全智能化汽车自动清洗系统

摘要：通过对汽车清洗机功能的要求，当汽车进入清洗车间后，通过红外线系统感知到汽车的方位，然后把信号传送到计算机，通过计算机对信号处理并结合客户的要求进一步控制单片机以及电力电子器件实现对电机的方位，进程，速度，角度等调节，实现对汽车的全自动智能化清洗。在汽车清洗中，通过红外定位系统以及自动化技术的实时调节，完美地分析出汽车的运行轨迹，使各机件都能处于安全位置，从而根本上避免了在失电等情况下对汽车损害的可能，同时采用硬件电气联锁设计，保证了驱动电机的安全性；提高了控制系统运行的可靠性，保证了洗车机的安全运行。本次汽车自动清洗装置的设计的内容主要是通过电机拖动技术与单片机以及自动化相结合，此外还会应用到一些电力电子器件。

关键词：红外线定位系统；电机拖动；单片机技术；自动化控制；电力电子

技术；PLC相关技术

1研究的目的和意义

自从19世纪第一辆汽车诞生以来，汽车行业随着现代科技技术的发展有了质的的飞跃，随着时代的发展，人们生活水平的提高，人们对汽车的需求量也逐渐加大。由此，汽车保养成为现今一大行业，前景可观。汽车保养中最普通也是利润可观的便是洗车业务。但目前洗车的技术大多局限于人力加上半自动化机械的层面上。其中的问题随着人们对汽车保养要求的提高而变得越来越突出。集中体现在高档汽车在洗车时，表面磨损；洗车工人的人为操作问题；水资源浪费严重；过分依赖于劳动力，操作时间长，洗车过程慢以及经济性差，不适合洗车业的发展需求等问题上。本着解决上述问题，优化现今洗车方案的出发点，设计出一套更加完善的智能化洗车方案来参考。

2设备应用的场合

主要应用场合是高档的汽车美容公司或者是大型汽车清洗场。

3汽车清洗步骤综述

1）传送带传送汽车：主要是通过红外线定位与计算机对电机的控制达到精

准的控制。

2）淋浴式洗车：当汽车进入洗车房后，通过简单的人为电脑操作对汽车进

行类似淋浴的简单清洗，时间长短由车子的清洁程度来定。先是大面积的向汽车

洒水，然后停止淋浴，通过红外线定位与电脑控制电机向汽车精确地喷射专用清

洗液，最后再启动淋浴系统将车洗干净。虽然传统的高压水枪清洗速度快、效果

好; 但高压水枪压力大，容易对车漆造成损害；高压水柱的冲洗会改变空调冷

凝器散热的方向，导致空调制冷失灵; 而且也会直接导致车灯胶条密封不良，影

响车灯的正常工作，产生危险；会使密封不是很严的汽车侧门玻璃进水，锈蚀金

属件，造成电线短路;；所以在这里采用的是淋浴式洗车方案。

3）蒸汽洗车：蒸汽洗车是将水加热成蒸汽后，用蒸汽来清洗汽车。在确保

车子经过第一步的淋浴式清洗后，再进行的进一步，更加精细的清洗。此次清洗

比淋浴式清洗更加节约水，更加节能，同时还能杀毒。

4）热风风干：相对于传统的人工擦干，风干要比其速度快得多。比起机器

的抹布擦干，风干能对车漆及其车表面造成更少的损害。总起来说风干要比传统的方法更加节能，省时，安全。

5）传送带送出汽车

4全自动电脑洗车机的主要类型

电脑洗车功能类别主要分为汽车移动式全自动电脑洗车机(隧道式) 和汽车固定式电脑洗车机(龙门往复式) 两类

1）汽车移动式洗车机

汽车移动式电脑洗车机用于清洗轿车等各种小型客车的外表。主要是电脑线性变速控制系统输送汽车依次进入低压喷淋、清洗液清洗、毛刷包裹清洗车轮、液体打蜡上光和强力吹干等，最终完成洗车。其生产效率高，可同时洗3 台车，每小时最高洗车容量可达60辆，但由于分开布置，设备占地面积和所需作业场地很大，设备前期投资较大。

