毕业设计(论文)PLC全自动洗衣机控制系统设计.doc
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1、摘 要本次设计主要采用PLC控制技术来设计全自动洗衣机控制系统,跟传统的洗衣机相比更具有智能,实时监控,人性化的功能。本系统最大的优点集中体现在:实现功能齐全、外围电路简单、时间计算精确以及可维护方便等。具有可靠性高、安全性好、开发价值高等一系列优点。可编程控制器(PLC)是以计算机技术为核心的通用自动化控制装置,它的功能性强,可靠性高,编程简单,使用方便,体积小巧,近年来在工业生产中得到广泛的应用,被誉为当代工业自动化主要支柱之一。在现代的社会,全自动洗衣机进入各个家庭,本文介绍了PLC用于全自动洗衣机的控制系统,其可改进现有技术的不足,简化结构,有利于降低成本和提高可靠性。关键词:PLC、
2、洗衣机、全自动Abstract The design mainly adopts PLC control technology to design automatic washing system, compared with the traditional washing machine; it concludes a more real-time monitoring, human intelligence. Our greatest strengths embodied in : Function is strong and the external circuits is simple
3、, time calculate accurately, and safeguard it conveniently. It has a high reliability, security and development of high value on a number of advantages. PLC is takes core to control devised the calculator technique as the in general use automation control equip to computer skills. Its function is st
4、rong, the credibility is high, the plait distance is simple, the usage is convenient, the physical volume is cleverly made, in these years, PLC is the extensive application, and drive for contemporary the industrial automation mainly pays one of the pillars. In the modern time, the Full-automatic wa
5、sher is entering every family. The article introduces a new decelerating clutch, which is used in fully-auto washing machine, it can improve the current technology, simplify structure, it is also helpful to reduce cost and increases reliability.Keywords: PLC、 washing machine、automation目 录第一章 绪论31.1
6、PLC的基本概念31.2 PLC的结构及工作原理41.3 全自动洗衣机的结构和工作原理61.4 电动机正反转工作原理9第二章 PLC控制系统设计基本原则与设计步骤102.1 PLC控制系统设计的基本原则102.2 设计步骤11第三章 全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置133.1 控制系统图如图二所示。133.2PLC框架配置图及机型133.3 I/O地址分配14第四章 全自动洗衣机控制系统程序设计和调试154.1流程图154.2程序的构成15第五章 全自动洗衣机控制系统PLC程序185.1 系统资源分配(I/O口分配)185.2 功能图205.3 梯形图215.4 指令表245.5 波
7、形仿真255.6 PLC接线图29第六章 设计的不足及需改进方法30第七章 课程设计总结31第八章 致谢32第九章参考文献32第一章 绪 论 1.1、PLC的基本概念PLC可编程序控制器:PLC英文全称Programmable Logic Controller,中文全称为可编程逻辑控制器,定义是:一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部储存程序,执行逻辑运算,顺序运算,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入输出控制各种类型的机械或声场过程。PLC是基于电子计算机,且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置,但它不
8、像继电装置那样,通过电路的物理过程实现控制,而主要靠运行储存于PLC内存中的程序,进行出入信息变换实现控制。出入信息变换,可靠物理实现,可以说是PLC实现控制的两个基本要点。出入信息变换运行储存于PLC内存中的程序实现。PLC程序既有生产厂家的系统程序(不可更改),又有用户自行开发的应用(用户)程序。系统程序提供运行平台,同时,还为PLC程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用户按控制要求设计。什么样的控制要求,就应有什么样的用户程序。可靠物理实现主要靠输入(INPUT)及输出(OUTPUT)电路。PLC的I/O电路,都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波,以去掉高频
9、干扰。而且与内部计算机电路在电上是隔离的,靠光耦元件建立联系。输出电路还要进行功率放大,已足以带动一般的工业控制元件,如电磁阀、接触器等等。I/O电路是很多的,每一输出点或输入点都要有一个I或O电路。PLC有多I/O用点,一般也就有多少个I/O用电路。但由于它们都是有高度集成化的电路组成的,所以,所占体积并不大。输入电路时刻监视着输入状态,并将其暂存于输入暂存器中。每一输入点都有一个对应的存储其信心的暂存器。输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是一一对应。这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是PLC处理器I/O口的寄存器。它们与计算机内存交换信息通过计算机总线,并主要由
