凯发游戏娱乐官网PLC全自动洗衣机控制系统毕业

原创 2020-06-04 13:58  阅读

  PLC全自动洗衣机控制系统毕业论文_管理学_高等教育_教育专区。摘 要 本文介绍了采用可编程控制器(PLC)作为核心控制部件,并 利用计算机进行组态监控的全自动洗衣机控制系统。文章介绍了洗 衣机的结构,对全自动洗衣机的控制系统进行了分析,在此基础上 提出了基于

  摘 要 本文介绍了采用可编程控制器(PLC)作为核心控制部件,并 利用计算机进行组态监控的全自动洗衣机控制系统。文章介绍了洗 衣机的结构,对全自动洗衣机的控制系统进行了分析,在此基础上 提出了基于 PLC 的全自动洗衣机控制方案,并对方案进行了论证, 根据洗衣机的工作原理,设计了流程及程序,对按钮,继电器,开 关,变频器等其它一些输入/输出点进行控制,实现了洗衣机洗衣过 程的自动化。 由于洗涤, 排水, 脱水的时间均由 PLC 内计数器控制, 所以只要改变计数器参数就可以改变时间。具有智能化程度高、安 全可靠、方便、灵活等特点。 关键词:PLC;全自动洗衣机;变频器;继电器 目 摘 目 录 要 .......................................... I 录 .......................................... I 1 绪论 ......................................................................................................... 1 1.1 选题的背景意义 .............................................................................. 1 1.2 洗衣机的发展历史 .......................................................................... 2 1.3 自动控制的应用领域 ...................................................................... 4 1.4 本次毕设主要研究的内容 .............................................................. 4 2 系统的总体设计 ..................................................................................... 5 2.1 洗衣机控制系统简介 ...................................................................... 5 2.2 控制系统的组成 .............................................................................. 5 3 硬件的理论与设计 ................................................................................. 7 3.1 硬件设计 .......................................................................................... 7 3.2 可编程序控制器 .............................................................................. 9 3.2.1 可编程控制器的基本概念与基本结构........................................... 9 3.2.2 可编程控制器的基本特点 ............................................................. 10 3.2.3 S7-200 系列 PLC ............................................................................. 11 3.2.4 PLC 接线图...................................................................................... 12 3.2.5 开关量 I/O 模块的选择 ................................................................. 13 3.2.6 可编程序控制器 I/O 分配表 ......................................................... 16 3.3 继电器 ............................................................................................ 19 3.3.1 继电器简介 ..................................................................................... 19 3.3.2 继电器组的应用及实现的功能 ..................................................... 19 3.4 变频器的使用及参数设定 ............................................................ 20 4 程序设计 ............................................................................................... 