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文檔簡介
2023屆分類號:TP273單位代碼:10452? 本科專業(yè)職業(yè)生涯設(shè)計把握機遇,迎接未來全自動洗衣機的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計姓名劉滕寶學(xué)號年級2023專業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化系(院)工學(xué)院指導(dǎo)教師王寧寧2023TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK1前言 PAGEREF_Toc\h1HYPERLINK\l"_Toc"2自我分析 PAGEREF_Toc\h1HYPERLINK\l"_Toc"3職業(yè)分析?PAGEREF_Toc\h1HYPERLINK\l"_Toc"3.1專業(yè)分析 PAGEREF_Toc\h1HYPERLINK\l"_Toc"3.2社會環(huán)境分析?1HYPERLINK3.3職業(yè)環(huán)境分析 PAGEREF_Toc\h2HYPERLINK\l"_Toc"3.4職業(yè)分析小結(jié)?PAGEREF_Toc\h3HYPERLINK4職業(yè)定位與發(fā)展 PAGEREF_Toc\h3HYPERLINK\l"_Toc"5結(jié)語 PAGEREF_Toc\h5HYPERLINK\l"_Toc"第二部分全自動洗衣機的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計?PAGEREF_Toc\h6HYPERLINK\l"_Toc"摘要 PAGEREF_Toc\h6HYPERLINKAbstract?PAGEREF_Toc\h7HYPERLINK\l"_Toc"1緒論?PAGEREF_Toc\h8HYPERLINK\l"_Toc"1.1可編程序控制器簡介 PAGEREF_Toc\h8HYPERLINK1.1.1可編程序控制器的產(chǎn)生和發(fā)展 PAGEREF_Toc\h8HYPERLINK1.1.2可編程序控制器的分類?PAGEREF_Toc\h9HYPERLINK\l"_Toc"1.1.3可編程序控制器的重要生產(chǎn)廠家?PAGEREF_Toc\h10HYPERLINK\l"_Toc"2全自動洗衣機控制系統(tǒng)的控制規(guī)定 PAGEREF_Toc\h12HYPERLINK\l"_Toc"2.1全自動洗衣機的工作原理?PAGEREF_Toc\h12HYPERLINK\l"_Toc"2.2設(shè)備控制規(guī)定?PAGEREF_Toc\h12HYPERLINK2.2.2強制停止 PAGEREF_Toc\h13HYPERLINK\l"_Toc"3全自動洗衣機控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置 PAGEREF_Toc\h143.1控制系統(tǒng)構(gòu)成圖?PAGEREF_Toc\h14HYPERLINK\l"_Toc"3.1.1控制系統(tǒng)圖?PAGEREF_Toc\h14HYPERLINK\l"_Toc"3.1.2PLC框架配置圖?PAGEREF_Toc\h14HYPERLINK\l"_Toc"3.1.3I/O地址分派 PAGEREF_Toc\h143.2模塊功能概述 PAGEREF_Toc\h15HYPERLINK\l"_Toc"4全自動洗衣機控制系統(tǒng)程序設(shè)計?PAGEREF_Toc\h16HYPERLINK4.2程序的流程圖、構(gòu)成 PAGEREF_Toc\h16HYPERLINK\l"_Toc"4.2.1流程圖 PAGEREF_Toc\h16HYPERLINK\l"_Toc"5全自動洗衣機控制系統(tǒng)PLC程序?PAGEREF_Toc\h19HYPERLINK\l"_Toc"5.1系統(tǒng)資源分派?PAGEREF_Toc\h19HYPERLINK\l"_Toc"5.1.1數(shù)字量輸入部分?PAGEREF_Toc\h19HYPERLINK5.2源程序 PAGEREF_Toc\h20HYPERLINK\l"_Toc"5.2.1輔助繼電器 PAGEREF_Toc\h20HYPERLINK\l"_Toc"5.2.2進水 PAGEREF_Toc\h22HYPERLINK\l"_Toc"5.2.3洗衣?PAGEREF_Toc\h23HYPERLINK5.2.5脫水 PAGEREF_Toc\h25HYPERLINK\l"_Toc"5.2.6洗完報警 PAGEREF_Toc\h26HYPERLINK\l"_Toc"6結(jié)論 PAGEREF_Toc\h27HYPERLINK\l"_Toc"參考文獻 PAGEREF_Toc\h28HYPERLINK\l"_Toc"致謝 PAGEREF_Toc\h29第一部分把握機遇,迎接未來1前言我國的機械行業(yè)的迅猛發(fā)展,迫切需要大量的精通機械行業(yè)相關(guān)技能的人才,這對于我來說即使機遇也是挑戰(zhàn)。機會青睞于有準(zhǔn)備的人,好的職業(yè)規(guī)劃就是我成功的保證。2自我分析我是一個善于發(fā)現(xiàn)新事物和探索新事物的人,敢于創(chuàng)新,敢于提出自己的觀點,能堅持對的的觀點,同時有較強思考能力和空間想象能力,喜歡去探索新的事物,對世界有洞察力。給自己設(shè)定了不同時期的不同職業(yè)目的,為了可以實現(xiàn)這些職業(yè)目的,我會不懈的去努力,我的樂觀與堅強就是我實現(xiàn)這些目的最大的保障。3職業(yè)分析3.1專業(yè)分析機械制造與自動化這個職業(yè)在目前是一個很熱門的專業(yè),而我國在這一方面的人才現(xiàn)狀是多而不精。現(xiàn)在的社會是靠機器發(fā)展的一個機械化的社會,所以在這方面就業(yè)比較良好。