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全自动洗衣机的PLC控制.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.23M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    全自动洗衣机的 PLC 控制 全自动洗衣机的 PLC 控制 一、课题背景 1、课题背景 从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项 劳动并不像田园诗描绘的那样充满乐趣、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。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——美国人比尔·布莱克斯发 明了木制手摇洗衣机。 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。 1911 年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，标志着人类家务劳动自 动化的开端。 1922 年，电动洗衣机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。 70 年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳 目一新。 90 年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换 与调节，诞生了许多新水流洗衣机。 全自动洗衣机其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需 要人工操作。这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程 序控制器按人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗 衣过程自动完成。所用的程序控制器可分为电动机驱动式和单片机式。从控制方 式的发展阶段上分： 全自动洗衣机可分为两大类： 第一类电动控制洗衣机，它的程序控制器由电动元件组成。 1
    全自动洗衣机的 PLC 控制 第二类是电脑控制洗衣机，它的程序控制器由微型计算机组成。电动控制全 自动洗衣机是较早出现的自动控制类家用电器，其产品类型还属于传统的机械产 品，是自动控制的初级阶段。随着计算机的及微电子技术的发展，自动控制系统 正在逐步实现硬件化。因此，电动控制洗衣机将逐步退出家电舞台。 可编程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贮器, 用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、 定时、计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字的、模拟的输入和输出, 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设备, 都应按易于与各 种控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。 全自动洗衣机是传统洗衣机的一次革新设计。改变了传统需要手动的缺点， 节省了人们宝贵的时间和精力。全自动洗衣机的出现为人们生活带来极大方便。 2、研究目的和意义 目前，大部分洗衣机的控制普遍采用固定转换时间间隔的控制方法。为此， 采用不依赖数学模型的模糊控制方法设计洗衣机控制器，能较好地解决这个问 题。另外随着众多高科技技术在日常生活的普遍应用，城市空中各种电磁干扰日 益严重，为保证洗衣机控制的可靠、稳定，选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下 正常工作的 PLC 是必要的。 随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，原有的洗衣机装置远 远不能满足当前高度自动化的需要。可编程控制器洗衣机控制系统集成自动控制 技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充 分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了 分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配 置灵活、组态方便。 可编程控制器自动洗衣机系统的特点： ①脱机手动工作； ②联机自动就地工作； ③上机控制的单周期运行方式； ④自动启动、自动停机控制方式。 近年来 PLC 的性能价格比有较大幅度的提高，使得实际应用成为可能。 本系统采用 PLC 是基于以下四个原因： 2
    全自动洗衣机的 PLC 控制 ①PLC 具有很高的可靠性，通常的平均无故障时间都在 30 万小时以上； ②抗干扰能力强，目前空中各种电磁干扰日益严重，为了保证全自动洗衣机 控制的可靠稳定，我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的 PLC。 3、本文的主要工作 二、已知情况、控制要求、设计要求 3
    全自动洗衣机的 PLC 控制 图 1. 示意图 1、已知情况 本题目用 PLC 来模拟并实现自动洗衣机的控制功能 2、控制要求 全自动洗衣机系统的控制要求如下： (1)按下起动按钮后，进水电磁阀打开并开始进水。达到高水位时停止进水， 进入洗涤状态。 (2)洗涤时内桶正转洗涤 15s 暂停 3s，再发转洗涤 15s 暂停 3s，又正转洗涤 15s 暂停 3s……..如此循环反复 30 次。 (3)洗涤结束后，排水电磁阀打开，进入排水状态。当水位下降到低水位时， 进入脱水状态并同时排水，脱水时间为 10s。这样就完成从进水到脱水的一个大 循环。 (4)经过 3 次上述大循环后，洗衣机自动报警。报警 10s 后，自动停机。 3、设计要求 根据生产设备工作方面及其它方面的需要，本次设计要达到如下设计要求： (1)要求本次设计的控制装置采用 PLC 技术实现; (2) 要能完全满足控制要求； (3) 要按照电气设计惯例，提供短路、过载、联锁等故障保护措施； (4) 本次设计的控制装置应由实验箱等部分组成，要尽量与生产设备进行一 4
    全自动洗衣机的 PLC 控制 体化安装，具体安装尺寸另行商定； (5)操作屏上要有完整的信号指示，包括对各工作步的指示，以及电源、启 动、停止、故障等指示； 三、总体设计思路 根据已知情况、控制要求、设计要求，全自动洗衣机的 PLC-控制装置的设 5
    全自动洗衣机的 PLC 控制 计可按照“大而化小，分而治之”的思路，划分为以下 5 个部分，依序进行，各 部分的设计任务分配如下： (1) 程序设计及调试 拟采用切换法，完成程序的设计，并在实验室环境中进行模拟调试； (2)电气设计 完成电气线路原理图、元件位置图、接线图、互连图、元件明细表的设计； (3)安装、接线、联合测试 完成电气元件的安装、接线、并对程序与线路进行联合测试； (4)后期工作 说明操作过程、拟定常见故障排除方案、编写设计说明书等。 下面按照这个总体设计思路的任务安排，逐步展开。 四、程序设计及调试 1 、PLC 选型及 I/O 分配图 6
    全自动洗衣机的 PLC 控制 根据设计要求、控制要求，选定 PLC 的型号为： F1N-/40M ● 控制规模：16~256 点 ● 内置 8K 容量的 RAM 存储器，最大可以扩展到 16K ● CPU 运算处理速度 0.08μS/基本指令 ● 在 FX2N 系列右侧可连接输入输出扩展模块和特殊功能模块 ● 基本单元内置 2 轴独立最高 20kHz 定位功能(晶体管输出型） 全自动洗衣机系统的 I/0 分配： 输人 X0：启动按钮 X1：限位开关 SQ1 X2：限位开关 SQ2 输出 Y0：进水电磁阀控制 KA1 Y1：电动机正转接触器 KM1 Y2：电动机反转接触器 KM2 Y3：排水电磁阀控制 KA2 Y4：脱水离合器控制 KA3 Y5：报警蜂鸣器 KA4 2、 编程——PLC 全自动洗衣机系统顺控程序、程序工作过程简析、编程元 件明细表 本程序梯形图如图 2： 7
    全自动洗衣机的 PLC 控制 图 2. 全自动洗衣机 PLC 梯形图 8
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