PLC全自動洗衣機課程設(shè)計.doc

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目 錄 前 言…………………………………………………1 第一章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)方案..............2 1.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計的基本準則...............3 1.2 PLC的簡要介紹…………………………………….4 1.3 PLC的控制特點…………………………………… 5 1.4洗衣機的PLC控制系統(tǒng)…………………………………6 1.5 控制系統(tǒng)理論………………………………………7 1.6主電路原理圖………………………………………. 第二章 可編程控制器的硬件設(shè)計…………………… 2.1可編程控制器的選擇…………………………….. 2.2可編程控制器I/O口分配表……………………… 2.3外部接線圖…………………………………….. 第三章 可編程控制器的軟件設(shè)計……………………. 3.1 全自動洗衣機的控制要求………………………… 3.2 洗衣機工作流程圖………………………………… 3．3控制系統(tǒng)的梯形圖……………………………….. 第四章 課程設(shè)計體會………………………………… 參考文獻……………………………………………….. 前 言 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，家庭電器全自動化成為必然的發(fā)展趨勢。全自動洗衣機的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機是國內(nèi)家電業(yè)唯一不打價格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國產(chǎn)洗衣機無論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步。縱觀洗衣機市場，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機一直在市場上占主導(dǎo)地位。洗衣機的全自動化、多功能化、智能化是其發(fā)展方向?；谌詣酉匆聶C的應(yīng)用日益廣泛，利用PLC控制，與傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)相比較，其特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個過程不需要人工操作，可靠性、節(jié)能性得到了提高。PLC控制不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少，與此同時系統(tǒng)維修簡單、維修時間縮短。 第一章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)方案 1. 1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計的基本準則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則。 1. 最大限度地滿足被控對象的控制要求 充分發(fā)揮PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進的國內(nèi)、國外資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。 2. 保證PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計者 在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。 3. 在滿足控制要求的前提下，力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便 一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護也將導(dǎo)致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注 意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。 4. 考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進，在選用PLC 時，在I/O 點數(shù)和內(nèi)存容量上適當留有余地。 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O 點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進。 5. 軟件設(shè)計主要是指編寫程序，要求程序結(jié)構(gòu)清楚，可讀性強，程序簡短，占用內(nèi)存少，掃描周期短。 1．2 PLC的簡要介紹 PLC可編程序控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 PLC是基于電子計算機，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制，而主要靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進行入出信息變換實現(xiàn)控制。入出信息變換、可靠物理實現(xiàn)，可以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點。入出信息變換靠運行存儲于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序(不可更改)，又有用戶自行開發(fā)的應(yīng)用（用戶）程序。系統(tǒng)程序提供運行平臺，同時，還為PLC程序可靠運行及信號與信息轉(zhuǎn)換進行必要的公共處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶程序。 PLC是基于電子計算機，但并不等同于普通計算機。普通計算機進入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的出入，只要人機的界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實時性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。 1. 3 PLC的控制特點 PLC系統(tǒng)的特點： 1）可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強，平均無故障時間長。 