自动化0904万能松洗衣机PLC课程设计(共35页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上湖 南 工 程 学 院课 程 设 计课程名称 电气控制与PLC 课题名称 洗衣机电气控制系统设计 专业班级 自动化0904班 姓 名 万能松 学 号 200901020411 指导教师 赖指南、刘星平、唐勇奇、谭梅 2012年6月15日专心-专注-专业湖南工程学院课程设计任务书课程名称 电气控制与PLC 课题名称 洗衣机电气控制系统设计 专业班级 自动化0904班 姓 名 万能松 学 号 200901020411 指导教师 赖指南、刘星平、唐勇奇、谭梅 审 批 黄峰、汪超、刘星平 任务书下达日期2012年6月4日课程设计完成日期2012年6月15日设计内容与要求一.
2、课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节,是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题,建立正确的设计思想,掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练,获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求,确定控制方案。2.绘制洗衣机控制系统的PLC I/O接线图和梯形图,写出指令程序清单。3.选择电器元件,列出电器元件明细表。4.上机调试程
3、序。5.编写设计说明书。三. 课程设计的要求1.所选控制方案应合理,所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求,并且技术先进,安全可靠,操作方便。2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB472884电气图用图形符号、GB698887电气制图和GB715987电气技术中的文字符号制定通则的有关规定。3.所编写的设计说明书应语句通顺,用词准确,层次清楚,条理分明,重点突出,篇幅不少于7000字。主要设计条件1.PLC实验设备若干。2.参考文献若干。设计说明书装订顺序1.课程设计说明书封面。2.课程设计任务书。3.说明书目录。4.正文(按设计内容逐项书写)。5.参考文献。6.附录。7.课程设计
4、评分表。设计进度安排第1周:1.星期一上午:课题内容介绍。2.星期一下午:仔细阅读设计任务书,明确设计任务与要求,收集设计资料,准备设计工具。3.星期二星期五:确定控制方案。绘制洗衣机电气控制系统的PLC I/O接线图和梯形图,写出指令程序清单。设计控制系统的工艺图纸。选择电器元件,列出电器元件明细表。第2周:4.星期一:上机调试程序。5.星期二星期五:编写设计说明书,答辩。参考文献1廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆:重庆大学出版社2万太福.可编程序控制器及其应用M. 重庆:重庆大学出版社3刘祖润.毕业设计指导.北京:机械工业出版社4谢桂林.电力拖动与控制. 北京:中国矿业大
5、学出版社5工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册. 北京:水利电力出版社前 言在20世纪6070年代,为了适应计算机、数字控制、机器人、大规模集成电路等高新技术的发展,美国通用汽车公司(GM)为适应汽车型号的不断翻新,提出了 “结合计算机灵活、通用、功能完备以及继电控制简单、易懂、操作方便、为大家所熟悉” 优点,面向工业现场、面向控制过程、面向实际问题,即使是不熟悉计算机的人,经过简单训练也可直接编程的一种新型电子化的自动控制装置来代替传统继电-接触控制的设想。 随着电子信息与计算机技术的迅速发展,机加工设备的控制也不断向自动化、集成化、智能化方向迈进。可编程序控制器(PLC)与智能
6、化人机界面的结合将使工业控制技术得到全新发展。双面可以替代传统的控制面板、开关、按钮、和一般的键盘操作,替代笨重的继电器控制柜,而且可将控制参数和工作状态等在线显示,还可以动画和曲线的形式描绘自动控制的过程,使操作更为简单,性能更为优越。PLC课程设计是电气控制类专业学生需要完成的教学实践任务,主要是通过使用PLC语言设计规定任务的电气控制装置,是有关专业教学重要的实践环节。钻床是对棒料两面同进行钻孔或扩孔的专用机床,要求改造设计成具有良好人机界面的全自动床我们将触摸屏和可编程序控制器相结合应用于该机床控制控制系统中。本课程设计是PLC课程课堂教学的延伸和发展,是理论知识与工程实践之间的衔接。
