畢業(yè)設計論文基于S7200系列PLC對全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計

1、畢業(yè)設計（論文）-基于s7-200系列plc對全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計 包頭輕工職業(yè)技術院畢業(yè)論文 題 目 基于plc的洗衣機控制班 級 電氣自動化103006班姓 名 指導教師 2012年3月29日摘要隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術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)洗衣機無論在質量上還是功能上都和世界領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地位本文介紹了利用s7-200系列plc對全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制闡述了控制方案實現(xiàn)全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制

2、有多種可以采用早期的模擬電路數(shù)字電路或模數(shù)混合電路近年來隨著科技的飛速發(fā)展單片機plc的應用不斷地走向深入同時帶動傳統(tǒng)的控制檢測技術的不斷更新本文采用德國西門子公司生產(chǎn)的s7-200型plc 作為核心控制器進行全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設計并且設計出了系統(tǒng)結構圖程序指令梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案同時根據(jù)全自動洗衣機控制系統(tǒng)總體控制要求和特點確定plc 的輸入輸出分配并進行現(xiàn)場調試關鍵字plc 全自動洗衣機控制系統(tǒng) plc程序設計關鍵詞plc洗衣機控制目 錄第一章 緒論111 課題的研究背景112 洗衣機的分類113洗衣機發(fā)展與現(xiàn)狀214本課題研究的主要內容2第二章 全自動洗衣機的基本結構52

3、1 全自動洗衣機的原理和構造522 洗滌脫水系統(tǒng)723 排水和進水系統(tǒng)7第三章 可編程序控制技術31 plc的定義第四章 硬件電路的設計631 plc的選擇6com 輸入地址分配表6com 輸出地址分配表6com cpu功能與結構的選擇632 plc外部接線圖733 洗衣機示意圖7第五章 軟件的設計941 plc控制順序功能圖942 系統(tǒng)梯形圖1043 系統(tǒng)指令語句表13結 論15致 謝16參考文獻17第一章 緒論11 課題的研究背景本次設計基于plc的全自動洗衣機控制本文的課題源于市場上洗衣機產(chǎn)品采用plc控制開發(fā)的周期短開發(fā)成本低可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場控制plc控制具有實時性信號處理時間短速

4、度快更能滿足各個領域大中小型工業(yè)控制項目可靠性高豐富的io卡件質優(yōu)價廉性價比高安裝簡單維修方便12 洗衣機的分類普通洗衣機其洗滌漂洗脫水等功能均須手工轉換半自動洗衣機它能在洗滌漂洗脫水等功能之間實現(xiàn)某兩個功能的自動轉換全自動洗衣機它能自動實現(xiàn)洗滌漂洗脫水等所有功能2按結構與洗滌方式分類波輪式洗衣機這種洗衣機是在立式洗衣桶底部安裝一個攪動水流的波輪靠波輪的快速旋轉使衣物不斷翻滾摩擦從而達到洗滌的目的我國城鄉(xiāng)家庭普遍采用這種洗衣機其優(yōu)點是洗滌時間短10分鐘左右洗凈度高結構簡單使用方便價格低用電省占地少缺點是用水多洗衣量15千克少衣物易纏繞去污不均勻對短纖維織物磨損大滾筒式洗衣機它是通過滾筒的轉動使

5、衣物隨滾筒內的凸筋上升而后借自重下跌如此不斷翻滾達到洗滌的目的其優(yōu)點是用水省洗衣量大520千克洗滌劑用量省對衣物磨損率較低可用熱水洗滌易實現(xiàn)自動化缺點是洗滌時間長4060分鐘耗電量大洗凈度低結構復雜噪音大價格高因此這種洗衣機多集體單位使用攪拌式洗衣機它是通過裝有攪伴翼的立軸旋轉擺動帶動水流和衣物從而達到洗滌的目的其優(yōu)點是洗滌量大去污均勻磨損小缺點是洗滌時間長振動大占地多價格高結構復雜噴流式洗衣機它通過安裝在洗衣桶側壁的波輪的旋轉在桶中形成噴流使衣物受到水流的沖擊從而達到洗滌的目的其優(yōu)點是洗滌時間短洗凈度高結構簡單價格便宜缺點是對衣物磨損嚴重有時甚至會撕裂衣物去污均勻度差水和洗滌劑用量大噴射式洗

