毕业论文范文——PLC在全自动智能洗衣机中的应用.doc

1、PLC 在全自动智能洗衣机中的应用 第 1 页 共 31 页 摘 要 随着时代的变化，人们的生活也越来越先进，周围都是高科技产品，也使人们对生活充满了乐趣和信心。洗衣机是现代人们生活必不可少的家用电器，它为人们提供了很多便利，从功能上分，洗衣机有普通型 半自动型 全自动型及智能型等。主要区别就在于其自动化程度不同，而洗衣机的自动化就体现在它能否按人的要求来实现自动控制。 本人本次的设计就是根据全自动洗衣机的工作原理，利用可编程控制器 PLC 实现控制，从而实现了洗衣的自动化。通过本系统的设计，对三菱 FX 系列的 PLC 的特点有深入的理解。自动洗衣机的控制系统利用了三菱 FX 系列 的 PL

2、C 的特点，对按钮，电磁阀，开关等其他输入 /输出点进行控制，从而实现了洗衣过程的自动化。在本次设计中洗衣机的洗涤时间 排水时间以及脱水时间都是由 PLC 中的计数器来控制改变的，所以你只要改变计数器的参数就可以改变时间。 关键字： PLC 电磁阀 自动洗衣机 PLC 在全自动智能洗衣机中的应用 第 2 页 共 31 页 Abstract Along with the variety of ages, peoples life also comes to forerunner more, the surroundings are all high and new science and tec

3、hnology products, also making people be filled with fun and confidence to the life. The washer is the home appliances that modern people live essential to have, it provided many advantages for people, dividing form the function, the washer contain common type, half auto type, full-automatic type and

4、 intelligence type etc. Mainly distinguish and then automate degree at it different, but the automation of washer body it can press person to request a realization to control automatically now. Oneself the design of this time according to the work principle of full-automatic washer, make use of a pr

5、ogrammable realization control of the controller PLC, carried out to do laundry thus of automation. Pass the design of this system, have thorough comprehension to the PLC characteristics of Mitsubishi FX series. The control system of automatic washer made use of Mitsubishi FX the PLC characteristics

6、 of the series, to the button, electromagnetism valve, switchs etc, is other to outputted/the importation order to carry on a control, carrying out to do laundry the automation of process thus. The rinse of washer drains to dehydrate time all from PLC in this design of count a machine control of, so

7、 you as long as changes counting the parameter of machine can change time. Key word: The washer electromagnetism valve of PLC auto PLC 在全自动智能洗衣机中的应用 第 3 页 共 31 页 第 1 章 绪论 可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入 /输出来控制机械设备或生产

8、过程。 该设计主要介绍了全自动智能洗衣机的工作原理、控制系统的 PLC 的造型和资源的配置、控制系统程序设计与调试、控制系统 PLC 程序。根据全自动智能洗衣机的工作原理，利用可编程控制器 PLC 实现控制，说明了 PLC 控制的原理方法，特点及控制洗衣机的 特色。通过本系统的设计，对三菱的 Fx2n 系列 PLC 的特点有了深入的理解。全自动智能洗衣机控制系统利用了三菱的 Fx2n 系列 PLC 的特点，对按钮、电磁阀、开关等其它一些输入 /输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。 充分表现现代家电用品的个性。 在全自动智能洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由以单片机为中心控制系统工作的

9、。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、过热保护以及欠压保护等等。这样增加了硬件的复 杂性，隐含较高的故障率，无形的增加了维修成本费用。在工业控制系统中广泛应用的 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。因此在该设计中采用了 PLC 来实现全自动智能洗衣机的工作过程。 目前，我国洗衣机的分类方法主要有三种：按自动化程度分类，按洗涤方式分类，按结构方式分类。

10、假如 按自动化程度分类，洗衣机可分为普通型、半自动型、全自动型三大类。目前大多是全自动型洗衣机，它是指洗涤、漂洗、脱 水各个功能之间的转换全部不用手工操作而能自动进行的洗衣机 。在这里研究的就是 FX2n 系列 PLC 在全自动智能洗衣机中的应用。 PLC 在全自动智能洗衣机中的应用 第 4 页 共 31 页 PLC 在全自动智能洗衣机中的应用 第 5 页 共 31 页 第 2 章 可编程控制器的介绍 2.1 可编程控制器的定义 PLC 即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在 1987 年国际电工委员会颁布的 PLC 标准草案中对 PLC 做了如下定义： “PLC 是一种

11、专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。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 、计时、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该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 ” 2.2 可编程控制器的结构 2.2.1 按硬件的结构类型分类 可编程控制器是专门为工业生产环境设计的。为了便于在工业现场安装，便于扩展，方便接线，其结构与普通计算机有很大区别，常见的有单元式、 模块式及叠装式三种结构。 2.2.2 按应用规模及功能分类 为了适应不同工业生产

