基于PLC全自动洗衣机控制系统设计.doc

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题目,基于PLC在全自动洗衣机上的
控制系统设计
作者:XXX学号:09000000院、系:机电工程学院专业班级:港口物流设备与自动化控制指导教师:XXX(校内)XXX(校外)
2012年5月30日
1
PLC在自动洗衣机上的设计
摘要
实现全自动洗衣机控制系统的方法有很多种。有早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路,还有近代的单片机控制、PLC控制。本文主要介绍了单片机控制和PLC控制,通过比较单片机和PLC,最后将采用日本三菱公司生产的FX2N系PLC作为控制核心对全自动洗衣机控制系统进行设计。并且设计出了系统结构图、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要求和特点,确定PLC的输入输出分配,并进行现场调试。
关键词:PLC单片机比较控制系统
I
ABSTRACT
Realizefull-,digitalcircuitormodulehybridcircuit,andmodernsingle-chipmicrocomputercontrol,,bycomparingsingle-chipmicrocomputerandPLC,,ladderdiagramandtheschemeoftheinputandoutputterminals.
Keywords:PLCSCMCOMPARISONControlSystem
II
目录
摘要...................................................I
ABSTRACT................................................II
引言.....................................................1
第一章概述..............................................3
.................................................................................................................................................................、工作流程介绍................6
...........................7
...........................7第二章系统硬件设计.......................................8
......................................................................................8
.........................................8
..............................................................................................................12
III
第三章系统软件设计......................................13
........................................................................................................................................20第四章软硬件综合调试....................................23
................................................................................................................................................................24结语...................................................25
参考文献................................................26
致谢..................................................27
附录..................................................28
IV
引言
在洗衣机出现以前,对于许多人而言,洗衣服是一件十分辛苦的差事,人们可以做的只是一些简单的重复劳动,这些单调枯燥的劳动让人们感到厌烦。但是,当第一台洗衣机出现之后,人们的双手被解放出来,洗衣也成为一项快乐的劳动。在此让我们回顾一下中国洗衣机的发展史。
第一台全自动洗衣机,无锡小天鹅股份有限公司前身始建于1958年,中国第一台全自动洗衣机于1978年在小天鹅诞生,这台全自动洗衣机的问世,彻底改变了人们的洗衣方式。
单缸洗衣机的问世,1979年3月,我国第一台单缸洗衣机在北京洗衣机厂(现并入北京白菊电器集团)问世,命名为白兰牌,型号为白兰?型13。
增加了甩干功能的双缸洗衣机,1995年以后,洗衣机市场一直是单缸全自动洗衣机称霸天下。然而在洗衣机的功能、品牌都不断发展的今天,仍有一部分人对双缸洗衣机情有独钟。作为第二代改良洗衣机,双缸洗衣机尽管增加了甩干功能,仍然不能节省人力——洗涤结束后,必须手动甩干功能,而且甩干常常不彻底、甩干机常出故障等等。此外,双缸洗衣机的洗衣桶空间有限,像秋冬穿着的厚重衣物不好洗涤。
全自动波轮洗衣机的发明,与前两种洗衣机相比,全自动洗衣机的发明是洗衣机技术的一个重大革命,设计人员设计的洗衣程序使这款洗衣机更加智能化。它不仅大大节省了人力,而且还进一步扩大了机洗衣物的范围。羽绒服、羽绒被、面料结实的棉服等等都可省去手洗的麻烦和送到洗衣店干洗的费用。使用全自动洗衣机洗衣时可以根据衣物的质地、体积,在微电脑控制板上选择水流的强弱、时间的长短以及水量的多少。所以从问世至今,全自动波轮洗衣机一直都受到消费者的偏爱。
,洗衣机的发展也越来越快,将来的洗衣机主要主要朝以下几个方面发展:
(1)高度智能化;
(2)健康化;
(3)节水节能;
1
(4)大容量和微型化;
本次设计主要采用PLC控制技术来设计全自动洗衣机控制系统,跟传统的洗衣机相比更具有智能,实时监控,人性化的功能。本系统最大的优点集中体现在:实现功能齐全、外围电路简单、时间计算精确以及可维护方便等。具有可靠性高、安全性好、开发价值高等一系列优点。为了适应时代在发展,谁掌握了技术,谁就能够在这激烈在经济竞争中赢得胜利,就能够为人类文明创造更多的财富和价值。
由于时间仓促,限于水平的有限,在资料的收集、取舍、分析、和归纳方面存在着不足,我恳切老师们指正和提出宝贵的意见,以利于我以后的修改和补充。
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第一章概述