2）汽车固定式电脑洗车机

汽车固定式电脑洗车机用于清洗轿车等各种小型客车的外表。其特点是个工序机构集中于一个工位，同一工位需要完成所有工艺任务，所各工序之间需要顺序进行。汽车定位后，洗车机启动，洗车机通过移动依次完成低压喷淋、清洗液清洗、毛刷刷洗车轮、液体打蜡上光和强力吹干等。与隧道式洗车机相比，洗车效率稍低，每小时最高洗车容量可达20辆，但由于机构紧凑，设备占地面积和所需作业场地较小，设备前期投资较小。

个人建议：如果对于大规模汽车清洗场，可以建立两套洗车形式的洗车机。对于小型的洗车房来说建议建立固定式洗车机。

5 PLC的选型

根据上述功能对PLC系统的初步选择，定在欧姆龙与西门子两款上。OMRON C系列PLC产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。CPM型机是OMRON产品用户目前选用最多的小型机系列产品。西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性更高。在一般的工业控制系统中，小型PLC机要比大、中型机的应用更广泛。在电气设备的控制应用方面，一般采用小型PLC都能够满足需求。综上所诉，对于精度与可靠性要求高的主系统用西门子S7系列，对于对适应性有要求，工作条件恶劣的地方用欧姆龙系列。

6电机的选择

1）直流电动机

直流电动机是依靠直流工作电压运行的电动机，广泛应用于收录机、录像机、影碟机、电动剃须刀、电吹风、电子表、玩具等。直流电动机具有调速性能好、

起动容易、能够载重起动等优点，所以目前直流电动机的应用仍然很广泛，尤其在可控硅直流电源出现以后。

2）异步电动机

异步电机是一种交流电机，其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。还随着负载的大小发生变化。负载转矩越大，转子的转速越低。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用最广，在不致引起误解或混淆的情况下，一般可称感应电机为异步电机。异步电动机具有结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠以及质量较小，成本较低等优点。异步电动机主要广泛应用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷扬设备、矿山机械、轻工机械、农副产品加工机械等大多数工农生产机械以及家用电器和医疗器械等。

3）同步电动机

同步电动机主要用于大型机械，如鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机以及小型、微型仪器设备或者充当控制元件。其中三相同步电动机是其主体。此外，还可以当调相机使用，向电网输送电感性或者电容性无功功率。

经过对几种电动机的应用、价格、可靠性、转速和实验室的实际情况考虑等各个方面因素的考虑，本系统设计选异步电动机Y132M-4。

7 I/O分析

经过对控制过程和要求的详细分析，具体的控制任务是在启动命令下，汽车进入则可以进行自动刷洗，汽车离开则可以自动停止刷洗。确定了要完成的动作后，再确定动作的顺序：有启动一个输入点和停止一个输入点。按下启动按钮，启动清洗接触器和水阀门，接着传感器检测汽车是否进入清洗范围，进入则开始刷洗；按泡沫清洗按钮，则运行泡沫清洗；按清水冲洗按钮，则运行清水冲洗；按下风干按钮，则运行风干。汽车离开则停止刷洗，按下停止命令则清洗结束。8程序原理分析

启动PLC，运行汽车自动汽车自动清洗程序后，当按下启动按钮SB1时输入点I01接通，进而输出点O01和O02接通，清洗机和水阀门打开。当传感器C2检测到汽车进入清洗距离时，按钮I02接通，刷子接触器开始工作，进行刷洗。当汽车离开，传感器C2检测到汽车离开了，按钮I01接通，刷子接触立即停止工作，清洗剂和水阀门也都停止工作。程序自动转到初始准备状态，等待下一次启动清洗命令。

课程总结

本设计除了具有了其自身特点外，还具备了结构简单明了、安装调试简便、操作简便易懂、经济实用的特点，具有高性价比，是汽车自动清洗装置的简单系