Diseño de lavadora totalmente automática basada en PLC

Control de lavadora totalmente automático basado en PLC

Resumen

Con el avance continuo de la ciencia y la tecnología y el rápido desarrollo de la sociedad, las lavadoras se han convertido en el hogar. electrodomésticos que están muy relacionados con la vida diaria de las personas.

El control de las lavadoras tradicionales basadas en electrodomésticos ya no puede satisfacer las necesidades de automatización de las personas. Para satisfacer mejor las necesidades de las personas, las lavadoras deben depender del desarrollo de la tecnología de automatización. El rápido desarrollo de la tecnología de automatización ha hecho que las lavadoras pasen de ser semiautomáticas a completamente automáticas y se estén desarrollando hacia lavadoras inteligentes.

Las lavadoras totalmente automatizadas, multifuncionales e inteligentes son la dirección del desarrollo. Basado en la aplicación cada vez más extendida de lavadoras totalmente automáticas, este diseño utiliza un PLC producido por Siemens para controlar la lavadora totalmente automática. En comparación con el sistema de control lógico de relé tradicional, se ha mejorado la confiabilidad y el ahorro de energía de la lavadora. El control PLC no requiere una gran cantidad de piezas móviles y componentes electrónicos y su cableado se reduce considerablemente. Al mismo tiempo, el mantenimiento del sistema es sencillo y el tiempo de mantenimiento se reduce.

Este artículo presenta primero el desarrollo de lavadoras, luego se centra en el diseño de lavadoras, explica el diagrama de flujo del programa y el software de programación y, finalmente, simula el sistema. El PLC toma muestras de los cambios en las señales de entrada externas del botón y del interruptor de límite, ejecuta el programa correspondiente y luego genera el procesamiento de deshidratación y rotación hacia adelante y hacia atrás del motor de control. Los métodos de control son flexibles y diversos.

Finalmente, resumimos el trabajo realizado sobre este tema y exponemos nuestras propias opiniones sobre futuras investigaciones. Es necesario mejorar los requisitos del proceso de la lavadora totalmente automática diseñada esta vez. No es posible configurar el tiempo de deshidratación y lavado por separado. Debido al tiempo limitado, no se realizaron más mejoras. Basado en el uso generalizado de lavadoras totalmente automáticas en la vida diaria, este diseño tiene un gran valor promocional.

Palabras clave: lavadora totalmente automática, PLC, control

Contenido

1 Introducción 1

1.1 Descripción general del tema 1

1.2 Descripción general del desarrollo de las lavadoras 1

1.3 El propósito y la importancia de la investigación 2

1.4 El contenido principal de esta investigación 3

2 Diseño del hardware del sistema 4

2.1 Requisitos de control del sistema 4

2.2 Diseño del hardware del sistema 5

2.3 Diseño del software del sistema 8

3 Resumen 13

3.1 Resumen del trabajo 13

Agradecimientos 14

Referencias 15

Apéndice 16

Apéndice 1 : Programa de diagrama de escalera 16

1 Introducción

1.1 Descripción general del proyecto

Este diseño se basa en el control de lavadora totalmente automático basado en PLC mediante control PLC. tiene un ciclo de desarrollo corto, bajo costo de desarrollo y confiabilidad. Tiene un alto rendimiento y puede usarse directamente para el control in situ. Este diseño toma como principales direcciones de diseño una operación simple, un uso confiable y un mantenimiento y reparación convenientes.

Por lo general, cuando las personas usan una lavadora para lavar ropa, deben pasar por cuatro pasos: lavado, limpieza, drenaje y deshidratación. En una lavadora completamente automática, este proceso se completa por completo. SOCIEDAD ANÓNIMA. Una lavadora totalmente automática necesita que su sistema de control sea lo suficientemente fiable como para evitar fallos en la lavadora.

El proceso de trabajo simple de una lavadora completamente automática se muestra en la Figura 1.1. El método de lavado y la selección del nivel de agua en el lavado deben seleccionarse manualmente después de colocar la ropa en la lavadora. Se deben seleccionar los parámetros de lavado. Después de seleccionar los parámetros de lavado, presione el botón de inicio y la lavadora completará automáticamente todo el proceso.

