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

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共38頁第1頁裝訂線第一章概述根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理,利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制,說明了PLC控制的原理方法,特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子S7-200系列PLC的特點(diǎn),對(duì)按鈕,電磁閥,開關(guān)等其他一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時(shí)間由PLC內(nèi)計(jì)數(shù)器控制,所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間。可以把上面設(shè)定的程序時(shí)間定下來,作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來編程。只要稍作改變,就可以設(shè)計(jì)出諸如要多洗多甩的牛仔類衣物,輕洗輕甩的羊毛類衣物以及通用的標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序,充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電品的實(shí)用性。在洗衣機(jī)控制方面，在PLC問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器占主導(dǎo)地位。但繼電器控制領(lǐng)域有著十分明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差、尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，就必須重新設(shè)計(jì)、重新安裝，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。為了改變這一現(xiàn)狀，PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生了。繼1969年美國數(shù)字設(shè)備公司研制出世界第一臺(tái)PLC，并在通用汽車公司自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時(shí)期，從此，可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來了。在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。PLC的優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長等，為了進(jìn)一步提高全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能和性能，避免傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動(dòng)洗衣機(jī)這個(gè)課題。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共38頁第2頁裝訂線第二章課題任務(wù)分析2.1整體功能介紹洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水，洗衣，排水，和脫水四個(gè)過程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，這四個(gè)過程分別用相應(yīng)的按扭開關(guān)來控制。全自動(dòng)洗衣機(jī)中，這四個(gè)過程可做到全自動(dòng)依次運(yùn)行，直至洗衣結(jié)束。2.2設(shè)備控制要求全自動(dòng)洗衣機(jī)控制要求是能實(shí)現(xiàn)”正常運(yùn)行“和”強(qiáng)制停止“兩種控制要求。按下啟動(dòng)按扭，開始進(jìn)水直到水滿（即水位達(dá)到高水位）時(shí)停止進(jìn)水開始洗滌正轉(zhuǎn)洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒，停兩秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒如此循環(huán)5次，總共320秒開始排水水位下降到低水位時(shí)開始脫水并繼續(xù)排水，脫水30秒開始清洗，重復(fù)（1）到（4），清洗兩遍清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)若按下排水按扭可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水若按下停車按扭，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水，排水脫水及報(bào)警第三章控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)框圖畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共38頁第3頁裝訂線圖1系統(tǒng)框圖3.2控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)設(shè)備及實(shí)現(xiàn)功能對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備啟動(dòng)按扭停止按扭水位選擇開關(guān)（高水位）水位選擇開關(guān)（中水位）水位選擇開關(guān)（低水位）手動(dòng)排水開關(guān)手動(dòng)脫水開關(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)水排空浮球開關(guān)對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備進(jìn)水電磁閥排水電磁閥洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器脫水桶報(bào)警器S7-200PLC進(jìn)水/排水電磁閥洗滌電機(jī)脫水電機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共38頁第4頁裝訂線3.3控制系統(tǒng)原理自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗衣，排水，脫水是通過水位開關(guān)，電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的，水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高中低水位，電磁進(jìn)水閥起著通斷水源的作用。進(jìn)水時(shí)，電磁進(jìn)水閥打開，將水注入，排水時(shí)，電磁排水閥打開，將水排出，洗衣時(shí)，洗滌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，脫水時(shí)，脫水桶啟動(dòng)。第四章硬件電路的設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)的選型（1）IO點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)：I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)?？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)在估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)上再加上20%30%的備用量。該系統(tǒng)有11個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)6個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，考慮余量后需要14個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)10個(gè)輸出點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)得輸入:啟動(dòng)按扭畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共38頁第5頁裝訂線停止按扭水位選擇開關(guān)（高水位）水位選擇開關(guān)（中水位）水位選擇開關(guān)（低水位）手動(dòng)排水開關(guān)手動(dòng)脫水開關(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)水排空浮球開關(guān)統(tǒng)計(jì)得輸出:進(jìn)水電磁閥排水電磁閥洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器脫水桶報(bào)警器（2）用戶存儲(chǔ)器容量的估算PLC常用的內(nèi)存有EPROM、EEPROM和帶鋰電池供電的RAM。一般微型和小型PLC的存儲(chǔ)容量是固定的，介于12KB之間。用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存量大致如下：開關(guān)量輸入元件：1020B/點(diǎn)開關(guān)量輸出元件：510B/點(diǎn)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2B/個(gè)模擬量：100150B/個(gè)通信接口：一個(gè)接口一般需要300B以上根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮增加25%左右的備用量，就可估算出用戶程序所需的內(nèi)存容畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共38頁第6頁裝訂線量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。該系統(tǒng)有11個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)6個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，需內(nèi)存280B，有定時(shí)器6個(gè)，計(jì)時(shí)器2個(gè)，需內(nèi)存16B，考慮余量后需要內(nèi)存370B。（3）CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇PLC的功能日益強(qiáng)大，一般PLC都具有開關(guān)量邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些PLC還可擴(kuò)展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時(shí)可考慮以下幾點(diǎn)：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡單，小型PLC就能滿足要求了。綜上所述，結(jié)合下表分析CPU221CPU222CPU224CPU226程序存儲(chǔ)器2048字4096字用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1024字2560字用戶存儲(chǔ)器類型EEPROM數(shù)據(jù)后備典型時(shí)間50h190h本機(jī)IO6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出擴(kuò)展模塊數(shù)量無2個(gè)7個(gè)數(shù)字量IO印象區(qū)大小256（128入/128出）模擬量IO印象區(qū)大小無16入/16出32入/32出33Hz布爾指令執(zhí)行速度0.37/微妙/指令內(nèi)部繼電器256計(jì)數(shù)器/定時(shí)器256/256順序控制繼電器256該控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU-224（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制整個(gè)系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時(shí)由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，完全能滿足全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊。綜上所述選用西門子S7-200型PLC畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙共38頁第7頁裝訂線4.2CPU單元設(shè)計(jì)集成的24V負(fù)載電源，可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），C