PLC控制的节能洗衣机系统设计.docx

课题名称：PLC控制的节能洗衣机系统设计目前，在自动化领域主要的控制方式有继电器控制、微机控制和PLC控制三种。由于PLC控制系统与继电器控制系统及微机控制系统相比，具有设计、安装、接线、调试工作量小，研制周期短，可靠性高，抗扰能力强，故障率低，对工作环境要求低，维护方便等一系列优点，因此，已成为国内外机加工控制对象的首选控制方案。本文采用PLC控制技术和变频调速技术相结合的方法来设计PLC控制的节能洗衣机。关键词：全自动；PLC控制；变频器ABSTRACTAtpresent,themaincontrolwayinautoimmunizationfieldarerelaycontrol,microcomputercontrolandPLCcontrol.Comparedwiththerelaycontrolsystemandthemicrocomputercontrolsystem,thePLCcontrolsystemhasaseriesofadvantages,suchaslittleworkloadofdesigning,installing,wiringanddebugging,shortcycleofdevelopment,highdependability,strongabilityofanti-interference,lowtroublerate,lowrequirementofworkingenvironmentandconvenientmaintenance.SothePLCcontrolssystem.ThispapercombinesPLCcontroltechnologyandtransducertechnologytodesignsthePLCcontroltheenergyconservationwasher.Keywords:maincontrol；PLCcontrol；PIDControltransducer第一章绪论11.I引言11.2 洗衣机的发展史11.2. 1中国洗衣机的发展状况21.3 PLC技术在洗衣机中的发展现状21.3. 1PLC技术现状幻21.3.1 3.2将变频技术与PLC相结合31.3.3 PLC在洗衣机中应用的发展状况41.3.4 PLC控制的特点41.4 课题来源，研究内容及研究结果61.5 毕业设计任务7第二章PLC控制和变频调技术简介82.1 变频调速的概念和作用82.1.1 变频调速的意义82.2 国内外变频技术的发展现状91 .2.1国内变频调速技术的发展概况92 .2.2国外变频调速技术的发展概况92.3PLC的结构和工作原理”8102.3.1PLC的基本结构102.3.2PLC的工作原理112.3.3PLC的指令系统112.3.4PLC的编程工具122.4选题的依据12第三章洗衣机控制系统的硬件设计133.1衣机的工作原理g133.2洗衣机的设备控制要求133.3PLC控制系统的设计分析口2、闾163.3.1洗衣机设计的控制系统构成图173.4PLC和变频器的选择183.4.1PLC型号的选择183.4.2变频器的选择m193.4.3VS-616G5型变频器的参数设置20第四章洗衣机控制系统的软件设计224.1程序的构成、下载、安装和调试224.1.1S7-200的出错代码M224.2洗衣机控制系统资源分配244.3洗衣机的PLC程序设计254.3.1源程序254.3.2进水、洗衣、排水、脱水、洗完报警程序28第五章总结34参考文献35致谢37附录39第一章绪论1.1 引言m可编程控制器功能强大，可靠性高，应用面广，使用方便，在现代自动控制领域应用极其广泛。现行的全自动洗衣机只要选择好水位，打开水龙头，放入衣物、洗涤剂，接通操作开关，后面的全是洗衣机自动运行了，因此，完全可以用编程控制器来代替控制。1.2 洗衣机的发展史从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对于许多人而言,它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣,手搓、棒击、冲刷、甩打这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：辛苦劳累。1874年，“手洗时代”受到了前所未有的挑战一有人发明了木制手摇洗衣机。发明者是美国人比尔布莱克斯。布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。这套装置的问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快。1880年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人力。之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。到1911年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。10年之后,美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！直至今日，滚筒式洗衣机在欧美国家仍得到广泛应用。随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。20世纪60年代以后，洗衣机在一些发达国家的消费市场开始形成系列，家庭普及率迅速上升。此间洗衣机在日本的发展备受瞩目。60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机横空出世，让人耳目一新。