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毕业设计(论文)-基于PLC的工业洗衣机控制系统

添加时间:2020-12-17 03:01

  专科毕业设计(论文)设计题目: 基于PLC 的工业洗衣机控制系统设计 1指导教师: 讲师20 12 本文主要介绍了在工厂这种需要大量洗衣、洗衣次数频繁的特殊场合中,将西门子S7-200 系列 PLC 作为主控制器作用于工业洗衣机控制系统中,来解决生活中繁重的洗涤任务。在工业 洗衣机设计过程中,选择西门子S7-200 系列PLC 作为微电脑程序控制,同时利用变频器来改变 电动机的运行方向及转速。首先,通过认识了解 PLC PLC在工业洗衣机中应用的相关知识。 然后,对本工业洗衣机控制系统进行硬件系统和软件系统设计。在硬件系统设计中,对电动机、 变频器及 PLC 相互间进行认识和应用;在软件系统设计中,涉及了系统流程图、顺序功能图、 梯形图的设计。在设计系统中,使我们对工业洗衣机系统能够更好的理解和使用。 关键词 PLC 变频器 工业洗衣机 控制系统 Abstract articlemainly introduced specialoccasions, need washing,washing frequent, where many.Siemens series S7-200 PLC maincontroller role industrialwashing machine control system, solvelife heavy washing task. industrialwashing machine design process, Siemensseries S7-200 PLC program control sametime use frequency converter changedirection motorrunning. First, through knowledge,understand PLC industrialwashing machine relevantknowledge. ourindustrial washing machine control system design softwaresystems. hardwaresystem design, frequencyconverter mutualunderstanding between softwaresystem design, involving flowchart, systemfunction diagram, order ladderdiagram. makeus industrialwashing machine system betterunderstand use.Keywords PLC frequency converter Industrial washing machine Control system 1.1研究PLC 工业洗衣机控制系统的目的和意义 1.2PLC 工业洗衣机控制系统的优点 2.1工业洗衣机的工作原理 2.2工业洗衣机的结构 3.1PLC 的选择及外围电路 3.2变频器及与PLC 的控制电路 3.3系统运行的控制电路 124.1 系统的流程图 124.2 系统的顺序功能图 144.3 系统的梯形图程序 16结论 20致谢 21参考文献 22江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 引言早在上个世纪初人类就已经发明制造出洗衣机了,可以说洗衣机这种产品的发明创造是工 业发展的结晶,给人们的现实生活带来了极大的便利。当时的洗衣机只有一个盛水桶,在应用 中只能进行简单的操作而无法实现更多的功能。随着社会的进步、科技的发展,二十一世纪的 今天,对洗衣机而言已经彻底发生了巨大的变化,具有全自动多功能的洗衣机已经早在现实生 活中广泛使用。随着工业技术日益成熟,我们利用现有技术开发创新出一种具有商业用途的多 功能型工业大容量洗衣机,实现工业衣物的大批洗涤。 工业洗衣机的应用很广,主要用于宾馆、酒店、学校宿舍、某些工业等需要洗衣量大、洗 衣次数频繁的地方。这就要求洗衣机的运行平稳、洗涤效果好、容量大、故障少、可靠性高、 噪声低、寿命长等等,使之更趋于社会经济发展的需求。 1.1 研究PLC 工业洗衣机控制系统的目的和意义 本文主要研究基于PLC工业洗衣机控制系统的设计,以工业洗衣机为载体将PLC控制更好的 运用于实践中,使理论与实践相结合,能够让我们更好地学到更多的知识,发展自己。 利用 PLC 的操作简单、抗干扰性强、输入输出接口多、运行速度快、稳定可靠、维护与维 修方便,使洗衣机更趋于经济的需求和社会的发展。