毕业设计论文基于S7200系列PLC对全自动洗衣机控制系统设计

1、毕业设计（论文）-基于s7-200系列plc对全自动洗衣机控制系统设计 包头轻工职业技术院毕业论文 题 目 基于plc的洗衣机控制班 级 电气自动化103006班姓 名 指导教师 2012年3月29日摘要随着社会经济的发展和科学技术水平的提高家庭电器全自动化成为必然的发展趋势全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的生活洗衣机是国内家电业唯一不打价格战的行业经过几年的平稳发展国产洗衣机无论在质量上还是功能上都和世界领先水平同步纵观洗衣机市场高效节能省水省电环保型洗衣机一直在市场上占主导地位本文介绍了利用s7-200系列plc对全自动洗衣机控制系统总体控制阐述了控制方案实现全自动洗衣机控制系统总体控制

2、有多种可以采用早期的模拟电路数字电路或模数混合电路近年来随着科技的飞速发展单片机plc的应用不断地走向深入同时带动传统的控制检测技术的不断更新本文采用德国西门子公司生产的s7-200型plc 作为核心控制器进行全自动洗衣机控制系统的设计并且设计出了系统结构图程序指令梯形图以及输入输出端子的分配方案同时根据全自动洗衣机控制系统总体控制要求和特点确定plc 的输入输出分配并进行现场调试关键字plc 全自动洗衣机控制系统 plc程序设计关键词plc洗衣机控制目 录第一章 绪论111 课题的研究背景112 洗衣机的分类113洗衣机发展与现状214本课题研究的主要内容2第二章 全自动洗衣机的基本结构52

3、1 全自动洗衣机的原理和构造522 洗涤脱水系统723 排水和进水系统7第三章 可编程序控制技术31 plc的定义第四章 硬件电路的设计631 plc的选择6com 输入地址分配表6com 输出地址分配表6com cpu功能与结构的选择632 plc外部接线图733 洗衣机示意图7第五章 软件的设计941 plc控制顺序功能图942 系统梯形图1043 系统指令语句表13结 论15致 谢16参考文献17第一章 绪论11 课题的研究背景本次设计基于plc的全自动洗衣机控制本文的课题源于市场上洗衣机产品采用plc控制开发的周期短开发成本低可以直接用于工业现场控制plc控制具有实时性信号处理时间短速

4、度快更能满足各个领域大中小型工业控制项目可靠性高丰富的io卡件质优价廉性价比高安装简单维修方便12 洗衣机的分类普通洗衣机其洗涤漂洗脱水等功能均须手工转换半自动洗衣机它能在洗涤漂洗脱水等功能之间实现某两个功能的自动转换全自动洗衣机它能自动实现洗涤漂洗脱水等所有功能2按结构与洗涤方式分类波轮式洗衣机这种洗衣机是在立式洗衣桶底部安装一个搅动水流的波轮靠波轮的快速旋转使衣物不断翻滚摩擦从而达到洗涤的目的我国城乡家庭普遍采用这种洗衣机其优点是洗涤时间短10分钟左右洗净度高结构简单使用方便价格低用电省占地少缺点是用水多洗衣量15千克少衣物易缠绕去污不均匀对短纤维织物磨损大滚筒式洗衣机它是通过滚筒的转动使

5、衣物随滚筒内的凸筋上升而后借自重下跌如此不断翻滚达到洗涤的目的其优点是用水省洗衣量大520千克洗涤剂用量省对衣物磨损率较低可用热水洗涤易实现自动化缺点是洗涤时间长4060分钟耗电量大洗净度低结构复杂噪音大价格高因此这种洗衣机多集体单位使用搅拌式洗衣机它是通过装有搅伴翼的立轴旋转摆动带动水流和衣物从而达到洗涤的目的其优点是洗涤量大去污均匀磨损小缺点是洗涤时间长振动大占地多价格高结构复杂喷流式洗衣机它通过安装在洗衣桶侧壁的波轮的旋转在桶中形成喷流使衣物受到水流的冲击从而达到洗涤的目的其优点是洗涤时间短洗净度高结构简单价格便宜缺点是对衣物磨损严重有时甚至会撕裂衣物去污均匀度差水和洗涤剂用量大喷射式洗

