗车功能，首先要求自动洗车机能够检测到车辆驶入，通过相关传感器的检测以满足控制要求。其次要求喷杆能够自动绕不同的车身旋转一周并保持恒定的距离，在旋转的过程中依次喷洒水花、清洗液、养护水蜡，从而完成洗车功能。在喷杆上安装测距传感器配合相关电机工作，通过所测距离与设定距离比较，控制相关电机正反转，从而达到喷杆绕车身旋转且保持一定距离的要求。另外，要求喷杆可以稳定地绕车身旋转，要求电机可稳定运行，使电机可靠稳定运行，达到控制要求。最后，要求系统可以对故障进行积极的处理，当发生故障，系统可检测某个信号异常，通过相应的指令执行或提醒人为处理，从而达到消除故障的目的[2]。在控制要求提出后，为满足系统要求，实现相应功能，对整个系统进行设计，得出系统方案。

2.      设计

2.1   自动洗车机的系统构成

自动洗车机的系统以PLC 作为主控制器，分别与超声波测距传感器、光电开关、电动机、单相异步电机、限位开关、电磁阀、空压机、水泵电机、道闸电机、触摸屏、信号灯连接，构成位置检测模块、驱动模块、清洗控制模块、显示操作模块、收费管理模块以及通信模块等组成。

2.2   清洗控制模块的硬件设计

自动洗车机的清洗控制模块主要由限位开关、底喷开关、单相异步电机、电磁阀、空压电机和水泵电机构成。通过各个器件的配合工作，驱动喷杆绕车身旋转完成自动洗车功能。

2.3   清洗控制模块与PLC 的接线原理图

清洗控制模块中限位开关、底喷开关、单相异步电机、电磁阀、空压电机和水泵电机与 PLC 的接线原理图（如图1所示），通过 L、N 端口为 PLC 提供工作电压，限位开关为 PLC 提供数字量的输入信号，通过 +24V 端子给各个限位开关供电，然后分别通过数字量输入端口 X3、X4、X5、X6、X7、X10、X13、X14相连形成闭合回路，实现数字量输入功能。数字量输出点Y6、Y7、Y10、Y11为电磁阀和底喷开关提供数字量信号，电磁阀和底喷开关通过与公共点 C 连接，形成闭合回路，公共点 C 连接 +24V 端子，当数字量输出点输出低电平的时候，回路导通，电磁阀和底喷开关被打开，当数字量输出点输出高电平的时候，回路不导通，电磁阀和底喷开关被关闭。继电器内部相当于开关，回路导通时，线圈得电产生磁场，开关闭合，回路不导通时，开关断开。给继电器提供 AC220V 电压，当数字量端口输出低电平，回路闭合，继电器内部开关闭合。水泵电机、空气压缩机和单相异步电机获得220V 电压，开始工作。

2.4   软件设计

主程序流程图依次执行位置检测程序、预清洗定位控制程序、喷洒清洗液定位控制程序、强力清洗定位控制程序、喷洒水蜡定位控制程序、强力风干定位控制程序，在执行的每个定位控制程序的开始，通过清洗控制程序打开相应的器件开关，然后绕车身旋转一周，完成一个洗车流程[3]。显示程序在整个洗车流程中通过红、黄、绿三色的灯来显示自动洗车机的工作状态。通信处理程序和清洗控制程序在整个洗车过程中依次完成指令数据传递和控制相关驱动器件开闭的功能，顺利完成洗车过程。

位置检测模块的软件编程截图（如图2所示），M1002是特殊辅助继电器，启始正向脉冲，在 RUN 瞬间产生正向脉冲。当开始 RUN 状态时， M1002产生高电平，执行 ZRST 命令，对步进点 S0-S100进行复位，为后面驱动程序做准备。

3.      结论

本文详细介绍了洗车控制系统的 PLC 软硬件设计，自动洗车按照设计的程序控制全過程的操作，具有体积小、成本低、稳定性好，可以避免人工操作引起的人身、设备事故，安全可靠。研究的自动洗车控制系统系统简单、经济实用、运行可靠，具有很高的实用价值。

参考文献：

[1]    杨双义.自动洗车机控制系统的设计[J].内燃机与配件，2019（14）：233-234.

[2]    滕俊杰.基于 PLC 控制的汽车自动清洗机[J].电声技术，2019，43（03）：60-62.

[3]    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.