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目 錄 前 言…………………………………………………1 第一章 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)方案..............2 1.1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則...............3 1.2 PLC的簡(jiǎn)要介紹…………………………………….4 1.3 PLC的控制特點(diǎn)…………………………………… 5 1.4洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)…………………………………6 1.5 控制系統(tǒng)理論………………………………………7 1.6主電路原理圖………………………………………. 第二章 可編程控制器的硬件設(shè)計(jì)…………………… 2.1可編程控制器的選擇…………………………….. 2.2可編程控制器I/O口分配表……………………… 2.3外部接線(xiàn)圖…………………………………….. 第三章 可編程控制器的軟件設(shè)計(jì)……………………. 3.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求………………………… 3.2 洗衣機(jī)工作流程圖………………………………… 3．3控制系統(tǒng)的梯形圖……………………………….. 第四章 課程設(shè)計(jì)體會(huì)………………………………… 參考文獻(xiàn)……………………………………………….. 前 言 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，家庭電器全自動(dòng)化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機(jī)是國(guó)內(nèi)家電業(yè)唯一不打價(jià)格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過(guò)幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國(guó)產(chǎn)洗衣機(jī)無(wú)論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步?？v觀(guān)洗衣機(jī)市場(chǎng)，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一直在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。洗衣機(jī)的全自動(dòng)化、多功能化、智能化是其發(fā)展方向。基于全自動(dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，利用PLC控制，與傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)相比較，其特點(diǎn)是能自動(dòng)完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程不需要人工操作，可靠性、節(jié)能性得到了提高。PLC控制不需要大量的活動(dòng)部件和電子元器件，它的接線(xiàn)也大大減少，與此同時(shí)系統(tǒng)維修簡(jiǎn)單、維修時(shí)間縮短。 第一章 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)方案 1. 1 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則。 1. 最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求 充分發(fā)揮PLC 的功能，最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。同時(shí)要注意和現(xiàn)場(chǎng)的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場(chǎng)操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問(wèn)題和疑難問(wèn)題。 2. 保證PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 保證PLC 控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等），也能正常工作。 3. 在滿(mǎn)足控制要求的前提下，力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 一個(gè)新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。因此，在滿(mǎn)足控制要求的前提下，一方面要注 意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。 4. 考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選用PLC 時(shí)，在I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量上適當(dāng)留有余地。 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O 點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿(mǎn)足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。 5. 軟件設(shè)計(jì)主要是指編寫(xiě)程序，要求程序結(jié)構(gòu)清楚，可讀性強(qiáng)，程序簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，掃描周期短。 1．2 PLC的簡(jiǎn)要介紹 PLC可編程序控制器：PLC英文全稱(chēng)Programmable Logic Controller,中文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過(guò)電路的物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。入出信息變換、可靠物理實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩個(gè)基本要點(diǎn)。入出信息變換靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC程序既有生產(chǎn)廠(chǎng)家的系統(tǒng)程序(不可更改)，又有用戶(hù)自行開(kāi)發(fā)的應(yīng)用（用戶(hù)）程序。系統(tǒng)程序提供運(yùn)行平臺(tái)，同時(shí)，還為PLC程序可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共處理。用戶(hù)程序由用戶(hù)按控制要求設(shè)計(jì)。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用戶(hù)程序。 PLC是基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普通計(jì)算機(jī)進(jìn)入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的出入，只要人機(jī)的界面好就可以了。而PLC則還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的使用等問(wèn)題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問(wèn)題。 1. 3 PLC的控制特點(diǎn) PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)： 1）可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對(duì)工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強(qiáng)，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)。 2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號(hào)的數(shù)量，形式，驅(qū)動(dòng)能力等都可以根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行選擇與確定，而且在需要時(shí)可以隨時(shí)更換，近年來(lái)，PLC的特殊模塊增多這些可以滿(mǎn)足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。 