機械類專業(yè)的就業(yè)方向,除了教學(xué)、營銷等等外,常見的有:生產(chǎn)總監(jiān)(生產(chǎn)主管)、物流管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、項目管理、機電產(chǎn)品開發(fā)、機械產(chǎn)品開發(fā)、液壓產(chǎn)品開發(fā)、儀器儀表開發(fā)、武器開發(fā)、汽車工業(yè)、環(huán)保設(shè)備開發(fā)、礦業(yè)設(shè)備設(shè)計、模具設(shè)計制造、機械制造工藝師、CNC工程師等等,由于機械滲透到很多行業(yè),所以不能一一列舉。3.2社會環(huán)境分析我國目前就業(yè)形勢都趨向飽和,但我認(rèn)為在機械設(shè)計和機械自動化方面還需要更多人才,而職業(yè)市場對技能型人才技能技術(shù)規(guī)定較高,同時面向這方面的人才也在不斷增多。在嚴(yán)峻的就業(yè)形勢面前應(yīng)對就業(yè)困境,首要的就是要樹立應(yīng)對危機的意識,要結(jié)識到這是一個普遍的問題,只有努力提高個人能力,才干使自己立于不敗之地,才干做到迎難而上。就業(yè)困境面前,我一方面要擺脫“等、靠、要”的思維,積極積極地展示自己,自信樂觀的面對壓力。我了解到在招聘會上“春風(fēng)得意”的畢業(yè)生,往往能力并不是很杰出,之所以能屢次成功就是由于積極積極。他們的經(jīng)驗就是,假如招聘單位拒絕了簡歷,他們一定會打電話或者親自過去詢問被拒因素,招聘單位往往會被他們的認(rèn)真和自信打動,積極提供額外的面試機會。這樣的經(jīng)驗并不一定就能復(fù)制,但可以說明認(rèn)真、積極和自信的心態(tài)在應(yīng)聘過程中的重要作用。面對嚴(yán)峻的就業(yè)形勢,我還要做到調(diào)整職業(yè)規(guī)劃、減少未來預(yù)期。其實,過低的預(yù)期不是對自己未來的不負(fù)責(zé),而恰恰是對于現(xiàn)實問題的充足考慮。在困境面前,第一位的是生存,第二位的才是發(fā)展。只能先保證了當(dāng)下的基本生活,才算有了未來進一步發(fā)展的也許。并且,我國經(jīng)濟總體仍然在增長,雖然受到了金融危機的沖擊,但大學(xué)生發(fā)揮自己能力也肯定可以保證一個基本生活。在走出校園的第一步面臨的這次就業(yè)危機,對于我也是加深對社會的結(jié)識、重新把握自己的機會。3.3職業(yè)環(huán)境分析在全球經(jīng)濟結(jié)構(gòu)大調(diào)整的今天,中國憑借一系列優(yōu)勢,已然成為世界制造中心。國家擴大內(nèi)需和實行西部大開發(fā)戰(zhàn)略將帶動機械產(chǎn)品需求增長。特別是應(yīng)對世界經(jīng)濟下滑對國內(nèi)經(jīng)濟的沖擊,國家將加大基礎(chǔ)設(shè)施的投資力度,出臺了累計4萬億元的投資刺激計劃,有力地帶動國內(nèi)需求的增長。從國際市場來看,能源原材料價格上漲勢頭趨緩,行業(yè)成本壓力會有所減輕。機械設(shè)備制造業(yè)的長期增長速度和贏利水平將更多地取決于產(chǎn)品的附加值水平和技術(shù)進步的速度,這是機械設(shè)備制造業(yè)連續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。目前,各行業(yè)對自身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也積極作出相應(yīng)調(diào)整,對生產(chǎn)工藝、裝備設(shè)備不斷進行技術(shù)改造,自動化和大型化成套設(shè)備的開發(fā)為機械行業(yè)提供了先進、現(xiàn)代化的產(chǎn)品。未來相稱長的一段時期內(nèi),對機械裝備的需求將穩(wěn)定增長,但需求結(jié)構(gòu)將不斷調(diào)整和變化。同時,機械行業(yè)自身進行產(chǎn)業(yè)升級和技術(shù)改造也需要大量先進加工設(shè)備和測試儀器。市場競爭加劇以及公司技術(shù)升級的速度加快,公司技術(shù)改造投資將保持一定規(guī)模,同時,國家政策也鼓勵公司加大新設(shè)備的投資強度,國內(nèi)對高精尖機械設(shè)備產(chǎn)品的需求將不斷增長。因此,在很長時期內(nèi)國民經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級都將對機械裝備工業(yè)形成較大的需求。從宏觀上可以看到,我國的機械產(chǎn)品出口正保持著繼續(xù)增長的態(tài)勢。特別是我國加大了“走出去戰(zhàn)略”的實行力度,鼓勵公司發(fā)展對外工程承包和合作,發(fā)展經(jīng)濟技術(shù)合作項目取得較大進展,這些進展將在很大限度上促進相關(guān)機械產(chǎn)品的出口。我生長在中國經(jīng)濟比較發(fā)達(dá)的沿海城市青島。我市機械行業(yè)公司在原材料成本上漲的壓力下,許多公司加大科技開發(fā)投入,加快自主創(chuàng)新步伐,堅定不移走引進消化再創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、原始創(chuàng)新相結(jié)合的自主創(chuàng)新之路,公司創(chuàng)新能力得到極大提高。生產(chǎn)保持快速發(fā)展,經(jīng)濟效益水平明顯提高。船舶行業(yè)發(fā)展方面,由于造船供大于求的矛盾將逐漸顯現(xiàn),市場競爭必將越來越劇烈。在海西灣造修船基地的建成、青島造船廠異地搬遷改造項目開工建設(shè)和海洋工程基地的建設(shè)帶動下,將吸引國內(nèi)外船舶配套公司來青發(fā)展,進一步完善配套體系,拉長產(chǎn)業(yè)鏈,推動我市船舶行業(yè)的發(fā)展。