Figura 1.1 El proceso de trabajo simple de una lavadora totalmente automática

1.2 Descripción general del desarrollo de las lavadoras

Nació la primera lavadora del mundo en 1858, pero esta lavadora era laboriosa y dañaba la ropa, por lo que no fue muy utilizada, pero marcó el inicio del lavado a máquina. En 1874, la "era del lavado de manos" enfrentó desafíos sin precedentes, los estadounidenses inventaron la lavadora de manivela de madera. En 1880, Estados Unidos inventó la lavadora a vapor y la energía del vapor comenzó a reemplazar la energía humana. Después de las lavadoras de vapor, aparecieron una tras otra las lavadoras de agua y las lavadoras con motor de combustión interna.

En 1910, Estados Unidos produjo con éxito la primera lavadora eléctrica del mundo. La llegada de la lavadora eléctrica marcó el comienzo de la automatización de las tareas domésticas humanas. En 1922, Estados Unidos transformó la estructura de lavado de la lavadora, cambiando el tipo de arrastre por el tipo de agitación, lo que fijó la estructura de la lavadora. Este fue el nacimiento de la primera lavadora con agitación. En 1932, Estados Unidos desarrolló con éxito la primera lavadora de tambor de carga frontal. En 1955, basándose en la introducción de la lavadora a chorro británica, Japón desarrolló una lavadora con pulsador única que sigue siendo popular en la actualidad.

Las lavadoras totalmente automáticas se dividen estructuralmente en tipo pulsador, tipo agitador y tipo tambor. En la actualidad, la mayoría de las lavadoras que se venden en el mercado nacional son lavadoras de pulsador y de tambor, y las más suministradas son lavadoras de pulsador. La característica de la lavadora con pulsador es que tiene una alta tasa de limpieza, pero causa mucho desgaste en la ropa. A medida que el nivel de vida de las personas continúa mejorando, la seda, la lana, etc. han ingresado en los hogares comunes. cantidades, y los fabricantes han lanzado oportunamente lavadoras de tambor. Su mayor ventaja es que la tasa de desgaste es pequeña, pero la tasa de limpieza es menor que la del tipo pulsador y el precio es alto.

Los productos de lavadoras se pueden dividir en tres categorías: ordinarias, semiautomáticas y totalmente automáticas. Tanto las lavadoras ordinarias como las semiautomáticas requieren intervención humana para completar todo el proceso de lavado, secado y escurrido, mientras que las lavadoras completamente automáticas no requieren operación ni supervisión humana durante todo el proceso de lavado, secado y escurrido.

Las marcas de lavadoras nacionales y extranjeras incluyen Haier, Little Swan, Royalstar, Panasonic, Whirlpool Narcissus, LG Panda, Siemens e Hitachi.

1.3 El propósito y la importancia de la investigación del proyecto

Este proyecto se centra principalmente en el control de lavadoras totalmente automáticas. Se requiere que la lavadora pueda realizar la entrada de agua, el lavado,. Drenaje, deshidratación y alarma. El método de control utilizado es simple de operar, estable y confiable, y fácil de mantener y reparar. Una vez determinado el método de control y puesto en producción, se debe acortar el tiempo de diseño y el ciclo de depuración del sistema de control, y se debe reducir el costo.

Las ventajas de las lavadoras tradicionales que utilizan control de relé son una estructura simple del dispositivo, un precio bajo y una gran capacidad antiinterferente. Sin embargo, esto también trae algunos problemas, por ejemplo, la mayoría de los relés de control se dañan fácilmente debido al desgaste prolongado y las condiciones de trabajo por fatiga, y los contactos de los relés son propensos a formar arcos e incluso fundirse entre sí para causar un mal funcionamiento, lo que provoca graves consecuencias. . En condiciones de carga completa, los relés grandes generarán mucho calor y ruido, y también consumirán mucha energía. Además, el sistema de control de relés debe cablearse e instalarse manualmente. Si hay cambios simples, también llevará mucho tiempo, mano de obra y recursos materiales modificarlo, instalarlo y depurarlo. Este tipo de circuito tiene mucho cableado y sólo es adecuado para circuitos de control pequeños.

Es mucho mejor utilizar el control PLC que el control por relé. Usamos PLC para el control.

(1) La alta confiabilidad y la fuerte capacidad antiinterferencias son el rendimiento clave de los equipos de control eléctrico. El PLC adopta tecnología moderna de circuito integrado a gran escala y se fabrica mediante estrictos procesos de producción. El circuito interno adopta tecnología antiinterferente avanzada y tiene alta confiabilidad.