此外,投入PLC 控制的洗衣机可靠性高、耗 电少、寿命长、环境适应能力强,适合工业洗机的发展需要,而且工业洗衣机利润又高,使PLC 的洗衣机得到更好的发展,具有较大的经济和社会意义。 1.2 PLC 工业洗衣机控制系统的优点 与传统洗衣机相比,PLC 工业洗衣机控制系统的优点突出体现在有以下几个方面: (1)可靠性高,抗干扰能力强 PLC 由于采用现代大规模集成电路技术,内部电路采取了先进的抗干扰技术,具有很高的可 (2)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。 (3)易学易用,深受工程技术人员欢迎 PLC 作为通用工业控制计算机,是面向工矿企业的工控设备。它接口容易,编程语言易于为 工程技术人员接受。 (4)系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造 江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造的 周期大为缩短,同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程 成为可能。 (5)体积小,重量轻,能耗低 以超小型 PLC 为例,该品种底部尺寸小于 100mm,重量小于 150g,功耗仅数瓦。由于体积 小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。 工业洗衣机的工作原理及结构2.1 工业洗衣机的工作原理 PLC 在系统中是处于中心位置,洗衣机的进水,洗衣,排水,脱水是通过水位开关,作为 PLC 的输入信号控制开关,PLC 的输出信号决定电磁进水阀和电磁排水阀工作状态以及电机工作 状态,从而实现自动控制的。水位开关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。原理图如下图1。 工业洗衣机工作原理图2.2 工业洗衣机的结构 在设计这一款多功能型工业洗衣机之前,必须要考虑到许多问题,比如洗衣机在可靠性、 安全性、开发推广价值等方面的具体实际问题。 以下描述在设计PLC 控制系统时,应遵循以下基本原则: (1)最大限度地满足控制要求 充分发挥 PLC 的功能,最大限度地满足控制要求,是设计 PLC 控制系统的最重要原则。要 求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究,收集资料。同时要与现场的工程管理人员、 工程技术人员、现场操作人员密切配合,共同拟定控制方案及解决设计中的重点问 题和疑难问题。 (2)保证PLC 控制系统安全可靠 S7-200PLC 进水/排水电磁阀 变频器 水位开关 报警系统 电动机 江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要原则。 (3)力求简单、经济、使用及维修方便 在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断 地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济,而且要使控制系统的使 用和维护方便、成本低,不宜盲目追求自动化和高指标。 (4)适应发展的需要 由于技术的不断发展,控制系统的要求也将会不断地提高,设计时要适当考虑到今后控制 系统发展和完善的需要。 在设计该工业洗衣机时,由于波轮洗衣机洗净率高、时间短、操作相对方便等优点更适合 大型洗衣量场合应用。所以,我选择了波轮式洗衣机在大型场合的应用。 在控制技术上选择 PLC 作为控制器,来设计工业洗衣机控制系统,主要为了该产品实现功 能齐全、外围电路简单、维护容易方便,容易继续写入编程语言实现更新升级等。 最大限度地 满足被控对象的控制要求,在应用中保证 PLC 控制系统安全可靠,适应企业发展的需要,为需 要强洗涤工作量的企业提供了极大便利。 为此该工业洗衣机设计的框图如下图2。赌钱网站, 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,作盛水用。内桶 可以旋转,作脱水用。内桶的四周有很多小孔,使内外桶的水流相通。洗衣机的进水和排水分 YV2 排水 水排尽传感器 低水位水位 选择开关 中水位水位 选择开关 YV1进水 高水位水位 选择开关 电动机 高水位传感器 中水位传感器 低水位传感器 洗衣机框图江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 别由电磁进水阀和电磁排水阀来控制。洗涤之前,按照所选水位的高、中、低事前选择好,选择洗涤功能是普通洗还是强效洗,之后进入模式状态,开始进水,经进水管将水注入到外桶并 且内置加热器开始加热,达到量程要求与其相应的传感器有信号输出,进而来控制 PLC 的输出 让进水阀失电。