22 4.1 T 型图程序设计 .............................................................................. 22 4.1.1 程序流程图 ..................................................................................... 22 4.1.2 梯形图重点程序段落分析 ............................................................ 22 5 系统检测与调试 ................................................................................... 26 5.1 检测与调试 .................................................................................... 26 致 谢 ....................................................................................................... 28 参考文献 ................................................................................................... 30 附录1 S7-200PLC 的 CPU 的 I/O 规范 ................................................. 31 附录Ⅱ 程序清单 ..................................................................................... 32 1 绪论 本章阐述了毕业论文选题的背景意义、 洗衣机的发展历史以及自 动化控制在工业生产和生活中所体现的应用价值, 包括目前的应用范 围及发展的前景。 1.1 选题的背景意义 洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电, 已经成为人们生活中 不可缺少的家用电器。在工业生产中的应用也十分广泛,本课题在于 工业用洗衣机的研究,工业洗衣机适用于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等 衣物织品。水磨洗涤机可用于服装厂水洗牛仔服及丝绸等衣物。工业 用洗衣机适用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等领域,满足大容量 的洗衣要求。但是传统的基于继电器的控制,已经不能满足人们对洗 衣机的自动化程度的要求了。洗衣机需要更好地满足人们的需求,必 须借助于自动化技术的发展。而随着 PLC 技术的发展,用 PLC 作为 控制器,就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求,并且控制方 式灵活多样,控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。自动化 技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的 全自动洗衣机,又正在向智能化洗衣机方向发展。 工业洗衣机主要特点: 错误!未找到引用源。 工业洗衣机采用卧室滚筒型,工业洗衣机 的内外筒均采用优质不锈钢板精制而成 , 平整光亮 , 耐腐蚀 , 对织物的 磨损小且无损伤,机器使用寿命长; 错误!未找到引用源。 工业洗衣机内筒门盖均装有不锈钢安全 锁紧机构,外筒门盖上设有电器互锁装置,运转安全可靠; 错误!未找到引用源。 工业洗衣机采用三角胶带传动,振动小、 运转平稳、经久耐用。 错误!未找到引用源。 工业洗衣机专业用于服装厂,水洗厂, 宾馆,酒店,医院,工矿企业等。 1.2 洗衣机的发展历史 从古到今,洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动,而在洗衣机出 现以前,对于许多人而言,它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣,手 搓、棒击、冲刷、甩打……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——有人发明了木制 手摇洗衣机。发明者是美国人比尔 · 布莱克斯。布莱克斯的洗衣机构 造极为简单,是在木筒里装上 6 块叶片,用手柄和齿轮传动,使衣服 在筒内翻转,从而达到“净衣”的目的。这套装置的问世,让那些为提 高生活效率而冥思苦想的人士大受启发, 洗衣机的改进过程开始大大 加快。 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。到 1911 年,美 国试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世,标志着人 类家务劳动自动化的开端。 电动洗衣机几经完善,在 1922 年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。这种洗衣机是在 2 筒中心装上一个立轴,在立轴下端装有搅拌翼,电动机带动立轴,进 行周期性的正反摆动,使衣物和水流不断翻滚,相互摩擦,以此涤荡 污垢。搅拌式洗衣机结构科学合理,受到人们的普遍欢迎。不过 10 年之后,美国本德克斯航空公司宣布,他们研制成功第一台前装式滚 筒洗衣机,洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗 衣机的型式跃上一个新台阶,朝自动化又前进了一大步!直至今日, 滚筒式洗衣机在欧美国家仍得到广泛应用。 