基于PLC的全自动洗衣机控制系统的设计.doc
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1、目 录【内容摘要】3【关键词】31绪论41.1洗衣机发展的概述41.1.1洗衣机发展的背景41.1.2洗衣机的发展前景41.2洗衣机的分类51.2.1按结构的分类51.2.2按洗涤方式与结构原理划分51.2.3 按自动化程度分为52可编程控制器的介绍62.1 PLC的定义、特点62.1.1 PLC的定义62.1.2 PLC的特点62.2 PLC的硬件基本组成72.3PLC的应用72.4 PLC的编程语言82.5 PLC的工作原理82.6 MCGS组态软件概述93全自动洗衣机的控制系统的设计123.1 全自动洗衣机的基本结构123.1.1洗衣机控制系统的运作要求123.1.2 I/O地址分配14
2、3.1.3硬件接线图如下图所示143.1.4 各个定时器的设定143.1.5 计数器的设定153.2压力变送器与A/D转换模块153.3梯形图的设计163.4 MCGS组态软件的设置203.4.1实时数据库参数的设置203.4.2用户窗口设置213.4.3 PLC与MCGS组态软件之间的通信设置224.设计总结24致谢25参考文献26英文摘要27基于PLC的全自动洗衣机控制系统的设计 【内容摘要】本设计是以三菱FX-2N-32A PLC为控制核心,以MCGS组态软件为上位机监控,实现全自动洗衣机控制系统。洗衣机的各项功能是PLC控制实现的,控制功能灵活,因此,设计出基于PLC全自动洗衣机控制电
3、路系统具有很强的实用性。同时还加入了手动排水和手动脱水功能。为确保洗衣机及使用者人身安全,还添加设计了蜂鸣报警电路。进水阀,排水阀的控制等,非常的自动和人性化。用PLC作为控制器,就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求,并且控制方式灵活多样,控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。【关键词】三菱PLC;FX-2N-32A ;MCGS组态软件 ;全自动洗衣机1绪论1.1洗衣机发展的概述1.1.1洗衣机发展的背景从古到今,洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动,在洗衣机出现以前,这些不断重复的简单的体力劳动,留给人的感受常常是辛苦劳累。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战美国人比尔布莱克斯发
4、明了木制手摇洗衣机。1880年,美国又出现了蒸汽洗衣机,蒸汽动力开始取代人力。之后,水力洗衣机,内燃机洗衣机也相继出现。1911年,美国试制成功世界上第一台电动洗衣机,标志着人类家务劳动自动化的开端。1922年,电动洗衣机迎来一种崭新的洗衣方式搅拌式。搅拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。70年代后期,微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向,让人喜悦不已。90年代,由于电动机调速技术的提高,洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节,诞生了许多新水流洗衣机。全自动洗衣机其特点是能自动完成洗涤,漂洗和脱水的转换,整个过程不需要人工操作。这类洗衣机均采用套筒式结构,其进水,排水都采用电磁阀,由程
5、序控制器按人们预先设计好的程序不断发出指令,驱动各执行器件动作,整个洗衣过程自动完成。此后,随着电机驱动技术的发展与提高,日本生产出了电机直接驱动式洗衣机,省去了齿轮传动和变速机构,引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。 之后,随着科技的进一步发展,滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。伴随着科技的进一步发展,相信新型更适合人们使用的洗衣机会给我们的生活带来新的方式。1.1.2洗衣机的发展前景洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电,已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。在工业生产中的应用也十分广泛,本课题在于工业用洗衣机的研究,工业洗衣机适用于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等衣物织品。水磨洗涤机可用于服装厂水
