电光系毕业设计(论文)开题报告-全自动洗衣机模型的研发

南 京 理 工 大 学 紫 金 学 院 电子工程与光电技术系 毕业设计(论文)开题报告 学学 生生 姓姓 名名：张子龙学学 号号：080405265 专专业业 ：电气工程及其自动化 设设计计(论论文文)题题目目：全自动洗衣机模型的研发 指指 导导 教教 师师:朱甦 2012 年 12 月 31 日 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述” ）作为毕业设计（论文）答辩委 员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指 导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签 署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设 计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印 在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3 “文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印） 在本开题报告第一栏目内， 学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册） ； 4有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 74082005 数据元和交换格式、 信息交换、 日期和时间表示法 规定的要求， 一律用阿拉伯数字书写。 如 “2007 年 3 月 15 日” 或 “2007-03-15” 。 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文文 献献 综综 述述 全自动洗衣机模型的研发全自动洗衣机模型的研发 一、前言 PLC 广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机床、汽车、轻纺、交通运输、 环保及文化娱乐等各个行业，对传统产业的自动化改造、设备的更新起着越来越重要的 作用。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需求的 不断提高，PLC 在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的 PLC 不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用，电 气控制与 PLC 应用技术在各个领域也得到越来越广泛的应用，全自动洗衣机是 PLC 应 用技术的一个体现。它通过软件控制硬件，通过开关控制水位的控制及电机的正反转， 停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。全自动洗衣机的研究，实际上是 电动机和传感器应用的过程，再通过基于 PLC 控制系统来实现设计要求。 二、正文 1、.软件 PLC 形成的背景 20 世纪 90 年代后期，人们逐渐认识到，传统 PLC（本文简称硬 PLC）自身存在着 这样那样的缺点：难以构建开放的硬件体系结构；工作人员必须经过较长时间的专业培 训才能掌握某一种产品的编程方法；传统 PLC 的生产被几家厂商所垄断，造成 PLC 的性 价比增长很缓慢。这些问题都成了制约传统 PLC 发展的因素。近年来，随着计算机技术 的迅猛发展以及 PLC 方面国际标准的制定， 一项打破传统 PLC 局限性的新兴技术发展起 来了，这就是软 PLC 技术。其特征是：在保留 PLC 功能的前提下，采用面向现场总线网 络的体系结构，采用开放的通信接口，如以太网、高速串口等；采用各种相关的国际工 业标准和一系列的事实上的标准；全部用软件来实现传统 PLC 的功能。 2 、PLC 的发展状态及发展趋势 20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使 PLC 增 加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。20 世纪 70 年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编 程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干 扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20 世 纪 80 年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。20 世纪 80 年代至 90 年代中期， PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大 幅度提高， PLC 逐渐进入过程控制领域， 在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治 地位的 DCS 系统。 20 世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的 需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各 种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。 PLC 技术发展呈现新的动向： 产品规模向大、 小两个方向发展 大： I/O 点数达 14336 点、32 位为微处理器、多 CPU 并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 小：由 整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。PLC 在闭环过程 控制中应用日益广泛 。PLC 技术不断加强通讯功能，新器件和模块不断推出 高档的 PLC 除了主要采用 CPU 以提高处理速度外，还有带处理器的 EPROM 或 RAM 的智能 I/O 模块、高速计数模块、远程 I/O 模块等专用化模块。编程工具丰富多样，功能不断 提高，编程语言趋向标准化 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功 能图、语句表等编程语言，亦有高档的 PLC 指令系统 。发展容错技术 采用热备用或 并行工作、多数表决的工作方式。追求软硬件的标准化。 3、PLC 的研究意义 PLC 是面向用户的控制计算机，具有许多明显的特点： 1） 高可靠性： PLC 所有的输入输出接口电路都采用光电隔离， 使现场的外部电路与 PLC 内部电路之间实现电气隔离；PLC 各输入上均采用 R-C 滤波技术，其滤波时间常数一 般为 10-20ms；PLC 各模块采用了性能良好的开关电源；PLC 所采用的器件都进行严 格的筛选和老化。 2） 丰富的输入输出模块：PLC 针对不同的现场信号，有丰富的模块供用户选用，如： DC/AC,数字量/模拟量，电压/电流，脉冲/电位等等。PLC 相应的输入输出模块与工业 现场的多种器件或者设备相连接。