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、中、低水位开关分别用来检测高、中、 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。 这款工业洗衣机的设计中综合考虑了水温有利于对洗涤衣物的洗净度效果,所以在外桶底 下安置了加热器,最利于洗涤剂去除油污。我考虑了它的最有应用价值的方面:帮助企业提高自 身的企业文化形象:洗涤工厂里工人们的大量油污工作服。避免员工自己在家洗的种种不变, 给员工创造了舒适的业余生活,带来了工作中的愉悦心情,潜移默化中提升了企业的文化内涵。 工业洗衣机的硬件系统3.1 PLC 的选择及外围电路 在洗衣机的系统控制器方面,由于以前老式工业洗衣机采用的是继电顺序控制,这种方式 不利于系统的稳定而且维修率较高,耗时费工,由此在考虑现代工业迅速发展的基础上洗涤衣 物的工作量之大,选择稳定可靠价格合理的 PLC 作为洗衣机的控制器。现代技术发展起来的以 微处理器为核心的通用自动控制装置,与之前半自动洗衣机比较起来,PLC 系统配置既固定又灵 活,更高的性能,安全性也比之前半自动洗衣机更好。 3.1.1 地址分配合理的选择I/O 点数也是PLC 的重要指标之一。I/O 的选择既要满足系统的控制要求,又要 在合理范围降低投资成本。PLC 的输入输出总点数和种类应根据被控对象所需控制的模拟量、开 关量、输入输出设备情况来确定,一般一个输入输出元件要占用一个输入输出点。考虑到今后 的调整和扩充,一般应在估计的总点数上再加上 20%—30%的备用量。 该系统有13 个数字输入 个数字输出点。根据上述分析,本设计共有13 输入信号和8 输信号。列出工业洗衣机的I/O 分配表,见表 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计 系统I/O分配表 输入器件 输入点I 代码 输出器件 输出点Q 代码 启动按扭 I0.0 SB1 进水电磁阀 Q0.0 YV1 停止按扭 I0.1 SB2 排水电磁阀 Q0.1 YV2 高水位水位选择开关 I0.2 ST1 变频器正转控制 Q0.2 STF 中水位水位选择开关 I0.3 ST2 变频器反转控制 Q0.3 STR 低水位水位选择开关 I0.4 ST3 脱水 Q0.4 YV 手动排水开关 I0.5 SB3 报警器 Q0.5 手动脱水开关 I0.6 SB4 高速 Q1.0 RH 高水位传感器 I0.7 ST4 中速 Q1.1 RM 中水位传感器 I1.0 ST5 低水位传感器 I1.1 ST6 水排空传感器 I1.2 ST7 I1.3SB5 I1.4SB6 3.1.2 CPU 功能与选择 PLC 的功能日益强大,一般PLC 都具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能, 有些PLC 还可扩展各种特殊功能模块,如通信模块、位置控制模块等,选型时可考虑以下几点: 功能与任务相适应,PLC 的处理速度应满足实时控制的要求、PLC 结构合理、机型统一、在线编 程和离线编程的选择。全自动洗衣机控制所要求的控制功能简单,小型PLC 就能满足要求了。 该控制系统CPU 模块可采用CPU-224(AC/DC/继电器)模块,它可控制整个系统按照控制要 求有条不紊地进行。同时由于该模块采用交流220V 供电,并且自带14 个数字量输入点和10 数字量输出点,完全能满足该工业洗衣机控制系统的要求,所以不再需要另外的电源模块、数字量和输出模块。 综上所述此次设计选用西门子S7-200 系列中CPU-224 型号。 3.1.3 PLC 外部接线图 由工业洗衣机的控制要求,对该控制系统I/O 的选择和PLC 型号进行了选择,现在根 地址分配表设计外围接线。江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 PLC外部接线图 如图 当该PLC投入运行时,首先选择洗涤方式(选强洗按下 SB5,PLC 输出端Q1.0 SB6,PLC输出端 Q1.1 有信号输出,则变频器将会使电机处于中速运转状态下的应用 程序,来实现洗衣机普洗的效果),然后根据实际需要选择水位,即按下水位选择开关(ST1、ST2、 ST3)任意一个,这时再按下启动按钮SB1,输出端Q0.0 有信号输出,此时进水电磁阀YV1 通电 并打开开始进水。当水位上升到与选择的水位相一致时,与之相应的水位传感器(ST4、ST5、ST6) 接通,此时输出端Q0.0 无信号输出,则进水电磁阀YV1 失电断开停止进水。 