全自動洗衣機的PLC控制畢業(yè)設(shè)計論文

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué)生姓名XXX系部XX系專業(yè)、班級機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師姓名XXX職稱講師從事專業(yè)機械是否外聘是否題目名稱全自動洗衣機的PLC控制 一、課題研究現(xiàn)狀,選題的目的、依據(jù)和意義研究現(xiàn)狀：擠出機是塑料機械的主要品種之一，占塑料機械總產(chǎn)值的31%，用擠出機加工的塑料制品占其總量的1/3左右。單螺桿擠出機無論作為塑化造粒機械還是成型加工機械都占有重要地位，近幾年業(yè)，單螺桿擠出機有了很大的發(fā)展。目前德國生產(chǎn)的大型造粒用單螺桿擠出機，螺桿直徑達700mm，產(chǎn)量為36t/h。單螺桿擠出機發(fā)展的主要標志在于其關(guān)鍵零件螺桿的發(fā)展。近幾年以來，人們對螺桿進行了大量的理論和實驗研究，至

2、今已有近百種螺桿，常見的有分離型、剪切型、屏障型、分流型與波狀型等。從單螺桿發(fā)展來看，盡管近年來單螺桿擠出機已較為完善，但隨著高分子材料和塑料制品不斷的發(fā)展，還會涌現(xiàn)出更有特點的新型螺桿和特殊單螺桿擠出機。從總體而言，單螺桿擠出機向著高速、高效、專用化方向發(fā)展。雙螺桿擠出機喂料特性好，適用于粉料加工，且比單螺桿擠出機有更好的混煉、排氣、反應(yīng)和自潔功能，特點是加工熱穩(wěn)定性差的塑料和共混料時更顯示出其優(yōu)越性。近些年來國外雙螺桿擠出機已經(jīng)有很大的發(fā)展，各種形式的雙螺桿擠出機已系列化和商品化，生產(chǎn)的廠商也較多，在雙螺桿擠出機的基礎(chǔ)上，為了更容易加工熱穩(wěn)定性差的共混料，有的廠家又開發(fā)出多螺桿擠出機如行星

3、擠出機等。中國雙螺桿擠出機產(chǎn)品系列不全，規(guī)格較少。中國很多塑料制品企業(yè)仍采用進口的雙螺桿擠出機。20世紀90年代初，華南理工大學(xué)發(fā)明了電磁動態(tài)塑化擠出機，新的理論與概念引人注目。 選題的目的和意義：擠出成型是塑料加工的最主要的形式，因此發(fā)展塑料擠出成型技術(shù)與設(shè)備具有重要意義。國際上用于高分子材料共混改性的新型混煉設(shè)備主要有三大類：同向平行雙螺桿擠出機、往復(fù)移動式螺桿混煉機和串聯(lián)式磨盤擠出機。其中小型同向平行雙螺桿擠出機國內(nèi)已能生產(chǎn)，萬噸級大型混煉擠壓造粒機組全部要依靠進口。目前國內(nèi)對他們的研制剛剛處于樣機階段，規(guī)格不多，品種不全，具有廣闊的發(fā)展前景。通過設(shè)計過程，使學(xué)生了解塑料擠出機的基本工作

4、原理，掌握對塑料擠出機各組成部件的結(jié)構(gòu)尺寸的計算、強度校核、驗算過程，驅(qū)動系統(tǒng)的選擇等，了解和熟悉常規(guī)工程設(shè)計過程。二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題設(shè)計基本內(nèi)容：(1) 根據(jù)基本技術(shù)參數(shù)，初步設(shè)計紙筒切斷機外型結(jié)構(gòu)設(shè)計額。(2) 進行切斷力、電機功率、刀具行程、動力傳動等方面的計算，確定各個零部件的具體外形尺寸并進行強度校核。完成總裝圖及部分零件圖。擬解決的主要問題包括：1、刀具切斷方向及動力傳輸以及刀具位置布置。2、機座、主軸、軸承的設(shè)計及校核。3、加工能力、效率、各部分受力計算。4、總裝配圖中各零部件的安裝問題，及零件的定位問題。三、技術(shù)路線（研究方法）1、 參閱相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)

5、資料，如塑料擠出機的設(shè)計方法等，擬確定各結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，從而能安全實現(xiàn)塑料擠出的功能。2、 要從各種方案中選擇合適的方案，分析出各方案的優(yōu)缺點，綜合優(yōu)化各種設(shè)計方案，從而確定出本次設(shè)計的最后設(shè)計方案。3、 要完成擠出桿的設(shè)計與校核，傳動進給機構(gòu)，軸承的設(shè)計與校核，以及該擠出機所使用的傳動方式結(jié)構(gòu)的選擇。4、 完成總裝配圖，零件圖，部件圖設(shè)計和說明書的撰寫。四、進度安排1、2008年3月17日3月30日 調(diào)研及收集相關(guān)資料；2、2008年3月31日4月13日 方案設(shè)計、審查和確定，撰寫開題報告；3、2008年4月14日5月31日 繪制圖紙和撰寫設(shè)計說明書；4、2008年6月1日6月8日 統(tǒng)一打?。?/p>