6、衣机它通过安装在洗衣桶底部的水泵不断抽水冲刷衣物使衣物在桶内翻滚转动从而达到洗涤的目的其优点是衣物磨损率低故尤适于洗涤丝绢等细软织物结构简单价格低缺点是洗净度低洗涤时间长洗衣量少振动式洗衣机它是通过洗衣桶底部电磁振动板的高速振动使水产生波浪和翻滚从而达到洗涤衣物的目的其优点是磨损率低结构简单价格便宜缺点是洗净度低振动噪音大以上六种不同结构和洗涤方式的洗衣机均有相应的普通型半自动型和全自动型世界上第一台洗衣机但这台洗衣机使用费力且损伤衣服因而没被广泛使用但这却标志了用机器洗衣的开端1874年手洗时代受到了前所未有的挑战美国人发明了木制手摇洗衣机1880年蒸气洗衣机蒸气动力开始取代人力蒸汽洗衣机之

7、后水力洗衣机内燃机洗衣机也相继出现1910年美国试制成功世界上第一台电动洗衣机电动洗衣机的问世标志着人类家务劳动自动化的开端1922年美国改造了洗衣机的洗涤结构把拖动式改为搅拌式使洗衣机的结构固定下来这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生1932年美国研制成功第一台前装式滚筒洗衣机1955年在引进喷流式洗衣机的基础之上研制出独具风格并流行至今的波轮式洗衣机时地推出了滚筒洗衣机它最大的优点是磨损率小但洗净率比波轮式低价格洗衣机产品可以分三类普通型半自动型和全自动型普通型和半自动型洗衣机都需要人为参与操作才能完成洗衣甩干排水全过程而全自动洗衣机在整个洗涤甩干过程中无需人为操作和监控海尔小天鹅荣事达松下惠

8、而浦水仙lg熊猫西门子日立好用可靠性高抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能plc由于采用现代大规模集成电路技术采用严格的生产工艺制造内部电路采取了先进的抗干扰技术具有很高的可靠性易学易用深受工程技术人员欢迎plc作为通用工业控制计算机是面向工矿企业的工控设备系统的设计建造工作量小维护方便容易改造plc用存储逻辑代替接线逻辑大大减少了控制设备外部的接线使控制系统设计及建造的周期大为缩短同时维护也变得容易起来更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能这很适合多品种小批量的生产场合体积小重量轻能耗低由于体积小很容易装入机械内部是实现机电一体化的理想控制设备1深入了解洗衣机的发展结构

9、及控制要求2控制系统设计包括硬件设计plc的选择各硬件模块的介绍软件设计编程方法3对编写好的编译程序进行实际调试第二章 全自动洗衣机的基本结构21 全自动洗衣机的原理和构造全自动洗衣机在结构上大致可分为3中类型即波轮式滚筒式和搅拌式我国的洗衣机在结构上主要有波轮式和滚筒式两类产品的类型以波轮式为主其他类型为辅首先做一下比较滚筒式洗衣机具有如下性能1更好的软化衣物纤维减小洗涤过程中衣物的损伤和变形并且还可以使洗后的衣物柔软而蓬松2提高温度来洗涤可充分溶解洗衣粉加快洗衣粉中弱酸性物质与污物的化学反应速度提高洗衣粉中酶的活性同时有利于溶解汗渍血渍降低灰尘油污的粘附作用从而可在同样的洗净比下大幅度降低

10、洗涤过程对机械力的需求3温度高有利于污物在水中的扩散4高温能有效的杀死一些细菌没有加温的洗涤的波轮式洗衣机无论怎样的水流要达到一定的洗净比都必须有足够的机械力而机械力对衣物是由损伤的这就决定了波轮式洗衣机的磨损率大大高于滚筒式洗衣机各种新水流基本原理是一样的就是尽量以紊乱的水流减小衣物的缠绕增大水流的冲刷力以用于洗涤与以前依靠衣物与桶壁和衣物相互之间的摩擦方式相比水流冲刷对衣物的损伤较小滚筒式洗衣机有如下特点1磨损低没有缠绕机械传动部分简单可靠寿命长于波轮式洗衣机2自动化程度高可以自动投放洗衣粉漂白粉等为不同质地的棉制品化纤制品羊毛制品设计了不同的洗涤程序和洗涤温度使洗涤更为科学设有防皱浸泡功

