机电一体化专业毕业论文

《机电一体化专业毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电一体化专业毕业论文（16页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、机电一体化专业毕业论文Newly compiled on November 23. 2020毕业设计说明书课题名称：PLC、变频器和触摸屏实现工业洗衣机控制学生姓名XXXX专业机电八化班级机电02班时间指导教师 XXXX电子工程学院目录摘要 关键词、前言(-)工业控制洗衣机(-)PLC 简介(三) 变频器简介4(四) 触摸屏简介5二系统硬件设计6(-)控制要求6(-)硬件选择6三） 变频器参数 7四） I/O 地址分配表 8五） 硬件接线图 9六） 触摸屏画面和实现功能 10三系统软件设计 U（-）PLC控制程序状态转移图 11（-）PLC 控制程序梯形图 12（三） 综合调试15（四） 结束

2、语16致谢 17参考文献 18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。本篇论文描述了采用可编程控制器(三菱 FX2N 系列 PLC)作为核心控制部件，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 控制全自动洗衣机进行了调查，实现 了全自动洗衣 机的正常运行和强制性停止功能。关键i司：三菱FX2N系列PLC变频器触摸屏工业

3、洗衣机 , 刖 (-)工业洗衣机 洗衣机是人们曰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。它在工业中的应用也十分广泛，本课题在于对工业洗衣机的研 究。工业洗衣机 适用于洗涤棉、毛、花打、丝绸等衣物品，所以工业洗衣机大 量用于宾馆、饭店、医 院、学校、工厂等领域，满足大容量的洗涤要求。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的程度的要求 To 洗衣机需要更好的满足人们的需求， 必须借肋于自动化的技术的发展。而 随着 PLC 技术的发展，用 PLC 作为控制器就能很 好的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

4、的应用而有所 不同。自动化的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动洗衣机发 展到现在的全自 动洗衣机，现在又正向智能洗衣机方向发展。PLC是一种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编 制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、 计数和算术运 算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制 各种类型的机械或生 产过程。 PLC 及其有关的外围设备都应按照易于与工业控 制系统形成一个整体，易于 扩展其功能的原则而设计。实质是一种专用于工业 控制的计算机，其硬件结构基本上 与微型计算机相同，基本构成为门电源 3. 储存器4.输入输出接口电路5. 6通

5、信模 块（三） 变频器简介变频器（Variable-frequency Drive, VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变工作电源方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由 整流（交流变直 流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检 测单元微处理单元等组 成。变频器靠内部 IGBT 的开断来调整输出电源的电压 和频率，根据电机的实际需要来 提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调 速的目的，另外，变频器还有很多的保 护功能，如过流、过压、过载保护等 等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器也 得到了非常广泛的。变频器通常分为 4部分：整流单元、高容量电容、和控制器。

6、整流单元:将工作频率固定的转换为直流电。高容量电容:存储转换后的电能。逆变器:由大功率开关晶体管阵列组成电子开关，将直流电转化成不同频率、宽度、幅度的方波。控制器：按设定的程序工作，控制输出方波的幅度与脉宽，使叠加为近似 正弦波的交流电，驱动交流电动机（四）触摸屏简介 所谓触摸屏，从市场概念来讲，就是一种人人都会使用的计算机输入设备， 或者说 是人人都会使用的与计算机沟通的设备。不用学习，人人都会使用，是 触摸屏最大的 魔力，这一点无论是键盘还是鼠标，都无法与其相比。人人都会 使用，也就标志着计 算机应用普及时代的真正到来。这也是发展触摸屏，发展KIOSK,发展KIOSK网络，努 力形成中国触

7、摸产业的原因。从技术原理角度来讲，触摸屏是一套透明的绝对定位系统，首先它必须保 证是透明 的，因此它必须通过材料科技来解决透明问题，像数字化仪、写字 板、电梯开关，它 们都不是触摸屏；其次它是绝对坐标，手指摸哪就是哪，不 需要第二个动作，不像鼠 标，是相对定位的一套系统，我们可以注意到，触摸 屏软件都不需要光标，有光标反 倒影响用户的注意力，因为光标是给相对定位 的设备用的，相对定位的设备要移动到 一个地方首先要知道身在何处，往哪个 方向去，每时每刻还需要不停的给用户反馈当 前的位置才不至于出现偏差。这 些对采取绝对坐标定位的触摸屏来说都不需要；再其 次就是能检测手指的触摸 动作并且判断手指位

8、置，各类触摸屏技术就是围绕“检测手 指触摸”而八仙过海 各显神通的。二硬件系统设计（-）控制要求1. PLC-上电，系统进人初始状态，准备起动。2. 按起动按钮则开始进水，当水位到达高水位时，停止进水，并开始正转洗涤。 正转 洗涤15s,暂停3s,反转洗涤15s,暂停3s,为一次小循环。若小循环次数不满3次，则继续正转洗涤15s,开始下一个小循环;若小循环次数达到3次，则开 始排水。3 .当水位下降到低水位时,开始脱水并继续排水，脱水时间为 10s, 10s 时间到, 即完成 一次大循环。若大循环未满 3 次，则返回进水，开始下一次大循环;若大循 环次数达到3 次,则进行洗完报警。报警 10s