高水位选择开关 中水位选择开关 低水位选择开 手动排水手动脱水 高水位传感器 中水位传感器 低水位传感器 水排空传感器 ST7 ST5 ST6 ST4 SB4 SB3 ST3 ST2 ST1 SB2 SB1 YV1 YV2 YV Q0.0 Q0.1 Q0.4 Q0.5 1L 进水 排水 脱水 报警 1M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 2M I1.0 I1.1 I1.2 L+24VDC启动 停止 I1.0 I1.1 SB5 SB6 STFSTR SD RH RM STFSTR SD RH Q0.2 Q0.3 COM Q1.0 Q1.1 RM 江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 此外,当PLC输出端Q0.2 有信号输出时,则变频器控制洗衣机进行正向洗涤;当PLC 输出 端Q0.3 有信号输出时,则变频器控制洗衣机进行反向洗涤;当PLC 输出端Q0.1 有信号输出时, 洗衣机进行排水;当 PLC 输出端 Q0.4 有信号输出时,洗衣机进行脱水;当 PLC 输出端 Q0.5 信号输出时,则表示洗衣完成报警提醒。注意:当遇到特别情况时,按下 SB3 进行手动排水,按下 SB4 进行手动脱水;按下 SB3 洗衣机停止运行;ST7作为水排空的模拟输入信号的控制开关。 3.2 变频器及与PLC 的控制电路 通常把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频 器”。为了产生可变的电压和频率,该设备首先要把三相或单相交流电变换为直流电。然后再把 直流电变换为三相或单相交流电,我们把实现这种转换的装置称为“变频器”。 变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。用于电机控制的变频器,既可以改变电压,又 可以改变频率。本文就是通过控制变频器来改变电机的运行方向和转速,改变电机的运行方向 用以实现洗衣机正反转的洗涤,而改变电机的运行转速是用以实现洗衣机洗涤强度,即来实现 工业洗衣机洗涤的两种不同的功能:高速强效洗涤、中速普通洗涤。 在本文中,要想变频器达到以上控制效果,就要进一步接受 PLC 控制。由此可见两者紧密 联系在一起,下面讨论的就是PLC 与变频器之间在工业洗衣机方面的控制。 变频器容量的选择是一个重要且复杂的问题,要考虑变频器容量与电动机容量的匹配,容 量偏小会影响电动机有效力矩的输出,影响系统的正常运行,甚至损坏装置,而容量偏大则电 流的谐波分量会增大,也增加了设备投资。 以一般的工业洗衣机为标准,再根据本系统控制要求,变频器暂定为FR-E540。 在变频器控制洗衣电动机的运行方向和转速时,端子的接法很重要,如果把接线端子接错 将影响变频器正常应用。下图4 为FR-E540 的接线端子平面图, 变频器接线端子平面图江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 变频器的接线端子的含义端子 含义 端子 含义 RH 高速 RUN 运行 RM 中速 FU 频率检测 RL 低速 异常输出MRS 输出停止 RES复位 10\2\5 频率设定器 SD 公共输出、输入端 DC4~20Ma(+)PC 直流24V 输出和外部晶体管端子 STF 正转启动 SE 集电极开路输出公共端 STR 反转启动 而变频器与PLC 之间正确的连接对系统的控制也很重要,下图5 为该工业洗衣机变频器与 PLC 之间的接线.2 有信号输出时,则变频器STF 端接受到信号控制电机正转;当 PLC 的输出端Q0.3 有信号输出时,则变频器STR 端接受到信号控制电机反转;当PLC 的输出端 Q1.0 有信号输出时,则变频器RH 端接受到信号控制电机高速运转来实现洗衣机的强洗涤功能; 当PLC 的输出端 Q1.1 有信号输出时,则变频器 RM 端接受到信号控制电机中速运转来实现洗衣 机的普洗涤功能。 3.3 系统运行的控制电路 由于本控制系统设计要求该洗衣机能够满足不同的洗衣量及洗净程度,而通过改变电机的 转速来实现该控制要求。通过了解我们可以控制变频器改变电动机运行方向、速度。 3.3.1 电机调速原理 在以往老式的洗衣机调速中多采用交流调速中的串接电阻调速。现代电力传动技术重要发展 Q0.2 COMCOM RH.RM 变频器与PLC接线图 江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 方向在调速中直接利用交流电在变频器的变频下实现平稳的调速,可以说它将逐渐取代了过去老式的串阻调速,变极调速,直流调速等调速系统,越来越广泛的应用于多领域。 通过了解,在工业洗衣机的调速方面,我们选择使用变频器作为理想的调速方式。