12、过程的应用要求，可编程控制器能够处理信号的输 入信号数量是不一样的。一般将一路信号称作一个点，将输入点和输出点数的总和称为机器的点。按照点数的多少，可将 PLC 分为超小（微）、 小 、中 、大 、超大等五种类型。 可编程控制器还可以按功能分为低档机 、中档机及高档机。而可编程控制器按功能划分及按点数规模划分是有一定联系的。一般大型 、超大型机都是高档机。机型和机器的结构形式及内部存储器的容量一般也有一定的联系，大型机都是模块式机，具有很大的存储容量。 2.3 可编程控制器 的特点 可编程控制器之所以能够高速发展，除了顺应工业自动化的客观需要外，还由 于其具有许多适合工业控制的独特优点 ,它较

13、好的解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方遍、经济等问题，其主要特点如下： 1 可靠性高，抗干扰能力强 可靠性指的是可编程控制器平均无故障工作时间。可靠性既反映了用户的要求，又是可编程控制器生产厂家竭力追求的技术指标。 可靠性 高 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。 目前各生产厂家的 PLC 平均无故障安全运行时间都远大于国际电工委员会规定的 10 万小时的标准。 例如三 菱公司生产的 F 系列 PLC 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平

14、均无故障工作时间则更长。从 PLC 的机外电路来说，使用 PLC 构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外， PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。 当出现故障时，立即把重要的当前状态信息存入指定存储器，用软硬件配合封闭存储器，禁止 对存储器进行任何不稳定的读写操作，以防存储信息被冲掉。试验测试表明：一般 PLC 产品可抗 1KV、 1us 的脉冲干扰。 PLC 在全自动智能洗衣机中

15、的应用 第 6 页 共 31 页 2 系统的设计、安装、调试工作量小，维护方便 PLC 用 软件取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装接线工作量大为减少。同时 PLC 的用户程序大部分可以在试验室进行模拟调试，用模拟试验开关代替输入信号，其输出状态可通过 PLC 上的发光二极管指示出来。模拟调试好后再将 PLC 控制系统安装到生产现场，进行联机调试；这样既安全，又快捷方便。 PLC 的故障率 很低，并且有完善的自诊断和显示功能。当故障发生时，可以根据可遍程控制器的发光二极管或编程器提供的信息迅速地查找出故障的原因，用更换模块的方法可以迅速地排除故

16、障。 3 配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代 PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来 PLC 的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使 用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 4 编程简单、操作方便 PLC 作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备，它提供了多种面向用户的语言，如常用的梯形图、指令语句表和控制系统流程图等。考虑到企业中一般电气技

17、术人员和技术工人的读图习惯和应用微机的实际上水平，目前大多数的 PLC 采用继电器控制形式的梯形图编程方式；这是一种面向生产、面向用户的编程方式，他以计算机软件技术构成人们惯用的继电器模型，直观易懂，与常用的微机语言相比更容易被现场电气工程技术人员所接受并掌握。 现在的 PLC 编程器大都采用个人计算机 或手持式编程器两种形式。手持式编程器有键盘、显示功能，通过电缆线与 PLC 相连，具有体积小、重量轻、便于携带、易于现场调试等优点。用户也可以利用计算机对 PLC 编程，进行系统仿真调试，监控运行。目前在国内，各厂家都开发了适用于计算机使用的编程软件，同时编程软件的汉化界面更有利于对 PLC

18、的学习和推广应用 。 5 体积小，重量轻，能耗低 可编程序控制器体积小，重量轻，以三菱公司的 FXos-14 超小型可编程控制器为例，其底部尺寸为 90mm*60mm， 重量小于 150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装 在 机械内部，是实现机 电一体化的理想控制设备。 对于复杂的控制系统，使用可编程控制器后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，而可编程控制器的体积又仅相当于几个继电器的大小，因此，可将开关柜的缩小到原来的 1/21/10，由于减少了线圈用电，从而也使能耗降低。 可编程控制器的配线比继电器控制系统的配线少得多，故可以省下大量的配线和附件，减少大量的安装接线工时，加上开关柜体积

19、的缩小，从而可以省下大量的费用。 2. 4 可编程控制器的应用 目前，可编程控制器在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺 、交通运输、环保等各行各业。随着可编程控制器性价比的不断提高，其应用范围正在不断扩大，目前可编程控制程器的用途大致可以归纳为以下几个方面： PLC 在全自动智能洗衣机中的应用 第 7 页 共 31 页 1 开关量的逻辑控制 2 运动控制 3 数据处理 4 过程控制 5 通信联网 6 在计算机集成制造系统中的应用 2. 5 可编程控制器的发展趋势 近年来，可编程控制器发展的明显特征是产品的集成度越来越高，工作速度越来越快，功能越来越强，使用越来

