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PLC工业洗衣机

添加时间:2020-11-06 22:47

  PLC工业洗衣机_建筑/土木_工程科技_专业资料。电气控制与 PLC 课程设计 题 目 工业洗衣机控制系统设计 专业班级: 自动化 1305 班 学生姓名: 学 号: 指导教师: 任胜杰 成绩: 指导老师签名: 日期: 目录 1 系统概述……

  电气控制与 PLC 课程设计 题 目 工业洗衣机控制系统设计 专业班级: 自动化 1305 班 学生姓名: 学 号: 指导教师: 任胜杰 成绩: 指导老师签名: 日期: 目录 1 系统概述…………………………………………………………………2 1.1 工业洗衣机的简介…………………………………………………2 1.2 PLC 的简介…………………………………………………………2 1.3 工业洗衣机和 PLC 的工作原理……………………………………2 1.4 工业洗衣机的设计要求……………………………………………3 2 方案论证…………………………………………………………………4 2.1 常规低压电器的控制系统…………………………………………4 2.2 单片机控制的工业洗衣机控制系统………………………………4 2.3 PLC 控制的工业洗衣机控制系统…………………………………4 3 硬件设计…………………………………………………………………4 3.1 系统原理方框图……………………………………………………4 3.2 主电路原理图………………………………………………………5 3.3 控制面板……………………………………………………………5 3.4 PLC 控制接线图……………………………………………………6 3.5 I/O 分配表…………………………………………………………6 3.6 I/O 接线图…………………………………………………………7 3.7 元器件选型…………………………………………………………7 4 软件设计…………………………………………………………………9 4.1 主流程图……………………………………………………………9 4.2 梯形图………………………………………………………………10 5 系统调试…………………………………………………………………11 设计心得……………………………………………………………………12 参考文献……………………………………………………………………13 附录 1………………………………………………………………………14 附录 2………………………………………………………………………14 附录 3………………………………………………………………………16 1 1 系统概述 1.1 工业洗衣机的简介 目前大部分学校医院宾馆等洗涤场所还采用传统的家用式洗衣机完成大量的洗 涤工作但是在大量洗涤的前提下,普通的洗衣机由于不适合长时间,容易损坏电机 以及其他部件存在着严重缺陷因此设计了基于 PLC 设计的全自动工业洗衣机采用 PLC 进行设计开发周期短,可以直接用于工业控制并且 PLC 洗衣机的特点是价格相 对便宜,能够自动完成洗涤脱水和排水的转化,整个过程不需要人工操作并且在运 用的过程中,对外它的编程语言相对简单,可以提高控制系统的可靠性。 1.2 PLC 的简介 现代的可编程控制器是以微处理器为基础的高度集成化的工业控制装置,它以 极高的可靠性,多种编程语言,灵活的变成方式,丰富的函数,强大的控制功能, 系列的硬件模块,优良的技术性能,便捷的扩展结构,智能的检测手段,杰出的网 络通信能力,良好的兼容性,优良的耐恶劣环境能力成为工业控制领域中增长速度 最迅猛的工业控制设备,能够胜任大型的集散控制和复杂的过程控制任务,是现代 工业自动化的三大支柱(PLC,CAD/CAM,机器人)之一,与早期的 PLC 所代表的含义 及拥有的功能已不能同日而语了。 1.3 工业洗衣机和 PLC 的工作原理 洗衣机由内桶外桶波盘洗涤电机控制器等组成在实现控制过程中,各种采样信 息都是通过控制中心进行各种判断,比较和选择,再经信息线路反馈给洗衣机各种 控制执行机构,决定洗衣机的工作状态 PLC 在系统中处于中心位置,水位开关是 PLC 的输入信号控制开关,进水阀,排水阀和电机是洗衣机各种动作的执行机构,其进 水阀和排水阀由 PLC 给定信号来决定其工作状态;电机的工作状态也由控制中心 PLC 给定信号来决定的,而电机的正反转直接决定了全自动洗衣机的洗涤状态和脱水状 态。