6、衣機它通過安裝在洗衣桶底部的水泵不斷抽水沖刷衣物使衣物在桶內翻滾轉動從而達到洗滌的目的其優(yōu)點是衣物磨損率低故尤適于洗滌絲絹等細軟織物結構簡單價格低缺點是洗凈度低洗滌時間長洗衣量少振動式洗衣機它是通過洗衣桶底部電磁振動板的高速振動使水產(chǎn)生波浪和翻滾從而達到洗滌衣物的目的其優(yōu)點是磨損率低結構簡單價格便宜缺點是洗凈度低振動噪音大以上六種不同結構和洗滌方式的洗衣機均有相應的普通型半自動型和全自動型世界上第一臺洗衣機但這臺洗衣機使用費力且損傷衣服因而沒被廣泛使用但這卻標志了用機器洗衣的開端1874年手洗時代受到了前所未有的挑戰(zhàn)美國人發(fā)明了木制手搖洗衣機1880年蒸氣洗衣機蒸氣動力開始取代人力蒸汽洗衣機之

7、后水力洗衣機內燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)1910年美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機電動洗衣機的問世標志著人類家務勞動自動化的開端1922年美國改造了洗衣機的洗滌結構把拖動式改為攪拌式使洗衣機的結構固定下來這也就是第一臺攪拌式洗衣機的誕生1932年美國研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣機1955年在引進噴流式洗衣機的基礎之上研制出獨具風格并流行至今的波輪式洗衣機時地推出了滾筒洗衣機它最大的優(yōu)點是磨損率小但洗凈率比波輪式低價格洗衣機產(chǎn)品可以分三類普通型半自動型和全自動型普通型和半自動型洗衣機都需要人為參與操作才能完成洗衣甩干排水全過程而全自動洗衣機在整個洗滌甩干過程中無需人為操作和監(jiān)控海爾小天鵝榮事達松下惠

8、而浦水仙lg熊貓西門子日立好用可靠性高抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造內部電路采取了先進的抗干擾技術具有很高的可靠性易學易用深受工程技術人員歡迎plc作為通用工業(yè)控制計算機是面向工礦企業(yè)的工控設備系統(tǒng)的設計建造工作量小維護方便容易改造plc用存儲邏輯代替接線邏輯大大減少了控制設備外部的接線使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短同時維護也變得容易起來更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能這很適合多品種小批量的生產(chǎn)場合體積小重量輕能耗低由于體積小很容易裝入機械內部是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備1深入了解洗衣機的發(fā)展結構

9、及控制要求2控制系統(tǒng)設計包括硬件設計plc的選擇各硬件模塊的介紹軟件設計編程方法3對編寫好的編譯程序進行實際調試第二章 全自動洗衣機的基本結構21 全自動洗衣機的原理和構造全自動洗衣機在結構上大致可分為3中類型即波輪式滾筒式和攪拌式我國的洗衣機在結構上主要有波輪式和滾筒式兩類產(chǎn)品的類型以波輪式為主其他類型為輔首先做一下比較滾筒式洗衣機具有如下性能1更好的軟化衣物纖維減小洗滌過程中衣物的損傷和變形并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬松2提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉加快洗衣粉中弱酸性物質與污物的化學反應速度提高洗衣粉中酶的活性同時有利于溶解汗?jié)n血漬降低灰塵油污的粘附作用從而可在同樣的洗凈比下大幅度降低

10、洗滌過程對機械力的需求3溫度高有利于污物在水中的擴散4高溫能有效的殺死一些細菌沒有加溫的洗滌的波輪式洗衣機無論怎樣的水流要達到一定的洗凈比都必須有足夠的機械力而機械力對衣物是由損傷的這就決定了波輪式洗衣機的磨損率大大高于滾筒式洗衣機各種新水流基本原理是一樣的就是盡量以紊亂的水流減小衣物的纏繞增大水流的沖刷力以用于洗滌與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之間的摩擦方式相比水流沖刷對衣物的損傷較小滾筒式洗衣機有如下特點1磨損低沒有纏繞機械傳動部分簡單可靠壽命長于波輪式洗衣機2自動化程度高可以自動投放洗衣粉漂白粉等為不同質地的棉制品化纖制品羊毛制品設計了不同的洗滌程序和洗滌溫度使洗滌更為科學設有防皺浸泡功

