文献综述(机械系模板).doc

本科生毕业设计(论文)文献综述设计 (论文)题目基于PLC和触摸屏全自动工业洗衣机的控制系统设计作者所在系别机械工程系作者所在专业机械设计制造及其自动化作者所在班级B09111作 者 姓 名马玮阳作 者 学 号20094011114指导教师姓名景晓华指导教师职称讲师完 成 时 间2012年12月北华航天工业学院教务处制说 明1根据学校毕业设计(论文)工作暂行规定，学生必须撰写毕业设计(论文)文献综述。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。2文献综述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，由指导教师签署意见并经所在专业教研室审查。3文献综述各项内容要实事求是，文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4学生撰写文献综述，阅读的主要参考文献应在10篇以上（土建类专业文献篇数可酌减），其中外文资料应占一定比例。本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。5文献综述的撰写格式按毕业设计(论文)撰写规范的要求，字数在2000字左右。文献综述应与开题报告同时提交。毕 业 设 计（论 文）文 献 综 述基于PLC和触摸屏全自动工业洗衣机的控制系统设计 文献综述摘要：本文主要介绍了工业洗衣机的应用场景以及其特点，介绍了其工作的一般过程。介绍了为何对其进行自动控制，并说明为什么可编程控制器（PLC）应用于工业洗衣机。还介绍了触摸屏的一些分类、发展和应用，并运用一些数据证明使用触摸屏的好处与必要。最后介绍了变频器应用与工业洗衣机的注意事项，以及应用变频器的优缺点。关键词：PLC 触摸屏 变频器 工业洗衣机Automatic industrial washing machine based on PLC and touch screen control system design of the literature reviewAbstract: This article mainly introduced the application scenario for the industrial washing machine, and its characteristics, introduces the general process of their work. Why are introduced for automatic control, and explain why the programmable controller (PLC) is applied in industrial washing machine. Touch screen is introduced in the paper some of the classification, development and application, and use some data to prove the benefits of using the touch screen and necessary. Finally industrial washing frequency converter application and matters needing attention are introduced, and the advantages and disadvantages of application of frequency converter.Keywords: PLC touch screen frequency transformer industrial washing machine1 前言工业洗衣机是指用于宾馆、饭店、洗衣店或工厂进行大批量衣物清洗用的洗衣机，具有洗涤容量大、效果好、成本低、效率高、污染小等特点。其洗涤工艺一般由洗涤、漂洗、均布排水和脱水等几部分组成。整个洗涤控制的关键在于低速洗涤时有很平滑的力矩以及脱水时有很高的旋转速度。【1】 工业洗衣机的传动系统相当复杂，在洗涤和脱水时电机转速相差很大，一般为多台笼型电机采用离合器切换运转或者使用变级电机加上离合器、皮带轮及正反转开关等机械装置实现速度调节。而且由于负载很大，为了获得大的起动转矩要采用大电阻电机，减速时还另需制动装置。