10、运行系统程序实现。把输入暂存器的而信息独到PLC的内存中,称输入刷新。PLC内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。这个区的每一对应位(bit)称之为输入继电器,或称软接点。这些位置成1,表示接点通,置成0为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的,所以,它反映的就是输入状态。1.2、PLC的结构及工作原理1.2.1 PLC的结构:PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程模块装置组成,它的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。(1) CPU模块 CPU主要又微处理器(CPU芯片)和存储器组成。在PLC控制系统中CPU模块相当于人的大脑和心脏,它不断的采集输入信号,执行用户程序,刷新系统的输出
11、;(2)存储器模块存储器用来存储程序和数据。可编程控制器配有两种存储器:系统存储器和用户存储器.系统存储器:存放系统管理程序,用只读存储器实现.用户存储器:存放用户编制的控制程序,一般用RAM实现或固化到只读存储器中.(3)I/O模块 输入模块(input)和输出模块(output)简称I/O模块,它们是联系系统外部设备和CPU模块的桥梁,是连接用户输入输出设备和PLC控制器,将各输入信号转换成PLC标准电平供PLC处理,再将处理好的输出信号转换成用户设备所要求的信号驱动外部负载. 对输入输出接口的要求:良好的抗干扰能力;对各类输入输出信号(开关量、模拟量、直流量、交流量)的匹配能力.PLC输
12、入输出接口的类型:模拟量输入输出接口、开关量输入输出接口(直流、交流及交直流).用户应根据输入输出信号的类型选择合适的输入输出接口.(4)编程模块 编程器是PLC必不可少的重要外部设备。编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的用户程序存储器中。编程器不仅能对程序进行写入、读出、修改,还能对PLC的工作状态进行监控,同时也是用户与PLC之间进行人机对话的界面。随着PLC的功能不断增强,编程语言多样化,编程已经可以在计算机上完成。 图1-1 PLC结构图1.2.2 PLC的工作原理 (一) 基本工作模式:PLC有运行模式和停止模式: 1.运行模式:它分为内部处理、通信操作、输入处理、程序执
13、行、输出处理五个阶段. 2.停止模式:当处于停止工作模式时,PLC只进行内部处理和通信服务等内容. (二) PLC工作过程:a.内部处理阶段:在此阶段,PLC检查CPU模块的硬件是否正常,复位监视定时器,以及完成一些其它内部工作.b.通信服务阶段在此阶段,PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令,更新编程器的显示内容等,当PLC处于停止状态时,只进行内容处理和通信操作等内容.c.输入处理阶段输入处理也叫输入采样.在此阶段顺序读取所有输入端子的通断状态,并将所读取的信息存到输入映象寄存器中,此时,输入映像寄存器被刷新.d.程序处理阶段按先上后下,先左后右的步序,对梯形图程序进行逐句扫描并根
14、据采样到输入映像寄存器中的结果进行逻辑运算,运算结果再存入有关映像寄存器中.但遇到程序跳转指令,则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址.e.输出刷新阶段程序处理完毕后,将所有输出映象寄存器中各点的状态,转存到输出锁存器中,再通过输出端驱动外部负载.在运行模式下, PLC按上述五个阶段进行周而复始的循环工作,称为循环扫描工作方式.(三) PLC工作方式与特点:集中采样、集中输出、周期性循环扫描,串行工作方式1. 扫描周期:PLC 的工作方式是一个不断循环的顺序扫描工作方式.每一次扫描所用的时间称为扫描周期或工作周期. PLC 运行正常时,扫描周期的长短与 CPU 的运算速度有关,与I/O 点
15、的情况有关,与用户应用程序的长短及编程情况等均有关.通常用 PLC 执行 1K 指令所需时间来说明其扫描速度 ( 一般 110ms/K) .2. 输出滞后:指从PLC的外部输入信号发生变化至它所控制的外部输出信号发生变化的时间间隔.一般为几十100ms.引起输出滞后的因素:输入模块的滤波时间、输出模块的滞后时间、扫描方式引起的滞后.3. 由于PLC是集中采样,在程序处理阶段即使输入发生了变化,输入映象寄存器中的内容也不会变化,要到下一周期的输入采样阶段才会改变.4. 由于PLC是串行工作,所以PLC的运行结果与梯形图程序的顺序有关.1.3、全自动洗衣机的结构和工作原理1、全自动洗衣机的实物示意
16、图:全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放的。外桶固定,作盛水用。内桶可以旋转,作脱水(甩水)用。内桶的四周有很多小孔,使内外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时,通过电控系统使进水阀打开,经进水管将水注入到外桶。排水时,通过电控系统使排水阀打开,将水由外桶排出到机外,洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正反转来实现,此时,脱水桶并不旋转。脱水时,通过电控系统将离合器合上,由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高低水位开关分别用来检测高低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作,停止按钮用来手动停止进水、停水、脱水及报警,排水按钮用来手动排水。
17、图1-2 自动洗衣机示意图2、普通洗衣机的工作流程示意图如图1-3所示。洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水和脱水4个过程组成。在半自动洗衣机中,这4个过程分别用相应的按钮开关来控制。全自动洗衣机中,这4个过程可做到全自动依次运行,直至洗衣结束。自动洗衣机的进水、洗衣、排水和脱水是通过水位开关、电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控制,从而实现自动控制的。水位开关用来控制进水到洗衣机内高、中、低水位;电磁进水阀起着通断水源的作用。进水时,电磁进水阀打开,将水注入;排水时,电磁排水阀打开,将水排出;洗衣时,洗涤电动机启动;脱水时,脱水桶启动。 结束 进水 脱水开始 洗衣 排水图1-3 普通洗衣机的工作流
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