11、能可將洗好的衣物浸泡在清水里到晾曬前再甩干避免衣物甩干后不能及時取出晾曬而起皺省水省洗衣粉滾筒式洗衣機不需要水位高過衣物從而可節(jié)約用水并可減少洗衣粉的投放量高溫洗滌有一定的滅菌作用洗滌過程噪聲小滾筒式洗衣機屬封閉式洗滌可以有效屏蔽內桶轉動聲和水流聲而波輪式洗滌的水流聲脫水內桶轉動聲是不可避免的且剎車裝置和電磁閥動作聲音也很大由于滾筒式洗衣機的價格大大高于波輪式洗衣機所以波輪式洗衣機仍然受到普遍歡迎波輪式洗衣機的特點水流方面現(xiàn)在波輪式全自動洗衣機出現(xiàn)了一種新水流的形式如lg的拳擊棒松下的雙瀑布榮事達的網(wǎng)絡水流等都采用了這種水流程序控制器新推出的波輪式全自動洗衣機均采用單片機程序控制器原來的機械式

12、程序控制器基本上已被淘汰各廠家生產(chǎn)的各種型號的波輪式全自動洗衣機的控制程序有所不同如在模糊控制的洗衣機中單片機通過采集水位傳感器布量傳感器光傳感器的信號以及電動機的轉速判斷出衣物的質地多少贓物程度從而自動調整對衣物進行合理的洗滌不銹鋼內桶波輪式洗衣機采用了不銹鋼內桶減小衣物和內桶壁摩擦力從而減輕衣物的磨損同心洗同心洗是直接把電動機軸與洗衣桶主軸同心安裝直接驅動使洗滌和脫水時洗衣桶振動減小噪聲降低變頻波輪式洗衣機可以對不同質地的衣物自動選擇不同的電動機轉速從而給不同質地的衣物以恰當?shù)南礈鞆姸仍诒ＷC洗得干凈的同時也最大限度地降低衣物的磨損同時還可以在脫水甩干時由慢到快地啟動使衣物在桶內分布均勻脫水

13、效果好同時由于衣物均勻分布在洗衣桶的四周洗衣桶的重心落在軸心上可以減小振動降低噪聲但是價格較貴波輪式全自動洗衣機通常都采用將洗滌脫水桶套裝在盛水桶內的同軸套桶式結構雖然它們各自牌號和型號都不同但其結構都是由洗滌脫水系統(tǒng)進排水系統(tǒng)電動機和傳動系統(tǒng)電器控制系統(tǒng)以及支撐機構5大部分組成的支撐機構主要有箱體吊桿及控制臺組成它除了安裝和連接洗衣機的各種零件外還具有減振及防護裝飾的作用22 洗滌脫水系統(tǒng)它主要有盛水桶洗滌桶和波輪組成盛水桶又稱為外桶主要用來盛放洗滌液盛水桶固定在鋼制底板上通過4根吊桿懸掛在洗衣機箱體上電動機離合器排水閥等部件都裝在桶底下面洗滌桶又稱為脫水桶或者離心桶也稱為內桶它的主要功能是

14、用來盛放衣物在洗滌或漂洗時配合波輪完成洗滌或漂洗功能在脫水時便成為離心式的脫水桶波輪是全自動洗衣機中對衣物產(chǎn)生機械作用的主要部件按波輪的形狀來分基本上有小波輪直徑在160mm左右的渦卷式水流和大波輪直徑在300mm左右新水流兩類23 排水和進水系統(tǒng)波輪式全自動洗衣機的進排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制為了對桶內的水位進行檢測和控制洗衣機上都安裝有水位控制器水位開關波輪式全自動套桶洗衣機使用最多的水位開關是空氣壓力式開關主要有氣壓傳感器裝置控制裝置及電觸點開關3部分組成用來監(jiān)視水位的高低此外電磁閥分進水和排水電磁閥進水電磁閥是洗衣機上的自動進水開關它受水位開關動斷觸點的控制而排水電磁閥是全自動洗衣機上

15、的自動排水裝置同時還起改變離合器工作狀態(tài)進水排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場的原理洗衣機電磁閥在進排水時使用220v交流電壓與電磁閥線圈接通形成磁場電磁線圈吸合自動打開香蕉閥門洗衣機里的水就順著管道流出去了斷電后電磁閥線圈失去電流磁場消失電磁鐵松開橡膠閥門自動關閉洗衣機里的水就流不出去了 第三章 可編程序控制技術31 plc的定義plc的定義由于plc在不斷發(fā)展因此對它進行確切的定義是比較困難的國際電工委員會 international electrical committeeiec 在1987年的第3版中對plc作了如下的定義plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的進行數(shù)字運算操作的電