20、越方便，工作越来越可靠，具体表现为以下几个方面： 1 向微型化、专业化的方向发展 2 向大型化、高速度、高性能方向发展 3 编程 语言日趋标准 4 与其他工业控制产品更加融合 5 与现场总线相结合 6 通信联网能力增强 PLC 在全自动智能洗衣机中的应用 第 8 页 共 31 页 PLC 在全自动智能洗衣机中的应用 第 9 页 共 31 页 第 3 章 工艺流程简介 3.1 全自动智能洗衣机的 特点 及简介 3.1.1 智能洗净技术 智能洗净技术 :波轮特有结构与喷瀑立体水流、智能洗涤节拍相结合，形成循环水流系统，有效减少缠绕，让每件衣物都能得到充分的洗涤空间。 3.1.2 水位细分 水位细分

21、 :30-38 升之间设八档水位，做到少量衣物及时洗，省时、省水。 3.1.3 智能洗涤 智能洗涤 :水流的强弱根据水位的高低变化而自动调整，即使是最低水位时也能做到洗净衣物与呵护衣物的统一。 3.1.4 功能齐全 功能齐全 :设有浸 洗 、标准、快洗、 3 种全自动洗涤程序和多种用户自编程序。 3.1.5 数码显示 数码显示 ,3 种洗涤时间（ 6、 9、 12 分钟）、 3 种脱水时间（ 3、 5、 7 分钟）、 3 种漂洗次数（ 1、 2、 3 次）针对衣物多少、质料和脏污程度，任意设置优化程序组合，做到千种程序，随衣应变 。 3.2 全自动智能洗衣机的控制要求 3.2.1 总体控制要求

22、 1接通总启动按钮，程序默认为标准模式 ； 2此时可通过程序按钮来改变程序的模式； 3选定程序模式之后，可根据您的要求来改变水位、洗衣时间、漂洗次数、脱水时间； 4在确定好所有程序之后 ,可通过启动按钮启动开始洗衣； 5按下启动按钮后，进水电磁阀打开，开始进水，达到指定水位（由水位开关控制）时，停止进水 ,进入洗涤状态； 6洗涤时内桶正转洗涤 15s 暂停 3s，反转洗涤 15s 暂停 3s，如此循环反复； 7 洗涤结束后 ,排水电磁阀打开，进入排水状态，当水位下降到低水位时，进入脱水状态 (同时排水 )，这 样就完成了从进水到脱水的大循环； 8如此循环反复直至洗衣过程完成，洗衣机自动报警，报

23、警 10s 后自动停机，结束全过程； 9标准洗衣程序默认为水位 34L、洗衣 12 分、漂洗 2 次、脱水 5 分； 快洗洗衣程序默认为水位 30L、洗衣 6 分、漂洗 1 次、脱水 3 分； 浸洗洗衣程序默认为水位 38L、洗衣 12 分、漂洗 2 次、脱水 7 分； 10.水位选项通过水位选择键盘控制； 洗衣选项通过洗衣选择键盘控制； 漂洗选项通过漂洗选择键盘控制； 脱水选项通过脱水选择键盘控制； 程序选项通过程序选择键盘控制； PLC 在全自动智能洗衣机中的应用 第 10 页 共 31 页 11.水位选项有 30L 、 34L、 38L； 洗衣选项有 12 分、 9 分、 6 分、无；

24、漂洗选项有 3 次 、 2 次 、 1 次、无； 脱水选项有 7 分、 5 分 、 3 分、无； 程序选项有标准 ,模式、快洗模式、浸洗模式； 12.在脱水过程中 ,若打开洗衣盖 ,会使电机停止运转 ,把洗衣盖再盖上后 ,洗衣机重新进入脱水状态； 13.单独洗衣程序 :用户可以根据需要 ,自由选择 洗衣 ， 漂洗 ， 脱水 ,三者之间的任一单独过程或任意过程组合；注意：在 无 洗衣选项时，进水阀不会打开； 14.电源按钮可在任意时刻把电源切断； 15.水位选项的 30L 、 34L、 38L 各有一个指示灯； 洗衣时间选项的 12 分、 9 分、 6 分各有一个指示灯； 漂洗次数选项的 3 次

25、、 2 次、 1 次各有一个指示灯； 脱水时间选项的 7 分、 5 分、 3 分各有一个指示灯； 当选择某选项后，相应的指示灯就会亮； 16.在洗衣过程中漂洗的时间与 应与洗衣时间相同。 17.在自定义洗衣模式时，若按下程序选择键，程序模式仍然会回到下一个洗衣模式的默认值。 注：水位开关 是利用水的压力 ,改变开关里的电感量 ,引起谐振频率或占空比的改变 ,从而电脑感知水位的变化 。 3.2.2 水位选择控制设计 水位选择控制要求： 1.水位选择键可供用户选择、改变机内水位量； 2.连续按该键，数字将在 30 升 -38 升 间循环变化； 3.水位选项有 30 升 、 34 升 、 38 升 。 水位选择输入 /输出分配表： 表 3-1 水位选择控制输入 /输 出地址表 输入 输出 元件代号 作用 输入信号 输出信号 作用 元件代号 SB1 水位选择键 X000 Y000 30L 指示灯 HL1 SB2 总启动按钮 X001 Y001 34L 指示灯 HL2 Y002 38L 指示灯 HL3