PLC在全自动洗衣机控制系统中的设计 .doc
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1、 毕业设计(论文)基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计姓 名 学 号 年 级 专 业 系(院) 指导教师 The Design of the Control System of Automatic Washing Machine Based on PLCbySupervisor: 摘 要自从全自动洗衣机诞生以来,其内部的电路控制系统就不断的被改进。设计方法也开始多种多样,从而使全自动洗衣机显得更加智能化。可编程控制器(PLC)以微处理器为核心,普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计,编程容易,功能扩展方便,修改灵活,而且结构简单,抗干扰能力强。三菱FX2N系列可编
2、程控制器指令丰富,可以接各种输出、输入扩充设备,有丰富的特殊扩展设备,其中的模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统的要求与特点。本文选择三菱FX2N-24MR为核心部件,着重进行硬件接口设计,利用梯形图和语句表进行编程,实现了全自动洗衣机控制系统的自动化。关键词:PLC;电气控制;自动化ABSTRACTSince the inception of automatic washing machine, its internal control system on the circuit continuously be improved. Design began to diversi
3、ty, so that even more intelligent automatic washing machines.Programmable Logic Controller (PLC) microprocessor core, commonly used control system based on electrical relay contactor prepared ladder diagram programming language, programming is easy, convenient features extend, modify and flexible, a
4、nd simple, anti- interference ability. Siemens PLC instruction rich can take a variety of output, input expending have rich special extension equipment, including analog input devices and communications equipment also complies fully automatic washing machine control system requirement and the charac
5、ter.This selection of Mitsubishi FX Series F1 - 20MR core components, hardware interface design focuses on the use of ladder and the Statement List programming, to achieve the automatic control system for automatic washing machineKeywords: Programmable Logic Controller; electric control; automation
6、目 录前 言1第1章 可编程程序控制器(PLC)21.1 PLC概述21.1.1 PLC的发展历程21.1.2 PLC的发展趋势31.1.3 PLC的应用41.2 PLC的硬件结构51.3 PLC的工作原理6第2章 全自动洗衣机的系统结构和基本工作原理82.1 系统结构82.2 基本工作原理8第3章 全自动洗衣机系統硬件分析9第4章 PLC机型选择和控制要求104.1 机型的选择104.2 I/O分布表104.3 全自动洗衣机的PLC控制系统的要求11第5章 PLC控制系统的软件设计125.1 硬件结构接线图125.2 设计分析125.3 语句表125.3 梯形图15第6章 PLC控制系统工作
7、原理及调试过程19参考文献20结束语21谢 辞22前 言全自动洗衣机就是将洗衣的全过程(泡浸-洗涤-漂洗-脱水)预先设定好N个程序,洗衣时选择其中一个程序,打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成,洗衣完成时由蜂鸣器发出响声。目前市场上出售的全自动洗衣机大体分为三类。发明最早的是前置式侧开门滚筒式洗衣机,这种洗衣机是欧洲发明的,擅长洗涤真丝、棉毛等面料,不缠绕无磨损,在洗涤时保证衣物不受损害,而且有良好的加温措施。但也有它不好的一面,由于不缠绕无磨损洗涤方式等因素,这种洗衣机洗涤时间长、洗净度差、用水用电量大,是其它洗衣机的几倍,尤其是采用了不锈钢内筒,产生的噪音较大。这种洗衣机适