6、洗牛仔服及丝绸等衣物。工业用洗衣机适用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等领域,满足大容量的洗衣要求。但是传统的基于继电器的控制,已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。洗衣机需要更好地满足人们的需求,必须借助于自动化技术的发展。而随着PLC技术的发展,用PLC作为控制器,就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求,并且控制方式灵活多样,控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机,又正在向智能化洗衣机方向发展。1.2洗衣机的分类1.2.1按结构的分类洗衣机按结构形式分为:单桶、双桶、多桶型。1.2.2按洗涤方式与结构原
7、理划分按洗涤方式和结构原理分类,可以分为如下几种:(1)滚筒式洗衣机:衣物半浸没于水中,滚筒作有规律的间歇的正反转动,靠滚筒内凸起把衣物带至高处再跌下,起揉搓作用,然后进行洗涤。其类型有:a、前装式滚筒洗衣机;b、顶装式滚筒洗衣机。(2) 波轮式(涡卷式)洗衣机也称日本式洗衣机:优点:结构简单,体积小,重量轻,操作方便,耗电量少,洗净率高。缺点:漂洗衣物不均匀,损衣率高。(3)搅拌式或摆动式洗衣机:洗衣机有一根主柱,由电动机带动摆动叶绕定轴作周期往复运动,每次转动角度小于360度,通过旋转的力度来达到洗涤衣物的效果其他形式有:喷流式、喷射式、振动式等,市场上比较少见。1.2.3 按自动化程度分
8、为按自动化程度分为如下几种:(1)普通型洗衣机:搅拌动作为电动机带动正转、反转及停靠定时器控制,而进水、排水、脱水等完全手动。(2)半自动型洗衣机:a 半自动单筒型:洗涤、漂洗、进出水均自动按设定程序与时间进行,没有脱水机。b 半自动双筒型:由洗涤、脱水两部分组成。先自动完成洗涤、漂洗。再由人工把洗净的衣物放入甩干桶中脱水。(3)全自动型洗衣机:可按选定的工作程序自动完成洗涤、漂洗、脱水、甩干、进水、排水等动作,无看管。其类型有:a 机械全自动型:由电动程控器控制。b 电脑全自动型:由电脑程控器控制。如下图:图1-1全自动洗衣机2可编程控制器的介绍2.1 PLC的定义、特点2.1.1 PLC的
9、定义可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计,它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作命令,并通过数字式、模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外部设备,都应按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则而设计。2.1.2 PLC的特点PLC是综合继电器接触器控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制造和发展的,这就使PLC具有许多其他控制器所无法相比的特点。(1)可靠性高,抗干扰能力强(2)通用性强,使用方便(3)采用模块化结构,使系统组合灵活方便(4)编程语言简单、易
10、学,便于掌握(5)系统设计周期短(6)对生产工艺改变适应性强(7)安装简单、调试方便、维护工作量小2.2 PLC的硬件基本组成PLC的硬件主要是一下几个部分组成:中央处理器(CPU)、输入单元、输出单元、扩展接口、通信接口、存储器、电源。其中,CPU是PLC的中央核心;输入单元是CPU与现场输入设备之间的接口电路,输出单元是CPU与输出设备之间的接口电路的。而通信接口就连接上位计算机、编程器等外部设备,以下就是硬件构成图,PLC硬件结构图如图2-1所示:图2-1PLC硬件结构图主机内的各个部分均通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接。根据实际控制对象的需要配备一定的外部设备,可构成不同
11、的PLC控制系统。2.3PLC的应用PLC是以微处理器为核心,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置,它具有可靠性高、体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列的优点,因而在冶金、能源、化工、交通、电力等领域中有着广泛的应用,成为现代工业控制的三大支柱(PLC、机器人和CAD/CAM)之一。2.4 PLC的编程语言PLC的控制功能是由编程语言实现的。目前PLC常用的编程语言有:梯形图语言、助记符(指令表)语言、功能图语言、顺序功能图语言、高级编程语言等。下面介绍下本论文的两种编程语言:(1)梯形图程序简介、梯形图程序按行从上至下,每一行从左到
