李春光，李麗

（濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南濟(jì)源，459016）

0 引言

隨著汽車(chē)保有量的不斷增長(zhǎng),傳統(tǒng)人工洗車(chē)?yán)速M(fèi)較多水資源及人力資源，洗車(chē)效率低下，基于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，汽車(chē)自動(dòng)清洗系統(tǒng)越來(lái)越受歡迎。洗車(chē)方式由人工洗車(chē)轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)洗車(chē)成為洗車(chē)店節(jié)約成本的必經(jīng)之路，但汽車(chē)清洗過(guò)程中的低自動(dòng)化、低效率、低清潔度、低水資源利用率等缺點(diǎn)嚴(yán)重制約汽車(chē)自動(dòng)清洗系統(tǒng)市場(chǎng)的發(fā)展，高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品設(shè)備成為汽車(chē)自動(dòng)清洗系統(tǒng)迫切需要【1】。本文提供的自動(dòng)洗車(chē)系統(tǒng)，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(xiàn)有自動(dòng)化程度低、成本高的弊端，實(shí)現(xiàn)了只需改變軟件程序就能變動(dòng)洗車(chē)系統(tǒng)工藝的高技術(shù)要求，并可在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和修改。

1 總體設(shè)計(jì)

自動(dòng)洗車(chē)系統(tǒng)的智能控制器主要由中心控制模塊，控制面板、信號(hào)檢測(cè)模塊、繼電器模塊、報(bào)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)的使用效率極為重要，主要完成操作控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、自動(dòng)與手動(dòng)清洗的切換等工作。信號(hào)檢測(cè)模塊主要完成車(chē)輛準(zhǔn)備停放位置、進(jìn)出等檢測(cè)功能。繼電器模塊為一繼電器開(kāi)關(guān)電路，由三極管放大電路及繼電器連接組成，其驅(qū)動(dòng)輸入端連接至中心控制模塊，主要完成清洗過(guò)程中水壓、噴灑清洗劑、污水處理等輔助機(jī)構(gòu)的控制。報(bào)警模塊為一蜂鳴器驅(qū)動(dòng)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(bào)警、工作過(guò)程指示。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理圖如圖 1 所示。

圖1 自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)主體架構(gòu)

2 程序設(shè)計(jì)思路

自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)分為準(zhǔn)備階段和清洗階段。系統(tǒng)判定小車(chē)進(jìn)入待機(jī)區(qū)域后即進(jìn)入準(zhǔn)備階段，隨后進(jìn)入清洗過(guò)程。當(dāng)清洗程序開(kāi)始后，車(chē)輛按照設(shè)定的距離被拖到洗車(chē)架前，進(jìn)行第一步水洗過(guò)程，水洗完成后拖動(dòng)車(chē)輛退回洗車(chē)區(qū)，噴灑洗車(chē)液，起泡后所有刷子向小車(chē)靠攏進(jìn)行刷洗，以達(dá)到在車(chē)身上達(dá)到去污的效果，泡沫清洗完成后前進(jìn)進(jìn)入第二遍清洗流程，將車(chē)身上的泡沫及污垢沖刷干凈，最后由吹風(fēng)機(jī)吹干。自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)的工作流程如圖1 所示。整個(gè)自動(dòng)清洗過(guò)程由PLC 控制，可選擇自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種模式。手動(dòng)洗車(chē)模式下，可以人工控制洗車(chē)的時(shí)間；自動(dòng)洗車(chē)模式下，則由定時(shí)器來(lái)控制機(jī)的啟動(dòng)與關(guān)閉，達(dá)到自動(dòng)洗車(chē)的效果。

當(dāng)接通電源后,按下總開(kāi)關(guān),工作指示燈亮起后進(jìn)入自動(dòng)清洗程序。清洗階段主要進(jìn)行小車(chē)的清洗工作,清洗完成后將小車(chē)送回待機(jī)位。其工作流程圖如圖 2 所示。在運(yùn)行過(guò)程中,若出現(xiàn)緊急情況,按下停止按鈕,則自動(dòng)洗車(chē)系統(tǒng)停止運(yùn)行,故障排除后,采用手動(dòng)按鈕則可回位,進(jìn)入下一輪清洗作業(yè)。系統(tǒng)設(shè)置了手動(dòng)控制系統(tǒng),當(dāng)車(chē)身在自動(dòng)清洗中未清洗干凈的部位,可以人工控制洗車(chē)時(shí)間對(duì)其再次清洗。本控制系統(tǒng)適用于轎車(chē)、小型面包車(chē)等車(chē)型的車(chē)輛清洗、風(fēng)干。

圖2 自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)流程圖

3 控制設(shè)計(jì)

3.1 控制方式的選擇

可編程控制器（PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，在傳統(tǒng)繼電器控制的技術(shù)上融入現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)【2】。系統(tǒng)中的模塊都對(duì)應(yīng)有獨(dú)立的 PLC 控制器，相互之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行通訊，有效的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)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(duì)自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)的效率有極其重要的作用，本自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)采用FX2N 系列的PLC，能滿足多樣性、高質(zhì)量需求，它具有處理速度快，工作效率高、性能強(qiáng)大的等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能在輸入輸出16 點(diǎn)～25點(diǎn)的基礎(chǔ)上擴(kuò)大控制點(diǎn)數(shù)，能連接多個(gè)基本組件、定位控制等方面。

3.2 控制電路的設(shè)計(jì)

根據(jù)自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)的工作要求，通過(guò)串行通訊和I/O 及顯示板相連，采集到的電壓狀態(tài)信號(hào)和各類傳感器信號(hào)作為輸入信號(hào)傳遞到主板上，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能要求分析并對(duì)I/O 點(diǎn)估算，采用了9 個(gè)輸入點(diǎn)（X000～X007）和9 個(gè)輸出點(diǎn)（Y000～Y007），輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)都留有足夠余量，如表1 所示。

表1 自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)I/O 點(diǎn)分配

3.3 氣動(dòng)控制的設(shè)計(jì)

氣動(dòng)系統(tǒng)作為自動(dòng)洗車(chē)系統(tǒng)核心之一，壓縮空氣從氣源出來(lái)后分兩路進(jìn)入兩側(cè)輪刷的氣缸中，電磁閥能改變氣路的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)洗車(chē)的自動(dòng)化。電磁閥作為氣壓傳動(dòng)方面基礎(chǔ)性控制元件，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電磁閥閥芯位置來(lái)控制系統(tǒng)中流體的流動(dòng)方向。電磁閥兩側(cè)電磁塊的通電與否，決定了閥體的移動(dòng)方向。當(dāng)閥體的移動(dòng)位置不同時(shí)，與電磁閥內(nèi)部密閉腔體中通孔連接的油管就處于開(kāi)、關(guān)不同狀態(tài)。由氣源來(lái)的壓縮空氣，經(jīng)空氣過(guò)濾器、減壓閥、油霧器將壓縮空氣分配給各氣動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗、風(fēng)干等過(guò)程。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于PLC 的自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)，準(zhǔn)確判斷車(chē)輛進(jìn)入情況，能自動(dòng)化、智能化地完成車(chē)輛車(chē)輛清洗工作，操作安全，且能自由切換實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作模式，降低了雇傭人工成本，節(jié)約了水資源及電能【3】，而且PLC 控制器穩(wěn)定性高，可靠性能好，兼容性能強(qiáng)，適用于各種特殊環(huán)境，能夠滿足整體性能要求，提高了自動(dòng)洗車(chē)控制系統(tǒng)的普遍性和推廣性，,具有良好的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。