8、用于生活水平较高,穿着大体以真丝、纯毛、棉毛之类较高档的面料为主,而且更换衣服较勤的家庭。发明最晚的洗衣机是亚洲人发明的波轮上开门洗衣机。市场上有多种品牌,如“小天鹅”、“海棠”、“荣事达”等,这种洗衣机的特点是洗涤时间短,用水量小,洗净度高,是滚筒式的很多倍,由于内筒是塑料材料制成,噪音小,而且上开盖,能使洗涤液反复利用,价格也比较经济。这种洗衣机适用于居住在绿化较差,空气尘埃量较大,平均每2至3天换一次衣服的家庭,主要以洗净度为主,服装面料以化纤、腈纶为主。另外一种是美洲人发明的“搅拌式”洗衣机,由于美洲风沙比较大,人们主要穿着牛仔服装之类粗厚面料的服装,所以他们适用搅拌式洗衣机,这种洗衣
9、机洗净度非常高,是波轮式洗衣机的十几倍,但由于洗净度和磨损率成正比,所以很损伤衣物,这种洗衣机市场上很少见。PLC控制全自动洗衣机的编程语言容易掌握,是电控人员熟悉的梯形语言,实用术语依然是“继电器”一类术语,大部分与继电器触头的链接相对应,使电控人员一目了然。PLC控制使用简单,他的I/O已经做好,输入输出信号可直接链接,非常方便,而输出口具有一定的驱动能力,起输出出头容易达220V.2A。PLC是专门应用手工业现场自动控制装置,在系统硬件上采用抗干扰措施。当工作程序需要改变时,只需改变PLC的内部,重新编程而无需对外围进行重新改动。从这些方面突出了使用PLC控制全自动洗衣机的优越性。第1章
10、 可编程程序控制器(PLC)1.1 PLC概述可编程序控制器(Programmabie Logic Controller,缩写PLC)是以微处理器为基础,综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变,为适应多品种.小批量生产的需要,生产.发展起来的一种新型的工业控制装置。PLC从1969年问世以来,虽然至今还不到40年,但由于其具有通用灵活的控制性能.简单方便的使用性能,可以适应各种工业环境的可靠性,因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四
11、大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史,现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域,成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展,努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用,形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术,应该是广大技术人员努力的方向。1.1.1 PLC的发展历程在可编程控制器出现前,在工业电气控制领域中,继电器控制占主导地位,应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点,特别是其接线复杂、不易更改,对生产工艺变化的适应性差。早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能,只是用来取代传统
12、的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller )。随着微电子技术和计算机技术的发展,20世纪70年代中期微处理器技术应用到PLC中,使PLC不仅具有逻辑控制功能,还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。20世纪80年代以后,随着大规模、超大规模集成电路等微电子技术的迅速发展,16位和32位微处理器应用于PLC中,使PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强,同时可靠性提高,功耗、体积减小,成本降低,编程和故障检测更加灵活方便,而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能,使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通
13、信等功能的名符其实的多功能控制器。PLC的发展过程大致可以分为如下几个阶段:19701980年:PLC的结构定型阶段。在这一阶段,由于PLC刚诞生,各种类型的顺序控制器不断出现(如逻辑电路型、1位机型、通用计算机型、单板机型等),但迅速被淘汰。最终以微处理器为核心的现有PLC结构形成,取得了市场的认可,得以迅速发展.推广。PLC的原理、结构、软件、硬件趋向统一与成熟,PLC的应用领域由最初的小范围、有选择使用、逐步向机床、生产线扩展。19801990年:PLC的普及阶段。在这一阶段,PLC的生产规模日益扩大,价格不断下降,PLC被迅速普及。各PLC生产厂家产品的价格.品种开始系列化,并且形成了
14、固定I/O点型、基本单元加扩展块型、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模型。PLC的应用范围开始向顺序控制的全部领域扩展。比如三菱公司本阶段的主要产品有F.F1.F2小型PLC系列产品,K/A系列中、大型PLC产品等。19902000年,PLC的高性能与小型化阶段。在这一阶段,随着微电子技术的进步,PLC的功能日益增强,PLC的CPU运算速度大幅度上升、位数不断增加,使得适用于各种特殊控制的功能模块不断被开发,PLC的应用范围由单一的顺序控制向现场控制拓展。此外,PLC的体积大幅度缩小,出现了各类微型化PLC。三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品,AIS/A2US/Q2A系列中,
