PLC课程设计(论文)-全自动洗衣机控制系统设计.doc
《PLC课程设计(论文)-全自动洗衣机控制系统设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《PLC课程设计(论文)-全自动洗衣机控制系统设计.doc(32页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 目 录 前言前言1 1 1.1. 课程设计的目的和意义课程设计的目的和意义2 2 1.1 课程设计目的 2 1.2 课程设计意义 2 2.2. 洗衣机简介洗衣机简介3 3 2.1 洗衣机的发展历史 3 2.2 洗衣机的分类 4 2.3 全自动洗衣机特点 5 2.4 全自动洗衣机工作原理 6 3.3.可编程序控制技术可编程序控制技术8 8 3.1 PLC 的定义及特点.8 3.2 PLC 的应用和发展前景.8 3.3 PLC 的基本组成及工作原理.9 3.4 PLC 的编程语言10 3.5 PLC的设计原则.11 3.6 PLC 的设计步骤12 4 4. .系统的总体设计系统的总体设计1414
2、 4.1 整体设计思路 .14 4.2 控制系统的组成 .14 5.5.全自动洗衣机硬件设计全自动洗衣机硬件设计1515 5.1 系统硬件分析 .15 5.2 OMRON PLC 应用16 5.3 OMRON 变频器应用 .17 5.4 洗衣机相关部件设定 .19 5.5 全自动洗衣机控制要求 .19 6.6.全自动洗衣机软件设计全自动洗衣机软件设计2020 6.1 编程软件 .20 6.2 工艺流程分析20 6.3 变频器输入端参数设定 .21 6.4 确定 I/O 端子表 .22 6.5 功能 T 型图 .22 7.7.洗衣机系统调试洗衣机系统调试2323 7.1 调试工具调试工具 .23
3、 7.2 系统软硬件调试系统软硬件调试 .23 总结总结2424 致谢致谢2525 参考文献参考文献2626 附录附录2727 1 前 言 可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置,它的功能强、可靠 性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域, 它以微处理器为核心,用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等, 并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。 PLC 的设计特点在于,要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术, 更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的 PLC 型号,然后进行 资源配置,设计控制系统。 该设计为全自动洗
4、衣机的 PLC 控制,主要介绍了全自动洗衣机的工作原理, 控制系统的 PLC 的选型和资源的配置,控制系统程序设计与调试,控制系统 PLC 程序。 最后,在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学,在此表示衷心 的感谢。由于在设计过程中存在许多不足,希望老师同学指正。 2 1.1. 课程设计的目的和意义 1.11.1 课程设计目的 1) 综合运用 PLC 课程和其它先修课程的理论和知识,掌握 PLC 设计的一般 方法,树立正确的设计思想,培养分析问题和解决实际问题的能力; 2) 学会从控制系统功能的要求出发,合理的选择外围设备,制定设计方案, 编写控制程序。 3) 学习使用技术手册,掌握查阅
5、专业资料的相关方法。 4) 控制程序要求调试通过,书写报告。 1.21.2 课程设计意义 PLC 即可编程控制器(Programmable logic Controller),是指以计算机 技术为基础的新型工业控制装置。PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计 的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存 储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过 数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有 关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的 原则而设计。 3 2.2. 洗衣机简介 2.12.1
6、 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
7、力。此后,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
8、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 年代以后,洗衣机在一些发达国家的消费市场开始形成系列, 4 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
9、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。 2.22.2 洗衣机的分类 目前,我国洗衣机的分类方法主要有三种:按自动化程度分类,按洗涤方
