毕业设计:PIC在全自动洗衣机控制系统中的研究与应用.doc
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1、王铭州毕业设计:PIC在全自动洗衣机控制系统中的研究与应用 作者: 日期:2 &n
2、bsp; 个人收集整理 勿做商业用途编号:B111260 专科论文题 目:PLC在全自动洗衣机控制系统 中的研究与应用 学 院: 机械工程学院 专 业: 机电一体化 姓  
3、;名: 王铭州 学 号: 1102110260 班 级: B1112 指导教师:
4、 张杰 职 称: 讲师 完成日期: 20145-15 毕业设计(论文)诚信承诺书题 目学生姓名专业学 号指导老师职 称诚信承诺本人
5、慎重承诺和声明:在毕业设计(论文)完成过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,在本人的毕业设计(论文)中未剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,未篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,一切后果均由本人承担。 承诺人:年 月 日摘 要 本文利用可编程控制器PLC实现了对洗衣机的全自动控制,说明了PLC控制的原理方法.文章对全自动洗衣机的控制系统进行了分析,描述了全自动洗衣机控制系统的运作要求,并根据洗衣机的工作原理,对程序及其流程进行了设计,实现了洗衣机由送水 洗涤 排水
6、脱水 报警到停机的自动化过程.该系统局偶遇智能化程度高 安全可靠等特点。【关键词】PLC 自动控制 全自动洗衣机 目录摘 要3第一章 PLC的简介51.1 可编程序控制器的概述51。2 PLC的简介51。2。1 PLC简介51.2。2 硬件介绍51.2.3 软件介绍61.2。4 元件介绍71。2。5 PLC的特点71.2.6 硬件设计介绍81。3 三菱PLC的简介9第二章 PLC对全自动洗衣机的控制102
7、.1 PLC对全自动洗衣机进行控制的主要内容102。2 PLC对全自动洗衣机进行控制的主要要求102。3 PLC对全自动洗衣机进行控制的主要分析10第三章 全自动洗衣机控制系统的PLC方案设计123。1 全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置123.1.1 PLC控制全自动洗衣机的输入/输出分配表123。1。2 PLC控制全自动洗衣机的输入/输出接线图133.2 全自动洗衣机的状态转移图的设计133。2.1 全自动洗衣机任务设计分解任务分解133。2.2弄清楚各个状态
8、的功能143.2.3 找出各个状态的转移条件和转移方向143。3 全自动洗衣机程序设计193。3。1 程序设计过程中所用的网络说明193。3。2 程序设计过程中运用的定时器及计数器21第四章 调试过程224。1 过程224。2 原件清单25第五章 结论26谢辞27参考文献28第一章 PLC的简介1.1 可编程序控制器的概述 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应,生产出小批量、多品种、多
9、规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一要求,生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性。可编程序控制器正是顺应这一要求出现的,它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。可编程序控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC,它具有编程方法简单易学、功能强,性能价格比高、硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强、可靠性高,抗干扰能力强、系统的设计,安装,调试工作量少、维修工作量小,维修方便、体积小,能耗低等特点,已经成为当代工业自动化的主要控制设备之一,在工业生产的所有领域得到了广泛的使用,在其它领域(例如民用和家庭自动化)的应
10、用也得到了迅速的发展。PLC的推广应用在我国得到了迅猛的发展,它已经广泛应用在各种机械设备和生产过程的电气控制装置中。了解PLC的工作原理,具备设计、调试和维护PLC控制系统的能力,已经成为现代工业对电气技术人员和工科学生的基本要求。1.2 PLC的简介1.2.1 PLC简介可编程序控制器是20实际60年代开始发展起来的一种新型工业控制装置,用于取代传统的继电器控制系统,实现逻辑控制、顺序控制、定记数等功能。高档PLC还能实现数字运算、数据处理、模拟量调节,以及联网通信。它具有通用性强、可靠性高、指令系统简单、编程简单易学、易于掌握、体积小、维修工作少、现场连接安装方