15、大型PLC系列产品等。2000年至今:PLC的高性能与网络化阶段。在本阶段,为了适应信息技术的发展与工厂自动化的需要,PLC的各种功能不断进步。一方面,PLC在继续提高CPU运算速度,位数的同时,开发了适用于过程控制,运动控制的特殊功能与模块,使PLC的应用范围开始涉及工业自动化的全部领域。与此同时,PLC的网络与通信功能得到迅速发展,PLC不仅可以连接传统的编程与通入/输出设备,还可以通过各种总线构成网络,为工厂自动化奠定了基础。三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品(包括最新的FX3u系列产品),Qn,QnPH系列中,大型PLC系列产品等。1.1.2 PLC的发展趋势从当前产品技
16、术性能来看,PLC发展趋势仍然主要体现在体积的缩小与性能的提高两大方面。体积小型化。电子产品体积的小型化是微电子技术发展的必然结果。现代PLC无论从内部元件组成还是硬件、软件结构都已经与早期的PLC有了很大的不同,PLC体积被大幅度缩小。性能的提高。PLC的性能主要包括CPU性能与I/O性能两大方面。可编程序控制器在我国的发展状况如下: (1) 我国可编程序控制器的发展与国际上的发展有所不同,国际上可编程序控制器的发展是从研制、开发、生产到应用,而我国则是从成套设备引进、可编程序控制器引进应用、消化移植、合资生产到广泛应用。大致可划分为下述三个阶段: 可编程序控制器的初级认识阶段(70 年代后
17、期到 80 年代初期)国际上可编程序控制器的发展,首先引起了国内工程技术界的极大兴趣,所以我国对可编程序控制器的认识始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套设备引进中,当时的上海宝钢一期工程中有多项工程引进了十几种机型约 200 多台可编程序控制器。这些可编程序控制器用于原料码头到高炉、轧钢、钢管等整个钢铁冶炼以及加工生产线上,取代了传统的继电器逻辑系统,并部分取代了模拟量控制和小型 DDC 系统。继宝钢一期工程后,国内许多厂家陆续引进的设备和生产线大都配备了可编程序控制器,其应用范围包括电站、石油化工、汽车制造、港口和码头等各领域。正是在成套设备引进过程中,我们打开了眼界,了解认识了可编
18、程序控制器,这也促进了可编程序控制器在我国的发展。可编程序控制器的引进应用和消化移植阶段(80 年代初期到90年代初期)80年代初期开始,随着我国改革开放的不断深入,在成套设备引进的同时,国外原装的可编程序控制器开始涌入国内市场。许多部门和单位相继引进可编程序控制器并自己设计组成控制系统,其应用范围也扩大到建材、轻工、煤炭、水处理、食品、制药、造纸、橡胶和精细化工等工业领域。 可编程序控制器的广泛发展阶段(90 年代初期到现在) 进入90年代,我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段,主要表现在以下几个方面:(2) 政府重视可编程序控制器的发展得到了政府的高度重视,在当时机械电子工业部的领导下,
19、于 1991 年成立了可编程序控制器行业协会。可编程序控制器行业协会在政府和企事业之间起到了桥梁作用,沟通了情况,为做出决策提供了依据。同时可编程序控制器的标准化工作也受到了有关部门的重视,于 1993 年成立了可编程序控制器标准化技术委员会,为我国可编程序控制器的进一步发展打下了基础。1.1.3 PLC的应用1. PLC的应用领域PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置,使得其应用受到限制。但最近十多年来,PLC的应用面越来越广,其主要原因是:一方面由于微处理器芯片几有关元件的价格大大下降,使得PLC的成本下降;另一方面PLC的功能大大增强,它也能解决复杂的计算和通信问题。目前PLC在国内外
20、已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。PLC的应用范围通常可分成以下5种类型:(1)顺序控制 这是PLC应用最广泛的领域,也是最适合PLC使用的领域。它用来取代传统的 继电器顺序控制。PLC应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。例如:注塑机械、印刷机械、包装机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。(2)运动控制 PLC制造商目前已提供了拖动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,在多数情况下,PLC把描述目标位置的数据送给模块,其输出移动一轴或数据到目标位置。每个轴移动时,位置控制模块保持适当的
21、位置和加速度,确保运动平滑。(3)过程控制 PLC还能控制大量的过程参数,例如:温度、流量、压力、液位和速度。PID模块提供了使PLC具有闭环控制的功能,即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。当过程控制中某个变量出现偏差时,PID控制算法会计算出正确的输出,把变量保持在设定植上。(4)数据处理 在机械加工中,PLC作为主要的控制和管理系统用于CNC和NC系统中,可以完成大量的数据处理工作。(5)通信网络 PLC的通信包括主机与远程I/O之间的通信、多台PLC之间的通信、PLC和其他智能控制设备(如计算机、变频器、数控装置)之间的通信。PLC与其他智能控制设备一起,可以组成“集中管理、
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