電工電器行業(yè)發(fā)展方面,我市電工電器產(chǎn)品重要以中低壓的輸變電設(shè)備和器材為主,隨著西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)的推動,市場需求仍會有較大增長,該行業(yè)將繼續(xù)保持相對平穩(wěn)的增長態(tài)勢。機床工具行業(yè)方面,隨著我國的工業(yè)化進程加快,特別是《國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》的發(fā)布,為機床工具產(chǎn)品市場需求的進一步擴大奠定了基礎(chǔ),為行業(yè)的發(fā)展形成了持久性拉動,行業(yè)仍將處在較快發(fā)展的良好時期。但我市的機床產(chǎn)品大多是中小型的產(chǎn)品,面臨的競爭會更加劇烈。在地區(qū)經(jīng)濟迅猛發(fā)展的形勢下,我的未來也將是一片光明。不僅如此,去年上半年國務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》,并將陸續(xù)出臺相關(guān)配套政策,國家明確提出,將在稅收、資金、研發(fā)、市場等方面支持裝備制造業(yè)。對于國內(nèi)機械行業(yè)而言,這無疑是一個重大利好消息,預(yù)示著該行業(yè)將置身良好的發(fā)展環(huán)境。而青島機械行業(yè)隨著著這座城市邁向重化工時代的鏗鏘步伐,已經(jīng)“吾家有女初長成”,儲備了足夠的發(fā)展后勁。根據(jù)市經(jīng)貿(mào)委提供的數(shù)字,去全市機械行業(yè)規(guī)模以上工業(yè)公司超過920家,完畢產(chǎn)品銷售收入超過941.43億元,同比增長36.90%,占全市工業(yè)的17.6%;實現(xiàn)利潤總額39.01億元,同比增長8.03%,占全市工業(yè)的20.3%。當(dāng)然,如同一枚硬幣的兩面,機遇總是與挑戰(zhàn)相伴相生,即使是黃金機遇也不例外。此后青島市機械行業(yè)將會面對一個競爭更加劇烈的市場環(huán)境。其一,從宏觀經(jīng)濟環(huán)境看,國家高度重視振興裝備制造業(yè),加大了社會對機械行業(yè)的市場預(yù)期,形成一輪新的投資熱潮,不僅原有的機械公司在全力進行資本擴充,大量的境外資本和行業(yè)外資本也相繼進入,并在較短時間內(nèi)形成龐大的生產(chǎn)能力。其二,日益增多的貿(mào)易摩擦、歐洲市場執(zhí)行環(huán)保新政策等等,都將對青島市的機電產(chǎn)品出口產(chǎn)生不利影響。日益趨緊的市場環(huán)境,也許使青島市機械行業(yè)高速增長的態(tài)勢有所減弱——其實,從青島市機械行業(yè)的整體現(xiàn)狀來看,連續(xù)五年的高速增長,已經(jīng)形成相對較高的基數(shù),高速增長勢頭有所減弱也是題中應(yīng)有之義。但不管如何,一個非常顯豁的事實是,在“中國機械行業(yè)發(fā)展最佳時期”里,青島市機械行業(yè)仍然面臨黃金機遇,只要具有足夠的智慧,其發(fā)展速度仍會超過人們的預(yù)期。3.4職業(yè)分析小結(jié)我認(rèn)為周邊給了我一個良好的就業(yè)環(huán)境,但這并不代表不需要危機感,只有更好的充實自己,才干在就業(yè)中取得相應(yīng)的優(yōu)勢。4職業(yè)定位與發(fā)展鑒于以上現(xiàn)狀,我國的機械行業(yè)迫切需要大量的精通機械行業(yè)相關(guān)技能的人才,而我即將從事的機械工程師正是符合這一規(guī)定的綜合人才。機械工程師指的是從事機械行業(yè)專業(yè)人士。當(dāng)今的機械工程師面臨的挑戰(zhàn)是雙重的:既要振興傳統(tǒng)制造業(yè),改造提高制造業(yè),提高制造業(yè)在全球化角逐中的國際競爭力;又要增長能力,提高水平,為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供必需的裝備。新時期的中國機械工程師,必須適應(yīng)一系列的新規(guī)定,其中涉及:高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的規(guī)定、機械制造業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提高素質(zhì)的規(guī)定、機械工程師業(yè)務(wù)向廣大服務(wù)領(lǐng)域擴展的規(guī)定以及適應(yīng)全球化競爭和國際性合作的規(guī)定。機電一體化、數(shù)控機床、CAD/CAM、數(shù)字化制造技術(shù)體現(xiàn)了機械技術(shù)和電子信息技術(shù)的復(fù)合;精益生產(chǎn)、工業(yè)工程、質(zhì)量控制反映了機械技術(shù)和管理技術(shù)的結(jié)合;現(xiàn)代化的客戶管理系統(tǒng)、庫存管理、現(xiàn)代物流都規(guī)定管理技術(shù)和信息技術(shù)的集成。而一切CIMS、ERP、虛擬公司、電子商務(wù)等現(xiàn)代制造理念和模式的實現(xiàn),必須是機械技術(shù)、管理技術(shù)和信息技術(shù)三者融合集成的結(jié)果。因此我未來必須具有的重要能力中涉及通訊能力、計算機編程能力、業(yè)務(wù)實踐、工程基礎(chǔ)、團隊工作能力、跨專業(yè)理解能力、項目管理能力、學(xué)習(xí)能力、發(fā)明性、多語言能力等多種能力的綜合。此外,要成為一名優(yōu)秀的工程師,在創(chuàng)新問題上排除純技術(shù)觀點十分重要。要明確“最佳的技術(shù)不一定能成功,市場最終還是要打敗技術(shù)”(錢伯斯)。并且,要成為合格的機械工程師不僅要有內(nèi)容類知識(是什么、為什么)、方法類知識(怎么做、誰來做),還要有規(guī)則類知識(約束著怎么做和誰做、什么能做、什么不能做……)。為此,我選修了大量的相關(guān)課程來充實自己。