它是把 工频电源(我国 50Hz)变换成需要频率的交流电源,实现电机的无极变速运行,洗衣机的控制电 路完成对交流电机主电路的控制。 洗衣机的动力源选择适用于变频器的三相交流异步电动机,它具有比较理想的调速方法, 其调速性能最好、效率最高。我们知道,交流电动机的同步转速表达式为: n=60 f(1-s)/p =(1-S)n1 n——异步电动机的转速; p——电动机极对数; n1——同步转速; f——异步电动机的供电频率; s——电动机转差率。 由式可知,转速n 与频率f 成正比,只要改变频率f,就可以改变异步电动机的同步转速 n1,从而改变其转子转速n,即可改变电动机的转速,当频率f 在0~50Hz 的范围内变化时,电动 机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的,是一种理想的 高效率、高性能的调速手段。 3.3.2 变频器与电机的结合应用 在应用变频器时,想要操作它,首先要对它的控制面板进行了解,如下图6 为该变频器面 板模式示意图。 变频器的面板模式示意图认识了变频器的控制面板,了解各个按键功能也很重要,下面来了解各个按键,表 频器各个按键的功能。江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 第10 变频器功能表按键 说明 RUN 正转运行指令键MODE 可用于选择操作模式或设定模式SET 用于连续增加或降低运行频率,按下这个键可改变频率在设定模式中按下此键,则可连续设定参数。 FWD 用于给出正转指令。REV 用于给出反转指令。STOP/RESET 用于停止运行用于保护功能动作输出停止时复位变频器 FWD 用于给出正转指令。在应用变频器进行工作时,一定要进行模式的设置。在PU 操作模式中要把出厂时的Pr.79 的值选择为1。下图7 为变频器频率及转向的设置流程图。 参数的设定方法,除了部分参数之外,参数的设定仅用在 Pr.79 选择模式时可以实施。一 个参数值的设定既可以用数字键设定也可以用增减键来完成。按下SET 键1.5S 写入设定值并更 新。另外,作为与运行模式无关的设定方法,可将Pr.77 设为2。下表4 为设计所需的参数值设 变频器频率及转向的设置流程图江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 第11 参数值设定及功能参数号 设定值 功能 Pr.79 组合操作模式一Pr.20 50 加减速基准频率 Pr.1 50 上限频率 Pr.2 下限频率Pr.3 50 基底频率 Pr.4 50 高速强效洗涤 Pr.5 35 中速普通洗涤 Pr.7 加速时间Pr.8 减速时间由以上内容我们可以大概的了解到利用变频器改变电机的运行方向和速度。下图 为工业洗衣机主电机控制电路图。 工业洗衣机主电机控制电路图变频器与电机之间的连接如下图9 所示。 变频器与电机的接线图加热器 YV VVVF QF2 QF1 QF 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计 第12 此外,在使用变频器时,也要注意以下几点方面:(1)禁将变频器的输出端子U、V、W 连接到AC 电源上。 (2)变频器要正确接地,接地电阻小于10Ω ;避免变频器安装在产生水滴飞溅的场合。 (3)变频器断开电源后,待几分钟后方可维护操作,直流母线)主回路端子与导线必须牢固连接;变频器与电机之间连线过长,应加输出电抗器。 (5)变频器驱动三相交流电机长期低速运转时,建议选用变频电机。 (6)变频器驱动电机长期超过 50HZ 运行时,应保证电机轴承等机械装置在使用的速度范围 内,注意电机和设备的震动、噪音。 (7)变频器驱动减速箱、齿轮等需要润滑机械装置,在长期低速运行时应注意润滑效果。 (8)变频器在一确定频率工作时,如遇到负载装置的机械共振点,应设置跳跃频率避开共振 (9)严禁在变频器的输入侧使用接触器等开关器件进行频繁启停操作。(10)对电机绝缘检测时必须将变频器与电机连线)在变频器的输出侧,严禁连接功率因数补偿器、电容、 防雷压敏电阻;变频器的输出 侧严禁安装接触器、开关器件;变频器输入侧与电源之间应安装空气开关和熔断器。 (12)控制线应与主回路动力线分开,控制线)变频器与负载的配置 1)变频器长期工作电流:I 变长=I 电115% 电动机额定电流)2)变频器短期工作电流(可持续1~2 分钟):I 变短=I 变150% 变频器额定电流) 3)变频器瞬时工作电流(可持续数秒钟): 工业洗衣机的软件系统4.1 系统的流程图 该洗衣机,在设计上具有普通洗和强效洗的多功能型。考虑工厂等场合衣物具有油污的特 点,在洗涤方面需要具有一定的水温才可以达到充分去污的特效,所以本洗衣机带有水温加热 功能。 