随着工业化的加速,世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先 由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机, 它是靠筒体一侧的运转波轮 产生的强烈涡流,使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚,洗净衣物。 1955 年, 在引进英国喷流式洗衣机的基础之上, 日本研制出独具 风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此,波轮式、滚筒式、搅拌式 在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。 20 世纪 60 年代以后,洗衣机在一些发达国家的消费市场开始形 成系列,家庭普及率迅速上升。此间洗衣机在日本的发展备受瞩目。 60 年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机,人们称之为 “半自动型洗 衣机”。70 年代,生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70 年代后期,微 电脑控制的全自动洗衣机横空出世,让人耳目一新。到 80 年代,“模 糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便,功能更完备,洗衣程序更随 人意,外观造型更为时尚……进入 90 年代,由于电机调速技术的提 高,洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节,诞生了许多新水流洗衣 机。此后,随着电机驱动技术的发展与提高,日本生产出了电机直接 驱动式洗衣机,省去了齿轮传动和变速机构,引发了洗衣机驱动方式 的巨大革命。 3 1.3 自动控制的应用领域 现代社会要求制造业对市场需求做出迅速的反应,生产出小批 量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品,为了满足这一要求, 生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性, 可编程控制器简称 PLC(Programmable Logic Controller)正是顺应这 一要求出现的,它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。 PLC 的应用面广、功能强大、使用方便,是当代工业自动化的主 要设备之一。 PLC 已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动 控制系统中,当然 PLC 在其他领域也得到了迅速的发展。 在发达的工业国家,PLC 已经广泛的应用在所有的工业部门,随 着其性能价格比的不断提高,应用范围不断扩大,在我国有越来越多 的行业领域开始应用到 PLC。PLC 的应用领域主要有数字量逻辑控 制、运动控制、闭环过程控制、数据处理、通信联网等几个方面。 1.4 本次毕设主要研究的内容 本次毕业设计是利用西门子 S7-200PLC 对洗衣机进行全自动控 制,掌握 STEP7-Micro/KINGVIEW 组态王的组态理论和组态方法, 制作整个洗衣过程监控界面,对电动机及其他设备进行实时监控。 4 2 系统的总体设计 本章节落将介绍所设计的全自动洗衣机整体结构, 给出控制系统 和执行机构的框图,并附文字说。介绍流程、工作方式及工作特点。 2.1 洗衣机控制系统简介 本次设计的全自动洗衣机是以工业使用为目的, 在一些工业环境 下,洗衣机的工作强度要比家用洗衣机大得多。要想在相对恶劣的条 件下长时间连续工作,就需要洗衣机的控制系统更加稳定耐用,从而 达到更好的经济收益。 但是, 对于控制系统来说, 能达到如此的地步, 就需要相当的技术标准。这样来说,成本就将大幅度提高。 作为工 业用途的洗衣机, 其过高的成本可以凭借其出色的性能所带来的经济 效益来弥补。 可编程序控制器是一种能够适应多种工业环境的控制装置, 其稳 定的性能受到广大工业生产者的好评。 这种控制系统具有极高的可靠 性和灵活性。应用面广、功能强大、使用方便,是当代工业自动化的 主要设备之一。 PLC 已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自 动控制系统中,当然 PLC 在其他领域也得到了迅速的发展。在性能 价格比不断提高的同时,它所带来的成果越来越明显。 综上,本次设计的工业用途洗衣机控制系统将由 PLC 可编程序 控制器来作为主要组成部分。 2.2 控制系统的组成 本次设计的控制系统主要是以可编程序逻辑控制器所输出的离 5 散型指令为指令源。 通过这些数字信号的输出以及其他控制电路的受 控行为来指挥供电电路给电动机供电,实现了对洗衣机的控制。 控制电路的组成主要包括:可编程序控制器、继电器组和连接电 路(变频器)。其中,继电器为主要执行模块,PLC 所发出的数字指 令控制继电器线圈,而继电器的开合直接控制电源电路,实现对电动 机的控制。另外,变频器只是作为演示时增强效果的连接装置,在电 路中控制洗涤时的电机转速,不作为必要装置。 PLC 离散信号 执行控制 电路 继电器开合 电动机 供电电路 图 2.1 系统结构框图 在图 2.1 中可以看出, 对供电电路的控制是本次设计的最终目的, 也就是说,继电器的开合为控制电路的主要动作。模拟洗衣机的电动 机是满足工业 380V 三相电源的交流异步电动机,要想改变电动机的 旋转方向只需调换其中的任意两相。这就是继电器组的主要功能。 6 3 硬件的理论与设计 本章将给出本次设计的洗衣机电路原理图和各个主要器件的具 体介绍和说明。原理图中包括了供电回路图和控制回路图。元器件除 PLC 以外还包括了继电器组和变频器等。 3.1 硬件设计 硬件设计的整体思路就是通过 PLC 输出的数字信号控制继电器 组,达到控制电路的目的。如图 3.1: 7 变 频 器 U V N L W G 交 流 电 源 U V W 正转 反转 脱水 M 正转组 反转组 脱水组 G Q0.2 图 3.1 Q0.3 Q0.4 图中“正转”、“反转”、“脱水”为控制电动机电源方向的三个继电 器组,它们的线圈分别与 PLC 的输出端“ Q0.2”“Q0.3”“Q0.4”相连,受 控于 PLC 的输出信号。