9、 后结束全部过程，自动停机。4 .洗衣机“正转洗涤s”和“反转洗涤15s”过程,要求使用变频器驱动电动机，且实现3段速运行,即先以30Hz速度运行5s,接着转为45Hz速度运行os,最后5s以25Hz速度 运行。5 -脱水时的变频器输出频率为50Hz,设定其加速、减速时间均为2s。6 通过触摸屏设定起动按键、停止按键，显示正反转运行时间、循环次数等参 数。（二）硬件选择的选择随着 PLC 的功能曰益强大，全自动洗衣机在工业的运用也曰益广泛。一般PLC具有开关量逻辑运算、定时、计数、数据处理等基本功能，有些PLC还可以扩展 各种特殊功能模块，如通信模块、位置控制模块等，选型时可以考虑以 下几点：

10、功能 与任务相适应， PLC 的处理速度应满足实时控制的要求、 PLC 结 构合理、机型统一、在 线编程和离线编程的选择。全自动洗衣机所要求的控制 功能简单，小型PLC就能满足要求了。PLC般都比较昂贵我们可以选择体积比较小，价格相对来说比较便宜但功能比较俱全的三菱FX2N-32MR完全能满足控制要 求。2. 变频器的选择本系统采用三菱通用的 FR-D700 变频器。操作简单，控制方便3. 触摸屏的选择触摸屏选择 对应 GOT 1000 系列的画面设计软件为 GT Designer2 Version2 软件。三菱G0T1000 系列触摸屏使用优点-:实现免编程操作1、无缝连接MELSEC过程控

11、制系统无须编程即可有效创建过程控制画面，实现了过程控制系统的快速启动2、MES 接口功能轻松快捷地实现了作业现场和信息系统之间的“免编程连接”，并可在用户端 方便地添加和修改系统3、兼容 IQ 平台无须编程即可将GOT与工程环境、控制器及网络建立链接二:有效缩短停机时间1 、 备份/恢复功能可自动备份程序和数据，实现高效的维护作用2、 文档显示/运动图像功能设备发生故障时，可使用 GOT 在作业现场查看设备手册，并使用运动图像功能高效恢复3、监视功能梯形图监视器、SFC监视器等。（三）变频器参数 根据控制要求，设计变频器的基本参数操作模式选择参数和多段速度设定等参 数，具体参数如下：lpu 操

12、作模式，=1.变频器参数情 02 上限频率 =50Hz;3 下限频率 =OHz;4 加速时间 =2s;5 减速时间 =2s;6 电子过电流保护二；7 操作模式选择组合模式=3;8 多段速度设定（1 速） pr4=30Hz;9 多段速的设定（2 速） pr5=45Hz;10多段速度设定（3速）p6=25Hz；11电机的三速运行，即通过PLC控制变频器的和 RH以及STF. S T R端子的 通断，来控制变频器运行。注：1 、多段速与洗涤程序的对应及其频率设置可以根据实际功能要求 修改相关匹配设置。2、设定的 4 个具体加减速时间也可以根据实际功能匹配要求进行相关 设置修改（四）I/O地址分配表I

13、/O点编号备注X0丿启动按钮XI丿停止按钮X2排水按钮X3下水位按钮（加水后闭合）X4上2Y0进水电磁阀Y1正传电机Y2反转电机Y3电源Y4正传指示灯Y5反转指示灯Y6进水阀指示灯Y7出水电磁阀Y10出水阀指示灯Y11报警Y12脱水Y13脱水指示灯五）硬件接线图图中“正转KMO、“反转” KM1、“脱水” KM3为控制电机电源的三个继电器，他们的 线圈分别为PLC输出端“Y” “Y2”、“Y12”相连,受控于PLC的输出信号 并且相互之间用 了互锁防止同时接通正转和反转烧毁电机。其中正转和反转是 通过变频器控制后输出到 电机中，因此可以通过改变变频器的参数就能改变对 电机速度的控制，而脱水是直

14、接与 电源的两极相连，频率最大且不变。所以在 工作过程中就不同于洗涤。（六）触摸屏画面和实现功能触摸屏画面实现功能：整个控制系统就只有一个画面，上面有着电源、启动、和停止按钮，画面将动态的显示电源、正转、进水、反转、出水、脱水状态灯，还有就是分别显示正转和反转的时间，洗衣机的工作状态小循环和大循环的次数这些参数。三系统软件的设计（-）PLC 控制程序状态转移图（-）PLC 控制程序梯形图（三）综合调试在系统样机的组装和软件设计完成以后，就进入系统的调试阶段。 应用系统的调试步骤和方法是相同的，但具体细节与采用的开发系统（即仿真器）及选用的单片机型号有关。调试的过程就是软硬件的查 错过程，分为硬

