毕业设计(论文)PLC工业全自动洗涤机.doc
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1、工业全自动洗涤机摘 要本文介绍了采用可编程控制器(PLC)作为核心控制部件,并利用计算机进行组态监控的全自动洗衣机控制系统。文章介绍了洗衣机的结构,对全自动洗衣机的控制系统进行了分析,在此基础上提出了基于PLC的全自动洗衣机控制方案,并对方案进行了论证,根据洗衣机的工作原理,设计了流程及程序,对按钮,继电器,开关,变频器等其它一些输入/输出点进行控制,实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于洗涤,排水,脱水的时间均由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。具有智能化程度高、安全可靠、方便、灵活等特点。关键词:PLC;全自动洗衣机;变频器;继电器AbstractThis articl
2、e used programmable controller PLC to realize the washer completely automatic control, explained the PLC control principle method, the characteristic and controlled the washer the characteristic. The article during introduction washer structure, carries on the analysis to the completely automatic wa
3、sher control system, proposed in this foundation based on the PLC completely automatic washer control plan, and has carried on the proof to the plan, has carried on the design according to the washer principle of work to the procedure and the flow, has the intellectualized degree high, safe reliable
4、 and so on the characteristics. To the button, the relay, the switch, the frequency changer and so on other some I/O spot carries on the control, realized the washer to wash clothes the process automation. Because spreads every time lavation, draining water, dehydrated time by PLC in counter control
5、, so long as therefore the change counter parameter may change the time.Keywords: Programmable Logic Controller; The automatic process; converter; control relay 目录1课题分析 12控制任务和要求 13过程分析 14方案分析 35所选PLC的特征 55.1简介 55.2HMI操作方式 66程序设计 96.1梯形图设计 96.1.1I/O编号分配表 106.1.2梯形图设计(基本指令) 106.1.3梯形图设计(功能指令) 116.1.4
6、梯形图原理说明 126.2指令程序 .136.2.1基本指令程序 136.2.2功能指令程序 166.2.3接线原理 197调试分析 208结束语 219参考文献 221 绪论本章阐述了毕业论文选题的背景意义、洗衣机的发展历史以及自动化控制在工业生产和生活中所体现的应用价值,包括目前的应用范围及发展的前景。1.1 选题的背景意义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
7、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。工业洗衣机主要特点: 工业洗衣机采用卧室滚筒型,工业洗衣机的内外筒均采用优质不锈钢板精制而成,平整光亮,耐腐蚀,对织物的磨损小且无损伤,机器使用寿命长; 工业洗衣机内筒门
8、盖均装有不锈钢安全锁紧机构,外筒门盖上设有电器互锁装置,运转安全可靠; 工业洗衣机采用三角胶带传动,振动小、运转平稳、经久耐用。 工业洗衣机专业用于服装厂,水洗厂,宾馆,酒店,医院,工矿企业等。1.2 洗衣机的发展历史从古到今,洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动,而在洗衣机出现以前,对于许多人而言,它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣,手搓、棒击、冲刷、甩打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有人发明了木制手摇洗衣机。发明者是美国人比尔布莱克斯。布莱克斯的洗衣机构造极为简单,是在木筒里装上6块叶片,用手柄和齿轮传动,使衣服在筒内翻
9、转,从而达到“净衣”的目的。这套装置的问世,让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发,洗衣机的改进过程开始大大加快。 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。到1911年,美国试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世,标志着人类家务劳动自动化的开端。电动洗衣机几经完善,在1922年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。这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴,在立轴下端装有搅拌翼,电动机带动立轴,进行周期性的正反摆动,使衣物和水流不断翻滚,相互摩擦,以此涤荡污垢。搅拌式洗衣机结构科学合理,受到
10、人们的普遍欢迎。不过10年之后,美国本德克斯航空公司宣布,他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机,洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶,朝自动化又前进了一大步!直至今日,滚筒式洗衣机在欧美国家仍得到广泛应用。 随着工业化的加速,世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机,它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流,使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚,洗净衣物。1955年,在引进英国喷流式洗衣机的基础之上,日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此,波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。 20世纪60年代以
11、后,洗衣机在一些发达国家的消费市场开始形成系列,家庭普及率迅速上升。此间洗衣机在日本的发展备受瞩目。60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机,人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代,生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期,微电脑控制的全自动洗衣机横空出世,让人耳目一新。到80年代,“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便,功能更完备,洗衣程序更随人意,外观造型更为时尚进入90年代,由于电机调速技术的提高,洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节,诞生了许多新水流洗衣机。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。1.
