基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

目錄1引言.22全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定.32.1總體控制方案確定.32.1.1控制系統(tǒng)的比較.32.2.2洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)概述.33全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu).53.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造.53.2洗滌脫水系統(tǒng).73.3排水和進(jìn)水系統(tǒng).73.4電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng).84電氣控制系統(tǒng).94.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu).94.2控制系統(tǒng)原理.94.3檢測(cè)電路系統(tǒng).105主要器件的選擇.115.1電動(dòng)機(jī)的選擇.115.2傳感器的選擇.115.3可編程控制器外部設(shè)計(jì).126軟件設(shè)計(jì).146.1系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì).146.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求.146.3控制系統(tǒng)順序功能圖.156.4控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì).166.5程序語(yǔ)句表.187結(jié)束語(yǔ).18致謝.19參考文獻(xiàn).201引言從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這項(xiàng)勞動(dòng)并不像田園詩(shī)描繪的那樣充滿樂(lè)趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是辛苦勞累。1874年，“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)美國(guó)人比爾布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)。1880年，美國(guó)又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機(jī)，蒸汽動(dòng)力開(kāi)始取代人力。之后，水力洗衣機(jī)，內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。1911年，美國(guó)試制成功世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)，標(biāo)志著人類(lèi)家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開(kāi)端。1922年，電動(dòng)洗衣機(jī)迎來(lái)一種嶄新的洗衣方式攪拌式。攪拌式洗衣機(jī)由美國(guó)瑪依塔格公司研制成功。70年代后期，微電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。90年代，由于電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。全自動(dòng)洗衣機(jī)其特點(diǎn)是能自動(dòng)完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程不需要人工操作。這類(lèi)洗衣機(jī)均采用套筒式結(jié)構(gòu)，其進(jìn)水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行器件動(dòng)作，整個(gè)洗衣過(guò)程自動(dòng)完成。所用的程序控制器可分為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式和單片機(jī)式。從控制方式的發(fā)展階段上分：全自動(dòng)洗衣機(jī)可分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)電動(dòng)控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由電動(dòng)元件組成。第二類(lèi)是電腦控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由微型計(jì)算機(jī)組成。電動(dòng)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)是較早出現(xiàn)的自動(dòng)控制類(lèi)家用電器，其產(chǎn)品類(lèi)型還屬于傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品，是自動(dòng)控制的初級(jí)階段。隨著計(jì)算機(jī)的及微電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)正在逐步實(shí)現(xiàn)硬件化。因此，電動(dòng)控制洗衣機(jī)將逐步退出家電舞臺(tái)。可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存貯器,用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出,控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程.可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備,都應(yīng)按易于與各種控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。2全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定2.1總體控制方案確定2.1.1控制系統(tǒng)的比較PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)：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(duì)工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強(qiáng)，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)。2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號(hào)的數(shù)量，形式，驅(qū)動(dòng)能力等都可以根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行選擇與確定，而且在需要時(shí)可以隨時(shí)更換，近年來(lái)，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(jiǎn)單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨(dú)特的，多種面向廣大工程設(shè)計(jì)人員的編程語(yǔ)言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡(jiǎn)潔，明了適合各類(lèi)技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒(méi)有計(jì)算機(jī)知識(shí)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(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果逼真，且與計(jì)算機(jī)控制容易。單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)：1）要求環(huán)境，單片機(jī)對(duì)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(jī)采用匯編語(yǔ)言或者是C語(yǔ)言，這些高級(jí)語(yǔ)言和PLC語(yǔ)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(jiǎn)單，處理速度快。2.2.2洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)概述全自動(dòng)洗衣機(jī)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。在全自動(dòng)洗衣機(jī)中，洗衣機(jī)洗滌、脫水程序是由單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機(jī)的指令系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，編寫(xiě)洗滌、脫水程序相對(duì)復(fù)雜；其次，在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件時(shí)要有多種電路保護(hù)裝置，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)及欠壓保護(hù)等等這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率無(wú)形地增加了維修成本費(fèi)用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用的PLC能克服單片機(jī)的缺點(diǎn)。它是整體模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示：圖1PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖2.2.3PLC的設(shè)計(jì)步驟開(kāi)發(fā)應(yīng)用PLC的設(shè)計(jì)任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計(jì)兩部分。硬件設(shè)計(jì)主要包括:1）確定安排PLC的輸入、輸出點(diǎn)；2）設(shè)計(jì)外圍電路,包括主電路；3）選購(gòu)PLC并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝接線等內(nèi)容；軟件設(shè)計(jì),大多數(shù)用梯形圖和指令程序,主要包括:1）設(shè)計(jì)控制流程,根據(jù)工藝要求先畫(huà)出工作循環(huán),如有必要再畫(huà)詳細(xì)的狀態(tài)流程圖；2）根據(jù)工作循環(huán)圖,畫(huà)出虛擬的電路圖繼電器梯形圖；按梯形圖編寫(xiě)指令程序表；3系統(tǒng)調(diào)試:根據(jù)設(shè)計(jì)要求,對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改,必要時(shí)還可對(duì)硬件進(jìn)行修改,直到滿足要求；在電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)中，又存在著兩種不同的控制方式，即程序控制和模糊控制。由于控制方式的不同，兩種洗衣機(jī)在結(jié)構(gòu)和原理上都有很大的區(qū)別。程序控制洗衣機(jī)以洗衣機(jī)生產(chǎn)廠家設(shè)定的數(shù)十種操作程序?yàn)榛A(chǔ)，用戶(hù)在使用時(shí)可根據(jù)洗衣量，布質(zhì)的輕重以及衣物的臟污程度性質(zhì)等因素，選擇不同的洗衣程序。程序控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制按鈕很多，對(duì)程序的選擇需要有一定的洗衣經(jīng)驗(yàn)。模糊控制洗衣機(jī)以其內(nèi)部設(shè)置的各種傳感器為信息采集源，對(duì)傳感器傳回的洗衣量，衣物布質(zhì)，