7、课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践,了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识,达到灵活应用的目的。设计必须满足生产设备和生产工艺的要求,因此,设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程,在此过程中培养从事设计工作的整体观念。程设计应强调能力培养为主,在独立完成设计任务的同时,还要注意其他几方面能力的培养与提高,如独立工作能力与创造力;综合运用专业及基础知识的能力,解决实际工程技术问题的能力;查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力;工程绘图的能力;书写技术报告和编制技术资料的能力。在专业
8、知识与研究方法方面为日后的毕业设计乃至毕业后的工作奠定良好的基础。 本科程设计是全自动洗衣机。根据正转反转的控制特点,确定系统控制方案,选择PLC,分配PLC输入/输出端口,绘制出PLC 硬件接线图,最后用顺序功能图编程语言进行系统程序设计。第一章简单的介绍了全自动洗衣机的用途,基本组成结构,工作过程;第二章主要比较了继电器,微机,PLC控制方案的优缺点,通过比较本设计最后选用了PLC控制方案;第三、四章详细的介绍了控制系统的硬件设计和软件设计;第五章是软件的调试,是设计工作的最后一环,也是检验成果的一环。最后本次课程设计得到了赖指南老师的大力支持和指导,并提出了很多宝贵意见,在这里对赖指南老
9、师表示衷心的感谢。目 录0012246666678023447第1章 控制对象概述1.1.洗衣机概述洗衣机结构示意图如图1所示。 图1 洗衣机结构示意图洗衣机的洗衣桶(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(甩干)用。内桶和四周有很多小孔,使内、外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀YV1和排水电磁阀YV2来执行。进水时,通过电控系统使进水阀YV1打开,经进水管将水注入到外桶。排水时,通过电控系统使排水阀YV2打开,将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电机M驱动波盘正、反转来实现,此时脱水桶并不旋转。脱水时,通过电控系统将离合器CL
10、合上,由洗涤电机M带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关SL2和SL1分别用来检测高、低水位。起动按钮SB1用来起动洗衣机工作。停止按钮SB2用来实现手动停止进水、脱水及报警。排水按钮SB3用来实现手动排水。1.2.设计要求该洗衣机的控制要求可以用图2所示的流程图来表示。PC投入运行,系统处于初始状态,准备好起动。起动时开始进水(水满(即水位到达高水位)时(SL2动作)停止进水并开始洗涤正转(KM1得电),正洗15S后暂停。暂停3S后开始洗涤反转(KM2得电)。反洗15S后暂停。暂停3S后,若正、反洗未满3次,则返回到从正洗开始的动作处;若正、反洗满3次,则开始排水(YV2得电)。水位下降到低水
11、位时(SL1复位)开始脱水(YV3得电)并继续排水。脱水10S即完成一次从进水到脱水的大循环过程。若未完成3次大循环,则返回到从进水开始的动作处,进行下一次大循环;若完成了3次大循环,则进行洗完报警(BE得电)。报警5s后结束全部过程,自动停机。此外,还要求能通过按排水按钮来实现手动排水;按停止按钮来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。图2 洗衣机流程图1.3.设计任务1.设计和绘制电气控制原理图或PC I/O接线图、功能表图和梯形图,编写指令程序清单。2.选择电气元件,编制电气元件明细表。3.设计操作面板电器元件布置图。4.上机调试程序。5.编写设计说明书。第2章 控制方案论证2.1继电器控