系统的控制要求:先按下洗涤方式(分普通洗和强效洗两种洗衣方式)、水位选择开关,再 按启动按钮; (1)PLC投入运行,系统处于初始状态准备好启动; (2)启动时开始进水,同时对水进行加热; 江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 第13 (3)当注入的水达到设定水位值时停止进水和加热,2S后开始洗涤;(4)洗涤时,电机在变频器的控制下5S达到要求转速,之后正转30s后暂停2S;然后开始 反转,同样电机在变频器的控制下五秒达到要求转速 反转30s,停2s; (5)如此循环,若正、反转未满5次时,返回从正洗开始的动作; (6)若正、反洗涤满5次时则开始排水;水位下降到水排尽位时开始脱水并继续排水; (7)脱水30s即完成一次从进水到排水的大循环过程; (8)若完成3次大循环,洗完报警3s后自动停机; (9)可以按“停止”按钮实现手动停止进水、排水、脱水及报警; (10)可以按“排水”按钮实现手动排水; 工业洗衣机通过控制面板显示选择洗衣模式;能够检测水位,自动完成进、出水;按下启 动按键之后进行选择洗衣方式,若洗衣量很大则选择强效洗,洗衣机能够按照设定的洗衣程序, 从进水、洗涤、漂洗、排水到脱水,整个过程全自动进行;完毕后,能够自动报警,停止工作。 洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。 脱水时,由脱水电磁离合器合上、 排水电磁阀吸合,洗涤电动机正转高速进行甩干。洗涤完报警。 图10 为洗衣机的工作流程图,PLC 投入运行,系统处于初始状态准备好启动;按下启动按 扭和水位选择开关,这个时候开始选择洗衣功能。选好后开始进水同时加热;进水到设定高度 时停止进水和加热停2S 后开始洗涤正转;正转30s 后暂停;暂停2s 后开始洗涤反转;反转30s 后暂停;暂停2s 后,若正、反转未满5 次时,返回从正洗开始的动作;若正、反洗涤满5 则开始排水;水位下降到低水位时开始脱水井继续排水;脱水30s 即完成一次从进水到排水的 大循环过程;若完成3 次大循环,洗完报警3s 后自动停机。 江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 第14 图10正常运行流程图 4.2 系统的顺序功能图 顺序功能图,它是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形,顺序功能图并不涉 及所描述的控制功能的具体技术,他是一种通用的技术语言。该工业洗衣机控制系统 PLC 控制 状态流程图见图11。 30S低水位 2S30S 2S 启动 30S 运行 脱水、排水 报警 衣物洗涤3 停机初始状态 进水、加热 暂停 洗涤正转 洗涤反转 报警 暂停排水 正反洗共5 高水位江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 第15 T43报警3S 进水 排水脱水30S 计数3 反转完停2S反转30S 正转完停2S 正转30S 进水完停2S Q0.0 T37 Q0.2 T39 C51 I1.2 T42 C50 C50 T41 T40 T39 T38 T37 I0.3 I1.0 I0.4 I1.1 I0.3 I0.0 I0.2 I0.4 I0.0 M1.1 M1.0 M1.3 M1.2 M0.1 M0.0 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 M0.7 M0.6 I0.2 I0.7 C51 Q0.3 T41 Q0.1 Q0.1 C51 C50 Q0.5 T43 T42 Q0.4 T40 T38 SM0.1 图11 PLC 控制状态流程图 江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 第16 如图11当PLC投入运行时,系统处于初始状态(第一步)准备好启动。当同时按下I0.0和I0.2(I0.3或I0.4)时,程序进入到第二步:Q0.0接通,此时进水电磁阀打开开始进水;当I0.2、 I0.7(I0.3、I1.0或I0.4、I1.1)同时接通时,程序进入到第三步:Q0.0失电断开停止进水, T37开始计时;当T37计时2S后程序进入到第四步:Q0.2接通电机开始正转洗衣,与此同时T38开 始计时;当T38计时30S后程序进入到第五步:Q0.2断开,正转洗涤暂停,同时T39开始计时;当 T39计时2S后程序进入到第六步:Q0.3接通,电机开始反转洗衣,同时T40开始计时;当T40计时 30S后程序进入到第七步:Q0.3断开,反转洗涤暂停,同时T41开始计时;当T41计时2S后程序进 入到第八步:C50计数一次;当C50未计满5次则返回Q0.2接通,重复以上从正洗开始的全部动作, 否则程序进入到第九步:Q0.1接通开始排水;当水排空I1.2接通时,程序进入到第十步:Q0.1、 Q0.4接通,开始脱水、排水,同时T42开始计时;当T42计时30S后程序进入到第十一步:C51计 数一次;当C51未计满3次则返回Q0.0接通,重复从进水到脱水的全部动作,否则程序进入到第十 二步:Q0.5接通报警,同时T43开始计时;T43计时3S时间到,报警结束,整个洗衣过程结束。 