电动机驱动波盘正转时,洗涤正转;电动机驱动波盘反转时,洗涤反转;脱水 时由洗衣机带动内桶正转进行,启动开关用来启动洗衣机工作,停止开关用来手动 停止洗衣机正在工作的状态。 2 PLC 的工作原理与计算机的工作原理基本一致。PLC 按集中输入、集中输出、周 期性循环扫描的方式工作。在这种方式下,PLC 从第一条指令开始,在无间断或跳 转控制的情况下,按程序存储的地址号递增的顺序逐条执行,直到程序结束。然后 再从头开始扫描,并周而复始地重复进行。 PLC 工作时的扫描过程包括 5 个阶段:内部处理阶段、通信处理阶段、输入扫描 阶段、程序执行阶段、输出处理阶段。 1.4 工业洗衣机的设计要求 洗衣机电机采用三相异步电机 1.5KW 380V 50HZ,水位传感器采用干簧管式,进 水和排水阀门采用电磁阀 DC24V 5W。 具体要求如下: 1、按下启动按钮及水位选择开关,注水直到(高、中、低)水位,关水 2、2s 后开始洗涤 3、洗涤时,正转 30s,停 2s,然后反转 30s,停 2s 4、如此循环 5 次,总共 320s 后开始排水,排空后脱水 30s 5、开始清洗,重复(2)~(5),清洗两遍 6、清洗完成,报警 3s 并自动停机 设计外观图: 进水 进水阀 高水位传感器 中水位传感器 低水位传感器 水排空传感器 M 3 出水 2 方案论证 洗衣电机 出水阀 2.1 常规低压电器的控制系统 采用常规低压元器件实现工业洗衣机的控制,成本低,但是接线复杂,不具有 拓展功能。 2.2 单片机控制的工业洗衣机控制系统 单片机作为一种控制器被广泛的使用在生活中。使用单片机作为系统的控制中 心,其硬件电路复杂,软件设计比较麻烦,另外电压不稳时容易造成工业洗衣机不 正常工作。 2.3 PLC 控制的工业洗衣机控制系统 可靠性 PLC 控制的工业洗衣机过程开发简单,接线容易,而且抗干扰能力强、 高,软件编写简单,维修方便,具有较强的扩展性。 综上所述,本设计选用 PLC 作为工业洗衣机的控制器,实现控制要求。 3 硬件设计 3.1 系统原理方框图 4 进水 排水 脱水 水位检测 FX2n-32MR 水位控制 输入 电机正转 3.2 主电路原理图 电机反转 蜂鸣器 图 3-1 主电路原理图 电源 1 L1 FU L2 L3 N KM2 电机控制 2 进水阀 控制 3 排水阀 控制 4 脱水阀 控制 5 直流电源 6 蜂鸣器控制 7 KM1 FR M 3~ PE 1.5KW 进 排 水 水 电 电 磁 磁 阀 阀 脱 水 电 磁 阀 直 流 电 源 24V 蜂 鸣 器 报 警 3.3 控制面板图 3-2 主电路原理图 5 进水口 启动按钮 停止按钮 排水按钮 脱水按钮 3.4 PLC 控制接线 控制面板图 工业洗衣机 PLC 的 I/O 分配表如图表一所示 输入设备 启动开关 停止开关 高水位开关 中水位开关 低水位开关 高水位检测 中水位检测 低水位检测 输入点编号 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 输出设备 进水电磁阀 电机正转控制 电机反转控制 排水电磁阀 脱水电磁离合器 报警蜂鸣器 6 输出点编号 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 3.6 I/O 接线 I/O 分配表 启动 X0 停止 X1 高水位选择开关 X2 中水位选择开关 X3 低水位选择开关 X4 高水位传感器 X5 中水位传感器 X6 低水位传感器 X7 FX2N-32RM M Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 COM AC 进水电磁阀 电机正转洗涤 电机反转洗涤 排水电磁阀 脱水电磁阀 蜂鸣器报警 COM 图 3-4 PLC 原理接线)PLC 的选型 由控制分析可知,系统共有开关量输入点 8 个,开关量输出点 7 个。基于上述 PLC 的输入、输出的特点,在寻求最大限度地满足被控对象的控制要求,保证 PLC 控制系统安全可靠,另外在经济适用及维修方面的考虑,选择 FX2N-32MR PLC 作为 洗衣机的控制器型号。 (2)电动机的选择 7 因为工业洗衣机一般为 100KG,故这里三相异步电动机采用上海犇鑫 型号为 Y132M-4,相关参数为:额定功率为 7.5kW、额定电压为 380V、额定电流为 15.4A、 额定转速为 1440r/min 功率因素为 0.85、效率为 87%。 (3)组合开关的选择 组合开关作为电源系统的总开关,控制的对象是电动机,由于负载电动机功率 分别为 7..5KW 启动电流较小,一般开关即可满足要求。 (4)热继电器的选择 三相异步电动机额定电流为 15.4A 由热继电器器 FR1、实现过载保护。选择型号 为 JR16-20/3D 的热继电器。具体参数:额定电压 380V,额定电流 20A。 (5)熔断器的选择 熔断器选择螺旋式的,明显的优点是不用任何工具就可取下或更换熔体。熔断 器 熔 体 额 定 电 流 IFU 的 选 定 , 由 于 电 路 中 只 有 一 台 电 机 , 熔 断 器 额 定 电 流 I fu ? I N (1.5 ~ 2.5) ;式中, I N 为电动机额定电流。由计算式得 IFU1 ? 2I N ? 30 A , 所以 FU1~FU3 的额定电流为 30A,型号选为 RT12-32。 (6)接触器的选择 交流接触器,一般有 3 对主触头,2 对辅助触头。其额定电压应大于或等于所 控线路的电压,主触头的电流为电动机的额定电流。因此选额定电流为 3A 的接触器, 型号为 CJ20-25A,线V 的交流接触器。 (7)按钮的选择 用启动停止和选择水位按钮来控制工业洗衣机系统。按钮有常开和常闭触头, 主要根据所需要的触点数、适用场合及颜色来选择。一般红色按钮表示停止,绿色 表示启动,所以选用型号为 LAY37(1.7)的按钮。水位按钮选择 R13-507。 (8)水位传感器 采用干式舌簧管 ELE324 干簧管是干式舌簧管的简称,是一种有触点的无源电子开关元件,具有结构简 单,体积小便于控制等优点,其外壳一般是一根密封的玻璃管,管中装有两个铁质 的弹性簧片电板,还灌有一种叫金属铑的惰性气体。平时,玻璃管中的两个由特殊 材料制成的簧片是分开的。当有磁性物质靠近玻璃管时,在磁场磁力线的作用下, 管内的两个簧片被磁化而互相吸引接触,簧片就会吸合在一起,使结点所接的电路 8 连通。外磁力消失后,两个簧片由于本身的弹性而分开,线路也就断开了。因此, 作为一种利用磁场信号来控制的线路开关器件,干簧管可以作为传感器用,用于计 数,限位等等(在安防系统中主要用于门磁、窗磁的制作),同时还被广泛使用于各 种通信设备中。在实际运用中,通常用永久磁铁控制这两根金属片的接通与否,所 以被称为“磁控管”。 (9)进水和排水阀门 采用电磁阀 DC24V 5W。 DC24V 电磁阀线圈通电后,衔铁在电磁力作用下先带动副阀阀塞提起,主阀阀 杯上的流体经副阀流走,减少了作用在主阀阀杯上的压力,当主阀阀杯上的压力减 少到一定值时,衔铁带动主阀阀杯,并利用压差而使主阀阀杯开启,介质流通。 DC24V 电磁阀线圈通电后由于吸力作用,动铁芯下移,把副阀阀塞压下,副阀关闭, 主阀阀杯内压力上升,当压力升到一定值时,主阀阀杯的上下压差一样,由于电磁 力作用,动铁芯推动主阀阀杯下,压紧主阀阀座,阀门关闭。 汇总表格: 序号 名称 型号 数量 1 电机 Y132M-4 1 2 热继电器 JR16-20/3D 3 3 熔断器 RT12-32 3 4 接触器 CJ20-25A 6 5 水位传感器 干式舌簧管 LE324. 3 6 进水排水电磁阀 DC24V 5W 2 7 按钮 施耐德 8 ZB2-BE101C 8 中间继电器 HH52P/DC24 4 3-5 元器件汇总表 4 软件设计 4.1 主流程图 9 2 梯形图 见附录 2 开始 按键启动 进水 Y N 达到设置 位 停止进水 停止2S 正转30S 停止2S 翻转30S N 循环5次 Y 排水 N 达到下限位 Y 脱水 N 脱水2次 Y 报警 结束 图 4-1 工业洗衣机的主流程图 10 5 系统调试 根据 I/0 分配及 I/O 接线图和程序流程图,具体调试过程如下: 按下启动按钮SB1,X0 动合触点闭合,输出继电器Y0 得电为“1”,进水阀打开, 开始注水。