与输入模块相连有按钮、行程开关、接近开关等；与 输出模块相连的有电磁阀、接触器、电机、指示灯等。为了提高 PLC 的功能，它还提 供了多种人机对话的接口模块；为了组成局部网络，PLC 还有多种通信模块。 3） 采用模块化结构：除了厢体式的小型 PLC，目前绝大多数 PLC 均采用模块化结构。 PLC 的各个部件如 CPU、电源等都采用模块化设计，由机架和电缆将各模块连接起来， 系统的规模和功能用户可自己组合。 4）编程简单： PLC 的编程大多数采用类似于继电器控制线路的梯形图格式， 形象直观， 易学易懂。 5） 安装简单，维修方便。 4、全自动洗衣机的概述 全自动洗衣机综合运用了大量力学、 电学、 光学等知识， 以下就其原理和构造作一分析。 洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作 用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力 的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区， 又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物 在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于 波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣 物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在 水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦， 这种水流冲刷力同样有助于污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的 水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无 规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的 有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。全自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合 来控制进水、排水以及电机的通断：从而实现自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源 的作用。 当电磁线圈断电时， 移动铁芯在重力和弹簧力的作用下， 紧紧顶在橡胶膜片上， 并将膜片的中心小孔堵塞，这样阀门关闭，水流不通。当电磁线圈通电后，移动铁芯在 磁力作用下上移，离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中心小 孔流入洗衣桶内。由于中心小孔的流通能力大于膜片两侧小孔的流通能力，膜片上方压 强迅速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通。 水位开关实际上是一个压力开关。气室的入口与洗衣桶中的贮气室相联接。当水注入洗 衣桶后，贮气室口很快被封闭，随水位上升，贮气室的水位也上升，被封闭的空气压强 亦增大，水位开关中的波纹膜片受压而胀起，推动顶杆运动而使触点改变，从而实现自 动通断。智能型模糊控制的全自动洗衣机还可以自动判断水温、水位、衣质衣量、衣物 的脏污情况，决定投放适量的洗涤剂和最佳的洗涤程序。其方法是：在洗衣桶内注入一 定量水后使电机低速运转，平稳后快速断电，洗衣桶在惯性作用下带动电机继续转动。 此时，电机绕组产生反电动势，对其半波整流并放大整形后获得一矩形脉冲系列。通过 分析脉冲个数和脉冲宽度。就能得到衣质衣量情况。衣物的脏污程度是通过水的透明度 来判断的。在洗衣桶的排水口处加一红外光电传感器，使红外光通过水而进入另一侧的 接收管。若水的透明度低，接收管获得的光能小，说明衣物较脏。脱水时采用压电传感 器。当脱水桶高度旋转时，从脱水桶喷射出来的水作用于压电传感器上，根据这个压力 变化，自动停止脱水运转。 5、全自动洗衣机流程图 6、全自动洗衣机的控制流程 （1） 按下启动按扭及水位选择开关； （2） 开始进水直到高（中、 低）水位，关水； （3） 2 秒后开始洗涤； （4） 洗涤时，正转 30s，停 2s，然后反转 30s，停 2s； （5） 如此循环 5 次，总共 320s 后开始排水，排空后脱水 30s； （6） 开始清洗，重复（2）（5），清洗两遍； （7） 清洗完成，报警 3 秒并自动停机； （8） 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）； 说明： （1）在洗涤过程中，若外部电源与供水中断，洗衣机暂时停止工作，当电源或供电恢 复后，洗衣机在原来基础上继续工作，知道洗涤完成。 （2）若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔 洗功能（轻柔洗过程自定） 全自动洗衣机要能够通过控制面板设定洗衣机的洗涤时间、洗涤次数、脱水时间，选择 洗衣模式；能够检测水位，自动完成进、出水；按下启动按键洗衣机能够按照设定的洗 衣程序，从进水、洗涤、漂洗、排水到脱水，整个过程全自动进行；完毕后，能够自动 报警，停止工作。 三、参考文献 1潘元明.国内外全自动洗衣机现状J.家电大视野，2003 2吴存宏.浅谈 PLC 在全自动洗衣机中运用J .家用电器科技，2000 3魏志精.可编程控制器应用基础M电子工业出版社,2003 4陈建明.电气控制及 PLC 应用M .北京:电子工业出版社，2010 5罗宇航.流行 PLC 实用程序及设计M .西安电子科技大学出版社，2006 6许谬、王淑英.电气控制与 PLC 控制技术M .北京：.机械工业出版社，2005 7袁亮.S7-200 PLC 实验指导书M .绵阳：绵阳师范学院出版社，2009 8张凤珊.电气控制及可编程序控制器.中国轻工业出版社,1998 9周恩涛.可编程控制器原理及其在液压系统中的应用M机械工业出版社 10潘月琴.全自动洗衣机的维修M北京科学技术出版社,2004 11廖常初.PLC基础及应用北京：机械工业出版社,2003 12潘海燕.波轮式全自动洗衣机的单片控制J.电子世界，2003 13吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用J.设计与开发,1999 14周德林.电脑的程序控制系统.家用电器,2005 15钱如竹.快修家用洗衣机.北京 ：人民邮电出版社,2003 16赵雅君家用电器中的自动控制系统M北京：中国轻工业出版社，1996 17窦振中PIC系列单片机应用设计与实例北京：北京航空航天大学出版社,1997 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）开文）开 题题 报报 告告 根据课题要求及文献综述，给出本课题要研究或解决的问题和拟采用的 研究手段（途径） ： 开开 题题 报报 告告 1.课题题目 全自动洗衣机模型的研发 2.本课题的目的和意义 本课题首先研究全自动洗衣机模型的原理，并采用 PLC 作为控制核心，给出实现方 案。其在智能方面有很好的发展前景，该方面的研究有重要的实际意义。 3.课题应完成的主要任务 1、查阅相关资