比如,通過《機械制圖》和《Pro/engineer》的學(xué)習(xí),學(xué)會了用圖樣確切表達(dá)機械的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、工作原理和技術(shù)規(guī)定,可以純熟地運用各種國家標(biāo)準(zhǔn)繪制零件圖裝配圖等。純熟的掌握了計算機輔助設(shè)計和計算機制圖的基本方法,可以應(yīng)用計算機簡化制圖過程并且有所創(chuàng)新。通過學(xué)習(xí)《機械原理》和《機械設(shè)計》,進一步的理解了機構(gòu)的組成及運動方式,明確了分析機構(gòu)運動的基本方法,對于一般機構(gòu)的運動機理及其組成有了更深的結(jié)識??梢詮恼w上把握機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進行構(gòu)思、分析和計算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù),大大增強了我的實際應(yīng)用能力。通過學(xué)習(xí)《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)》和《自動控制理論》使我全面的了解經(jīng)典控制理論的基本內(nèi)容,對一些自動化系統(tǒng)的控制過程有了更進一步的了解。純熟掌握的PLC的原理和編程的基本方法,可以編寫常見系統(tǒng)的PLC控制程序。此外為了系統(tǒng)的了解公司的運營機制,閱覽了部分公司管理和工業(yè)經(jīng)濟方面的書籍。通過在學(xué)校的學(xué)習(xí),我基本具有了認(rèn)真嚴(yán)密、邏輯性強、追求準(zhǔn)確性、敢于創(chuàng)新、積極向上的心態(tài)、有上進心等基本素質(zhì)。初步掌握了作為工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)具有的識圖繪圖能力、設(shè)計改善能力、程序開發(fā)能力和計算機應(yīng)用能力等能力,但同時也結(jié)識到自身的實踐能力不強、缺少應(yīng)用經(jīng)驗等問題。為此,此后應(yīng)當(dāng)積極投身于生產(chǎn)實踐,多看、多想、多做從實際中汲取經(jīng)驗為此后的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。5結(jié)語為了努力適應(yīng)機械行業(yè)的發(fā)展,必須從現(xiàn)在做起,認(rèn)真仔細(xì)的完畢自己的任務(wù)。當(dāng)前我一方面要保質(zhì)保量的完畢第一個任務(wù)-畢業(yè)設(shè)計。本次的畢業(yè)設(shè)計是全自動洗衣機的PLC控制。全自動洗衣機由洗衣桶、電動機、定期器、傳動部件、箱體、箱蓋及控制面板等組成,是集帶傳動、齒輪傳動、電子電氣控制等于一身的綜合性機械產(chǎn)品。目前該型洗衣機在我國保有量大,其優(yōu)越的連續(xù)性以及高度的智能化受到人們的追捧。全自動洗衣機的核心就是其控制系統(tǒng),因此研究其PLC控制非常故意義。通過該設(shè)計,把所學(xué)的專業(yè)知識進行了系統(tǒng)的回顧,對本專業(yè)的理解更加進一步。綜合運用所學(xué)的有關(guān)知識與技能,結(jié)合各個環(huán)節(jié)進行機械工程技術(shù)人員的基本訓(xùn)練,培養(yǎng)了模塊化控制思想和綜合協(xié)調(diào)能力,逐步提高自己的理論水平、構(gòu)思能力、工作洞察力、判斷力和接受新事物的能力,特別是提高自己結(jié)識、分析與解決問題的能力,為以后的設(shè)計和工作打下堅實的基礎(chǔ)。第二部分全自動洗衣機的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計摘要本文描述了全自動洗衣機控制系統(tǒng)的運作規(guī)定。實現(xiàn)了洗衣機由進水、洗滌、排水、脫水、報警到自動停機的循環(huán)過程。根據(jù)全自動洗衣機的工作原理,運用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制,說明了PLC控制的原理方法,特點及控制洗衣機的特色。通過本系統(tǒng)的設(shè)計,對西門子S7-200系列PLC的特點有了進一步的理解。全自動洗衣機控制系統(tǒng)運用了西門子S7-200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關(guān)等其它一些輸入/輸出點進行控制,實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。關(guān)鍵詞:PLC;洗衣機;全自動;程序控制器AbstractThispaperhavedescribedthat(yī)thefull-automaticwashingmachinecontrolsthesystematicoperationrequest.Havecometruethewashingmachinedrainsawaywaterfromwat(yī)er-entering,cleansing,dehydration,givesanalarmtothecirculacessstoppingcalculationvoluntarily.Accordingtotheworkprincipleofthefull-automat(yī)icwasher,makeuseoftheprogrammablelogicalcontrollerPLCrealizationcontrol,explaintheprinciplemethodofthePLCcontrol,thespecialfeaturesofthecharacteristicsandthecontrolwasher.Accordingtothedesignofthissystem,hadthethoroughcomprehensiontothecharacteristicsoftheSIMENSS7-200seriesPLCinEurope.Thefull-automat(yī)icwashercontrolsystemmadeuseofthecharacteristicsoftheSIMENSS7-200seriesPLCinEurope,tothebutton,theelectromagnetismvalve,switchetc.alittlebitotherimportation/outputtoordertocarryonthecontrol,carryoutthewashertodolaundrytheautomationoftheprocess。