16、子裝置它采用可以編制程序的存儲器用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算順序運算定時計數(shù)和算術運算等操作的指令并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程plc及其有關的外圍設備都應按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體和易于擴展其功能的原則而設計plc的特點plc的迅速發(fā)展除了工業(yè)自動化的客觀需要外還因其有許多獨特的優(yōu)點 編程方法簡單易學 功能強性能價格比高 硬件配套齊全用戶使用方便適應性強 可靠性高抗干擾能力強 平均無故障時間3-5萬小時 系統(tǒng)的設計安裝調試工作量少 維修工作量小維修方便 體積小能耗低 價格越來越便宜圖3-3 plc外部接線圖33 洗衣機示意圖如圖3-4所示為洗衣機示意圖

17、在圖中st4為高水位傳感器st5為中水位傳感器st6為低水位傳感器st7位水排盡傳感器當選擇好水位后yv1打開開始進水當水位到達相應水位時相應的傳感器送出on信號否則為off只有當水上升到與選擇水位相開關一致時yv1關閉停止進水開始洗衣圖3-4洗衣機示意圖第四章 軟件的設計41 plc控制順序功能圖順序功能圖它是描述控制系統(tǒng)的控制過程功能和特性的一種圖形順序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術他是一種通用的技術語言全自動洗衣機控制系統(tǒng)plc控制狀態(tài)流程圖見圖611圖6 plc控制狀態(tài)流程圖42 系統(tǒng)梯形圖梯形圖是plc模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法它由觸點線圈或功能方框等構成梯形圖左右的垂直

18、線稱為左右母線畫梯形圖時從左母線開始經(jīng)過觸點和線圈或功能方框終止于右母線在梯形圖中可以把左母線看作是提供能量的母線觸點閉合可以使能量流過直到下一個元件觸點斷開將阻止能量流過這種能量流我們稱之為能流實際上梯形圖是cpu仿真繼電器控制電路圖使來自電源的電流通過一系列的邏輯控制條件根據(jù)運算結果決定邏輯輸出的模擬過程梯形圖中的基本編程元素有觸點線圈和方框觸點代表邏輯控制條件觸點閉合時表示能量可以流過觸點分常開觸點和常閉觸點兩種形式線圈通常代表邏輯輸出的結果能量流到則該線圈被激勵方框代表某種特定功能的指令能量流通過方框時則執(zhí)行方框所代表的功能方框所代表的功能有很多種例如定時器計數(shù)器數(shù)據(jù)運算等43 系統(tǒng)指

19、令語句表結 論通過本系統(tǒng)的設計對全自動洗衣機的控制系統(tǒng)有了深入的理解全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了西門子plc的特點對按鈕電磁閥開關等其他一些輸入輸出點設備進行控制實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化由于每遍的洗滌排水脫水的時間由plc內計數(shù)器控制所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間牛仔這次畢業(yè)設計終于順利完成了在設計中遇到了很多編程問題最后在石磊老師的辛勤指導下終于游逆而解同時在石磊老師的身上我學得到很多實用的知識在此我表示感謝對于在學習和生活中幫助我和鼓勵我的老師和同學們我再次表示衷心的感謝你們對于我的幫助使我在心中無以言表參 考 文 獻1 王鶯工業(yè)可編程控制器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢j 北京航天技術與民品1

20、9995-302 潘元明國內外全自動洗衣機現(xiàn)狀j家電大視野200311-923 吳中俊主編可編程控制器原理及應用m 北京機械工業(yè)出版社200428-294 吳中俊可編程序控制器原理及應用m北京機械工業(yè)出版社200429-345 王永華電氣控制及plc應用技術m 北京北京航空航天大學出版社200380-966 許謬電氣控制與plc控制技術m 北京機械工業(yè)出版社2005153-1547 殷洪義可編程控制器選擇設計與維護m 北京機械工業(yè)出版社200224-498 許謬電氣控制與plc控制技術m 北京機械工業(yè)出版社20052189 袁亮s7-200 plc實驗指導書m 綿陽綿陽師范學院出版社20092-3包頭輕工職業(yè)技術學院畢業(yè)論文i7an i01 m11network 15 ld m11o q04an t42o i06lpsan i01 q04lppton t42 300network 16 大循環(huán)3次ld m11a t42o m12an m13an m01 m12network 17 ld m12ld m13ctu c51 3network 18 洗衣結束報警3秒ld c51a m12o m13an m00 m13network 19 ld m13o q05ld m00a q01a t42oldan t43 q05ton t43 30ld m05a t40o m06an