其中正转组和反转组是通过变频器的限制后 接入电动机的,因此,改变变频器参数就可以改变洗涤和漂洗时的速 度。而脱水继电器组直接与电源和电动机相连,这样,当洗衣机处于 脱水状态时,电动机按额定转速工作。所以,在演示时转速会和洗涤 8 漂洗有所区别。 3.2 可编程序控制器 3.2.1 可编程控制器的基本概念与基本结构 随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展,计算机控制 已经扩展到了几乎所有的工业领域。 ⑴ 可编程控制器的基本概念 国际电工委员会对 PLC 作了如下定义: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。凯发游戏娱乐官网它采用可编 程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、 计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字式、 模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备,都应 按以于使工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。 ⑵ 可编程控制器的基本结构 PLC 主要由 CPU 模块、输入模块、输出模块和编程装置组成,如 图 1-1 所示。PLC 的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。 可编程控制器 开关 电源 输 入 模 块 CPU 模块 输 出 模 块 输出 电源 图 3.2 可编程控制器的基本结构图 错误!未找到引用源。 CPU 模块 9 CPU 模块主要由微处理器(CPU 芯片)和存储器组成。在 PLC 控制系统中, CPU 模块相当于人的大脑和心脏, 它不断地采集输入信 号,执行用户程序,刷新系统的输出;存储器用来储存程序和数据。 错误!未找到引用源。 I/O 模块 输入(Input)模块和输出(Output)模块简称 I/O 模块它们是联 系系统外部设备和 CPU 模块的桥梁。 错误!未找到引用源。 编程器 编程器用来生成用户程序,并用它进行编辑、检查、修改和监控 用户程序的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图,只 能输入和编辑指令表程序。一般用于小型机或用于现场调试和维护。 使用编程软件可以在计算机上直接生成梯形图或指令表程序, 并 且可以实现不同编程语言之间的相互转换。 程序被编译后通过 PC/PPI 电缆可以下载到 PLC 中去,也可以将 PLC 当中的程序上传到计算机 当中来。 错误!未找到引用源。 电源 PLC 一般使用 AC 220V 电源或 DC 24V 电源。内部的开关电源 为各种模块提供不同电压等级的直流电源。 3.2.2 可编程控制器的基本特点 可编程控制器具有编程方法简单易学、功能强大、性价比高、硬 件配套齐全,用户使用方便、适应性强、可靠性强、抗干扰能力强、 系统的设计、安装、调试工作量少、维护工作量小、维护方便、体积 小、能耗低等特点。 10 3.2.3 S7-200 系列 PLC 西门子公司的 SIMATIC S7-200 系列属于小型 PLC,可以用于代 替继电器的简单控制场合,也可以用于复杂的自动化控制系统。由于 它有极强的通信功能,在大型网络控制系统中也能充分发挥其作用。 S7-200 的可靠性非常高, 可以用语句表、 梯形图和功能块图编程。 它的指令丰富,简单易学,内置有高速计数器、告诉脉冲输出和 PID 控制器等特殊功能,最大可以扩展到 248 点数字量 I/O 或 35 路模拟 量 I/O,最多有 30 多 KB 的程序和数据存储空间。 S7-200 提供了近 10 种通讯方式以满足不同的应用需求,从 RS-485 通信/编程接口通讯到自由口模式通讯, 从 PPI 协议通讯到 MPI 协议通讯,从简单的 S7-200 之间的通讯到 S7-200 通过 Profibus-DP 网络通讯,甚至到 S7-200 通过以太网通讯。在网络需求已日益成为 必要的今天,强大的通讯无疑会使 S7-200 为更多用户服务。 11 3.2.4 PLC 接线M SD ST SP SL1 SL2 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 1L Q0.0 YV1 YV2 MZ MF TS DJ A B S 7 2 0 0 P L C Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 2L Q1.0 Q1.1 C D 图 3.2 12 3.2.5 开关量 I/O 模块的选择 ⑴ 开关量输入模块的选择 开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号, 将信号转 换为 PLC 内部接受的低电压信号,并实现 PLC 内、外信号的电气隔 离。 开关量输入模块有直流输入、 交流输入和交流/直流输入三种类 型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块 的延迟时间较短,还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备 连接;交流输入模块可靠性好,适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使 用。 开关量输入模块的输入信号的电压等级有: 直流 5V、 12V、 24V、 48V、60V 等;交流 110V、220V 等。选择时主要根据现场输入设备 与输入模块之间的距离来考虑。一般 5V、12V、24V 用于传输距离较 近场合, 如 5V 输入模块最远不得超过 10 米。 距离较远的应选用输入 电压等级较高的模块。 开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式, 即汇点式 和分组式。汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端 (COM);而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组,每一 组(几个输入点)有一个公共端,各组之间是分隔的。分组式的开关 量输入模块价格较汇点式的高,如果输入信号之间不需要分隔,一般 选用汇点式的。 对于选用高密度的输入模块(如 32 点、48 点等),应考虑该模块 13 同时接通的点数一般不要超过输入点数的 60%。 为了提高系统的可靠性,必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电 平越高,抗干扰能力越强,传输距离也越远,具体可参阅 PLC 说明 书。 ⑵ 开关量输出模块的选择 开关量输出模块是将 PLC 内部低电压信号转换成驱动外部输出 设备的开关信号,并实现 PLC 内外信号的电气隔离。 开关量输出模块有继电器输出、 晶闸管输出和晶体管输出三种方 式。 继电器输出的价格便宜,既可以用于驱动交流负载,又可用于直 流负载,而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小,同时承受瞬时 过电压和过电流的能力较强, 但其属于有触点元件, 动作速度较慢 (驱 动感性负载时,触点动作频率不得超过 1HZ)、寿命较短、可靠性较 差,只能适用于不频繁通断的场合。 对于频繁通断的负载,应该选用晶闸管输出或晶体管输出,它们 属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载,而晶体管输出只 能用于直流负载。 开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式。 分组式输出是几个输出点为一组,一组有一个公共端,各组之间 是分隔的,可分别用于驱动不同电源的外部输出设备;分隔式输出是 每一个输出点就有一个公共端,各输出点之间相互隔离。选择时主要 根据 PLC 输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式 PLC 既有分组式输出,也有分隔式输出。 14 开关量输出模块的输出电流(驱动能力)必须大于 PLC 外接输出设 备的额定电流。 用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块 的输出电流。 如果实际输出设备的电流较大, 输出模块无法直接驱动, 可增加中间放大环节。 选择开关量输出模块时,还应考虑能同时接通的输出点数量。同 时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值, 如一个 220V/2A 的8点输出模块,每个输出点可承受 2A 的电流, 但输出公共端允许通过的电流并不是 16A(8× 2A),通常要比此值小得 多。 一般来讲, 同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的 60%。 开关量输出模块的技术指标,它与不同的负载类型密切相关,特 别是输出的最大电流。另外,晶闸管的最大输出电流随环境温度升高 会降低,在实际使用中也应注意。 15 3.2.6 可编程序控制器 I/O 分配表 表 3.1I/O 分配表 符号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 启动信号 停止信号 排水信号 水位上限位信号 水位下限位信号 进水阀输出 排水阀输出 正转输出 反转输出 脱水输出 报警输出 显示编码 A 输出 显示编码 B 输出 显示编码 C 输出 显示编码 D 输出 M 启动 16 地址 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 Q1.0 Q1.1 M1.0 注释 SD IN ST IN SP IN SL1 IN SL2 IN YV1 OUT YV2 OUT MZ OUT MF OUT TS OUT BJ OUT A OUT B OUT C OUT D OUT SD 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 M 停止 M 排水 M 水位上限位 M 水位下限位 M 进水 M 排水 M 正转 M 反转 M 脱水 M 报警 洗涤标志位 漂洗标志位 脱水标志位 报警标志位 洗涤完成标志位 漂洗完成标志位 电机正转定时器 电机反转定时器 电机脱水定时器 报警定时器 M1.1 M1.2 M1.3 M1.4 M2.0 M2.1 M2.2 M2.3 M2.4 M3.0 M4.0 M4.1 M4.2 M4.3 M4.4 M4.5 T137 T138 T139 T140 ST SP SL1 SL2 YV1 YV2 MZ MF TS BJ 17 37 38 39 洗涤计数器 漂洗计数器 1 漂洗计数器 2 C0 C1 C2 18 3.3 继电器 3.3.1 继电器简介 继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路) 和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实 际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中 起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁式继电器一般由铁 芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电 压,线圈中就会流过一定的电流,从而产生电磁效应,衔铁就会在电 磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯, 从而带动衔铁的动 触点与静触点(常开触点)吸合。