11、便等优点。广泛应用于冶金、采矿、建材、石油、化工、机械制造、汽车、电力、造纸、纺织、装卸、环保等领域,尤其在机械加工、机床控制上应用广泛.在自动化领域CAD/CAM、工业机器人并称为工业自动化的三大支柱。随着微处理器技术的日趋成熟,可编程序控制器的处理速度大大提高,功能不断完善,性能不断提高,不但能进行逻辑运算、处理开关量,还能进行数字运、数据处理、模拟量调节,体积缩小,实现了小型化.1。2。2 硬件介绍可编程序控制器的核心是一太单板机,其外围配置了相应的接口电路,内部配置PLC的硬件包括基本组成部分、I/O扩展部分和外部设备三大部分。 (1)CPUCPU即微处理器,实际是一太单
12、片机,上面除了CPU,还有存储器和并行接口、窜行接口、时钟。其作用是:对系统进行管理。进行程序解释,根据用户程序执行输入、输出操作等。(2)存储器PLC的存储器有两种:一是单片机上带的存储器,主要用于存储系统监控程序及系统工作区间,生成用户环境,二是用户程序存储器,存储程序及参数,用锂电池作后备,调试起来方便。(3)输入/输出接口电路输入/输出接口电路是PLC与被控对象联系的桥梁.(4)电源电源是PLC整机的能源供给中心。PLC系统中有两种电源:一种是内部电源,是PLC主机内部电路的工作电源,要求性能稳定、工作可靠,一般用开关稳压电源。另一种是外部电源,用于传输现场信息或驱动现场执行机构,通常
13、由用户另备。1.2.3 软件介绍(1) 监控程序监控程序是由厂家编制的,用于管理、协调PLC各部分工作,充分发挥系统硬件功能,方便用户使用的通用程序。具有以下功能:系统配置登记及初始化.系统自诊断。命令识别与处理。用户程序编译。模块化子程序及调用管理.(2)用户程序用户程序又称应用程序,由由用户根据控制需要用PLC的编程语言编制而成。(3)用户程序用户程序是由监控程序生成的,包括用户数据结构、用户元件区分配、用户程序存储区、用户参数、文件存储区等。(4)PLC的内部等效电路PLC是专为工业控制设计的专用计算机,包括了CPU、存储器、I/O接线口等硬件。1。2。4 元
14、件介绍(1) 输入继电器输入继电器是PLC接受外部输入的开关量信号的窗口.PLC通过光耦合器,将外部信号的装态读入并存储在影响寄存器中。输入继电器的状态唯一的取决于外部输入的信号状态,不可能受用户程序的控制,因此在梯形图中绝对不能出现输入继电器。(2) 输出继电器输出继电器是PLC向外部负载发送信号窗口。输出继电器用来将PLC的输出信号传送给输出模块,再由后者驱动外部负载。在梯形图中,每一个输出继电器的常开出点和常闭触点都可以使用多次。(3) 辅助继电器辅助继电器(M)是用软件实现的,它们不能接受外部的输入信号,也不能直接驱动外部负载,是一种内部的状态标志。相当于电器控制系统中的中间继电器。(
15、4) 定时器PLC中的定时器(T)相当于继电器的时间继电器。它有一个设定值寄存器字,一个当前值存储器字,和一个用来存储其触点状态的影响寄存器位,这三个存储单元使用同一个元件号。(5) 内部计数器内部计数器(C)用来对PLC的内部影响寄存器(X、Y、M和S)提供的信号计数,计数脉冲为ON或OFF的持续时间,应大于PLC的扫描周期,其响应速度通常小于数十赫兹。1。2.5 PLC的特点(1) 编程方法简单易学可编程序控制器采用专门的编程语言,指令少,简单易学。(2) 功能强,性价比高一太小型PLC内有成千上百个可供用户使用的编程元件,可以实现复杂的控制功能.与相同功能的继电器系统相比,
16、具有很高的性价比.(3) 硬件配套齐全,用户使用方便,适应性强PLC产品已经标准化、系列化、模块化,配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用,用户能灵活方便地进行系统配置,组成不同功能、不同规模的系统。(4) 可靠性高,抗干扰能力强PLC采用了一系列硬件和软件抗干扰措施,具有很强的抗干扰能力,平均无故障时间达到数万小时以上,可以直接用于有强烈干扰的工业生产少现场,已经被认为最可靠的工业控制设备之一。(5)系统的设计、安装、调试工作量少PLC用软件功能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、调试工作量大大减少。(6) 维修工作量小,维修方便PLC的故