2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅(qū)動能力等都可以根據(jù)實際控制要求進行選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。 3）編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的，多種面向廣大工程設(shè)計人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡潔，明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計算機控制容易。 單片機系統(tǒng)的特點： 1）要求環(huán)境，單片機對環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。 2）編程和PLC相比難以學(xué)習(xí)，主要是單片機采用匯編語言或者是C語言，這些高級語言和PLC語言相比，難以學(xué)習(xí)。 3）功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結(jié)構(gòu)簡單，處理速度快。 1.4 洗衣機的PLC控制系統(tǒng) 全自動洗衣機采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。它是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。 典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1-1所示： 圖1-1 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖 1.5 控制系統(tǒng)理論 用PLC控制的全自動洗衣機各種動作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖1-2 全自動洗衣機各種動作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)的PLC的輸入信號控制開關(guān)，進水閥，排水閥和電動機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構(gòu)。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電動機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定，而電動機的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。 家用洗衣機電相為單相電機，常采用電容啟動，單相電機改變轉(zhuǎn)向的原理是：副繞組的電流超前或者滯后于主繞組便可以正傳或者反轉(zhuǎn)。根據(jù)這個原理可以調(diào)換主繞組或者副繞組的接線端。 圖1-3單相電機正反接線圖 圖 1-4單相電機正反內(nèi)部線路示意圖 1.6 主電路原理圖 圖 1-5主電路原理圖 第二章 可編程控制器的硬件設(shè)計 2.1可編程控制器的選擇 根據(jù)輸入信號及輸出信號的數(shù)量，選用西門子S7-200型可編程控制器. 2.2可編程控制器I/O口分配表 地址編號 名稱 代碼 地址編號 名稱 代碼 I0.0 電源開啟按鈕開關(guān) SB1 Q0.0 進水閥門 YV1 I0.1 停止按扭 SB2 Q0.1 排水閥門 YV2 I0.2 高水位選擇開關(guān) K1 Q0.2 電機正轉(zhuǎn) KM1 I0.3 中水位選擇開關(guān) K2 Q0.3 電機反轉(zhuǎn) KM2 I0.4 低水位選擇開關(guān) K3 Q0.4 脫水 YC I0.5 水排空傳感器 SQ1 Q0.5 報警器 SPK I0.6 高水位傳感器 SQ2 I0.7 中水位傳感器 SQ3 I1.0 低水位傳感器 SQ4 I1.1 手動排水開關(guān) K4 I1.2 手動脫水開關(guān) K5 2.3 外部接線圖 如圖2-2所示，洗衣機要實現(xiàn)衣服的洗滌，漂洗和脫水，就要通過上述動作來實現(xiàn)，而這些動作可以通過PLC控制來實現(xiàn)。同時加上開關(guān)和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報警器和欠電壓檢測保護電路等，就可以形成完整的PLC控制系統(tǒng)。通過軟件編程達到對整個洗衣過程進行檢測控制和用戶交互。 此外，在少數(shù)全自動洗衣機上，以繼電器作各電氣工作部件驅(qū)動電路的電源開關(guān)，由PLC控制繼電器觸點開關(guān)的通斷，實現(xiàn)洗衣機的程序運轉(zhuǎn)。 圖 2-2外部接線圖 第三章 可編程控制器的軟件設(shè)計 3.1 全自動洗衣機的控制要求 1、按下啟動按鈕及水位選擇開關(guān)，開始進水直到高（中、低）水位，關(guān)水 2、2秒后開始洗滌 3、洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒 4、如此循環(huán)5次，總共320秒后開始排水，排空后脫水30秒 5、開始清洗，重復(fù) 1——4，清洗兩遍 6、清洗完成，報警3秒并自動停機 7、若按下停車按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數(shù)） 3.2 洗衣機工作流程圖 圖 3-1 流程圖 3．3控制系統(tǒng)的梯形圖 第四章 課程設(shè)計體會 通過這次課程設(shè)計，使自己明白了扎實的理論知識和實踐能力的重要性。以前只是懵懵懂懂理解了書中的基本的知識，掌握不是很牢固，在這次課程設(shè)計中吃了不少的閉門羹，從而增加了自己的困阻，走了許多彎路。意識到了PLC編程技術(shù)在現(xiàn)實中的廣泛應(yīng)用，并了解到自己學(xué)習(xí)中的不足不處，看到看理論與實踐的差距。這次課設(shè)，學(xué)會了很多的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了書本上沒有的知識，懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正學(xué)到知識，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在課設(shè)之中遇到了一些問題，最后在肖老師的指導(dǎo)下、同學(xué)們的幫助下 完成了這次課設(shè)，在此表示衷心的感謝！ 參考文獻 [1] 電氣控制與PLC應(yīng)用/陳建明主編.-2版.-北京：電子工業(yè)出版社，2010.1 [2] 廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用．北京：機械工業(yè)出版社,2003 [3] 李國厚.PLC原理及應(yīng)用設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社,2005 [4] 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