11、能可将洗好的衣物浸泡在清水里到晾晒前再甩干避免衣物甩干后不能及时取出晾晒而起皱省水省洗衣粉滚筒式洗衣机不需要水位高过衣物从而可节约用水并可减少洗衣粉的投放量高温洗涤有一定的灭菌作用洗涤过程噪声小滚筒式洗衣机属封闭式洗涤可以有效屏蔽内桶转动声和水流声而波轮式洗涤的水流声脱水内桶转动声是不可避免的且刹车装置和电磁阀动作声音也很大由于滚筒式洗衣机的价格大大高于波轮式洗衣机所以波轮式洗衣机仍然受到普遍欢迎波轮式洗衣机的特点水流方面现在波轮式全自动洗衣机出现了一种新水流的形式如lg的拳击棒松下的双瀑布荣事达的网络水流等都采用了这种水流程序控制器新推出的波轮式全自动洗衣机均采用单片机程序控制器原来的机械式

12、程序控制器基本上已被淘汰各厂家生产的各种型号的波轮式全自动洗衣机的控制程序有所不同如在模糊控制的洗衣机中单片机通过采集水位传感器布量传感器光传感器的信号以及电动机的转速判断出衣物的质地多少赃物程度从而自动调整对衣物进行合理的洗涤不锈钢内桶波轮式洗衣机采用了不锈钢内桶减小衣物和内桶壁摩擦力从而减轻衣物的磨损同心洗同心洗是直接把电动机轴与洗衣桶主轴同心安装直接驱动使洗涤和脱水时洗衣桶振动减小噪声降低变频波轮式洗衣机可以对不同质地的衣物自动选择不同的电动机转速从而给不同质地的衣物以恰当的洗涤强度在保证洗得干净的同时也最大限度地降低衣物的磨损同时还可以在脱水甩干时由慢到快地启动使衣物在桶内分布均匀脱水

13、效果好同时由于衣物均匀分布在洗衣桶的四周洗衣桶的重心落在轴心上可以减小振动降低噪声但是价格较贵波轮式全自动洗衣机通常都采用将洗涤脱水桶套装在盛水桶内的同轴套桶式结构虽然它们各自牌号和型号都不同但其结构都是由洗涤脱水系统进排水系统电动机和传动系统电器控制系统以及支撑机构5大部分组成的支撑机构主要有箱体吊杆及控制台组成它除了安装和连接洗衣机的各种零件外还具有减振及防护装饰的作用22 洗涤脱水系统它主要有盛水桶洗涤桶和波轮组成盛水桶又称为外桶主要用来盛放洗涤液盛水桶固定在钢制底板上通过4根吊杆悬挂在洗衣机箱体上电动机离合器排水阀等部件都装在桶底下面洗涤桶又称为脱水桶或者离心桶也称为内桶它的主要功能是

14、用来盛放衣物在洗涤或漂洗时配合波轮完成洗涤或漂洗功能在脱水时便成为离心式的脱水桶波轮是全自动洗衣机中对衣物产生机械作用的主要部件按波轮的形状来分基本上有小波轮直径在160mm左右的涡卷式水流和大波轮直径在300mm左右新水流两类23 排水和进水系统波轮式全自动洗衣机的进排水系统都采用了电磁阀控制为了对桶内的水位进行检测和控制洗衣机上都安装有水位控制器水位开关波轮式全自动套桶洗衣机使用最多的水位开关是空气压力式开关主要有气压传感器装置控制装置及电触点开关3部分组成用来监视水位的高低此外电磁阀分进水和排水电磁阀进水电磁阀是洗衣机上的自动进水开关它受水位开关动断触点的控制而排水电磁阀是全自动洗衣机上

15、的自动排水装置同时还起改变离合器工作状态进水排水电磁阀是采用电流流过线圈形成磁场的原理洗衣机电磁阀在进排水时使用220v交流电压与电磁阀线圈接通形成磁场电磁线圈吸合自动打开香蕉阀门洗衣机里的水就顺着管道流出去了断电后电磁阀线圈失去电流磁场消失电磁铁松开橡胶阀门自动关闭洗衣机里的水就流不出去了 第三章 可编程序控制技术31 plc的定义plc的定义由于plc在不断发展因此对它进行确切的定义是比较困难的国际电工委员会 international electrical committeeiec 在1987年的第3版中对plc作了如下的定义plc是一种专门为在工业环境下应用而设计的进行数字运算操作的电

