全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告學(xué)生姓名劉雅坤系部機(jī)電系專業(yè)、班級07機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2班指導(dǎo)教師姓名熊才高職稱講師從事專業(yè)機(jī)械是否外聘是否題目名稱全自動(dòng)洗衣機(jī)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(jī)是塑料機(jī)械的主要品種之一，占塑料機(jī)械總產(chǎn)值的31%，用擠出機(jī)加工的塑料制品占其總量的1/3左右。單螺桿擠出機(jī)無論作為塑化造粒機(jī)械還是成型加工機(jī)械都占有重要地位，近幾年業(yè)，單螺桿擠出機(jī)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(jī)，螺桿直徑達(dá)700mm，產(chǎn)量為36t/h。單螺桿擠出機(jī)發(fā)展的主要標(biāo)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(jìn)行了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究，至今已有近百種螺桿，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(jī)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(diǎn)的新型螺桿和特殊單螺桿擠出機(jī)。從總體而言，單螺桿擠出機(jī)向著高速、高效、專用化方向發(fā)展。雙螺桿擠出機(jī)喂料特性好，適用于粉料加工，且比單螺桿擠出機(jī)有更好的混煉、排氣、反應(yīng)和自潔功能，特點(diǎn)是加工熱穩(wěn)定性差的塑料和共混料時(shí)更顯示出其優(yōu)越性。近些年來國外雙螺桿擠出機(jī)已經(jīng)有很大的發(fā)展，各種形式的雙螺桿擠出機(jī)已系列化和商品化，生產(chǎn)的廠商也較多，在雙螺桿擠出機(jī)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(jī)如行星擠出機(jī)等。中國雙螺桿擠出機(jī)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(jìn)口的雙螺桿擠出機(jī)。20世紀(jì)90年代初，華南理工大學(xué)發(fā)明了電磁動(dòng)態(tài)塑化擠出機(jī)，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(jī)、往復(fù)移動(dòng)式螺桿混煉機(jī)和串聯(lián)式磨盤擠出機(jī)。其中小型同向平行雙螺桿擠出機(jī)國內(nèi)已能生產(chǎn)，萬噸級大型混煉擠壓造粒機(jī)組全部要依靠進(jìn)口。目前國內(nèi)對他們的研制剛剛處于樣機(jī)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(jì)過程，使學(xué)生了解塑料擠出機(jī)的基本工作原理，掌握對塑料擠出機(jī)各組成部件的結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算、強(qiáng)度校核、驗(yàn)算過程，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇等，了解和熟悉常規(guī)工程設(shè)計(jì)過程。二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題設(shè)計(jì)基本內(nèi)容：(1) 根據(jù)基本技術(shù)參數(shù)，初步設(shè)計(jì)紙筒切斷機(jī)外型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)額。(2) 進(jìn)行切斷力、電機(jī)功率、刀具行程、動(dòng)力傳動(dòng)等方面的計(jì)算，確定各個(gè)零部件的具體外形尺寸并進(jìn)行強(qiáng)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(dòng)力傳輸以及刀具位置布置。2、機(jī)座、主軸、軸承的設(shè)計(jì)及校核。3、加工能力、效率、各部分受力計(jì)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)資料，如塑料擠出機(jī)的設(shè)計(jì)方法等，擬確定各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從而能安全實(shí)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(diǎn)，綜合優(yōu)化各種設(shè)計(jì)方案，從而確定出本次設(shè)計(jì)的最后設(shè)計(jì)方案。3、 要完成擠出桿的設(shè)計(jì)與校核，傳動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，軸承的設(shè)計(jì)與校核，以及該擠出機(jī)所使用的傳動(dòng)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(jì)和說明書的撰寫。四、進(jìn)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(jì)、審查和確定，撰寫開題報(bào)告；3、2008年4月14日5月31日 繪制圖紙和撰寫設(shè)計(jì)說明書；4、2008年6月1日6月8日 統(tǒng)一打??；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(xiàn)1 楊黎明主編.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊S. 北京：國防工業(yè)出版社，19972 周斌主編.機(jī)電一體化實(shí)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(bào)，20045 大連塑料機(jī)械研究所編.塑料機(jī)械產(chǎn)品樣本M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20026 唐國俊主編. 塑料機(jī)械設(shè)計(jì)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：簽字： 年 月 日01、基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【內(nèi)容提要根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理，實(shí)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(dòng);靈活性利用可編程控制器(PLC)對全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)， 引言 以往以單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的全自動(dòng)洗衣機(jī)中，存在著一些本身不能克服的缺點(diǎn)。首先由于單片機(jī)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(jì)控制系統(tǒng)硬件時(shí)，要有多種電路保護(hù)裝置，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、過載保護(hù)、過熱保護(hù)及欠壓保護(hù)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(fèi)用。如果在全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)中采用PLC來控制將能克服單片機(jī)的這些缺點(diǎn)。因?yàn)樗钦w模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測電路和保護(hù)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(jì)的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。 1.系統(tǒng)組成 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程一般包括啟動(dòng)、進(jìn)水、洗滌、排水和脫水等功能。本文所設(shè)計(jì)的是帶有洗滌方式選擇(弱洗和強(qiáng)洗)、水位選擇(底水位和高水位)的全自動(dòng)洗衣機(jī)，這樣用PLC控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌動(dòng)作控制程序要求增加洗滌方式選擇、洗滌水位選擇。 在實(shí)現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進(jìn)行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機(jī)各控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，決定洗衣機(jī)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(jìn)水閥、排水閥和電機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài);電機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定的，而電機(jī)的正反轉(zhuǎn)收稿日期2007-11-26狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。 