15、 件调试和软件调试。（1）硬件调试单片机应用系统的软硬件调试是分不开的，通常是先排除明显的硬 件故障后再和 软件结合起来进行调试。常见的硬件故障有逻辑错误、 元器件失效、可靠性差和电源 故障等。在进行硬件调试时先进行静态 调试，用万用表等工具在样机加电前根据原理 图和装配图仔细检查线路, 核对元器件的型号、规格和安装是否正确。然后加电检查各 点电位是 否正常。接下来再借助仿真器进行联机调试，分别测试扩展的 RAM、 I/O 口、I/O设备、程序存储器以及晶振和复位电路，改正其中的错、口I 天。（2）软件调试软件调试就是检查系统软件中的错误。常见的软件错误有程序失 控、中错误（不 响应中断或循环

16、响应中断）、输入/输出错误和处理结 果错误等类型。要把各个程序模块分别进行调试,调试通过后再组合到起进行综合调试，达到预定的功能技术指标后即可将软件固化。系统 的调试过程要结合具体的仿真器进行。（3）系统调试按下总电源开关，电源指示灯Y3亮，继电器M0被接通，使得Y0进水电磁阀打 开，洗衣机进水。等到水位到达上限位开关X5被断开，洗衣机停止进水，此时触发Ml 使得Y1得电开始正传，TO开始计时。等到TO计满15s后电机停止转动，T1开始计 时。等到T1计满3s后，T1停止计时触发M3使得Y2得电电机开始反转。等到T2计满 15s 后， T2 停止计时，电机停止转动，使得 M4 被触发，计时器

17、T3 开始计时，计满 3s 后停止计时。触发 M5 使得小循环统计 CO 被加 1,再次回到正转开始的程序开端 M5 使得电 机开始正 转，就这样循环下去。等到 CO 被计满后， M6 接通循环结束。同时 M7 接通，计数器 CO复位，Y7接通出水电磁阀打开开始排水。此时触发M& T4开始计时，Y12得电洗衣 机脱水。当 T4 计满后停止脱水，触发 T4 回到电机 刚开始正转程序开端使得电机开始 正转。计时器 C1 被加 1,就这样循环（此时 是大循环）， ，C1 计满 3 次， Y11 得电开始 报警， T5 开始计时。当 T5 计满 10s 时， T5 停止计时， Y11 失电停止报警。

18、M10 接通关 断整个总电源。（四）结束语经过一个多月的努力我的毕业设计终于完成了，但是现在回想起来做毕业设 计的 整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，艰辛同时乂充满乐趣，不过乐趣尽 在其中！ 通过本次毕业设计，没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这儿年来 所学知识的单纯 总结，但是通过这次做毕业设计发现毕业设讣不仅是对前面所 学知识的一种检验，而 且也是对自己能力的一种提高。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。致谢转眼间，三年的大学生活即将结束，站在毕业的门槛上，回首往昔，奋斗和 辛劳成 为丝丝

19、的记忆，甜美与欢笑也都。武汉软件工程职业学院以其优良的学 习风气、严谨 的科研氛围教我求学，以其博大包容的情怀胸襟、浪漫充实的校 园生活育我成人。值 此毕业论文完成之际，我谨向所有关心、爱护、帮助 我的人们表示最诚挚的感谢与最 美好的祝愿。三年来，老师们渊博的专业知 识，严谨的治学态度，的，的高尚，朴实 无华、的对我影响深远。老师们不仅 授我以文，而且教我做人，虽历时三载，却赋予 我终生受益无穷之道。回顾起此次毕业设计，至今我仍感慨颇多，可以说是苦多于甜，但是可以学 到很多 很多的东西，同时巩固了以前所学的知识，也学到了很多在书本上没有 学过的知识， 通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合

20、是很重要的。本设计是在老师们的悉心关怀和精心指导下完成的，在繁忙的教学工作的同 时，老 师们牺牲自己的休息时间给予了耐心和指导，帮助我解决设计中遇到的 各种问题，指 导我圆满的完成毕业设计。由于我的水平和经验的不足，不可避免的，我的这次毕业设计会存在一些缺 漏和 不完善的地方，还有待老师们的批评指正！在此，衷心感谢老师们，老师们！谢谢您们！参考文献1魏志精可编程控制器应用基础【M】电子工业出版社，20032周恩涛可编程控制器原理及其在液压系统中的应用【机械工业出版 社3潘月琴全自动洗衣机的维修【M】北京科学技术出版社,20044廖常初.PLC基础及应用北京：机械工业出版社,20035李国厚PLC 原理及应用设计.化学工业出版社,20056潘海燕波轮式全自动洗衣机的单片控制 J电子世界，2003 (3)7吴存宏浅谈 PLC在全自动洗衣机中运用J.设计与开发,19998王玉梅全自动洗衣机的模糊控制系统J潍坊学院学报，2000余剑生基于模糊控制的智能洗衣机的程序控制系统J广东技术师范学院学 报， 200510周德林电脑的程序控制系统家用电器 ,2003