Keyword:PLC;Washingmachine;Full-automatic;Procedurecontroller1緒論1.1可編程序控制器簡介可編程序控制器(PLC)是計算機技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)起來的,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域。它以微解決器為核心,用編寫的程序進行邏輯控制、定期、計數(shù)和算術(shù)運算等,并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程??删幊绦蚩刂破骶哂型ㄓ眯詮?、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡樸等特點。1.1.1可編程序控制器的產(chǎn)生和發(fā)展20世紀(jì)60年代以前,汽車流水線的自動控制系統(tǒng)基本上都采用傳統(tǒng)的繼電器控制。在60年代初,美國汽車制造業(yè)競爭越發(fā)劇烈,而汽車的每一次更新的周期越來越短,這樣對汽車流水線的自動控制系統(tǒng)更新就越來越頻繁,本來的繼電器控制就需要經(jīng)常的重新設(shè)計和安裝,從而延緩了汽車的更新時間。所以人們就想能有一種通用性和靈活性較強的控制系統(tǒng)來替代原有的繼電器控制系統(tǒng)。1968年,美國通用汽車公司一方面提出可編程序控制器的概念。在1969年,美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)終于研制出世界上第一臺PLC。這是一種新的控制系統(tǒng)代替繼電器的控制系統(tǒng),它規(guī)定盡也許地縮短汽車流水線控制系統(tǒng)的時間,其核心采用編程方式代替繼電器方式來實現(xiàn)生產(chǎn)線控制。這種控制系統(tǒng)一方面在美國通用汽車的生產(chǎn)線上使用,并獲得了令人滿意的效果。PLC在食品、制造和冶金等其他工業(yè)部門相繼得到了應(yīng)用。1971年日本引進了這項技術(shù),并開始生產(chǎn)自己的PLC。1973年,歐洲一些國家也研制出了自己的PLC。1974年,我國也開始仿照美國的PLC技術(shù)研制自己的PLC,終于在1977年研制出了第一臺具有實用價值的PLC。大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)使得PLC在問世后的發(fā)展極為迅速。現(xiàn)在,PLC不僅能實現(xiàn)繼電器的邏輯控制功能,同時還具有數(shù)字量和模擬量的采集和控制、PID調(diào)節(jié)、通信聯(lián)網(wǎng)、故障自診斷及DCS生產(chǎn)監(jiān)控等功能。PLC作為工控機的一員,在重要工業(yè)國家中成為自動化系統(tǒng)的基本電控裝置。它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、體積小、價格適宜等特點。PLC在工控機市場中占有重要地位,并保持繼續(xù)上升的勢頭。PLC在60年代末引入我國時,只用作離散量的控制,其功能只是將操作接到離散量輸出的接觸器等,最早只能完畢以繼電器梯形邏輯的操作。新一代的PLC具有PID調(diào)節(jié)功能,它的應(yīng)用已從開關(guān)量控制擴大到模擬量控制領(lǐng)域,廣泛地應(yīng)用于航天、冶金、輕工、建材等行業(yè)。但PLC也面臨著其它行業(yè)工控產(chǎn)品的挑戰(zhàn),各廠家正采用措施不斷改善產(chǎn)品,重要表現(xiàn)為以下幾個方面:1.微型、小型PLC功能明顯增強很多有名的PLC廠家相繼推出高速、高性能、小型、特別是微型的PLC。三菱的fxos14點(8個24vdc輸入,6個繼電器輸出),其尺寸僅為58mm×89mm,僅大于信用卡幾個毫米,而功能卻有所增強,使PLC的應(yīng)用領(lǐng)域擴大到遠(yuǎn)離工業(yè)控制的其它行業(yè),如快餐廳、醫(yī)院手術(shù)室、旋轉(zhuǎn)門和車輛等,甚至引入家庭住宅、娛樂場合和商業(yè)部門。2.集成化發(fā)展趨勢增強由于控制內(nèi)容的復(fù)雜化和高難度化,使PLC向集成化方向發(fā)展,PLC與pc集成、PLC與DCS集成、PLC與PID集成等,并強化了通訊能力和網(wǎng)絡(luò)化,特別是以PC為基的控制產(chǎn)品增長率最快。PLC與PC集成,即將計算機、PLC及操作人員的人—機接口結(jié)合在一起,使PLC能運用計算機豐富的軟件資源,而計算機能和PLC的模塊交互存取數(shù)據(jù)。以PC機為基礎(chǔ)的控制容易編程和維護用戶的利益,開放的體系結(jié)構(gòu)提供靈活性,最終減少成本和提高生產(chǎn)率。3.向開放性轉(zhuǎn)變PLC曾存在嚴(yán)重的缺陷,重要是PLC的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開放的,絕大多數(shù)的PLC是專用總線、專用通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議,編程雖多為梯形圖,但各公司的組態(tài)、尋址、語文結(jié)構(gòu)不一致,使各種PLC互不兼容。