到80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚进入90年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。1.2.1 中国洗衣机的发展状况中国，由于历史原因，洗衣机工业起步较晚，直到1978年才正式生产家用洗衣机。但是，随着人们认识的发展，尤其是改革开放的不断深化，进入80年代后的洗衣机工业并没有像一些人预料的那样停步不前，而是保持着旺盛的发展势头。1983年洗衣机产量由1978年的400台飙升到365万台，此后全国各地掀起了大规模的技术引进热潮，大约有40多个厂家先后从洗衣机技术先进国日本、英国、法国、意大利、澳大利亚等引进技术60多项。技术的引进、吸收和创新,极大地提升了国产洗衣机的产业素质与生产能力，缩短了同发达国家之间的差距。如今，我国洗衣机年产量约占世界年产量的四分之一，居于世界首位。除了在数量和品种上满足国内市场外，还出口到北美、欧洲、东南亚等地，跻身于国际洗衣机市场的竞争行列。1.3 PLC技术在洗衣机中的发展现状1.4 .1PLC技术现状R可编程控制器(ProgrammableController)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmab1eLogicController),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PCo但是为了避免与个人计算机(PersonalComputer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC0它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时,其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。随着微处理器CPU和微型计算机技术在PLC中的应用，形成了现代意义上的PLC0现在的PLC产品已经使用了16位、32位高性能微处理器，而且实现了多处理器的多信道处理。目前，世界上有200多个产家生产PLC产品，比较著名的有美国的AB、通用(GE)、莫迪康，日本的三菱、欧姆龙、松下电工，德国的西门子，法国的TEo我国自20世纪70年代末以来，先是引进技术，后来是合作开发，现是自行设计开发。目前，PLC技术正在不断的地向综合性的工业控制发展。随着机器人使用的增加及其集合为生产线，以及科学技术的迅速发展，PLC不仅控制自动化工厂，而且还监视和控制有关生产过程，未来PLC将朝两极化、多功能、只能化和网络化的模式发展。1.4.1 将变频技术与PLC相结合随着变频调速技术的应用日益广泛，应用水平的不断提高，对变频调速控制系统的精度要求也越来越高。目前，许多变频调速装置属于开环控制方式，不能满足较高精度的要求。为提高调速系统的精度，一般都需要进行闭环控制。交流异步电机因其价格低廉，经久耐用，易于维修，适合在恶劣的环境中使用等优点已得到广泛的应用。但交流电机的数学模型和运算较为复杂，其控制特性会受对象内部参数变化的影响，因而用固定的调节器去控制时，往往难以得到较理想的静动态特性。采取可靠的PLC和变频器控制交流异步电机方法，提高了系统的静动态特性。本文结合异步电动机速度闭环控制，提出了一种基于PLC的变频控制实现方法。首先对变频调速系统进行总体设计，然后重点进行PLC、变频器程序设计。在此基础上，论述了模糊控制器的原理和结构，用PLC编程实现了控制的设计。所开发的系统将变频技术与PLC相结合，克服了传统的调节器超调大的缺点，充分发挥了PLC控制灵活、编程方便、适应性强的优点，提高了控制的精确度。实验结果表明，该系统能对电机转速实现精确控制，实用性强，具有一定的推广价值。1.4.2 PLC在洗衣机中应用的发展状况一般洗衣机的控制系统都采用单片机控制，一旦出现故障，维修比较困难，而采用目前工业控制常用的PLC控制器作为主控元件的控制系统，其特点是价格低，编程简单，一般工程技术人员以及稍懂电气维修人员都能编程，并且易于功能扩展，实现洗涤时间设置的更改，平均无故障时间有可靠的保障，适合各型全自动洗衣机使用。在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤，脱水程序是由PLC位中心控制系统工作的。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。另外它的编程也是比较简单的。PLC会不断完善自身缺陷，随着INTERNET发展,PLC的硬件和软件也会提高,我相信PLC一定会有生命力小型PLC将存在很长时间，因为它经济,可靠;大型PLC的一部分可能会被PC-BASE,智能I/O,现场总线取代。1.4.3 PLC控制的特点M1、高可靠性（1）所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。（2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020ms.（3）各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。（4）采用性能优良的开关电源。（5）对采用的器件进行严格的筛选。（6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采用有效措施，以防止故障扩大。（7）大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。2、丰富的I/O接口模块PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；