12、右顺序编写。PLC程序执行顺序与梯形图的编写一致。. 梯形图左边垂直线称左母线,右边称为右母线。左母线右侧放置输入接点和内部继电器触点。梯形图触点有两种,即常开触点和常闭触点。 梯形最右侧必须放置输出器件。PLC的输出器件用圆圈表示,圆圈可以表示内部继电器线圈,输出继电器线圈或定时/计数器的逻辑运算结果。其逻辑动作只有在线圈接通后,对应的触点才动作。输出线圈直接与右母线相连,输出线圈与右母线之间不能连有触点。 . 梯形图程序中的触点可以任意串、并联,而输出线圈只能并联不能串联。 . 输出线圈只对应输出映像区的相应位,不能直接驱动现场设备。 . 梯形图中每个编程元件应按一定的规则加标字母数字串。
13、(2)指令表语言简介PLC的指令表语言是PLC的命令语句表达式,它与计算机汇编语言相类似。用户可以直观地根据梯形图,写出助记符语言程序,并通过编程器送到PLC中去。2.5 PLC的工作原理其实PLC的工作原理类似于计算机的工作原理,PLC一起有两种工作状态,即运行(RUN)状态和停止(STOP)状态。整个环节中,运行状态时,PLC通过执行用户程序来实现控制功能,为了能适应PLC在输出能随时的响应可能变化的输入信号,要求用户程序要反复的、不断的重复执行,一直到PLC停机或者切换到STOP的工作状态,除此之外,PLC在每次执行循环的过程中,PLC要完成内部处理、通信处理等一系列的工作。各阶段处理任
14、务如图2.2所示图2-2各阶段处理任务2.6 MCGS组态软件概述MCGS(Monitor and Control Generated System,通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,它包括组态环境和运行环境两部分。通过对现场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制盒报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案,在工业控制领域有着广泛的应用。在20世纪80年代末,由于个人计算机的普及,PC机开始走上工业监控的历史舞台,与此同时开始出现基于PC总线的各种数据I/O板卡,加上软件工业的迅速发展,开始有人研究和开发通用的PC监控软件组态软件。世界上第一个把组
15、态软件作为商品进行开发、销售的专业软件公司是美国的Wonderware公司,它于80年代末率先推出了第一个商品化监控组态软件,此后组态软件得到了迅猛的发展。组态软件最突出的特点就是实时多任务。数据的输入输出。数据的处理、显示、存储及管理等多个任务需在同一个系统中同步快速地运行。组态软件的目的就是让用户迅速开发出适合自己需要的可靠的应用系统。因此其一般有以下特点:(1)概念简单,易于理解和使用。经过短时间的培训就能正确掌握、迅速完成多数简单工程项目的监控程序和运行操作。可避开复杂的计算机软硬件问题,集中精力解决工程本身的问题。按照系统的规定,组态配置出高性能、高可靠性、高度专业化的上位机监控系统
16、。(2)功能齐全,便于方案设计。MCGS为解决工程监控问题提供了丰富多样的手段,从设备驱动到数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出、曲线显示等各个环节,均有丰富的功能组件和常用图形库可供选用,用户只需根据工程作业需要进行选择设计即可。(3)实时性与并行处理。MCGS充分利用了Windows操作平台的多任务、按优先级分时操作的功能,使PC机广泛应用于工程测控领域成为可能。工程作业中,大量的数据和信息需要即时收集,即时处理,在计算机测控技术领域称其为实时性任务关键任务,如数据采集、设备驱动和异常处理等。另外许多工作则是非实时性的。(4)建立实时数据库,便于用户分步组态,保证系统安全可靠运
17、行。MCGS组态软件由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略构成,在系统运行过程中,各部分都通过实时数据库交换数据,形成互相关联的整体。供自动化应用系统所需的通用监控软件的组件。(5)设立“设备工具箱”,针对外部设备的特征,用户从中选择某种“构件”,设置于设备窗口内,赋予相关的属性,建立系统与外部设备的连接关系,即可实现对该种设备的驱动和控制。(6)“面向窗口”的设计方法,增加了可视性和可操作性。使得MCGS的组态工作既简单直观,又灵活多变。(7)利用丰富的“动画组态”功能,快速构造各种复杂生动的动画画面。(8)引入“运行策略”的概念。复杂的工程作业,运行流程都是多分支的。用传统的
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