基于PLC的工业洗衣机控制系统设计

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系部：电气工程系专业：电气自动化技术（工企电气）班级：工企电气091301姓名：苏海中学号：093905130131指导教师：马建峰职称：讲师2012年6月南京摘要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，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AbstractThisarticlemainlyintroducedinthisfactoryinspecialoccasions,needalotofwashing,washingfrequent,wheretherearemany.SiemensseriesS7-200PLCforthemaincontrollerroleinindustrialwashingmachinecontrolsystem,tosolvelifeheavywashingtask.Intheindustrialwashingmachinedesignprocess,thechoiceofSiemensseriesS7-200PLCprogramcontrolasmicrocomputer,atthesametimeusefrequencyconvertertochangedirectionandspeedofthemotorrunning.First,throughtheknowledge,understandPLCandPLCinindustrialwashingmachineoftheapplicationsoftherelevantknowledge.Then,ourindustrialwashingmachinecontrolsystemdesignofhardwareandsoftwaresystems.Inthehardwaresystemdesign,tomotorandfrequencyconverterandmutualunderstandingbetweenthePLCandapplication;Inthesoftwaresystemdesign,involvingtheflowchart,thesystemfunctiondiagram,orderthedesignoftheladderdiagram.Inthedesignofthesystem,andmakeustoindustrialwashingmachinesystemtobetterunderstandanduse.KeywordsPLCfrequencyconverterIndustrialwashingmachineControlsystem目录1引言.....................................................................11.1研究PLC工业洗衣机控制系统的目的和意义..............................11.2PLC工业洗衣机控制系统的优点........................................12工业洗衣机的工作原理及结构..............................................22.1工业洗衣机的工作原理................................................22.2工业洗衣机的结构....................................................23工业洗衣机的硬件系统.....................................................43.1PLC的选择及外围电路................................................43.2变频器及与PLC的控制电路............................................73.3系统运行的控制电路..................................................84工业洗衣机的软件系统....................................................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届专科生毕业设计第1页1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。1.2PLC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，具有很高的可靠性。（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届专科生毕业设计第2页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。2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。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届专科生毕业设计第3页保证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。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MYV1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图2洗衣机框图江苏海事职业技术学院2012届专科生毕业设计第4页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