17、障率很低,且有完善的自诊断功能。用更换模块的方法可以迅速地排除故障.(7)体积小,能耗低小型PLC的体积相当于几个继电器的大小,因此可以将开关柜的体积缩小到原来的1/2甚至1/10,故可以省下大量的配线和附件,减少很多安装接线工时,节约大量费用。1.2.6 硬件设计介绍1、机型选择子系列名称,例如1S、1N、2N等。输入、输出的总点数.单元类型:M为基本单元,E为输入、输出混合扩展单元与扩展模块,EX为输入专用扩展模快,EY为输出专用口占模块。输出形式:R为继电器输出,T为晶体管输出,S为双向晶体管输出。表1-1 FX系列PLC的输出技术指标项目继电器输出晶闸管输出晶
18、体管输出外部电源最大为AC1240V或DC30VAC85242VDC530V最大负载电阻负载2A/1点,8A/COM0.3A/1点,0。8A/COM0。5A/1点,0.8A/COM感性负载AC80VA,120/240VAC36VA/240VDC12W/24V白炽灯负载100W30WDC1。5W/24V最小负载DC电压5V时2mAAC2。3VA/240V-响应时间OFFON100ms1ms0.2msONOFF10ms10ms0。2ms开路漏电流-AC2.4mV/240VDC0.1mA/30V电路隔离继电器隔离光电晶闸管隔离光耦合器隔离 电源和输入输出类型等特点。无标记为DC输入,AC电源;D为D
19、C输入,DC电源.1.3 三菱PLC的简介三菱PLC有如下系列:Q系列, AnS系列,QnA系列,A系列和FX系列前四个系列的PLC为模块型。可按要求配置。FX系列PLC为单元型,内含CPU、电源和固定搭配的输入/输出.Q4AR系列为双机热备系列,最大输入输出点数为8192点。A系列PLC的最大输出点数为2048点。F系列程控器的最大输入输出点数为256点。三菱小型 FX 2(N)系列程控器的输入输出点最大不超过256点。每台主机可连模入、模出、高速记数、定位等特殊功能模块,不超过8个。 FX系列在日本三菱的姬路制作所生产。三菱姬路制作所累计已生产超过三
20、百万台 FX系列 PLC。目前FX系列PLC为中国内地销量最多的小型PLC。FX 系列PLC根据输入输出点数不同及功能分为多个不同的系列:输入出点数在30点以內可使用 FX1S系列输入出点数在128个点,FX1N系列输入出点数在256点以內可使用 FX2N系列。 FX2N 系列 PLC 的特点:FX2N是FX2的持续,基本单元 (16128点) 有继电器或晶体管输出,最多可扩展到256点內置有8K步RAM (最多可扩展到16K步)可选用存储卡盒,有RAM,EPROM和EEPROM等。优点还有超高速的运算速0。08微秒比FX2的0。48微秒快六倍容量极大8K步(最大16
21、K步)比FX2大四倍机体小型化比FX2小50兼容FX2的编程设计备有多种不同的FX2N扩展单元及特殊模块通讯功能扩展模块低成本模板化FX2N-xxxBD更多通讯/网络功能,RS232,RS422,RS485更便宜的配置兼用FX0N的扩展单元及特殊模块可增加多一个通道,如:连接一台人机界面显示单元DU,另外一个连接编程器;或连接二台DU丰富的软元件辅助继电器(M):3072点+256点状态继电器(S):1000点计数器(C): 235点定时器(T): 256点(積算定时器1ms 4点,10ms 6点)数据寄存器(D): 200点+7800点(按需设置)变址寄存器(V,Z):16点堆栈指針(P):
22、 128点中断指針(I):15点內附高速计数器单向计数器: 60KHz 2点, 10KHz 4点双向计数器: 30KHz 1点,5KHz 1点。本文为互联网收集,请勿用作商业用途文档为个人收集整理,来源于网络第二章 PLC对全自动洗衣机的控制2。1 PLC对全自动洗衣机进行控制的主要内容用PLC对全自动洗衣机进行控制,全自动洗衣机示意图如图1所示,全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放的。外桶固定,用作盛水用。内桶可以旋转,用作脱水(甩干)用.内桶的四周有很多小孔,使内、外桶的水流相通。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
23、时,通过电控系统使进水阀门打开,经进水管将水注入到外桶。排水时,通过电控系统使排水阀门打开,将水由外桶排到机外.洗涤正转、反转由洗涤电机驱动拨盘正转、反转来实现,此时脱水桶(内桶)并不旋转。脱水时,通过电控系统将离合器合上,由洗涤电机带动内桶正转进行脱水甩干。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。2.2 PLC对全自动洗衣机进行控制的主要要求PLC投入运行,系统处于初始状态,准备好启动。选择水位,按下启动按钮,点控系统打开进水阀,自来水经进水管注入到外桶,当水到达预设位置时,停止进水
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