6、5、2008年6月9日6月27日 提交圖紙，說明書，審圖及修改，畢業(yè)答辯。 五、參考文獻1 楊黎明主編.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計手冊S. 北京：國防工業(yè)出版社，19972 周斌主編.機電一體化實用技術(shù)手冊S. 北京：兵器工業(yè)出版社，19943 廖正品.中國塑料工業(yè)年鑒M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20044 我國塑料工業(yè)發(fā)展方向N.北京：中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報，20045 大連塑料機械研究所編.塑料機械產(chǎn)品樣本M.北京：機械工業(yè)出版社，20026 唐國俊主編. 塑料機械設(shè)計M北京：化學(xué)工業(yè)出版社,20027 LenzeGmbH&KG.Lenze8210manual.2000六、備注指導(dǎo)教師意見：簽

7、字： 年 月 日01、基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設(shè)計【內(nèi)容提要根據(jù)全自動洗衣機的工作原理，實現(xiàn)了系統(tǒng)的靈活性、高穩(wěn)定性和可靠性。    關(guān)鍵詞7 PLC;控制;全自動;靈活性利用可編程控制器(PLC)對全自動洗衣機控制系統(tǒng)進行設(shè)計，    引言    以往以單片機為中心控制系統(tǒng)工作的全自動洗衣機中，存在著一些本身不能克服的缺點。首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序也相對復(fù)雜;其次，在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時，要有多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護及欠壓保護等等，這樣不但增加了硬件的復(fù)雜性，而且

8、隱含較高的故障率，還無形地增加了維修成本費用。如果在全自動洗衣機的控制系統(tǒng)中采用PLC來控制將能克服單片機的這些缺點。因為它是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。所以在使用中，硬件相對簡單，編程語言也相對簡單，并且測試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)的設(shè)計的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。    1.系統(tǒng)組成    全自動洗衣機的工作過程一般包括啟動、進水、洗滌、排水和脫水等功能。本文所設(shè)計的是帶有洗滌方式選擇(弱洗和強洗)、水位選擇(底水位和高水位)的全自動洗衣機，這樣用PLC控制的全自動洗衣機的洗滌動作控制程序要求增加洗滌方式選

9、擇、洗滌水位選擇。    在實現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機各控制執(zhí)行機構(gòu)，決定洗衣機的工作狀態(tài)。PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)是PLC的輸入信號控制開關(guān)，進水閥、排水閥和電機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構(gòu)，其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài);電機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定的，而電機的正反轉(zhuǎn)  收稿日期2007-11-26狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。    2.硬件設(shè)計    控制部分采用可編程序控制器(

10、Programmable LogicalController，簡稱PLC)為主對系統(tǒng)加以控制，PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。用可編程序控制器(軟件編程)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器硬件布線控制，使控制系統(tǒng)有了極大的柔性和通用性，同時由于PLC功能齊全，不僅能完成復(fù)雜的邏輯控制，并且可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、性能優(yōu)越、靈活通用，能在惡劣的工況環(huán)境下長時間連續(xù)運行，結(jié)構(gòu)簡單、編程簡單，維護簡單，使得系統(tǒng)可靠性大大提高:可以模擬全自動洗衣機的工作循環(huán)，也可以按照自己的要求任意設(shè)定儀器的工作循環(huán)。    根

11、據(jù)控制系統(tǒng)的需要，我們采用德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200 CPU226型PLC，該種PLC結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、通用性強，功能完善、操作方便，在一個PLC里面集成了輸入端、輸出端、操作鍵盤和顯示面板，設(shè)計緊湊，所有功能集成在一起，使用簡單，十分靈活方便，編程可以通過在微機上面提供的STEP7-Micro/WIN32軟件創(chuàng)建、測試、仿真和修改PLC控制程序，然后使用西門子提供的專用電纜非常簡單的將程序載入和載出模塊。02、基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設(shè)計引言以往以單片機為中心控制系統(tǒng)工作的全自動洗衣機中，存在著一些本身不能克服的缺點。首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序也相

12、對復(fù)雜；其次，在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時，要有多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護及欠壓保護等等，這樣不但增加了硬件的復(fù)雜性，而且隱含較高的故障率，還無形地增加了維修成本費用。如果在全自動洗衣機的控制系統(tǒng)中采用PLC來控制將能克服單片機的這些缺點。因為它是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。所以在使用中，硬件相對簡單，編程語言也相對簡單，并且測試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)的設(shè)計的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。1系統(tǒng)組成全自動洗衣機的工作過程一般包括啟動、進水、洗滌、排水和脫水等功能。本文所設(shè)計的是帶有洗滌方式選擇（弱洗和強洗）、水位選擇（底水位和高

13、水位）的全自動洗衣機，這樣用PLC控制的全自動洗衣機的洗滌動作控制程序要求增加洗滌方式選擇、洗滌水位選擇。在實現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機各控制執(zhí)行機構(gòu)，決定洗衣機的工作狀態(tài)。PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)是PLC的輸入信號控制開關(guān)，進水閥、排水閥和電機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構(gòu)，其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定的，而電機的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。2硬件設(shè)計控制部分采用可編程序控制器(Programmable LogicalContr