12、3 自动控制的应用领域现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应,生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品,为了满足这一要求,生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性,可编程控制器简称PLC(Programmable Logic Controller)正是顺应这一要求出现的,它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。PLC的应用面广、功能强大、使用方便,是当代工业自动化的主要设备之一。PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中,当然PLC在其他领域也得到了迅速的发展。在发达的工业国家,PLC已经广泛的应用在所有的工业部门,随着其性能价格比的不断提高,
13、应用范围不断扩大,在我国有越来越多的行业领域开始应用到PLC。PLC的应用领域主要有数字量逻辑控制、运动控制、闭环过程控制、数据处理、通信联网等几个方面。1.4 本次毕设主要研究的内容本次毕业设计是利用西门子S7-200PLC对洗衣机进行全自动控制,掌握STEP7-Micro/KINGVIEW组态王的组态理论和组态方法,制作整个洗衣过程监控界面,对电动机及其他设备进行实时监控。在实现以上全部功能的前提下,再对监控界面的控制功能作进一步研究,监控界面的控制功能就是不在现场的情况下,对现场的设备进行控制。2 课题分析工业全自动洗涤机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一个中心安放的,外桶固定作盛
14、水桶用;内桶可能旋转,作脱水桶(甩水)用,内桶的四周有很很多小孔,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阀来来执行。进水时,通过电控系统使进水阀打开,往进水管进水注入外桶。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流盘的正反转来实现,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涤机工作,停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。2.1 控制任务和要求PLC投入运行,系统处于初始状态,准备好启动,启动时
15、开始进水,水满(即水位到达高水位)时停止进水并开始正洗涤。正转15秒后暂停,暂停3秒后开始反转,反转15秒后暂停,暂停3秒后,若正反洗涤未满足N次(由触摸屏输入的数据)则返回从正转洗涤开的动作,若满足则开始排水,排水水位若下降到低水位时,开始脱水并继续排水,脱水10秒后完成一次从进水到脱水的工作过程。若未完成N次大循环,则返回从进水开始的作部动作,进行下一次大循环;若完成大循环则进行洗完报警,报警10秒结束全部过程自动停机。此外还要求可以按排水按钮以实现手动排水;按停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。2.2 过程分析由课题分析和要求中,我们可以清楚的看到工业全自动洗涤机的全部流程,在
16、这之中,我们和2个计数器,其自动洗涤动作过程及定时/计数器所处位置如下:启动 电磁阀得电 水位控制开关动作 正转洗涤 延时15秒(定时器) 暂停3秒(定时器) 反洗涤 延时15秒(定时器) 暂停3秒(定时器) 正反洗涤小循环N次(计数器) 排水电磁阀得电 低水位控制开关动作 延时10秒(定时器) 从进水开始大循环N次(计数器) 报警 延时10秒(定时器) 自动停机(流程图如下)另外还要保证排水按钮能够手动排水,停止按钮能够停止进水、排水、及报警(手动停止)3 流程图 4 方案分析传统的工业控制系统,即继电器一接触器控制系统,其控制系统都是按照预先规定好的时间或条件顺序的工作,若要改变控制顺序,
17、就必须改变控制器的硬件接线,十分麻烦。因此,无法满足复杂多变的现代生产过程。自20世纪60年代末期世界第一台可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)问世以来,PLC发展迅猛,它将传统的继电器控制技术和现代的计算机信息处理技术的优点有机的结合起来,成为工业自动化领域中最重要.应用最多的控制设备,现在编程控制器的应用程度已经成为一个国家工业水平的标志。 4.1 可靠性高PLC的一个显著特点是可靠性高。PLC组成的控制系统用软件代替了传统的继电器控制中的复杂硬件线路,因此使用PLC 的控制系统显然故障小于不使用PLC的控制系统。另一方面,PLC本身采用
18、了抗干扰能力强的微处理器做CPU,电源采用多级滤波并采用集成稳压块稳压,以适应电网电压的波动;输入/输出回路采用光电隔离技术,工业采用的PLC还采用了较多的屏障措施。4.2 丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号,如:交流或直流.开关量或模拟量.强电或弱电等,有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备直接连接。另外为了提高操作性能,它还有多种人一机对话的接口模块;为了组成工业局部网络,它还有多种通信联网的接口模块等。4.3 采用模块化结构为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型PLC以外,绝大部分PLC采用模块化结构。PLC的各个部件,包括CPU.电源.I/O等都采用模块化设计,由机
19、架和电缆连接起来,系统的规模和功能可以根据拥护的需要自行组合,使系统结构十分灵活。PLC的内部不需要接线和焊接,只要编程就可以使用,故安装方便。PLC辅助触点的使用不受次数的限制,内部器件可多到使用户不感到什么限制,只需要考虑输入.输出点个数就可以了。4.4 编程简单,使用方便PLC的设计宗旨是使用方便,使计算机控制技术得到推广和普及。目前大多数的PLC均采用继电器控制形式的梯形图编程方式。采用这种编程方式既继承了传统控线路的清晰直观感,又顾及了大多数电气技术人员的读图习惯。4.5 安装简单,维修方便PLC不需要专门的机房,可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需要将现场的各种设备与PLC相应
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