3）編程簡(jiǎn)單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨(dú)特的，多種面向廣大工程設(shè)計(jì)人員的編程語(yǔ)言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡(jiǎn)潔，明了適合各類(lèi)技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒(méi)有計(jì)算機(jī)知識(shí)的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀(guān)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果逼真，且與計(jì)算機(jī)控制容易。 單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)： 1）要求環(huán)境，單片機(jī)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。 2）編程和PLC相比難以學(xué)習(xí)，主要是單片機(jī)采用匯編語(yǔ)言或者是C語(yǔ)言，這些高級(jí)語(yǔ)言和PLC語(yǔ)言相比，難以學(xué)習(xí)。 3）功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理速度快。 1.4 洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng) 全自動(dòng)洗衣機(jī)采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。它是整體模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。 典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1-1所示： 圖1-1 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖 1.5 控制系統(tǒng)理論 用PLC控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)各種動(dòng)作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖1-2 全自動(dòng)洗衣機(jī)各種動(dòng)作的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開(kāi)關(guān)的PLC的輸入信號(hào)控制開(kāi)關(guān)，進(jìn)水閥，排水閥和電動(dòng)機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號(hào)來(lái)決定其工作狀態(tài)；電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號(hào)來(lái)決定，而電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。 家用洗衣機(jī)電相為單相電機(jī)，常采用電容啟動(dòng)，單相電機(jī)改變轉(zhuǎn)向的原理是：副繞組的電流超前或者滯后于主繞組便可以正傳或者反轉(zhuǎn)。根據(jù)這個(gè)原理可以調(diào)換主繞組或者副繞組的接線(xiàn)端。 圖1-3單相電機(jī)正反接線(xiàn)圖 圖 1-4單相電機(jī)正反內(nèi)部線(xiàn)路示意圖 1.6 主電路原理圖 圖 1-5主電路原理圖 第二章 可編程控制器的硬件設(shè)計(jì) 2.1可編程控制器的選擇 根據(jù)輸入信號(hào)及輸出信號(hào)的數(shù)量，選用西門(mén)子S7-200型可編程控制器. 2.2可編程控制器I/O口分配表 地址編號(hào) 名稱(chēng) 代碼 地址編號(hào) 名稱(chēng) 代碼 I0.0 電源開(kāi)啟按鈕開(kāi)關(guān) SB1 Q0.0 進(jìn)水閥門(mén) YV1 I0.1 停止按扭 SB2 Q0.1 排水閥門(mén) YV2 I0.2 高水位選擇開(kāi)關(guān) K1 Q0.2 電機(jī)正轉(zhuǎn) KM1 I0.3 中水位選擇開(kāi)關(guān) K2 Q0.3 電機(jī)反轉(zhuǎn) KM2 I0.4 低水位選擇開(kāi)關(guān) K3 Q0.4 脫水 YC I0.5 水排空傳感器 SQ1 Q0.5 報(bào)警器 SPK I0.6 高水位傳感器 SQ2 I0.7 中水位傳感器 SQ3 I1.0 低水位傳感器 SQ4 I1.1 手動(dòng)排水開(kāi)關(guān) K4 I1.2 手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān) K5 2.3 外部接線(xiàn)圖 如圖2-2所示，洗衣機(jī)要實(shí)現(xiàn)衣服的洗滌，漂洗和脫水，就要通過(guò)上述動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)，而這些動(dòng)作可以通過(guò)PLC控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)加上開(kāi)關(guān)和按鈕，數(shù)碼管顯示器，蜂鳴報(bào)警器和欠電壓檢測(cè)保護(hù)電路等，就可以形成完整的PLC控制系統(tǒng)。通過(guò)軟件編程達(dá)到對(duì)整個(gè)洗衣過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)控制和用戶(hù)交互。 此外，在少數(shù)全自動(dòng)洗衣機(jī)上，以繼電器作各電氣工作部件驅(qū)動(dòng)電路的電源開(kāi)關(guān)，由PLC控制繼電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的通斷，實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的程序運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖 2-2外部接線(xiàn)圖 第三章 可編程控制器的軟件設(shè)計(jì) 3.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求 1、按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)始進(jìn)水直到高（中、低）水位，關(guān)水 2、2秒后開(kāi)始洗滌 3、洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒 4、如此循環(huán)5次，總共320秒后開(kāi)始排水，排空后脫水30秒 5、開(kāi)始清洗，重復(fù) 1——4，清洗兩遍 6、清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī) 7、若按下停車(chē)按扭，可手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水（不計(jì)數(shù)） 3.2 洗衣機(jī)工作流程圖 圖 3-1 流程圖 3．3控制系統(tǒng)的梯形圖 第四章 課程設(shè)計(jì)體會(huì) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，使自己明白了扎實(shí)的理論知識(shí)和實(shí)踐能力的重要性。以前只是懵懵懂懂理解了書(shū)中的基本的知識(shí)，掌握不是很牢固，在這次課程設(shè)計(jì)中吃了不少的閉門(mén)羹，從而增加了自己的困阻，走了許多彎路。意識(shí)到了PLC編程技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的廣泛應(yīng)用，并了解到自己學(xué)習(xí)中的不足不處，看到看理論與實(shí)踐的差距。這次課設(shè)，學(xué)會(huì)了很多的東西，不僅鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)，懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正學(xué)到知識(shí)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在課設(shè)之中遇到了一些問(wèn)題，最后在肖老師的指導(dǎo)下、同學(xué)們的幫助下 完成了這次課設(shè)，在此表示衷心的感謝！ 參考文獻(xiàn) [1] 電氣控制與PLC應(yīng)用/陳建明主編.-2版.-北京：電子工業(yè)出版社，2010.1 [2] 廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003 [3] 李國(guó)厚.PLC原理及應(yīng)用設(shè)計(jì).化學(xué)工業(yè)出版社,2005 [4] 吳存宏.淺談PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)中運(yùn)用[J].設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),1999 [5] 張鳳珊.電氣控制及可編程序控制器.中國(guó)輕工業(yè)出版社,1998 [6] 劉子林.電機(jī)與電氣控制[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003. 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