10、 式分类。 1)按自动化程度分类,洗衣机可分为普通型、半自动型、全自动型三大类。 目前大多是全自动型洗衣机,它是指洗涤、漂洗、脱水各个功能之间的转 换全部不用手工操作而能自动进行的洗衣机。这种洗衣机在选定的工作程序内 由机电式程序控制器或微电脑程序控制器适时发出各种指令,自动完成各个执 行机构的动作,使整个洗衣过程自动化。 2)按结构方式分类,洗衣机可分为单桶、双桶、套桶三大类。 a.单桶洗衣机:单桶洗衣机自动化程度较低,多为简易型和普通型,少量 的为半自动型。其主要特点是占地面积小,价格便宜。 b.双桶洗衣机:双桶洗衣机实际上就是单桶洗衣机和脱水机的组合。它的 洗衣部分和甩干部分有各自的电动
11、机和定时器。双桶洗衣机功能齐全, 使用方便,操作简单,省水,省电,价格适宜,品种多样。脱水桶壁上 设有许多小孔,甩干电动机高速运转,在强大的离心力作用下,衣物水 分被甩出,并顺着排水管排出。目前,我国双桶波轮式洗衣机占主导地 位。 c.套桶洗衣机:该洗衣机的特点是内、外两个立式容器套装在同一个轴心 5 上。波轮式套桶洗衣机多为全自动型。因其离心桶的外径小于盛水桶的 内径,故将外桶和内桶套装在同一个轴心上,减少了占地面积。其外桶 作为盛水容器,内桶作为洗涤、漂洗、离心脱水用。常见的波轮式套桶 洗衣机是单电机的,洗涤及脱水工作由离合器控制。洗涤时波轮转动而 脱水桶不转,脱水是波轮与脱水桶一齐旋转。
12、 3)按洗涤方式分类,洗衣机可分为波轮式、滚筒式等。 a.波轮式洗衣机:波轮式洗衣机是将洗涤衣物浸泡在水中,靠波轮正、反 方向的交替转动或连续单方向的转动使衣物在水中不断翻滚,而达到洗 净衣物的目的。主要特点是:洗涤能力强、洗涤时间短、结构简单、可 调节水位、成本低、易维修、易操作。 b.滚筒式洗衣机:滚筒式洗衣机自动化程度高,洗涤性能好,容量大,质 量高。 2.32.3 全自动洗衣机特点 全自动洗衣机有多种洗涤程序,可供您自由选择,工作时间可任意调节, 工作状态及洗、脱时间在面板都有显示,能自动处理脱水不平衡,具有各种故 障和高低压自动保护功能,工作结束或电源故障会自动断电,无需看管确保安
13、全。它还具有浸泡、手洗水流功能。 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。 停止按钮用来实现
14、手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动 6 排水。 进水口启动按钮停止按钮 排水按钮 控制器 高水位开关 低水位开关 排水口 内桶 外桶 波盘 洗涤电机 图 1 全自动洗衣机示意图 2.42.4 全自动洗衣机工作原理 洗衣机的工作原理:全自洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以 同一心安放的,内桶可以旋转,作为脱水用。内桶的周围有许多小孔,使内桶 和外桶的水流相通,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。进水时通过控制系统将进水电磁阀打开,经进水管将水注入到外桶。排水 时,通过控制系统将排水电磁阀打开,将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转 由洗涤电动机驱动波盘的
15、正、反转来实现,此时脱水桶并不旋转。脱水时,控 制系统将离合器合上,由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位控制 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 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。 随着先进科学技术发展.应用于洗衣机上的技术越来越成熟,洗衣机的发展 也越来越快,将来的洗衣机主要主要朝以下几个方面发展: 7 1) 高度智能化。 2) 健康化。 3) 节水节能。 4) 大容量和微型化。 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
16、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。 8 3.3.可编程序控制技术 3.13.1 PLCPLC 的定义及特点 1) PLC 的定义 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用 而设计,它采用可编程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控 制、定时、计数和算术运算等操作命令,并通过数字式、模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。 可编程序控制器及其有关的外部设备,都应按易于与工业控制系统联成一个整 体,易于扩充其功能的原则而设计。 2) PLC 的特点 PLC 是综合继电器接触器
17、控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制 造和发展的,这就使 PLC 具有许多其他控制器所无法相比的特点。 a) 可靠性高,抗干扰能力强 b) 通用性强,使用方便 c) 采用模块化结构,使系统组合灵活方便 d) 编程语言简单、易学,便于掌握 e) 系统设计周期短 f) 对生产工艺改变适应性强 g) 安装简单、调试方便、维护工作量小 3.23.2 PLCPLC 的应用和发展前景 1) PLC 的应用 PLC 是以微处理器为核心,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术 发展起来的一种通用的工业自动控制装置,它具有可靠性高、体积小、功能强、 9 程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列的优点,因