4.3 系统的梯形图程序 如图12所示是根据图11的顺序功能图,利用起跑停编程方法编制而成的。 江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 第17 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计 第18 江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计 第19 图12系统梯形图 程序运行过程分析 如图12 洗衣机洗衣前先选择好水位,即按下水位选择开关(I0.2、I0.3、I0.4)任意一个, 这时再按下启动按钮,Q0.0 接通,此时进水电磁阀打开开始进水。当水位上升到与选择的水位 相一致时,与之相应的水位传感器(I0.7、I1.0、I1.1)接通,Q0.0 失电断开停止进水,T37 始计时。当T37计时时间到,Q0.2 接通电机开始正转洗衣,与此同时T38 开始计时。当T38 时到30S,Q0.2断开,正转洗涤暂停,同时T39 开始计时。当T39 计时时间到,Q0.3 接通,电 机开始反转洗衣,同时T40 开始计时。当T40 计时时间到,Q0.3 断开,反转洗涤暂停,同时T41 开始计时。当T41 计时时间到,C50 计数一次,同时洗衣返回Q0.2 接通,重复以上从正洗开始 的全部动作,直到C50 次数时,Q0.1接通并自锁,排水电磁阀打开开始排水,C50 复位, 准备下次循环是再计数。排水到脱水水位时,I1.2 闭合,Q0.1、Q0.4 接通,开始脱水、排水, 同时 T42 开始计时。当 T42 计时时间到,Q0.1、Q0.4 断开,停止排水和脱水,C51 计数一次, 同时洗衣返回 Q0.0 接通,重复从进水到脱水的全部动作,直到 C51 计数满 次时,停止洗衣,Q0.5 接通报警并自锁,同时 T43 开始计时。T43 计时时间到,报警结束,整个洗衣过程结束, T43 常开触点闭合,为下次启动做准备。 江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 第20 在本设计系统中,考虑了电动机运行方向及转速控制方法,同时也考虑到洗衣机的洗涤特殊性。因为工厂中的衣物油污灰尘较多,增加了洗涤时的难度,通过控制水温,这样可以达到 一定的去污效果。另外,在此次论文设计中,编程方面采用了西门子 S7-200 指令,既经济同时 又满足了工业洗衣机编程的需求。 在设计该工业洗衣机功能方面还有许多待进一步提高。比如在洗涤过程中,若打开洗衣机 桶盖这时整机将停止洗涤,桶盖合上洗衣机将再次进行之前的洗涤任务;在洗涤过程中,若外 部电源与供水中断,洗衣机暂时停止工作,当电源或供电恢复后,洗衣机在原来基础上继续工 作,直到洗涤完成,还有要能够通过控制面板设定洗衣机的洗涤时间、洗涤次数、脱水时间; 能够检测洗涤量来自动调节洗衣剂的添加量。这些功能在工业洗衣机中也能够实现,还需得以 进一步提高。 通过本控制系统的设计,不仅能够培养独立的工作能力,而且也能够提高动手的能力,相 信会对今后的学习、工作、生活有着非常重要的影响。总之,这次设计为以后面向实际应用打 开了大门,为以后做各项工作和进一步学习奠定了基础。 江苏海事职业技术学院2012 届专科生毕业设计 第21 在此,我要感谢我们的论文指导老师,从论文的最初的选题,文献的收集,论文的述写和定稿,老师都是始终给予我们细心的指导和不懈的支持,在写论文中遇到的问题,最后在老师 的辛勤、指导下,都能够很好的处理好。在此谨向马老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。对于

  本文主要介绍了在工厂这种需要大量洗衣、洗衣次数频繁的特殊场合中,将西门子S7200系列PLC作为主控制器作用于工业洗衣机控制系统中,来解决生活中繁重的洗涤任务。在工业洗衣机设计过程中,选择西门子S7200系列PLC作为微电脑程序控制,同时利用变频器来改变电动机的运行方向及转速。首先,通过认识了解PLC及PLC在工业洗衣机中应用的相关知识。然后,对本工业洗衣机控制系统进行硬件系统和软件系统设计。在硬件系统设计中

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