2.硬件設(shè)計(jì) 控制部分采用可編程序控制器(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(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)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(dòng)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(shí)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(qiáng)、性能優(yōu)越、靈活通用，能在惡劣的工況環(huán)境下長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡單、編程簡單，維護(hù)簡單，使得系統(tǒng)可靠性大大提高:可以模擬全自動(dòng)洗衣機(jī)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PLC，該種PLC結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、通用性強(qiáng)，功能完善、操作方便，在一個(gè)PLC里面集成了輸入端、輸出端、操作鍵盤和顯示面板，設(shè)計(jì)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(jī)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(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)引言以往以單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的全自動(dòng)洗衣機(jī)中，存在著一些本身不能克服的缺點(diǎn)。首先由于單片機(jī)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(jì)控制系統(tǒng)硬件時(shí)，要有多種電路保護(hù)裝置，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、過載保護(hù)、過熱保護(hù)及欠壓保護(hù)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(fèi)用。如果在全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)中采用PLC來控制將能克服單片機(jī)的這些缺點(diǎn)。因?yàn)樗钦w模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測電路和保護(hù)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(jì)的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。1系統(tǒng)組成全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程一般包括啟動(dòng)、進(jìn)水、洗滌、排水和脫水等功能。本文所設(shè)計(jì)的是帶有洗滌方式選擇（弱洗和強(qiáng)洗）、水位選擇（底水位和高水位）的全自動(dòng)洗衣機(jī)，這樣用PLC控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌動(dòng)作控制程序要求增加洗滌方式選擇、洗滌水位選擇。在實(shí)現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進(jìn)行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機(jī)各控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，決定洗衣機(jī)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(jìn)水閥、排水閥和電機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定的，而電機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。2硬件設(shè)計(jì)控制部分采用可編程序控制器(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(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)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(dòng)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(shí)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(qiáng)、性能優(yōu)越、靈活通用，能在惡劣的工況環(huán)境下長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡單、編程簡單，維護(hù)簡單，使得系統(tǒng)可靠性大大提高：可以模擬全自動(dòng)洗衣機(jī)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PLC，該種PLC結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、通用性強(qiáng)，功能完善、操作方便，在一個(gè)PLC里面集成了輸入端、輸出端、操作鍵盤和顯示面板，設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)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(jī)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(bào)第1期斷：OFF）。水位選擇有一個(gè)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(jìn)水閥和排水閥動(dòng)作；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤來實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，電機(jī)在快速轉(zhuǎn)換過程中，電勢能夠快速轉(zhuǎn)換，但電機(jī)內(nèi)部磁場和電勢不是同步換向的，因此在設(shè)計(jì)控制過程中要考慮電機(jī)有一個(gè)暫停過程，以便電機(jī)可靠地轉(zhuǎn)換電勢方向下，否則直接影響洗衣機(jī)的洗滌和脫水程序。利用該P(yáng)LC設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)可根據(jù)衣物的潔凈程度實(shí)現(xiàn)強(qiáng)洗或弱洗，洗滌方式選擇有有另一個(gè)按鈕SB2來完成。洗滌水位選擇用SB3來實(shí)現(xiàn)，并且用4個(gè)LED發(fā)光二極管來指示當(dāng)前的工作狀況。輸入輸出啟動(dòng)按鈕SA I0.1高水位選定指示LED1 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(qiáng)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(jìn)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(jī)正轉(zhuǎn)繼電器KM1 Q0.7電機(jī)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(dòng)洗衣機(jī)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(shí)間是由PLC內(nèi)的計(jì)數(shù)器和定時(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)強(qiáng)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(qiáng)的靈活性，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，保證新產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)開發(fā)的同步性，提高了勞動(dòng)效率，達(dá)到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。此外，PLC可以重復(fù)使用，降低了測試經(jīng)費(fèi)。它的靈活性、操作方便性也方便測試者隨時(shí)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(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，組成測控系統(tǒng)，給系統(tǒng)的維護(hù)和使用帶來了很大方便。進(jìn)水達(dá)到規(guī)定水位，開始洗電機(jī)正轉(zhuǎn)10s強(qiáng)洗?電機(jī)反轉(zhuǎn)10s暫停2s暫停2s滿5次？滿3次？甩干10s報(bào)警5s排水啟動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)4s電機(jī)反轉(zhuǎn)4s暫停2s暫停2s停止YY YNN N圖1全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)的工藝流程圖PLCSASB1ST1ST2ST3SB2SB3COMI0.1I0.2I0.3I0.4I0.5I0.6I0.7Q0.1