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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)文獻(xiàn)綜述
信息與電子工程 系 工業(yè)電氣自動(dòng)化 專業(yè) 班
課題名稱：基于西門子PLC的洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)起止時(shí)間：
日(共 16 周)
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
報(bào)告日期：
文獻(xiàn)綜述
摘要：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現(xiàn)實(shí)控制，說(shuō)明了PLC控制的原理方法、特點(diǎn)及其洗衣機(jī)的特色。[1]
關(guān)鍵詞：全自動(dòng)；PLC控制；智能化
Abstract: According to the work principle of the full- automatic washing machine, the text make use of the programmable controller to control, and explain the principle, method and special features of the PLC control.
Key word: full- automatic； PLC control；Intelligence
一、引言[2]
可編程控制器功能強(qiáng)大，可靠性高，應(yīng)用面廣，使用方便，在現(xiàn)代自動(dòng)控制領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛?，F(xiàn)行的全自動(dòng)洗衣機(jī)只要選擇好水位，打開水龍頭，放入衣物、洗滌劑，接通操作開關(guān)，后面的全是洗衣機(jī)自動(dòng)運(yùn)行了，因此，完全可以用編程控制器來(lái)代替控制。下面主要說(shuō)明PC控制的原理及特色。
二 PC控制洗衣機(jī)的原理[3、4]
本人設(shè)計(jì)調(diào)試使用的PC機(jī)，為西門子S7-200機(jī)，1/0（輸入/輸出接口）總點(diǎn)數(shù)為30，其中最大輸入點(diǎn)數(shù)為14，最大輸出點(diǎn)數(shù)為10（總點(diǎn)數(shù)愈多，控制愈方便）。
三 洗衣機(jī)變頻控制系統(tǒng)的控制要求設(shè)計(jì)
變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖如圖1-1所示:
圖1-1變頻調(diào)速系統(tǒng)框圖
洗衣機(jī)的工作流程示意如圖1-2
圖1-2 洗衣機(jī)的工作流程圖
本系統(tǒng)采用PLC和變頻器調(diào)節(jié)交流異步電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法。給定的速度與經(jīng)由PLC高速計(jì)數(shù)模塊反饋回來(lái)的實(shí)際速度相減產(chǎn)生速度誤差，經(jīng)PLC運(yùn)算可得控制量，再由RS-485接口輸出到變頻器以驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。由于PLC與變頻器之間沒有采用D/A進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而是采用了RS-485進(jìn)行數(shù)字通信，有效地提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。測(cè)速裝置采用編碼器克服了過(guò)去調(diào)速系統(tǒng)中采用測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出特性存在死區(qū)和非線性區(qū)，體積大，誤差大等缺點(diǎn)。
系統(tǒng)采用西門子S7-200CPU224制器作為基本控制模塊，輸入14點(diǎn)，輸出10點(diǎn)。能較大范圍地包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、執(zhí)行速度更快、通訊功能更齊全，為工廠自動(dòng)化應(yīng)用提供最大的靈活性和控制能力。它的基本指令執(zhí)行時(shí)間高0.37US，內(nèi)置的用戶存儲(chǔ)器為8Kb步，可以擴(kuò)展到16K步，最大可以擴(kuò)展到256個(gè)I/O點(diǎn)，有多種特殊功能模塊或功能擴(kuò)展板，可以實(shí)現(xiàn)多軸定位控制。有功能很強(qiáng)的數(shù)學(xué)指令集，例如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、開平方和三角函數(shù)等。目前S7系列PLC為國(guó)內(nèi)地銷量比較多的小型PLC。S7系列PLC通過(guò)通信擴(kuò)展板或特殊適配器可以實(shí)現(xiàn)多種通信和數(shù)據(jù)鏈接。西門子S7系列PLC支持以下五種類型的通信方式:N:N網(wǎng)絡(luò);并行鏈接;計(jì)算機(jī)鏈接;無(wú)協(xié)議通信;可選編程口。N:N網(wǎng)絡(luò)使用RS-485通信適配器或功能擴(kuò)展板，實(shí)現(xiàn)最多8臺(tái)FX系列PLC之間的信息交換。并行鏈接使用RS-485通信適配器或功能擴(kuò)展板，實(shí)現(xiàn)S7系列 PLC之間的信息自動(dòng)交換。一臺(tái)PLC作為主站，另一臺(tái)作為從站。用戶不需編寫通信程序，只需設(shè)置與通信相關(guān)的參數(shù)，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間就可以自動(dòng)的傳送數(shù)據(jù)。無(wú)協(xié)議通信方式可以實(shí)現(xiàn)PLC與各種RS-2犯接口的設(shè)備(例如計(jì)算機(jī)、條形碼閱讀器和打印機(jī))之間的通信，其通信方式使用RS指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種通信方式最為靈活，PLC與RS-232設(shè)備之間可以使用用戶自定義的通信規(guī)約。計(jì)算機(jī)連接通信方式與MODBUS通信協(xié)議中的ASCII模式相似，采用專用通信協(xié)議，由計(jì)算機(jī)發(fā)出讀寫PLC數(shù)據(jù)的命令幀，PLC收到后自動(dòng)生成和返回響應(yīng)幀。計(jì)算機(jī)連接可以用于一臺(tái)計(jì)算機(jī)與一臺(tái)配有RS-232通信接口的PLC通信，計(jì)算機(jī)也可以通過(guò)RS-485通信網(wǎng)絡(luò)與最多16臺(tái)PLC通信。
洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水、洗衣,排水和脫水4個(gè)過(guò)程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中,這4個(gè)過(guò)程分別用相應(yīng)的按鈕開關(guān)來(lái)控制。全自動(dòng)洗衣機(jī)中,這4個(gè)過(guò)程可做到全自動(dòng)依次運(yùn)行,直至洗衣結(jié)束。
自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水、洗衣、排水和脫水是通過(guò)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)是用來(lái)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)。
四 PLC控制洗衣程序的特色
1 這一全自動(dòng)洗衣機(jī)快速程序，由于每遍的清洗、放水、甩干的時(shí)間由PC機(jī)內(nèi)計(jì)數(shù)器控制，所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)K就可以改變時(shí)間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時(shí)間固定下來(lái)，作為固定程序使用，也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地、數(shù)量及贓污的程度來(lái)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)代家點(diǎn)用品的個(gè)性。
2上例程序中，定時(shí)器用斷電不復(fù)位，這樣用戶在洗衣時(shí)，如需要關(guān)機(jī)（用戶外出），只要斷開洗衣機(jī)操作開關(guān)，洗衣機(jī)就可暫停工作，回來(lái)再開洗衣機(jī)，洗衣機(jī)會(huì)“記憶”前面已執(zhí)行過(guò)程序，繼續(xù)執(zhí)行完遺留的程序。本程序里還設(shè)計(jì)了一個(gè)報(bào)警器，機(jī)蓋打開時(shí)會(huì)發(fā)出警示音（開機(jī)和甩干是聯(lián)鎖的）。在洗衣機(jī)結(jié)束后（時(shí)間長(zhǎng)短可調(diào)），亦發(fā)出諸如警示音的揭示。
3以往機(jī)械式全自動(dòng)洗衣機(jī)在進(jìn)水、清洗、放水、甩干等環(huán)節(jié)控制轉(zhuǎn)換時(shí)，繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作聲音過(guò)大，使用壽命短，而用PC機(jī)控制的洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了無(wú)觸點(diǎn)連接，幾乎聽不到繼電器動(dòng)作聲，延長(zhǎng)了各零部件的壽命。
4 PLC具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，如PROFIBUS-BP是現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS中廣泛應(yīng)用的一種協(xié)議，主要用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的主從通信，具有極好的抗電磁干擾性能。如在PLC和遠(yuǎn)程I/0、人機(jī)界面等之間的通信中，一旦其通訊功能完善，就能實(shí)現(xiàn)家用洗衣機(jī)的網(wǎng)絡(luò)化。
5結(jié)合以上的控制功能，制作相應(yīng)的透明演示模型，即能進(jìn)行仿真控制。
五、結(jié)論
本論文的研究主要完成了以下內(nèi)容:通過(guò)對(duì)PLC控制的節(jié)能洗衣機(jī)系統(tǒng)的工作原理和控制原理的分析，用PLC 語(yǔ)言結(jié)合硬件電路，設(shè)計(jì)出以S7-200為核心的節(jié)能洗衣機(jī)。并將模糊自整定PLC控制應(yīng)用到洗衣機(jī)中，使得用戶在使用時(shí)更加方便快捷高效。
PLC控制洗衣機(jī)洗滌程序有獨(dú)特之處。首先,它是一個(gè)順序控制系統(tǒng)程序；其次,洗滌,排水,脫水時(shí)間是由PLC內(nèi)的計(jì)數(shù)器和定時(shí)器中K參數(shù)控制的,只要改變它的參數(shù)大小就可以改變整個(gè)程序時(shí)間長(zhǎng)短；第三,通過(guò)改變PLC的型號(hào),可以根據(jù)認(rèn)物的質(zhì)地,數(shù)量及臟物程度來(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)洗,強(qiáng)洗,快洗的多功能；第四,通過(guò)修改洗滌程序可實(shí)現(xiàn)進(jìn)水洗滌,漂洗,排水,脫水的程序控制,也可實(shí)現(xiàn)或洗滌,或漂洗,或脫水等單體控制；第五,在設(shè)計(jì)過(guò)程中,可以方便地加入相應(yīng)的配套裝置,如指示燈,蜂鳴器。
因此,PLC控制的洗衣機(jī)系統(tǒng)有多種性的,各種最優(yōu)控制系統(tǒng)均可運(yùn)行,但是必須考慮它的結(jié)構(gòu)和成本。
參考文獻(xiàn)
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2周恩濤.可編程控制器原理及其在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用. 北京；機(jī)械工業(yè)出版社,2003
3求是科技. PLC應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐. 北京;人民郵電出版社
4 李向東. 電氣控制與PLC. 機(jī)械工業(yè)出版社
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