全自动洗衣机控制系统.doc
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1、目录摘要I前言1第一章21.1PLC应用领域21.2 PLC应用特点41.3 PLC控制系统设计基本原则5第二章62.1结构描述62.2功能描述7第三章83.1控制要求83.2基于PLC的设计方案8第四章94.1绪论94.2 PLC端子地址分配114.3 PLC外部接线图124.4功能顺序图134.5程序的转换14第五章255.1 PLC工作过程论述255.2程序的结果分析275.3结论28总结29致谢30参考文献31第I页摘要本文可以利用可编程控制器PLC实现洗衣机的全自动控制,说明了PLC控制的原理方法,特点及控制洗衣机的特色,文章在介绍洗衣机的结构的同时对全自动洗衣机的控制系统进行分析,
2、在此基础上提出了基于PLC的全自动控制洗衣机的方案,并对方案进行了论证。根据洗衣机的工作原理对程序及流程进行了设计。该设计的要求应满足自动完成进水、停水、预浸、洗涤和脱水等全过程,是自动化程度非常高的一种洗衣机,而且还有多种洗涤方式,可在洗衣前选择其中一种方式,程序执行到洗涤时可自动转入到该洗涤方式。具有智能化程度高,安全可靠特点,对按钮、电磁阀,开关等其他一些输入、输出进行控制,实现了洗衣机洗衣过程的自动化,由于每遍的洗涤、排水、脱水的时间由PLC内计数器进行控制,所以只要改变计数器的参数就可以改变时间,并且全自动洗衣机具有广阔的市场前景。关键词:可编程控制器PLC、智能化,全自动洗衣机前言
3、 随着生活水平的日益提高,人们已经不在满足半自动洗衣机的 洗涤方式,改为全自动洗衣机。全自动洗衣机从结构上分有波轮式,搅拌式,滚筒式,目前,国内市场上销售的大都是波轮式和搅拌式。全自动洗衣机是集洗涤,脱水于一体,并且能自动完成戏衣全过程的洗衣机。全自动洗衣机有各种洗涤程序,可供自由选择,工作时间可任意调节(洗耳恭听016分钟,脱水05分钟)工作状态及洗,脱水时间在面板都有显示,能自动处理脱水不平衡(具有各种故障和高低电压自动保护功能),工作结束或电源故障会自动断电,无需看管,确保安全。它还浸泡,手洗耳恭听水流功能。目前,有的全自动洗衣机上还采用了模糊技术,即洗衣机能对传感器提供的信息进行逻辑推
4、理,自动判别衣服的质地,重,脏污和度,从而自动选择最佳的洗涤时间,进水量,漂洗次数,脱水时间,并显是洗涤剂的用量,达到整个洗涤时间自动化,使用方便,节能节水。 可编程控制器是一种数字式运算操作的电子系统,专为工业环境下应用而设计。它采用可编程程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字式、模拟式的输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC按扩充其功能的原则进行扩充,因此,可编程控制器以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点,在汽车、钢铁、航空航天、船舶、化工、纺织、食品、造纸、军工等工业领域获得了广泛的应用。
5、 全自动洗衣机通过可编程序控制器来实现洗涤过程,省时省力。采用西门子公式司 S7-200系列的PLC,设计一个简单自动洗衣机的控制系统。第一章PLC简介1.1PLC应用领域 PLC是以自动控制技术、微计算机技术、和通信技术为基础发展起来的新一代工业控制装置,随着微处理器技术的发展,PLC得到了迅速的发展,也在社会各领域的生产中得到了越来越多的应用。目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保文化娱乐等各个行业,使用情况大致可归纳为如下几类。1开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域,它取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,
6、既可用于单台设备的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。2模拟量控制在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。3运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的
7、单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。4过程控制过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。5数据处理 现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、