國際電工協(xié)會(IEC)在1992年頒布了IEC1131-3《可編程序控制器的編程軟件標(biāo)準(zhǔn)》,為各PLC廠家編程的標(biāo)準(zhǔn)化鋪平了道路?,F(xiàn)在開發(fā)以PC為基、在Windows平臺下,符合IEC1131-3國際標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的PLC正在規(guī)劃中。由于PLC是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和計算機技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,所以在工業(yè)控制方面,它具有繼電器控制或通用計算機所無法比擬的高可靠性;應(yīng)用靈活、使用方便;面向控制過程的編程語言,容易掌握;易于安裝、調(diào)試、維修;網(wǎng)絡(luò)功能強大;體積小、重量輕等特點。可以預(yù)見,在不遠(yuǎn)的將來,PLC將成為工業(yè)自動化重要支柱之一。1.1.2可編程序控制器的分類PLC產(chǎn)品種類繁多,其規(guī)格和性能也各不相同。對PLC分類,通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少等進行大體分類。按結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式,可將PLC分為整體式和模塊式兩類。⑴整體式PLC整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi),具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC有不同I/O點數(shù)的基本單元(又稱主機)和擴展單元組成?;締卧獌?nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口,以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴展單元內(nèi)只有I/O和電源等,沒有CPU?;締卧蛿U展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可以配備特殊功能單元,如模擬量單元、位置控制單元等,使其功能得以擴展。⑵模塊式PLC模塊式PLC是將PLC各組成部分,分別做成若干個單獨的模塊,如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊(有的含在CPU模塊中)以及各種功能模塊。模塊式PLC有框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活,可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng),并且裝配方便,便于擴展維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。按功能分類根據(jù)PLC所具有的功能不同,可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。⑴低檔PLC具有邏輯運算、定期、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能,還可有少量模擬量輸入/輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。重要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。⑵中檔PLC除具有低檔PLC的功能外,還具有較強的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制的功能,合用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。⑶高檔PLC除具有中檔PLC的功能外,還增長了帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算機其他特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能,可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),實現(xiàn)工廠自動化。按I/O點數(shù)分類根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少,可將PLC分為小型、中型和大型三類。、⑴小型PLCI/O點數(shù)為256以下的為小型PLC。其中I/O點數(shù)小于64點的為超小型或微型PLC。⑵中型PLCI/O點數(shù)為256點以上,2048點以下的為中型PLC。⑶大型PLCI/O點數(shù)為2048以上的為大型PLC。其中,I/O點數(shù)超過8192點的為超大型PLC。在實際中,一般PLC功能的強弱與其I/O點數(shù)的多少是互相關(guān)聯(lián)的,即PLC的功能越強,其可配置的I/O點數(shù)越多。因此,通常我們所說的小型、中型、大型PLC,除指其I/O點數(shù)不同外,同時也表達(dá)其相應(yīng)功能為低檔、中檔、高檔。1.1.3可編程序控制器的重要生產(chǎn)廠家目前,全世界的PLC生產(chǎn)廠家約有200家,生產(chǎn)300多個品種。重要集中在美國、德國、日本等多家公司。其中德國和美國是以大型PLC而聞名,而日本則重要生產(chǎn)小型PLC下面就分別介紹這3個國家的PLC產(chǎn)品以及我國無錫生產(chǎn)的華光PLC。1.美國的PLC美國的PLC廠家很多,現(xiàn)已超過百家。