随着大功率开关器件制造技术及计算机控制技术的发展，采用变频调速控制电机已渗透到各种电力传动系统中。PLC的使用提高了系统的抗干扰能力，保证了系统的稳定性；变频器的使用显著提高了工业洗衣机的性能，可用一台电动机从低速到高速大范围调节，满足低速洗涤大转矩和高速脱水的要求，且传动装置可做的很小，控制性能和操作性能都大幅提高；另外，变频器的使用可以节约大量的水和电。【1】随着功率半导体器件的发展，变频器的应用越来越普遍，交流调速已成为社会发展的必然趋势，近几年由于绝缘栅型双极晶体管（IGBT）的普及，变频器的价格迅速降低，洗涤行业已经广泛应用了变频器，它具有调速范围宽，控制简单，性能可靠，使用方便，噪音低等特点，非常适合工业洗衣机的使用要求，目前已有超过60%的工业洗衣机使用了变频器，主要用于控制滚筒调速【5】触摸屏是一种最新的电脑输入设备，它可以让使用者只用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字，就能实现对主机的操作，这样摆脱了键盘和鼠标操作，使人与机交互更为直截了当。它具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等优点。【3】2 PLC应用于工业洗衣机传统工业洗衣机的程序控制器与水位、水温等控制是分开的，目前已淘汰，随着计算机技术的发展，单片机与PLC已成为洗衣机的主流控制器。单片机就是在一片半导体硅片上集成了微处理器、存储器和各种I/O接口，这一块集成电路芯片具有一台微型计算机的属性。它主要用于测控领域，用以实现各种测试和控制功能。单片机体积小，集成度高，性能稳定，种类多，价格便宜，适合大规模生产，但是它只能在特定的环境中使用，无法适应电磁干扰、粉尘恶劣的环境，另外寿命也不高，这些特点满足家用洗衣机的要求，所以市场上家用洗衣机常使用单片机作控制器。而PLC专为工业环境应用而设计，它的稳定性高，抗干扰性强，寿命长，环境适应能力强，输入输出借口多，虽然其价格比单片机高，但适合工业洗衣机的需要，再加上工业洗衣机利润高，因此现代工业洗衣机普遍采用PLC控制。洗衣机由内桶、外桶、波盘、洗涤电机、控制器等组成。在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断，比较和选择,再经信息线路反馈给洗衣机各种控制执行机构，决定洗衣机的工作状态。PLC在系统中处于中心位置，水位开关是PLC的输入信号控制开关，进水阀，排水阀和电机是洗衣机各种动作的执行机构,其进水阀和排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态；电机的工作状态也由PLC给定信号来决定其工作状态，而电机的正反转直接决定了全自动洗衣机的洗涤状态和脱水状态。【2】3 触摸屏技术研究及应用3.1触摸屏技术研究随着计算机技术的发展和普及，在20世纪90 年代初，出现了一种全新的人机交互技术，利用这种技术，用户只需要在显示屏上的图标或文字上轻轻一点，计算机就能按照我们的指示进行相关的各种操作，完全摆脱了键盘和鼠标的束缚，使人机交互更为直截了当，这种技术就是日新月异的触摸屏技术。和个人计算机（PC）从286、386发展到奔腾机一样，触摸屏的技术也经历了从低档向高档发展的历程，从1974开始出现世界上最早的电阻式触摸屏以来，随着科技的发展和应用需求的增长，各种触摸技术相继诞生以适应各种行业和层次的应用，如今，己经形成了商业化的触摸屏技术包括：电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波（SAW)技术触摸屏等，并己广泛应用。目前，市场上己经商业化的触摸屏的种类主要有以下几种，它们分别是：电阻式（模拟电阻式和数字电阻式）、电容式（表面电容式和投射电容式）、红外式、声波式（表面声波式和弯曲声波式）、光学成像式、In-cell结构式、On-cell结构式、电磁共振式、组合式及其它。它们又可以分为两类，一类需要ITO，比如前两种触摸屏，另一类的结构中不需要rro，比如后几种触摸屏。ITO是铟锡氧化物的英文缩写，它是一种透明的导电体。通过调整铟和锡的比例、沉积方法、氧化程度以及晶粒的大小，可以调整这种物质的性能。薄的ITO材料透明性好，但是阻抗高；厚的ITO材料阻抗低，但是透明性会变差。【3】以“触摸屏”为关键词，在中国专利局网站上共检索到相关专利1986条，其中发明专利1120项，实用新型专利700项，外观设计专利166项，涉及触摸屏制造方法的专利85项，分属于五个国家的40家公司。