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1、河南科技学院新科学院本科毕业论文设计题目：工业洗衣机上的 PLC 控制系统的研究所在院系： 电气工程系 学生姓名： 所在专业：电气工程及其自动化指导老师： 完成时间： 2013 年 4 月 工业洗衣机上 PLC 控制系统的研究摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC 的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制技术的不断更新。本篇论文描述了在工厂，酒店，宾馆这种需要大量洗衣、洗衣次数频繁的特殊场合中，将松下系列 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，选择松下系列 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
2、，并利用计算机对工业洗衣机进行模拟监控的控制系统总体控制，设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，实现洗涤、漂洗、脱水过程。根据工业洗衣机控制系统总体控制要求和特点，为使洗衣机操作的整个流程更直接明白化，本论文就利用通过 PLC 控制全自动洗衣机，实现了全自动洗衣机的正常运行和强制性停止功能。关键词：松下 PLC ， 工业洗衣机 ， 控制系统 AbstractIn recent years ,with the rapid development of science and technology, SCM、To the application of PLC consta
3、nt depth，at the same time it can improve the development of traditional control technique. this article mainly introduced in this factory，hotel and tavern in special occasions, need a lot of washing, washing frequent, where there are many. Panasonic PLC for the main controller role in industrial was
4、hing machine control system, to solve life heavy washing task. In the industrial washing machine design process, the choice of Panasonic PLC program control as microcomputer, at the same time use frequency converter to change direction and speed of the motor running, the overall control system and s
5、imulation control of industrial washing machine using computer, design of the system structure diagram, program instructions, ladder diagram as well as input and output terminal assignment, the realization of washing, rinsing, dehydration process. According to the characteristics and requirements of
6、 the overall control system of industrial washing machine, washing machine to make the whole process more directly understand the operation, this paper uses PLC control through full automatic washing machine, to achieve the normal operation and mandatory automatic washing machine stop function.Keywo
7、rds: PLC , Industrial washing machine control system , PLC program design引言从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并不像田园诗描绘的那样充满乐趣、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。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美国人比尔布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。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。1911 年，美国试制成功世界上第一台电动洗衣机，标志着人类家务劳动自
8、动化的开端。1922 年，电动洗衣机迎来一种崭新的洗衣方式搅拌式。搅拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。70 年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。90 年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。全自动洗衣机其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人工操作。这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程序控制器按人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完成。所用的程序控制器可分为电动机驱动式和单片机式。从控制方式的发展阶段上分：全自动洗衣机可分为两大类
9、：第一类电动控制洗衣机，它的程序控制器由电动元件组成。第二类是电脑控制洗衣机，它的程序控制器由微型计算机组成。电动控制全自动洗衣机是较早出现的自动控制类家用电器，其产品类型还属于传统的机械产品，是自动控制的初级阶段。随着计算机的及微电子技术的发展，自动控制系统正在逐步实现硬件化。因此，电动控制洗衣机将逐步退出家电舞台。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统, 专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器, 用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字的、模拟的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程. 可编程序控制器及其有关设备, 都应按易于
10、与各种控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。1 PLC 在工业洗衣机中的应用1.1 研究 PLC 工业洗衣机控制系统的目的和意义随着社会经济的发展和科学技术水平得高，工业全自动化成为必然的发展趋势，工业全自动化洗衣机的产生极大的方便了企业的生产，纵观洗衣机市场，高效节能、省水、省电、环保型洗衣机一直在市场上占据着主导地位。国产的洗衣机经过几年的发展，无论在质量上还是功能上都有着先进的技术，但是，和一些发达国家相比还是存在一些差距。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
11、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，具有很高的可靠性。（2）配套齐全，功能完善，适用性强。PLC 发展
12、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。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
13、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。1.3 设计原则PLC 控制系统是为工艺流程服务的，所以它首先要能很好的实现工艺提出的控制要求。PLC 控制系统的设计应遵循以下原则：（1） 根据工艺流程进行设计，力求设计出来的控制系统能最大限度满足控制求。（2） 在满足控制要求的前题下，尽量减少 PLC 系统硬件费用。（3） 考虑到以后控制要求的变化，所以控制系统设计时应考虑到 PLC 的可扩展性。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目前工业洗衣机多由内筒、外筒、多速电机、支撑装置、传动装置、控制电路组成，电机
14、产生的动力传送到内筒或外筒，采用继电器控制方式事先电机的正反转，定时装置为传统的机械机构，总体结构复杂、体积大、重量大、噪音大、电气控制方式落后，故障率高、可靠性低。改进后的工业洗衣机，只需一台三相鼠笼式异步电机，控制系统以 PLC 为核心，利用变频器，传感器实现电机的自动化控制，使工业洗衣机的性能得到很大的改善，系统主要有可编程控制器、水位、温度检测系统、进水系统、排水系统、变频调速系统、电机等组成。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
15、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 2.1 所示。PLC水位传感器水温传感器报警系统变频器进水系统排水系统电机图 2.1 工业洗衣机原理图2.2 工业洗衣机的结构在设计这一款多功能型全自动洗衣机之前，考虑了好多问题，比如说洗衣机在可靠性、安全性、开发推广价值等方面的具体实际问题。整合了方方面面，认为为工厂大型洗衣房设计的这款商业机型，进行控制，能够实现被控对象的工艺要求，能够提高实际生产效率和完成卫生高效的洗涤质量。设计的全自
16、动洗衣机中，通过比较搅拌式、滚筒式还有波轮式洗衣机，在大型洗衣量方面我选择了波轮式洗衣机。因为，滚筒洗衣机虽然具有洗涤均匀性好，衣物磨损小，自动化程度高等诸多优点，可是洗净率方面却很不够理想；搅拌式洗衣机洗净度较高，但洗涤时衣服全部浸泡在洗涤液中，洗衣量比波轮式洗衣机多。所以，我选择了波轮式洗衣机在大型场合的应用。在采用控制技术上选择 PLC 作为控制器，来设计工业洗衣机控制系统，在这里主要为了其产品实现功能齐全、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。为此设计的洗衣机框架结构示意图如下图 2.2 所示图 2.2 工业洗衣机结构图M进水口高水位选择开关中水位选择开关低水位选择开关出水口水排尽传感器 该洗衣机的进水、排水系统分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水