其中以A-B(ALLEN-BRADLEY)公司、美國通用(GE)公司生產(chǎn)的PLC最具代表性。A-B公司是美國的可編程序控制器制造商,同時也是世界上最大的PLC制造商之一。該公司產(chǎn)品規(guī)格齊全,所提供的特殊模塊和智能模塊品種豐富。其重要代表機型有:SLC-500系列、PLC-5系列、PLC-5/250系列,尚有初期的PLC-3和PLC-2系列等。GE公司是世界上最早研制和生產(chǎn)PLC產(chǎn)品的重要廠商之一。其重要產(chǎn)品有小型機GE-1、GE-1/J、GE-1P等,中型機GE-Ⅲ,尚有大型機GE-V等。2.德國的PLC德國的PLC重要以西門子(SIEMENS)為代表,它也是世界上較早研制和生產(chǎn)PLC的重要廠商之一。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡樸控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛,覆蓋所有與自動檢測、自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域,涉及各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施和環(huán)境保護設(shè)備等。如沖壓機床、磨床、印刷機械、橡膠化工機械、中央空調(diào)、電梯控制和運動系統(tǒng)等。其主流產(chǎn)品涉及西門子S7-200、S7-300、S7-400系列PLC。日本的PLC日本的PLC以高性價比的小型機著稱。其重要代表廠家為歐姆龍(OMRON)三菱等廠家。歐姆龍公司已有50數(shù)年的歷史,該公司以良好的性價比占據(jù)了我國PLC市場的較大份額。它的PLC指令系統(tǒng)功能強大,能解決復(fù)雜的控制規(guī)定;具有品種齊全的通信模塊,在CPU本體上備有標(biāo)準(zhǔn)上位接口,可配備6種通信模塊;將PC卡(PCMCIA)使用在可編程控制器中,可以臨時存儲設(shè)備運營情況和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù),并可以十分方便的與以太網(wǎng)連接。重要產(chǎn)品有微型的C20P和C20、小型的C120和C200H、中型的C500和C1000H、大型的C2023H。三菱公司也是日本生產(chǎn)PLC產(chǎn)品的重要廠家之一,很早就進入了中國市場。它具有固定靈活的系統(tǒng)配置、豐富的品種、無需維護的程序存儲器、編程簡樸、共同外部設(shè)備等特點。其重要產(chǎn)品有小型的F、F1、F2系列,尚有FX0、FX2系列和A系列等。無錫華光PLC華光電子工業(yè)有限公司是中日合資公司,成立于1989年4月。是生產(chǎn)開發(fā)銷售可變程序控制器(PLC)、觸摸式工業(yè)圖形顯示器、接近開關(guān)、電子計數(shù)器、旋轉(zhuǎn)編碼器等電子控制產(chǎn)品的專業(yè)公司。它也生產(chǎn)多種型號與規(guī)格的PLC,如SU、SG等,發(fā)展不久,并在價格上很有優(yōu)勢。2全自動洗衣機控制系統(tǒng)的控制規(guī)定2.1全自動洗衣機的工作原理全自動洗衣機的實物示意圖如圖1所示。圖1全自動洗衣機實物示意圖洗衣機的工作流程示意圖如圖2所示。開始開始進水洗衣排水脫水結(jié)束圖2洗衣機工作流程圖洗衣機的工作流程由進水、洗衣、排水和脫水4個過程組成。在半自動洗衣機中,這4個過程分別用相應(yīng)的按鈕開關(guān)來控制。全自動洗衣機中,這4個過程可做到全自動一次運營,直至洗衣結(jié)束。自動洗衣機的進水、洗衣、排水和脫水是通過水位開關(guān)、電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控制,從而實現(xiàn)自動控制的。水位開關(guān)用來控制進水到洗衣機內(nèi)高、中、低水位;電磁進水閥起著通/斷水源的作用。進水時,電磁進水閥打開,將水注入;排水時,電磁排水閥打開,將水排除;洗衣時,洗滌電動機啟動;脫水時,脫水桶啟動。2.2設(shè)備控制規(guī)定全自動洗衣機控制系統(tǒng)的規(guī)定是能實現(xiàn)“正常運營”和“強制停止”兩種控制方式。2.2.1正常運營“正常運營”方式具體控制規(guī)定如下:⑴將水位通過水位選擇開關(guān)設(shè)在合適的位置(高、中、低),按下“啟動”按鈕,開始進水,達(dá)成設(shè)定的水位(高、中、低)后,停止進水;⑵進水停止2s后開始洗衣;⑶洗衣時,正轉(zhuǎn)20s,停2s,然后反轉(zhuǎn)20s,停2s;⑷如此循環(huán)共5次,總共220s后開始排水,排空后脫水30s;⑸然后再進水,反復(fù)⑴~⑷步,如此循環(huán)共3次;⑹洗衣過程完畢,報警3s并自動停機。2.2.2強制停止“強制停止”方式具體控制規(guī)定如下:⑴若按下“停止”按鈕,洗衣過程停止,即洗滌電機和脫水桶轉(zhuǎn)、進水電磁閥和排水電磁閥所有閉合;⑵可用于手動排水開關(guān)和手動脫水開關(guān)進行手動排水和脫水。3全自動洗衣機控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置3.1控制系統(tǒng)構(gòu)成圖3.1.1控制系統(tǒng)圖控制系統(tǒng)圖如圖3所示。PPLC啟動按鈕停止按鈕手動排水開關(guān)手動脫水開關(guān)水位選擇開關(guān)(高、中、低)水位檢測設(shè)備(高、中、低)電磁進水閥電磁排水閥洗滌電動機脫水桶圖3全自動洗衣機控制系統(tǒng)圖3.1.2PLC框架配置圖全自動洗衣機控制采用西門子公司的S7-200系列整體式PLC。PLC框架配置圖如圖4所示。CPU模塊CCPU模塊CPU—224(AC/DC/繼電器)圖4PLC框架配置圖3.1.3I/O地址分派由于CPU模塊有14點數(shù)字量輸入,有10點數(shù)字量輸出,所以不再需要輸入/輸出模塊。