3.2触摸屏的应用触摸屏的应用范围非常广泛，下面主要以国外的有关使用情况进行说明。1. 商店付款系统2. 入场券查询预订系统3. 视频音乐点播机4. CD预览系统5. 游戏6. 金融交易7. 工业自动化8. 自主快餐9. 电子付款销售系统4 变频器的应用4.1变频器简介所谓变频器，简单地讲，就是一种把固定频率的交流电变为直流电，再将直流电变为频率可调的交流电的一种装置。目前变频器在许多领域应用的都很好，如风机、泵类机械、轧钢机、电梯、变频空调等。4.2变频器用于工业洗衣机的注意事项变频器的容量应满足以下规则：变频器的容量应比变频器说明书中“陪用电动机容量”大，变频器的电流应大于电动机的电流。同时，由于在洗涤过程中，滚筒在低速启动时会引起瞬间的超大负荷，为此要求电机具有低速转矩提升补偿功能；而在高速脱水时，由于水已经排出，负载大为降低，电机应工作在恒功率状态，并且为使衣物在滚筒内均匀分布，电机应保持高惯性。【5】变频器的使用显著提高了工业洗衣机的性能，但作为一种大功率电力电子产品，又工作在社区的洗衣房内，在使用时有一些注意事项。1. 衣物在低速洗涤时，由于滚筒内含有大量水，致使负载很大。因此，需通过变频器转矩提升补偿设置使电机低速时输出大转矩。2. 在高速脱水工况时，衣物容易在滚筒中 形成不均匀分布，在极高的工作转速下会产生很大的偏心激振，从而引起整体结构的剧烈振动。因此，在运转模式的确定过程中，应安排一段均布排水工况，让污水排出的同时保持衣物分布均匀。另外，变频器要安装好并作定期检查，以防振动导致松动。3. 变频器安装在湿度较高的洗衣房，常常发生绝缘和腐蚀。因此，洗衣房内应保持一定的干燥度和良好的通风性，以防水汽进入变频器内引起电气短路等。4. 工业用洗衣机多用于宾馆、社区洗衣房内，要注意隔音问题，防止对附近居民造成影响;也要考虑变频器对其他用电设备的干扰。因此应在变频器进线侧加一台电抗器。5. 变频调速控制是实现工业洗衣机自动控制的一种很好的选择。采用PLC和变频器的调速系统能满足标准洗涤和高速脱水等各种工况的要求，并能提高洗涤质量;变频器的使用减少了传动机构，增加了系统的运行寿命，减少了机械和电气噪声，还优化了洗涤速度，降低了电力损耗。目前，针对工业洗衣机特有的负载特性而设计的洗衣机专用变频器已处于研制阶段。随着衣物质地的高级化和多样化，变频化的工业洗衣机也会继续向前不断发展。【6】4.3应用变频器的优缺点工业洗衣机应用变频器无论在机械设计上,还是在电气控制上, 以及在机器的维修和保养上都具有很多优点。具体列举如下:4.3.1根据衣料、洗涤剂等可随意调节洗净 、清洗、及均布平衡过程时滚筒的转速, 从而获得与衣物质地、洗涤剂最匹配的洗涤转数。4.3.2拖动装置只需一台电机用皮带轮与洗衣机滚筒相连接, 机械部分变得很简单。而且可以使用标准电机。因此, 没有必要准备两种与电源频率数相对应的滑轮, 皮带和马达等部件。与多台电机驱动相比, 速度切换时无冲击, 提高了产品的可靠性。4.3.3一台电机就实现了很宽的变速范围, 可以适应从洗涤到脱水的全过程, 并且转动结构更为简单化、高速化。4.3.4消除了制动装置, 并省略了离合器和正反转开关等易损器件, 无需维护保养, 提高了产品的信赖性。4.3.5进一步提高脱水时洗衣机滚筒转速, 提高了脱水率, 从而缩短了整个洗衣的周期时间, 并节约了能源, 提高了劳动生产率。4.3.6在脱水结束后, 采用电器制动方式减速, 可以使电机的再生能量转化为热能放出, 从而使高惯性运转的滚筒在短时间内停止运转。变频器的应用无疑使工业洗衣机实现无级单机调速成为可能, 而且, 为方便用户的柔性使用以适应不同洗涤工艺, 洗涤各阶段的速度也可随意调节。但是变频器的应用也存在一些缺点。首先,如果速度调节不当, 就会产生洗涤效果差、故障率高等弊病。其次, 当输出频率达到一定值时, 由于电机转子漏磁增加, 铁心出现饱和失速, 速度无法再提升。因此, 工业洗衣机的变频器设置和电机特性必须与洗衣机机械负载特性相匹配, 才能达到理想的洗涤效果。【5】参考文献1李志斌.PLC和变频器在工业洗衣机控制系统中的应用.J.电机与控制应用,2008,06.2王秋萌.韩文川.全自动工业洗衣机的PLC控制设计.J.科技风,2011,12.3韩兵.触摸屏技术及应用.M.北京：化学工业出版社，2008.4杨玉琴.李亚宁.触摸屏技术研究及市场进展.J.信息记录材料,2012