龙门汽车自动清洗机PLC控制系统的设计

王玥琦

1.控制系统I/O点的确定和PLC的选型

1.1控制系统的输入元件和输出元件的数量

（1）输入元件的数量

整个系统共需要5个输入开关量。分别是：整机的启动按钮和停止按钮各一个，共2个开关量。导轨前端和后端各一个限位开关，共2个开关量。同时若清洗机在洗刷过程中发生故障，还需安装一个复位开关，使清洗机复位到原点，从而进行排除故障，共1个开关量。

（2）输出元件的数量

整个系统共需要10个输出开关量。分别是：整个行走机架的前进、后退需要通过电动机的正反转来控制，因此需要接触器2个，即两个行走电机共需要4个输出开关量。水泵喷水、喷洒清洗剂的控制需要2个控制阀，共需要2个输出开关量。刷子刷洗、风干系统的控制，需要2个控制阀，共需要4个开关量输出量。

1.2 PLC的选型

PLC的选型主要有以下两点：

（1）PLC容量的选择，

（2）PLC机型的选择。

由于生产PLC的厂家众多，实现的功能虽基本相同，但性能、价格和编程语言却有较大差别，一般从以下几个方面考虑：

①功能方面

②价格方面

③售后服务

综上所述，本系统设计开关量输入5点，开关量输出6点。考虑汽车清洗机的功能和扩展性等综合因素，故本系统设计选择西门子S7-200 CPU22X 系列的产品。西门子S7-200 CPU22X系列产品指令丰富、速度快、具有较强的通信能力。根据经验公式，并综合考虑PLC的选型定为S7-200 CPU226，其I/O总数为40点，输入24点，输去16点；可带7个扩展模块；用户程序存储器容量为8KB；内置高速计数器，具有PID控制器的功能；运行速度快、功能强，适用于要求较高的中小型的控制系统。所以，本系统PLC为S7-200 CPU226是非常合适的。

1.3 PLC的I/O地址分配表及接线图

（1）I/ O地址分配表

根据上文中输出/输入量的分析，其I/O地址分配表如下表1和表2。

1.4 汽车自动清洗机的清洗流程分析

本汽车自动清洗机的主要工作是清洗车身及风干，该过程清洗机共需往返5次。对其工作工艺流程进行分析：

（1）按下启动开关之后，清洗机开始前进。水泵开始喷水，刷子开始刷洗车身。

（2）清洗机前进到汽车后端的感测开关时，清洗机开始后退，水泵和刷子继续工作。

（3）清洗机后退到汽车前端的感测开关时，清洗机开始前进，同时刷子停止工作、水泵停止喷水，清洗剂设备开始工作喷洒清洗剂。

（4）清洗机前进到汽车后端的感测开关时，清洗机开始后退，继续喷洒清洗剂。

（5）清洗机后退到汽车前端感测开关后，开始往前进，清洗剂停止喷洒，当清洗机前进3s后停止，刷子开始洗刷。

（6）刷子洗刷5s后停止，清洗机继续往前进，前进3s后，清洗机停止，刷子又开始洗刷5s后停止，洗车机继续往前进，到达汽车后端感测开关停止，然后往后退。

（7）清洗机往后退3s后停止，刷子开始洗刷5s后停止，清洗机继续往后退3s后停止，刷子开始洗刷5s后停止，清洗机继续往后退，直到碰到汽车前端感测开关后停止，然后往前进。

（8）洗车机开始往前进，并开始喷洒清水与洗刷动作，将车洗干净，当碰到汽车后端感测开关时，清洗机停止前进并往后退，喷洒清水及刷子洗刷继续动作，直到碰到汽车前端感测开关后停止，并开始往前进。

（9）清洗机开始往前进，风干设备开始动作将车吹干，碰到汽车后端感测开关时，清洗机停止并往后退，风扇继续吹干动作，直到碰到汽车前端感测开关，则洗车整个流程完成，清洗机复位。

本设计中：启动程序后，按下启动按钮，自动清洗机启动；清洗机前进，喷水设备喷水，刷子开始洗刷；当达到汽车后端感测开关时，触动行程开关，清洗机后退，喷水和洗刷继续；当到达汽车前端感测开关时，行程开关动作，喷水和洗刷停止，洗车前进，清洗剂泵开始动作喷清洗剂；当到达汽车后端感测开关后，洗车后退，继续喷清洗剂；再次到达汽车前端感测开关时后，停止喷洒清洗剂，计数器C0开始动作，清洗机和刷子变为间续性运动（清洗机运动3s停止，刷子洗刷5s，如此循环往复），直到到达汽车后端感测开关，计数器C1开始动作，然后再以这种运动方式运动直到到达驱车前端感测开关；到达汽车前端感测开关后，刷子停止动作，洗车机前进，风机设备动作，到达汽车后端感测开关后，洗车机后退，风机设备继续动作直到到达汽车前端感测开关，风机停止。整个洗车动作完成。

1.5 PLC梯形图（略）