12、制方案在逻辑控制方面,继电器是利用电器件机械触点的串、并联组合成逻辑控制。采用硬线连接,连线多而复杂,对今后的逻辑修改、增加功能很困难。在控制速度上,依靠机械触电的吸合动作来完成控制的继电器的控制系统,工作效率低,工作速度慢。在顺序控制方面,继电器控制是利用时间继电器的滞后动作来完成时间上的顺序控制,时间继电器内部的机械结构容易受环境和温度变化的影响,造成定时的精度不高。在灵活性可扩展性方面,继电器安装后,受电气设备触点数目的有限性和连线复杂等原因的影响,系统在今后的灵活性、扩展性很差。虽然继电器控制可实现逻辑功能,但不具备计数的功能,另外,继电器控制使用大量的机械触点,触点在开闭时会产生电弧
13、,造成损伤并伴有机械磨损,使用寿命短,运行可靠性差,不易维护。继电器控制历史长久,有较为成熟和固定的设计方法,易于掌握,尤其适合逻辑控制,但如果是时序、步进性控制和过程控制则或是构成系统较复杂,或难以单独实现需要借助过程仪表等。这种系统稳定性、可靠性差,运行有较多的噪声,外部硬接线为主,不具有良好的柔性,一旦电路结构完成就要相对固定下来,需要更改时会很麻烦。继电器触点有过载、发热粘连等缺点,维护量较大。一般用于结构简单,电流量小的场合。2.2微机控制方案微机控制,成本比PLC低,逻辑针对性高,所以要在对整个系统非常了解的时候才会使用,智能化比PLC高,专业应用的时候,实现的功能要比PLC多,具
14、有安全性可靠性最高的特点,输入输出信号还可以实现一体化隔离,通讯组态模式最多。开发周期最长,一旦要有变化修改比较麻烦。一旦实现自有批量生产,如果不包括软件附加值,成本甚至比继电器控制还要低。微机最突出的特点是具备计算机的运算能力和存储容量, 适用于复杂应用和大量数据处理.。微机系统也具有软硬件结合实现功能的特点,而且目前的微机系统有专业的工控机适用于工业控制环境,其抗干扰能力、运行稳定性等都比最初使用商用机好得多了。而硬件上,已经有多种基于现有总线形式的功能块可以选用,如数据采集卡、运动控制卡、过程控制卡、智能通信卡等,这些功能块是专业厂家进行专门设计的,让用户可以结合各种通用编程软件如VC+
15、、VB、Delphi以及各种数据库开发软件等即可迅速实现控制系统软件的设计。不过在造价上恐怕是最高的,而其可靠性虽然已经有很大提高能够适应许多工业现场的环境了,但仍然还不足以达到PLC的水平。另外还通过微机直接控制过元器件,他的功能可谓更加强大。但是另一方面他体型大,也太笨拙,一般微机也不适合用于工业控制场合,但是工业控制计算机可以。机最突出的特点是具备计算机的运算才干和存储容量,适用于复杂应用和大量数据处置。微电路控制,就是单片机控制,这个系统其把PLC模块化的各个部分集中在一起,其主要通过一块电路板实现,空间大大减小,但是由于所有的电路集中在一块板子上,其实现的功能、输入输出的点数受到限制
16、,而且系统的散热性,维护性受到考验,若其中一部分损坏,其只能全部更换。单片机现在主要用在功能单一的小型系统中,如随小型设备来的控制系统。2.3 PLC控制方案PLC智能化高,逻辑控制可靠度高,具有通讯功能,占体积小,功耗小,PLC是在继电接触器控制和计算机控制基础上开发的工业自动控制装置。PLC最突出的特点是抗干扰能力强, 编程简单灵活, 适用于大多数工业控制场合.。.PLC系统是具有柔性的软接线系统,多数情况下通过不算复杂的编程,以软硬件结合的方式可以实现控制功能,目前应用也极为广泛,可靠性极高、抗干扰能力强,已经被广泛接受。现在的PLC可以实现从小到大各种规模的控制系统,并且除了逻辑控制外
17、,还可以方便的通过各种功能模块、通信模块、智能模块、人机界面等实现过程控制、闭环控制、通信、位置/伺服控制、人机交互等,功能极为强大。PLC系统更改方便,改动程序可以节省大量外围硬接线的改动工作量。但是目前各种厂家的PLC在硬件软件方面不通用、“各自为政”现象尚难以改观。在用户方面各自变得程序也往往不具有通用性,尤其是采用梯形图编程时程序的“个性”风格十分突出,可移植性、可维护性不如微机控制系统做得好。PLC系统的价格也不是太高,在性价比上应该是最好的。PLC就是为了替代继电器的缺点而开发的,其就是可编程控制器,其众多的逻辑控制在PLC内部来实现,引起大大的节省了设备空间,其只需要外部的输入输
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