机械洗衣最早见于1851年。那时,一位加利福尼亚淘金者兼木匠开了一间可以称得上是第一间洗衣房的洗衣场。但那时的洗衣机械根本就无法与今天可以洗几百磅的由电脑控制的洗衣机械相提并论。那间洗衣房的洗衣机可以洗12件衬衣,由12头毛驴作动力。
1858年,第一个洗衣机专利发给了匹兹堡的汉密尔顿•斯密斯。汉密尔顿发明的手动洗衣装置通过转动曲柄带动插在桶中的一根竖轴上的桨叶来洗衣。当著名的商人威廉•布菜克斯顿于1874年为他妻子设计了一个特别的生日礼物——洗衣机时,人类向前迈了一大步。之后,布菜克斯顿开始建造并销售他设计的这种洗衣机,。
到1875年,共发出2000多项洗衣机专利,虽然其中有许多并不管用。有的发明每次只能洗1件衣服。
在1900年之前,大多数洗衣机由人力或畜力牵引。洗衣桶逐渐由木结构变成金属结构。然而,正是内燃机和电机的发明改变了洗衣的发展历史。
1910年,第一台电动洗衣机由阿尔华•费诗设计并由芝加哥赫利机器公司制造。这种洗衣机由一个木滚筒构成。把衣服放入滚筒并滚于净。滚筒先向一个方向转8圈,然后再反转。
在过去的150年里,洗衣设备取得了巨大进步――从在小溪里的石头上敲打洗衣到隧道洗衣机。虽然发生了很多的变化,有些东西却没变。,洗衣机的发展也越来越快,越来越趋于高度智能化、健康化、节水节能、大容量和微型化,为我们节约很多时间和人力,让我们用更多的时间去做更多的事情,大大的提高了工作效率。
今天,正如和昨天一样,我们不断努力改善更好地去污、脱水和烘干而更少地对织物造成损坏。才能让社会更加进步。
3