I/O分派采用自動分派方式,模塊上的輸入端子相應(yīng)的輸入地址是I0.0~I1.5,輸出端子相應(yīng)的輸出地址是Q0.0~Q1.1。3.2模塊功能概述CPU模塊采用西門子的CPU-224(AC/DC/繼電器)模塊,它控制著整個系統(tǒng)按照控制規(guī)定有條不紊的運營。同時由于該模塊采用交流220V供電,并且自帶14個數(shù)字量輸入點和10個數(shù)字量輸出點,完全能滿足全自動洗衣機控制系統(tǒng)的規(guī)定,所以不再需要此外的電源模塊、數(shù)字量輸入和輸出模塊。4全自動洗衣機控制系統(tǒng)程序設(shè)計4.1編程軟件編程軟件采用采用西門子公司為其生產(chǎn)的PLC而設(shè)計的編程軟件STEP7-Micro/Win,它可以在Windows平臺上運營,并且提供了一個完整的編程環(huán)境,可進行離線編程和在線連接和調(diào)試,并能實現(xiàn)梯形圖與語句表的互相轉(zhuǎn)換。4.2程序的流程圖、構(gòu)成4.2.1流程圖⑴正常運營流程圖正常運營流程圖如圖5所示。⑵強制停止流程圖強制停止流程圖如圖6所示。開始開始設(shè)定水位按動啟動按鈕進水水位到設(shè)定水位停止進水計時2s正轉(zhuǎn)洗衣計時20s反轉(zhuǎn)洗衣計時20s洗衣5次排水水是否排完脫水計時30s洗衣過程運營3次洗完報警計時3s結(jié)束否否否否否否否否否否圖5正常運營流程圖開始開始正常運營洗滌電動機和脫水桶停止轉(zhuǎn)動進水和排水電磁閥閉合脫水排水結(jié)束按動停止按鈕打開手動脫水開關(guān)打開手動排水開關(guān)否否否圖6強制停止流程圖5全自動洗衣機控制系統(tǒng)PLC程序5.1系統(tǒng)資源分派5.1.1數(shù)字量輸入部分這個控制系統(tǒng)的輸入有啟動按鈕、停止按鈕、水位選擇開關(guān)(高水位、中水位、低水位)、手動排水開關(guān)、自動排水開關(guān)、高水位浮球開關(guān)、中水位浮球開關(guān)、低水位浮球開關(guān)、水排空浮球共11個輸入點。具體的輸入分派如表1所示。表1輸入地址分派輸入地址相應(yīng)外部設(shè)備I0.0啟動按鈕I0.1停止按鈕I0.2水位選擇開關(guān)(高水位)I0.3水位選擇開關(guān)(中水位)I0.4水位選擇開關(guān)(低水位)I0.5手動排水開關(guān)I0.6自動排水開關(guān)I0.7高水位浮球開關(guān)I1.0中水位浮球開關(guān)I1.1低水位浮球開關(guān)I1.2水排空浮球開關(guān)5.1.2數(shù)字量輸出部分這個控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備有進水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動機、脫水桶、報警器共5個設(shè)備。但是由于洗滌電動機有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個狀態(tài),分別相應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器,所以輸出點應(yīng)當(dāng)有6個。具體的輸出分派如表2所示。表2輸出地址分派輸出地址相應(yīng)外部設(shè)備Q0.0進水電磁閥Q0.1排水電磁閥Q0.2洗滌電動機正轉(zhuǎn)繼電器Q0.3洗滌電動機反轉(zhuǎn)繼電器Q0.4脫水桶Q0.5報警器5.2源程序5.2.1輔助繼電器在本程序中,M0.0是按下啟動按鈕的輔助繼電器;M0.1是判斷洗衣機水位是否和設(shè)定水位不一致的輔助繼電器;M0.2是判斷洗衣機水位是否和設(shè)定水位一致的輔助繼電器;M0.3是停止自動洗衣的輔助繼電器。它的助記符程序為:Network1////按下啟動按鈕,開始洗衣LDI0.0OM0.0ANI0.1=M0.0Network2//洗衣機水位與設(shè)定水位不一致輔助繼電器LDI0.2ANI0.7LDI0.3ANI1.0OLDLDI0.4ANI1.1OLD=M0.1Network3//洗衣機水位與設(shè)定水位相一致輔助繼電器LDI0.2AI0.7LDI0.3AI1.0OLDLDI0.4AI1.1O(jiān)LD=M0.2Network4//停止自動洗衣輔助繼電器LDI0.1ANQ0.0=M0.3所相應(yīng)的梯形圖如圖7所示。圖7輔助繼電器梯形圖5.2.2進水在正常情況下,按下啟動按鈕或者脫水完畢,并且洗衣循環(huán)未到3次時,開始進水,當(dāng)水位到設(shè)定水位后停止進水,等待2s后進入洗衣過程。在強制停止情況下,當(dāng)停止按鈕按下時立即停止進水。它的助記符程序為:Network5//進水到設(shè)定的水位LDM0.0LDT40ANC51OLDOQ0.0AM0.1ANI0.1=Q0.0Network6//進水到設(shè)定的水位后等待2sLDM0.2ANQ0.1ANQ0.2ANQ0.3TO(shè)NT37,+20所相應(yīng)的梯形圖如圖8所示。圖8進水梯形圖5.2.3洗衣進水設(shè)定水位2s后,開始洗衣,先正轉(zhuǎn)20s,然后再反轉(zhuǎn)20s,這樣循環(huán)5次后進入排水過程。它的助記符程序為:Network7//洗滌電動機正轉(zhuǎn)20sLDT37LDNC50AT39OLDOQ0.2ANT38=Q0.2TONT38,+200Network8//洗滌電動機反轉(zhuǎn)20sLDT38OQ0.3ANT39=Q0.3TO(shè)NT39,+200所相應(yīng)的梯形圖如圖9所示圖9洗衣梯形圖5.2.4排水洗衣過程完畢后,進入排水過程。水排空后停止排水。它的助記符程序為:Network9//洗衣小循環(huán)5次LDQ0.3LDQ0.1CTUC50,+5Network1
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