到高水位检测传感器,使其动断触点X5断开,进水阀关闭; 同时X5动合 触点闭合, 计时器T0开始通电计时,2s 后T0 动合触点闭合,输出继电器Y1得电为“1”, 洗衣机开始正转洗涤;同时计时器T1 得电,30s 后T1 动断触点断开,Y1断电,正 转洗涤停止。同时T1 动合触点闭合,计时器T2得电,2s后T2动合触点闭合,输出继 电器Y2得电为“1”,洗衣机开始反转洗涤,同时计时器T3得电,30s后T3动合触点闭 合,T4 得电,2s 后T4 动合触点闭合,计数器C0 计数1 次; T4 动断触点断开,计 时器T0、T1、T2、T3、T4 失电复位,T4失电后其动断触点恢复闭合,T0得电,2s 后,Y1得电,开始正转洗涤,如此循环5次,计数器C0计数5次后,C0动合触点闭合, 输出继电器Y3 得电为“1”,排水阀打开排水,待排水至低水位检测到低位时,输入 继电器X4动断触点断开,Y3失电为“0”,停止排水,同时X4 动合触点闭合,输出继 电器Y4 得电为“1”,脱水电机运转,开始脱水,同时计时器T5 得电,30s 后T5 动 断触点断开,Y4 失电为“0”,脱水停止; 同时T5 动合触点闭合,计数器C1计数1 次。 同时T5 动合触点闭合,使高水位进水阀打开注水,开始第2 次大循环,第2 次大循 环结束后,计数器C1 动合触点闭合,输出继电器Y5得电为“1”,报警器报警,同时 计时器T6 得电,3s 后T6 动断触点断开,Y5失电为“0”,报警停止,自动洗衣过程 完成。 11 设计心得 通过这次设计实践。我学会了 PLC 的基本编程方法,对 PLC 的工作原理和使 用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中,提高了我们的工程素质,在没有 做实践设计以前,我们对知道的撑握都是思想上的,对一些细节不加重视,当我们 把自己想出来的程序与到 PLC 中的时候,问题出现了,不是不能运行,就是运行的 果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题我们对 PLC 的理解 得到加强,看到了实践与理论的差距。 通过合作,我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后,很多 同学都没有过深入的交流,在设计的过程中,我们用了分工与合作的方式,每个人 互责一定的部分,同时在一定的阶段共同讨论,以解决分工中个人不能解决的问题, 在交流中大家积极发言,和提出意见,同时我们还向别的同学请教。 在此过程中每个人都想自己的方案得到实现,积极向同学说明自己的想法。能 过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。在设计的过程中我们 还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中,不是每一个问题都能自己解决,向 老师请教或向同学讨论是一个很好的方法,不是有句话叫做思而不学者殆。做事要 学思结合。 12 参考文献 [1] 任胜杰主编.电气控制欲 PLC 系统.北京:机械工业出版社,2013 [2] 史国生主编.电气控制与可编程控制器技术(第二版).北京:化学工业 出版社,2007 [3] 朱军.工业洗衣机的结构[J],信息与电脑,1995 [4] 殷洪义.可编程控制器选择设计与维护.机械工业出版社,2004 [5] 阎石.数字电子技术基础第五版.北京:高等教育出版社,2007 [6] 余世明,晁岳磊,缪仁将.工业洗衣机研究现状及展望[J].中国工程科学, 13 附录 1 L1 L2 L3 QF L11 L12 L13 L11 L12 L13 FU1 U11 V11 W11 L11 N FU2 L14 N1 FX2n-32MR U11 V11U11 N2 U11 V11W11 N2 U21 V21 W21 N2 KM3 FR2 KM2 FR1 KM1 U12 V12 W12 U12 V12 W12 U13 V13 W13 U12 V12W12 U22 V22 W22 U22 V22 W22 U23 V23 W23 接地铜排 L1 L2 L3 N U13 V13 W13 U23 V23 W23 L11 N 附录 2 工业洗衣机 PLC 控制接线

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