基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计文献综述

xxxxxx学院毕业设计 文献综述 基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计 学生:xxxxxx 学号:xxxxx 专业:电气及其自动化 班级:2009.3 指导教师:xxxxx xxxxx学院自动化与电子信息学院 二O一三年三月 第1章前言 首先根据可编程控制器(PLC)的结构和功能,以及全自动洗衣机的结构,分析和研究了全自动洗衣机控制系统的工作原理。在此基础上,结合工作需要,提出了以PLC为控制核心部件进行全自动洗衣机控制系统的设计。然后,从全自动洗衣机的六个工作过程出发,对系统控制进行了可行的分析和论证,其中包括PLC以及外围设备选型,编程方式选择,各种抗干扰措施等。最后设计以西门子S7-200系列PLC为控制核心的全自动洗衣机控制系统,包括了控制系统的I/O端口分配,PLC接线图及PLC程序设计,并详细分析了程序的控制过程,实现了洗衣机洗衣过程的自动化,具有智能化程度高,安全可靠,方便,灵活等特点[9]。 第2章总体 2.1 PLC控制洗衣机概述 传统的全自动洗衣机由于单片机控制和驱动能力有限,不能满足现有人们对生活品质的追求。而PLC作为工业三大控制支柱之一,由于其控制方式多样,控制功能强大,已经用于众多工业领域。近年来,PLC价格也有所下降,也开始用于全自动洗衣机控制系统,并且在工业洗衣机领域已经取得了较好的使用效果,同时,也有部分厂家在家用洗衣机领域使用PLC作为控制器,将全自动洗衣机向智能化洗衣机方向发展,提高市场竞争力。PLC是以微处理器为基础,综合了计算机技术,自动化控制技术和通信技术发展起来的一种新型控制装置,能够满足全自动洗衣机对控制系统的要求,赢得了很多企业的青睐,所以,有必要通过先进的技术和较低的成本开发和改善现有洗衣机,使其拥有更广阔的市场竞争力。而随着PLC的价格逐渐下降,我们可以应用PLC实现对洗衣机的开发,更好地为消费者服务[6]。 2.2 本次设计过程 通过查阅书籍,了解了洗衣机的整个发展过程,理清了自己的思路,清楚自己的设计任务,大概整理了一个如何设计本次洗衣机控制系统的过程,如:洗衣机的控制系统,微控制器,PLC;系统的硬件设计,包括:PLC的选择,PLC接线图,洗衣机的示意图;软件的设计,包括I/O分配表,系统图,程序设计等。 (1)在全自动洗衣机的结构中,最重要的就是洗衣机的控制系统:包括进水/排水电磁阀,洗涤电机,脱水电机和报警装置,通过这四个部分的相互结合实现洗衣机的进水,浸泡,洗涤,脱水,报警这几大步骤。 (2)PLC在运用中非常实惠,方便。采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式,输入/输出信号的数量,形式,驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择和确定。PLC的编程语言,梯形图,顺序功能图程序简洁,很直观。 (3)通过对比微处理器、电动机控制器和PLC,本次控制器采用PLC,主要是由单片机,稳压电路,放大驱动电路,输入电路,显示电路组成。洗衣时,只要在选定洗衣程序后,就可以通过以上各部分的相互信号传输,完成整个洗衣过 程。 (4)本次设计选用西门子S7-200型PLC,该控制系统CPU模块可采用CPU-224模块,它可控制整个系统按照控制要求有条不紊地进行。同时该模块采用交流220V供电,并且自带14个数字量输入点和10个数字量输出点,完全可以满足整个全自动洗衣机控制系统的要求。 (5)PLC外部接线图,将I/O各节点连接起来,实现启动,停止,进水,排水,正转,反转,报警,水位控制等等。PLC是整个控制过程控制洗衣机运行的关键所在,洗衣机做得越来越先进也正是因为它,所以,它是一个重要的角色,发挥着重大的作用。 (6)纵观整个洗衣机,有进水口,启动按钮,停止按钮,排水按钮,控制器,高水位控制开关,低水位开关,排水口,洗涤电机,内桶,外桶,波盘组成。将被洗衣物放进洗衣桶,加入适量的水和洗衣粉,通过控制洗衣机的洗涤电动机运行,包括正反转和停止,带动洗衣机底部波轮也进行相应的运行,衣物和洗衣粉由于波轮转动产生涡流,做螺旋式回转,与桶壁发生摩擦,由此是污垢脱离衣物。 (7)PLC的输入输出量有开关量和模拟量两种。在洗衣机控制系统中,PLC 输入和输出端都是经过隔离,转换后的开关信号。输入接口设备包括开关,按钮,继电器触点和传感器等。输出信号控制设备包括接触器,电磁阀,指示装置等。PLC输入输出接口较多,控制功能强大。需要根据实际需要选择合适的I/O端口进行设置,达到控制要求。在接口分配表中,可以令I0.0为启动信号,I0.1为停止信号,Q0.0为进水阀输出,Q0.1为排水阀输出等等。 (8)根据硬件电路,分配PLC接口,然后根据控制要求,将全自动洗衣机工作过程分为以下几个部分:进水(使进水电磁阀得电打开);正传洗涤;暂停;反转洗涤;暂停;排水(使排水阀得电排水);脱水;报警。然后,将系统中各状态连接成状态转移图。通过观看整个状态转移图,可以让我们看到家里的洗衣机的整个外部工作过程。从开始放入衣服后的一系列洗衣机自动工作过程。 (9)程序设计流程图就是绘制整个控制系统的控制过程,功能和特性的一种图形。根据顺序功能图,可以绘制出相应的梯形图,将每一部分的梯形图分开进行描绘,使整个洗衣机洗衣过程更明了。根据整个梯形图和I/O分配表,可以分析整个洗衣机的调试过程,最后,用软件对其进行仿真,使整个过程更加真实化,观看整个结果,进行。 第3章总结 随着经济社会的快速发展,洗衣机已经进入了千家万户,成为人们日常生活所必需的家用电器。在工业生产中,洗衣机的应用也十分广泛,工业洗衣机主要用于洗涤棉,毛,化纤,丝绸等衣物织品,所以工业洗衣机大量用于宾馆,饭店,医院,学校,工厂等领域,满足大足量的洗衣要求。但是传统的基于继电器的控制已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求。并且,洗衣机也已经从半自动洗衣机发展到全自动洗衣机,也就是只需要将衣服放进洗衣机,然后启动洗衣机程序,洗衣机就能根据衣物重量自动注入足量的水,并且添加洗涤剂。然后根据用户需要设置洗涤时间和洗涤力度。最后,在洗涤完成后,进行自动脱水,脱水时间可自行设定。自动洗衣机的生产,为人们节省了大量的时间和精力,给人们的生活带来了很多便利。 这次毕业设计要求设计一个全自动洗衣机控制,自行设计这对我将来踏上工作岗位是非常有帮助的。尽管上一届的同学已经完成的非常出色,但是我仍然希望通过自己的努力完成设计并希望有所突破。这也是我对自己的考验。于是本次设计过程中我完全按照软件设计步骤的要求来进行,从课题分析开始,再进行总体设计、详细设计,最后到系统实现。每一步都让我将理论学习的知识应用到实践中去。也使我掌握了一整套规范的设计操作流程。让我们所学的知识更精进一步。 参考文献 [1] 魏志精.可编程控制器应用基础[M].北京:电子工业出版社,2003 [2] 周恩涛.可编程控制器原理及其在液压系统中的应用[M].北京:机械工业出版社,2009 [3] 潘月琴.全自动洗衣机的维修[M].北京:科学技术出版社,2004 [4] 廖常初.PLC基础及应用[M].北京:机械工业出版社,2003 [5] 李国厚.PLC原理及应用设计[M].北京:化学工业出版社,2005 [6] 潘海燕.波轮式全自动洗衣机的单片控制[J] .电子世界,2003(3):31~48 [7] 吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中运用[J] .设计与开发,1999(6):44~46 [8] 王玉梅.全自动洗衣机的模糊控制系统[J] .潍坊学院学报,2000(1):1~3 [9] 余剑生.基于模糊控制的智能洗衣机的程序控制系统[J] .广东技术师范学院学报,2005 (6):4~6 [10] 周德林.电脑的程序控制系统[J] .家用电器,2005(3):24~28 [11] 荣俊昌.全自动洗衣机原理与维修[M] .北京:高等教育出版社,1998 [12] 钱如竹.快修家用洗衣机[M] .北京:人民邮电出版社,2003 [13] 邱士安.机电一体化技术[M] .西安:电子科技大学出版社,1997 [14] 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 [15] 倪远平.模糊控制器的硬件电路实现[J].电工技术,1998(2):36~39 [16] LI Xiao-guang,DUAN Chun-xia.The Design of the Control System of Automatic Washing MachineBased on PLC[M].Journal of Hubei Radio&Television University,2008.1 [17] Chin-teng Lin,C S George Lee.Neural-network-based fuzzy logic control and decision system[M].IEEE Trans on Computer,1991.4 [18] Craig S.Ruhl,Altoona,IA(US);Evan R.Vande Haar,Pella,IA(US).Pump Cyeling Control System for a Washing Machine[M].Patent Application Publication,2003.3