8、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;也可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。6通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。1.2 PLC应用特点 1可靠性高,抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术
9、,采用严格的生产工艺制造,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统,和同等规模的继电接触器系统相比,电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一,故障也就大大降低。此外,PLC带有硬件故障自我检测功能,出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中,应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序,使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样,整个系统将极高的可靠性。2配套齐全,功能完善,适用性强PLC发展到今天,已经形成了各种规模的系列化产品,可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,PLC大多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。多种
10、多样的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。3易学易用,深受工程技术人员欢迎 PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近,为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。4系统的设计,工作量小,维护方便,容易改造 PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的周期大为缩短,同时日常维护也变得容易起来,更重要的是使同一设备经过
11、改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。1.3 PLC控制系统设计基本原则 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求,以提高生产效率和产品质量。因此,在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则:1. 最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥PLC的功能,最大限度地满足被控对象的控制要求,是设计PLC控制系统的首要前提,这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究,收集控制现场的资料,收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合,拟定控制方案,共同解决设计中的重点问题和疑难问题
12、。2. 保证PLC控制系统安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑,以确保控制系统安全可靠。例如:应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行,而且在非正常情况下(如突然掉电再上电、按钮按错等),也能正常工作。3. 力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量,带来巨大的经济效益和社会效益,但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此,在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该
13、使控制系统简单、经济,而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低,不宜盲目追求自动化和高指标。4. 适应发展的需要由于技术的不断发展,控制系统的要求也将会不断地提高,设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时,要适当留有裕量,以满足今后生产的发展和工艺的改进。实际上PLC控制系统的设计,按照国外发达国家的标准:首先考虑的是系统的安全性、可靠性设计,然后才是根据控制工艺要求进行控制流程设计,然后就是编写切实可行、高效的PLC程序,这里在安全性、可靠性设计要求的前提下,编写相应的PLC程序非常重要,硬件上保证的安全性,以及软件PLC程