14、oller，簡稱PLC)為主對系統(tǒng)加以控制，PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。用可編程序控制器（軟件編程）來代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器硬件布線控制，使控制系統(tǒng)有了極大的柔性和通用性，同時由于PLC功能齊全，不僅能完成復(fù)雜的邏輯控制，并且可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強、性能優(yōu)越、靈活通用，能在惡劣的工況環(huán)境下長時間連續(xù)運行，結(jié)構(gòu)簡單、編程簡單，維護簡單，使得系統(tǒng)可靠性大大提高：可以模擬全自動洗衣機的工作循環(huán)，也可以按照自己的要求任意設(shè)定儀器的工作循環(huán)。根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，我們采用德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200 CPU226型PL

15、C，該種PLC結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、通用性強，功能完善、操作方便，在一個PLC里面集成了輸入端、輸出端、操作鍵盤和顯示面板，設(shè)計緊湊，所有功能集成在一起，使用簡單，十分靈活方便，編程可以通過在微機上面提供的STEP7-Micro/WIN32軟件創(chuàng)建、測試、仿真和修改PLC控制程序，然后使用西門子提供的專用電纜非常簡單的將程序載入和載出模塊。3軟件設(shè)計3.1 I/O分配表該系統(tǒng)的I/O分配表如表1所示。洗衣機通過零水位檢測開關(guān)ST1、底水位檢測開關(guān)ST2、高水位檢測開關(guān)ST3來檢測水位的高度位置（檢測開關(guān)遇水就通：ON；離水就收稿日期2007-11-26湖北廣播電視大學(xué)學(xué)報第1期斷：OFF）。水位

16、選擇有一個選擇按鈕來完成，水位傳感器用來采樣水位信息，由于水位傳感器輸出的信號是模擬信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，再輸入PLC，由PLC來控制進水閥和排水閥動作；電動機驅(qū)動波盤來實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，電機在快速轉(zhuǎn)換過程中，電勢能夠快速轉(zhuǎn)換，但電機內(nèi)部磁場和電勢不是同步換向的，因此在設(shè)計控制過程中要考慮電機有一個暫停過程，以便電機可靠地轉(zhuǎn)換電勢方向下，否則直接影響洗衣機的洗滌和脫水程序。利用該PLC設(shè)計的全自動洗衣機可根據(jù)衣物的潔凈程度實現(xiàn)強洗或弱洗，洗滌方式選擇有有另一個按鈕SB2來完成。洗滌水位選擇用SB3來實現(xiàn)，并且用4個LED發(fā)光二極管來指示當前的工作狀況。輸入輸出啟動按鈕SA I0.1高水位選定指示L

17、ED1 Q0.1停止按鈕SB1 I0.2底水位選定指示LED2 Q0.2零水位限位檢測開關(guān)ST1 I0.3強洗選定指示LED3 Q0.3低水位限位檢測開關(guān)ST2 I0.4弱洗選定指示LED4 Q0.4高水位限位檢測開關(guān)ST3 I0.5進水電磁閥YV1 Q0.5洗滌方式選擇按鈕SB2 I0.6排水電磁閥YV2 Q0.6洗滌水位選擇按鈕SB3 I0.7電機正轉(zhuǎn)繼電器KM1 Q0.7電機反轉(zhuǎn)繼電器KM2 Q1.0蜂鳴器HA Q1.1脫水電磁閥YC Q1.23.2工藝流程分析根據(jù)前面的I/O分配表和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析可得全自動洗衣機的PLC控制系統(tǒng)程序工藝流程圖，其如圖1所示。3.3 I/O硬件連線根據(jù)工藝

18、流程圖可以得出其硬件連線圖，如圖2所示。洗滌、排水、脫水時間是由PLC內(nèi)的計數(shù)器和定時器中的參數(shù)控制的，只要改變參數(shù)大小就可以改變程序的時間長短，也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地、數(shù)量及臟污程度來實現(xiàn)強洗、弱洗。4結(jié)束語該系統(tǒng)采用PLC為控制核心結(jié)構(gòu)合理、測試方法可靠，它具有較強的靈活性，提高了設(shè)備運行的可靠性，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，保證新產(chǎn)品各項技術(shù)開發(fā)的同步性，提高了勞動效率，達到了良好的經(jīng)濟效果。此外，PLC可以重復(fù)使用，降低了測試經(jīng)費。它的靈活性、操作方便性也方便測試者隨時輸入、調(diào)試和修改控制程序。PLC又設(shè)有串行接口，方便地與計算機進行連接，組成測控系統(tǒng)，給系統(tǒng)的維護和使用帶來了很大方便。進水達到規(guī)定水位，開始洗電機正轉(zhuǎn)10s強洗?電機反轉(zhuǎn)10s暫停2s暫停2s滿5次？滿3次？甩干10s報警5s排水啟動電機正轉(zhuǎn)4s電機反轉(zhuǎn)4s暫停2s暫停2s停止YY YNN N圖1全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)的工藝流程圖PLCSASB1ST1ST2ST3SB2SB3COMI0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7Q0.1Q0.2