18、而在冶金、能源、化 工、交通、电力等领域中有着广泛的应用,成为现代工业控制的三大支柱 (PLC、机器人和 CAD/CAM)之一。 2) PLC 的发展前景 为了适应市场的各方面的需求,各生产厂家对 PLC 不断进行改进,推出功 能更强、结构更完善的新产品。这些新产品总体来说,朝两个方向发展:一个 是向超小型、专用化和低价格的方向发展,以进行单机控制;另一个是向大型、 高速、多功能和分布式全自动网络化方向发展,以适应现代化的大型工厂、企 业自动化的需要。 3.33.3 PLCPLC 的基本组成及工作原理 1) PLC 的基本组成 用户输出设备 用户输入设备 外围设备 计算机或其他PLC CPU
19、电源模块 输出模块 I/O接口RAM 输入模块 ROM 通信接口 总线 主机 图 2 在图 2 中,PLC 的主机由微处理器(CPU) 、存储器(ROM、RAM) 、输入/输 出模块、外设 I/O 接口、通信接口及电源组成。对于整体式的 PLC,这些部件 都在同一个机壳内。而对于模块式结构的 PLC,各部件独立封装,称为模块, 各模块通过机架和电缆连接在一起。 10 主机内的各个部分均通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接。 根据实际控制对象的需要配备一定的外部设备,可构成不同的 PLC 控制系统。 下面分别介绍 PLC 各组成部分及其作用: 2) PLC 的基本工作原理 PLC 是一
20、种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求,编制 好控制程序后,用编程器将程序键入到 PLC 的用户程序存储器中寄存。PLC 的 控制功能就是通过运行用户程序来实现的。 PLC 扫描工作方式主要分三个阶段:输入采样、程序执行、输出刷新。 输入采样:PLC 在开始执行程序之前,首先扫描输入端子,按顺序将所有 输入信号,读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中,这个过程称为输入采样。 程序执行:PLC 完成了采样工作后,按顺序从 0000 号地址开始的程序进行 扫描执行,并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得 所需的数据进行运算处理。 输出刷新:在执行到 END 的命令时,
21、即执行完用户所有的程序后,PLC 将 输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出,驱动用户设备。 3.43.4 PLCPLC 的编程语言 PLC 的控制功能是由车工女婿实现的。目前 PLC 常用的编程语言有:梯形 图语言、助记符(指令表)语言、功能图语言、顺序功能图语言、高级编程语 言等。 1) 梯形图语言 梯形图语言形象直观,类似电气控制系统中继电器控制电路图。逻辑关系 明显,电气技术人员容易接受。读同一控制电路,继电器控制原理图和梯形图 的输入、输出信号、控制过程等效。但两者有本质的区别:继电器控制原理图 使用的是硬件继电器和定时器,靠硬件连接组成控制线路。而 PLC 的梯形图使 用的
22、是内部继电器、定时器/计数器等,靠软件实现控制。 11 2) 梯形图程序简介 a) 梯形图程序按行从上至下,每一行从左到右顺序编写。PLC 程序执行顺 序与梯形图的编写一致。 b) 梯形图左边垂直线称左母线,右边称为右母线。左母线右侧放置输入接 点和内部继电器触点。梯形图触点有两种,即常开触点和常闭触点。 c) 梯形最右侧必须放置输出器件。PLC 的输出器件用圆圈表示,圆圈可以 表示内部继电器线圈,输出继电器线圈或定时/计数器的逻辑运算结果。 其逻辑动作只有在线圈接通后,对应的触点才动作。 d) 梯形图程序中的触点可以任意串、并联,而输出线圈只能并联不能串联。 e) 输出线圈只对应输出映像区的
23、相应位,不能直接驱动现场设备。 f) 梯形图中每个编程元件应按一定的规则加标字母数字串。 3) 助记符语言 PLC 的助记符语言是 PLC 的命令语句表达式,它与计算机汇编语言相类似。 用户可以直观地根据梯形图,写出助记符语言程序,并通过编程器送到 PLC 中 去。 4) 功能图语言 功能图语言是一种类似于数字逻辑电路图的编程语言,熟悉数字电路的人 比较容易掌握。 5) 顺序功能图语言 顺序功能图常用来编制顺序控制类程序,可以将一个复杂的控制过程分解 为一些具体的工作状态,把这些具体的状态依一定的顺序控制要求,组合成整 体的控制程序。 3.53.5 P PL LC C的设计原则 PLC控制系统
24、是为工艺流程服务的,所以它首先要能很好的实现工艺提出的控 12 制要求。 PLC控制系统的设计应遵循以下原则: 1) 根据工艺流程进行设计,力求设计出来的控制系统能最大限度满足控制要 求。 2) 在满足控制要求的前题下,尽量减少 PLC系统硬件费用。 3) 考虑到以后控制要求的变化,所以控制系统设计时应考虑到PLC的可扩展性。 4) 控制系统使用和维护方便、安全可靠。 3.63.6 P PL LC C的设计步骤 一般PLC控制系统的设计步骤如图 3所示,具体操作如下: 1) 控制要求分析 在设计PLC控制系统之前,必须对工艺流程进行细致的分析,详细了解控制对 象和控制要求,这样才能真正明白自己
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- PLC 课程设计 论文 全自动 洗衣机 控制系统 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-3903082.html