当线圈断电后,电磁的吸力也随之 消失,衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置,使动触点与原来 的静触点(常闭触点)吸合。这样吸合、释放,从而达到了在电路中 的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点,可以这样来 区分: 继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点, 称为 “常开触点”; 处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 3.3.2 继电器组的应用及实现的功能 在本次设计中,对继电器的使用较为突出,原理是利用可编程序 控制器的 24V 直流信号来控制继电器线圈, 实现由可控制的按预定程 序导通/关断的 380V 三相电源给电动机供电。 本次使用的继电器模块由三组三联装共九个继电器组成, 每组继 电器完成一个功能。 可分为: 正转控制组, 反转控制组及脱水控制组。 控制线圈与 PLC 的输出口相连,电动机高压电源通过变频器以后与 继电器“常开引脚”相连,公共端接地。它们的开合直接由可编程序控 19 制器输出的离散信号控制。即当洗衣机处在洗涤过程要求正转时,正 转控制组闭和, 反转及脱水控制组断开, 三相电源按照原始顺序接入, 电源由变频器控制频率后给电动机供电, 此时电动机正转且速度为预 定数值;当洗衣机处在洗涤过程要求反转时,反转控制组闭和,正转 及脱水控制组断开,此时,三相电源中的两相已被继电器互换相接, 由于三相异步电动机改变任意两相电磁力矩相反, 电源再由变频器控 制频率后给电动机供电,此时电动机反转且速度为预定数值;当洗衣 机处在脱水过程要求高速正转时,脱水控制组闭和,正转及反转控制 组断开,此时,三相电源按预定顺序接入,电源直接接入电动机,电 动机按额定转速正转。 3.4 变频器的使用及参数设定 在本次设计中遇到需改变电机转速及正向反向交替旋转的问题, 并且需要实现在洗衣机全自动的过程中洗涤和脱水的转速变化, 这样 就必须运用一定的措施来控制电源的出入从而使其显现出明显不同 的观察效果。 由于在整个过程中,变频器的作用仅为控制电机的转速,正反向 旋转及高速脱水均由继电器实现, 使得变频器的参数设定不必过于复 杂, 运用变频器出厂设置稍作调整, 即可实现对外部端子的点动控制。 表 3.2 变频器参数设定 序号 1 2 3 变频器参数 P0304 P0305 P0307 出厂值 230 3.25 0.75 设定值 380 0.35 0.06 功能说明 电动机的额定电压( 380V ) 电动机的额定电流( 0.35A ) 电动机的额定功率( 60W ) 20 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 P0310 P0311 P1000 P1080 P1082 P1120 P1121 P0700 P0701 P0702 P1058 P1059 P1060 P1061 50.00 0 2 0 50 10 10 2 1 12 5.00 5.00 10.00 10.00 50.00 1430 1 0 50.00 10 10 2 10 11 20 20 5 5 电动机的额定频率( 50Hz ) 电动机的额定转速( 1430 r/min ) 用操作面板(BOP)控制频率的升降 电动机的最小频率( 0Hz ) 电动机的最大频率( 50Hz ) 斜坡上升时间( 10S ) 斜坡下降时间( 10S ) 选择命令源( 由端子排输入 ) 正向点动 反向点动 正向点动频率(30Hz) 反向点动频率(20Hz) 点动斜坡上升时间(10S) 点动斜坡下降时间(5S) 21 4 程序设计 4.1 T 型图程序设计 4.1.1 程序流程图 图 4.1 4.1.2 梯形图重点程序段落分析 22 图 4.2 图 4.3 如图 5.2 及 5.3 所示程序段落,vw416 和 vw412 是从组态软件中 定义的两个具有选择作用的寄存器,当其中任意一个为“1”时,就将 预设的参数“5”“25” 或 “10”“50” 写入洗涤计数器和电机正反转计时器 中。 通过这种选择就实现了在不重新下载程序的情况下一键式选择强 洗弱洗功能。 图 4.4 23 图 4.5 以上图 5.4 和 5.5 为正转计时器和洗涤计数器,将由寄存器写入 参数。 图 4.6 24 图 4.7 在洗涤过程中, 由 T37 和 T38 计算正反转时间, 既当这两个计时 器其中一个达到预定参数时, T37 或 T38 启动, 接通另一个旋转方向。 也就是说另一方向输出置位,本旋转方向复位。当达到预定洗涤次数 时,洗涤计数器导通,这样,洗涤完成标志位置位,排水阀置位,正 转、放转及洗涤标志位复位。 图 4.8 图 5.8 所示为洗涤完成时,排水阀及进水阀的设置情况。当洗涤 完成时,既正反转计数器达到设定值,洗涤完成标志位启动,只要是 水位达到下限,M 排水阀马上复位停止排水。又当判断水位没有达到 上限时,M 进水阀置位,开始进水。 25 5 系统检测与调试 5.1 检测与调试 大体思路流程如下: 1、硬件调试:硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器(万 用表、示波器等),检查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可 分为静态调试与动态调试两步进行。 ①静态调试 静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。 第一步:目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。 第二步:用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接 点,再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。 第三步:加电检测。给板加电,检测所有的插座或是器件的电 源端是否符合要求的值 第四步:是联机检查。因为只有用可编程控制器开发系统才能 完成对用户系统的调试。 ②动态调试 动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬 件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。 动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。 由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干 块,当调试电路时,与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉, 这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障 26 后,将各电路逐块加入系统中,在对各块电路功能及各电路间可能 存在的相互联系进行调试。由分到合的调试既告完成。 由近及远是将信号流经的各器件按照距离可编程控制器的逻 辑距离进行由近及远的分层,然后分层调试。调试时,仍采用去掉 无关元件的方法,逐层调试下去,就会定位故障元件了。 2、软件调试: 软件调试是通过对拥护程序的汇编、连接、执行 来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。 程 序后,编辑,查看程序是否有逻辑的错误。如果出现故障,应返回编 程环境,检查梯形图的错误并修改程序再进行调试,如此反复直到调 试成功 27 致 谢 随着毕业日子的到来,毕业设计也接近了尾声。经过几月的奋战 我的设计终于完成了。 在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这 几年来所学知识的单纯总结, 但是通过这次做课程设计发现自己的看 法有点太片面。毕业设计设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而 且也是对自己能力的一种提高。 通过这次毕业设计使我明白了自己原 来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多,过去老是觉得自己什 么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。通过这次毕业设计,我 才明白学习是一个长期积累的过程,在以后的工作、生活中都应该不 断的学习,努力提高自己知识和综合素质。 在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了, 同学之间互 相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好 的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我的同学。 我的心得也就这么多了,总之,不管学会的还是学不会的的确觉 得困难比较多,真是万事开头难,不知道如何入手。最后终于做完了 有种如释重负的感觉。此外,还得出一个结论:知识必须通过应用才 能实现其价值!有些东西以为学会了,但真正到用的时候才发现是两 回事,所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 在此要感谢我们的指导老师对我们悉心的照顾, 感谢老师给我们 的帮助。在设计过程中,我通过网上查阅大量有关资料,与同学交流 经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历 28 了不少艰辛,但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西,也 培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对 今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能 力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽 然这个设计做的也不太好, 但是在设计过程中所学到的东西是这次课 程设计的最大收获和财富,使我终身受益。 29 参考文献 [1]、王曙光. S7-200PLC 应用基础与实例. 人民邮电出版社, 2007 [2]、严盈富.西门子 S7-200PLC 入门.人民邮电出版社, 2007 [3]、龙志文.SIMATIC 子 S7-200PLC 原理及应用.机械工业出版社, 2007 [4]、刘永华.电气控制与 PLC,北京航空航天大学出版社, 2007 [5]、罗宇航.流行 PLC 实用程序及设计(西门子 S7-200PLC 系列).西安电子 科技大学出版社, 2007 [6]、伊宏业. PLC 可编程控制器教程. 航空工业出版社, 1997 [7]、刘洪涛,黄海编. PLC 应用开发从基础到实践.电子工业出版社, 2007 [8]、LenzeGmbH&KG.Lenze8210manual. 2000 30 附录1 S7-200PLC 的 CPU 的 I/O 规范 CPU221 本机数字 I/O 数字 I/O 映像区 模拟 I/O 映像区 无 6 输入/4 输出 CPU222 CPU224 CPU226 CPU226 XM 24 输入/16 输出 8 输入/6 14 输入/10 输出 输出 256(128 入/128 出) 32(16 入 /16 出) 64(32 入/32 出) 允许最大的扩展模块 允许最大的智能模块 脉冲捕捉输入 高速计数 单相 两相 脉冲输出 无 2 模块 无 2 模块 6 8 4 个计数 6 个计数 器 器 4个 6个 30kHz 30kHz 2个 4个 20kHz 30kHz 2 个 20kHz(仅限于 DC 输出) 7 模块 7 模块 14 31 附录Ⅱ 程序清单 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56

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