在数字技术风行的今天,大多数的家用电器实现了数字化控制。作为一个价廉物美的微处理器,PLC被广泛应用在各种数字系统中。基于PLC的全自动洗衣机控制系统是PLC应用的一个典型例子。洗衣机是现代人必备的日常生活家电,它的发明和应用使人们的洗衣工作变得省时又省力,很好地缓解了人们在家务劳动方面的压力。而在家电市场竞争日益激烈和利润下降的今天,各大家电生产厂商均致力于开发出能满足用户各种要求的智能家电产品,并努力降低生产成本以增强竞争力。作为家电市场中的重要成员,全自动洗衣机的市场竞争更是趋于白炽化。
对基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计进行深入研究,可使我们掌握全自动洗衣机这种重要家电的工作原理和控制系统,进一步了解PLC在不同领域的应用方法,学会维修全自动洗衣机的基本技术,同时也为将来从事电子信息行业打下一定基础,所以本题课具有重大的意义。
自19世纪中叶,美国人史密斯研制出世界上首台洗衣机至今,洗衣机的发展已经历了一个多世纪。1910年世界上第一台电动洗衣机问世,标志着人类家务劳动自动化的开始。1922年世界上第一台搅拌式洗衣机在美国诞生。1937年世界上第一台全自动滚筒式洗衣机投放市场。1957年三洋公司推出世界上第一台涡流式波轮洗衣机。从此,确立了搅拌式、滚筒式和波轮式三种工作方式洗衣机三足鼎立天下的局面。20世纪60年代以后,洗衣机在一些发达国家的普及率迅速上升。70年代,日本生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期,日本又生产出微电脑控制型波轮式套桶全自动洗衣机。80年代后,“模糊控制”开始应用于洗衣机,生产出智能型模糊控制洗衣机,使洗衣机的功能更加完善,其洗衣程序更随人意,其使用操作更简单化。
PLC控制全自动洗衣机的编程语言容易掌握,是电控人员熟悉的梯形语言,使用术语依然是“继电器”一类术语,大部分与继电器触头的连接相对应,使电控人员一目了然。PLC控制使用简单,他的I/O已经做好,输入输出信号可直接连接,非常方便,而输出口具有一定驱动能力,PLC是专门应用手工业现场自动控制装置,再系统软硬件上采用抗干扰措施(当工作程序需要改变时,只需改变PLC的内部,惊醒重新编程而无需对外围进行重新改动。
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方案一PLC系统特点
1)可靠性高,PLC作为一种通用的工业控制器,它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。对工作的环境要求较低,抗外部干扰能力强,平均无故障时间长。
2)使用方便灵活,PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式,因此,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与确定,而且在需要时可以随时更换,近年来,PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求,使PLC的使用更加灵活与多变。
3)编程简单,PLC的优越性主要体现在它采用了独特的,多种面向广大工程设计人员的编程语言,如指令表,梯形图,逻辑功能图,顺序功能图等,程序简洁,明了适合各类技术人员的传统****惯,即使是没有计算机知识的人员也很统一掌握,特别是梯形图与逻辑功能图,形象直观,动态监测效果逼真,且与计算机控制容易。
4)便于维修,由于PLC多采用了模块化的结构形式,所以发生故障时只需更换所坏的模块就可以让系统继续工作,大大减少了维修时间,能让系统快速进入工作。
方案二单片机系统特点
1)要求环境,单片机对环境的适应能力较低,可靠性差。
2)编程和PLC相比难以学****主要是单片机采用汇编语言或者是C语言,这些高级语言和PLC语言相比,难以学****br/>3)功能单一只具有使用中所需要的功能。但是,它结构简单,处理速度快。
4)不便于维修,单片机如果发生故障是也难维修的,由于其十分精密所以维修十分不便。
比较总结:通过以上的比较,我们不难发现PLC与单片机相比较PLC有着绝对的优势,无论是编程环节还是售后服务环节PLC都是十分方便。虽然目前在价格上单片机与PLC不可同日而语,但是随着科技的发展,我相信PLC会逐渐取代单片机,成为主流的自动洗衣机的控制系统核心的。所以本文将采用三菱PLC做为控制核心。
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全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率,和适应工作环境的能力。在全自动洗衣机中,洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心控制系统工作的。首先由于单片机的指令系统相对复杂,编写洗涤、脱水程序相对复杂;其次,在设计控制系统硬件时(要有多种电路保护装置,如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等这样增加了硬件的复杂性,隐含较高的故障率无形地增加了维修成本费用,在各种控制系统中广泛运用的PLC能克服单片机的缺点。它是整体模块,集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。因此在运用中,硬件也相对简单,提高控制系统的可靠性。另外它的编程语言也相对简单。
、工作流程介绍
全自动洗衣机的实物示意图如下图1-1所示
图1-1自动洗衣机示意图
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洗衣机的工作流程由进水,洗衣,排水和脱水4个过程组成。在半自动洗衣机中,这4个过程分别用相应的按钮开关来控制。全自动洗衣机中,这4个过程可做到全自动依次进行,直至洗衣结束。
自动洗衣机的进水,洗衣,排水和脱水是通过水位传感器,电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控制,从而实现自动控制的。水位传感器用来控制进水到洗衣机内高,中,低水位;电磁进水阀起着通/断水源的作用。进水时,电磁进水阀打开,将水注入;排水时,电磁排水阀打开,将水排出;洗衣时,洗涤电动机启动;脱水时,脱水桶启动。

该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时,通过电控系统使进水阀打开,经进水管将水注入到外桶。排水时,通过电控系统使排水阀打开,将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现,此时脱水桶并不旋转。脱水时,通过电控系统将离合器合上,由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。PLC投入运行,系统处于初始状态,准备好启动。按下启动按扭及水位选择开关,开始进水,水满(至高低水位)时停止进水,2S后开始洗涤。洗涤时正转30S后暂停,暂停2S后开始反转洗涤,反转洗涤30S后暂停,暂停2S。循环5次,总共180S后开始排水,排空后(水降到低位)开始脱水并继续排水。脱水30S即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若完成了5次大循环,则进行洗报警3S结束全部过程,自动停机。此外按排水按钮可实现手动排水。
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第二章系统硬件设计

控制系统如图2-1所示。
启动按钮电磁进水阀
停止按钮电磁排水阀
手动排水开关P
洗涤电动机L
C水位选择开关(高,中,低)