14、序中的安全考虑应该同步进行。第二章全自动洗衣机基本结构2.1结构描述 (1) 滚筒式全自动洗衣机可分别为6部分:洗涤脱水部分、支撑部分、传动部分、操作部分、电气控制部分及排水进水部分。(2) 洗涤脱水部分:洗涤部分主要由内桶(滚筒)、外桶(盛水桶)、内筒叉形架、外筒叉形架。转轴和轴承等组成,低速绕组(KM1)称为洗涤绕组,而高速绕组(KM2)为脱水绕组。(3) 支持部分:支持部分的作用是支持外筒,内筒和减轻振动。(4) 传动部分:传动部分将电动机的转动传递到主轴,从而带动内筒的转动,滚筒式全自动洗衣机的转动部分与双宿单相电动机、大小带轮、传动V带等组成。(5) 操作部分:操作面板上的各种开关,
15、例如启动,停止,洗涤方式选择按钮。(6) 电气控制部分:就是这次设计要完成的。(7) 进水和排水部分:进水排水管与盛液桶相连,有进水电磁阀和排水电磁阀来控制进水和排水。2.2功能描述洗衣服全过程描述:转好衣服放好洗涤液后,关上洗衣机的门,门开关SB0闭合后才能正常洗涤。按下启动按钮SB1,洗衣机的进水电磁阀Y1打开,开始进水,上限水位开关SB2闭合停止进水。开始进行预浸5分钟。当然在开始洗涤前就要选择好洗涤方式,这里只设置三种洗涤方式,强洗、标准洗、柔洗。强洗:是洗涤电动机只进行正转进行衣服的洗涤,洗涤时间为15分钟:标准洗:是洗涤电动机先正转20秒,然后停转5秒,早反转20秒,有停转5秒,在
16、又正转,如此反复循环,整个标准洗的时间为20分钟:柔洗:是洗涤电动机先正转15秒,再停10秒,然后反转15秒,再停10秒,又开始正转,如此反复循环,整个柔洗的时间为30分钟。洗涤完成后,打开排水电磁阀Y2开始排水,当下限水位开关SB3断开时表示水已经排完,就开始进入到漂洗阶段。拍哦洗就是放进干净水,上限水位开关闭合后停止进水,洗涤电动机采用标准洗的工作方式进行漂洗,单次漂洗时间为5分钟,时间到后开始将水排完,又重新进行新一轮漂洗,总共漂洗4次。漂洗结束后将水排完,在进行脱水,次是洗涤电动机接通的是高速绕组,进行高速旋转,通过长生的离心力将衣服的水分从桶壁的小孔甩出去,脱水时间不能超过5分钟。当
17、脱水过程结束后,开始蜂鸣器YW报警,提示衣服已经那个洗好。第三章全自动洗衣机设计方案3.1控制要求 全自动洗衣机的控制要求是自动完成进水、排水、预浸、洗涤、漂洗和脱水等全过程,是在放入衣服后选择洗涤方式按钮SB4、SB5、SB6其中一个,关好门开关SB0,并按下启动按钮SB1,洗衣过程就在程序自动运行中进行洗衣的各个阶段,即进水、预浸、洗涤、漂洗、排水、脱水。在程序的设计中我用了许多定时器、计数器来实现各阶段的洗涤时间和洗涤次数和进水、排水的时间及脱水的时间。衣服洗完后程序自动转入到报警阶段即蜂鸣器报警提示衣服已经洗好。总之控制的要求是在放入衣服后按下启动按钮衣服要在全自动方式下运行,只到衣服
18、洗涤结束。3.2基于PLC的设计方案 本课题的设计要求使用PLC程序实现洗衣机的全自动洗衣的全过程。设计的原理是分别用各种按钮,上下眼水位开关,各种定时器,计数器的常开、常闭触点来实现程序的转移和循环操作,以至于达到全自动、智能化洗衣的要求。该设计的难点一是在预侵两分钟后如何转入到强洗、标准洗、柔洗的三种洗涤方式之一中去,二是在标准洗、柔洗的阶段如何在未到时间实现循环洗衣过程和到达时间后视线下一步操作漂洗阶段,三是如何再漂洗阶段何时实现循环标准洗,何时排水后进水再循环标准洗。四是何时结束漂洗阶段。为了实现这些难点我的创新见解是:第一个难题的解决方案是采用了三个起保停电路在程序工作之前选择其中一
19、种洗涤方式的启动按钮来实现何种洗涤方式。分别用I0.4、I0.5、I0.6作为启动按钮,用S0.4、S0.5、S1.1的常闭触电来断开电路,同时三个电路间要有互锁。第二个难题的解决方案是用定时器、计数器共同来控制来实现陈旭的循环操作或程序的转移。当计数器未计到设定值而定时器计到设定值程序就循环操作,而当计数器的当前值达到设定值程序就转移到下步操作。漂洗阶段如何实现程序的循环和转移排水跟上面类似。在排水阶段输出一个计数器,当计数器的当前值小于设定值就返回到漂洗阶段,如果当前值大于设定值就转入到下一阶段。我采用该方案的目的是为了实现程序的顺序控制,让人一目了然,也能很好的完成智能化、自动化的要求。
20、在顺序功能图转换成梯形图是,我采用了SCR指令转换,SCR指令是专门用于顺序控制系统的程序指令状态的置位复位有顺序控制的继电器指令自动实现,因而使的程序编写起来入套公式一样简单。相对于其他指令简单易学,使用方便第四章程序的设计4.1绪论 根据全自动洗衣机的工作原理,利用可编程控制器PLC实现控制,说明了PLC控制的原理方法,特点及控制洗衣机的特色。全自动洗衣机控制系统利用了西门子S7-200系列PLC的特点,对按鈕,电磁阀,开关等其他一些输入/输出点进行控制,实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于每遍的洗涤,排水,脱水的时间由PLC内计数器控制,所以只要改变计数器参数就可以改变时间。可以把上面设定
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