16、子装置它采用可以编制程序的存储器用来在其内部存储执行逻辑运算顺序运算定时计数和算术运算等操作的指令并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程plc及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体和易于扩展其功能的原则而设计plc的特点plc的迅速发展除了工业自动化的客观需要外还因其有许多独特的优点 编程方法简单易学 功能强性能价格比高 硬件配套齐全用户使用方便适应性强 可靠性高抗干扰能力强 平均无故障时间3-5万小时 系统的设计安装调试工作量少 维修工作量小维修方便 体积小能耗低 价格越来越便宜图3-3 plc外部接线图33 洗衣机示意图如图3-4所示为洗衣机示意图

17、在图中st4为高水位传感器st5为中水位传感器st6为低水位传感器st7位水排尽传感器当选择好水位后yv1打开开始进水当水位到达相应水位时相应的传感器送出on信号否则为off只有当水上升到与选择水位相开关一致时yv1关闭停止进水开始洗衣图3-4洗衣机示意图第四章 软件的设计41 plc控制顺序功能图顺序功能图它是描述控制系统的控制过程功能和特性的一种图形顺序功能图并不涉及所描述的控制功能的具体技术他是一种通用的技术语言全自动洗衣机控制系统plc控制状态流程图见图611图6 plc控制状态流程图42 系统梯形图梯形图是plc模拟继电器控制系统的编程方法它由触点线圈或功能方框等构成梯形图左右的垂直

18、线称为左右母线画梯形图时从左母线开始经过触点和线圈或功能方框终止于右母线在梯形图中可以把左母线看作是提供能量的母线触点闭合可以使能量流过直到下一个元件触点断开将阻止能量流过这种能量流我们称之为能流实际上梯形图是cpu仿真继电器控制电路图使来自电源的电流通过一系列的逻辑控制条件根据运算结果决定逻辑输出的模拟过程梯形图中的基本编程元素有触点线圈和方框触点代表逻辑控制条件触点闭合时表示能量可以流过触点分常开触点和常闭触点两种形式线圈通常代表逻辑输出的结果能量流到则该线圈被激励方框代表某种特定功能的指令能量流通过方框时则执行方框所代表的功能方框所代表的功能有很多种例如定时器计数器数据运算等43 系统指

19、令语句表结 论通过本系统的设计对全自动洗衣机的控制系统有了深入的理解全自动洗衣机控制系统利用了西门子plc的特点对按钮电磁阀开关等其他一些输入输出点设备进行控制实现了洗衣机洗衣过程的自动化由于每遍的洗涤排水脱水的时间由plc内计数器控制所以只要改变计数器参数就可以改变时间牛仔这次毕业设计终于顺利完成了在设计中遇到了很多编程问题最后在石磊老师的辛勤指导下终于游逆而解同时在石磊老师的身上我学得到很多实用的知识在此我表示感谢对于在学习和生活中帮助我和鼓励我的老师和同学们我再次表示衷心的感谢你们对于我的帮助使我在心中无以言表参 考 文 献1 王莺工业可编程控制器的现状与发展趋势j 北京航天技术与民品1

20、9995-302 潘元明国内外全自动洗衣机现状j家电大视野200311-923 吴中俊主编可编程控制器原理及应用m 北京机械工业出版社200428-294 吴中俊可编程序控制器原理及应用m北京机械工业出版社200429-345 王永华电气控制及plc应用技术m 北京北京航空航天大学出版社200380-966 许谬电气控制与plc控制技术m 北京机械工业出版社2005153-1547 殷洪义可编程控制器选择设计与维护m 北京机械工业出版社200224-498 许谬电气控制与plc控制技术m 北京机械工业出版社20052189 袁亮s7-200 plc实验指导书m 绵阳绵阳师范学院出版社20092-3包头轻工职业技术学院毕业论文i7an i01 m11network 15 ld m11o q04an t42o i06lpsan i01 q04lppton t42 300network 16 大循环3次ld m11a t42o m12an m13an m01 m12network 17 ld m12ld m13ctu c51 3network 18 洗衣结束报警3秒ld c51a m12o m13an m00 m13network 19 ld m13o q05ld m00a q01a t42oldan t43 q05ton t43 30ld m05a t40o m06an