(2) Instalaciones de soporte completas, funciones perfectas y gran aplicabilidad Con el desarrollo actual del PLC, se ha formado una serie de productos de varios tamaños, grandes, medianos y pequeños. Se puede utilizar en situaciones de control industrial de varios tamaños.

(3) Fácil de aprender y usar, popular entre el personal técnico y de ingeniería. Como computadora de control industrial general, el PLC es un equipo de control industrial para empresas industriales y mineras.

(4) La carga de trabajo de diseño y construcción del sistema es pequeña, fácil de mantener y fácil de modificar. El PLC utiliza lógica de almacenamiento en lugar de lógica de cableado, lo que reduce en gran medida el cableado externo del equipo de control y acorta el tiempo. El ciclo de diseño y construcción del sistema de control se acorta enormemente y el mantenimiento se vuelve más sencillo. Más importante aún, es posible cambiar el proceso de producción del mismo equipo cambiando el programa. Esto es muy adecuado para situaciones de producción con múltiples variedades y lotes pequeños.

(5) Tamaño pequeño, peso ligero y bajo consumo de energía. Debido a su pequeño tamaño, es fácil de instalar dentro de la máquina. Es un dispositivo de control ideal para realizar la integración electromecánica.

1.4 El contenido principal de este proyecto de investigación

Este proyecto necesita desarrollar un método de control de lavadora totalmente automático, altamente confiable y fácil de operar. El sistema utiliza control PLC y principalmente. Incluye las funciones de avance y retroceso del motor, control de rotación, control de embrague, control de válvulas solenoides de entrada y salida, control de circulación, protección y enclavamiento.

Los contenidos específicos de la investigación incluyen:

(1) Comprensión profunda de los requisitos de desarrollo, estructura y control de las lavadoras.

(2) Diseño del sistema de control.

Incluyendo diseño de hardware, selección de PLC, introducción a cada módulo de hardware, diseño de software y métodos de programación.

(3) Realice la depuración y la simulación de la simulación en el programa compilado.

2 Diseño del hardware del sistema

2.1 Requisitos de control del sistema

En el sistema de lavadora completamente automático, el PLC completa principalmente las siguientes funciones.

1. Función de detección

(1) Cómo detectar la opción de lavadora estándar o suave.

(2) Detecta el nivel de agua durante el lavado; elige nivel de agua alto o nivel de agua bajo.

(3) Compruebe si la entrada de agua ha alcanzado el nivel de agua requerido, es decir, si la entrada de agua está completa.

(4) Compruebe si se ha completado el drenaje.

2. Funciones de control

(1) Controlar las acciones de la lavadora como entrada de agua, lavado, drenaje, limpieza y deshidratación.

(2) Controlar el tiempo de lavado, limpieza, deshidratación, etc.

(3) Controlar los efectos del lavado de ropa, limpieza, etc.

(4) Controlar la finalización de una acción en la lavadora y la transición precisa a la siguiente acción.

(5) Controle la señal cuando la lavadora complete el lavado.

Además de cumplir las funciones anteriores, el diseño de una lavadora automática también debe tener en cuenta aspectos como el aspecto, el diseño y la forma. Especialmente en el panel de operación de control manual de la lavadora, cumple secuencialmente los requisitos básicos de la interfaz hombre-máquina.

Diseñe el panel de operación de una lavadora completamente automática como se muestra en la Figura 2.1. Entre ellos, la entrada de agua, la rotación hacia adelante, la rotación hacia atrás, el drenaje y la deshidratación son luces de señal para indicar el estado de funcionamiento de la lavadora de señal única; el timbre es un indicador sonoro que indica la transición de ciertos estados de la lavadora durante; operación; inicio, parada, nivel alto de agua, nivel bajo de agua, etc. El nivel de agua, estándar, suave, etc. son botones de control manual, que se utilizan para ingresar manualmente algunas señales de control.

Figura 2.1 Panel de operación de la lavadora completamente automática

En la vida real, el panel de operación generalmente está ubicado en la superficie superior de la lavadora y es necesario agregar elementos de diseño gráfico más personalizados. agregado al diseño. Y el panel de operación a menudo no se coloca junto con la computadora, lo que requiere consideración de problemas de cableado.

2.2 Diseño del hardware del sistema

Con base en el análisis funcional de la lavadora completamente automática del escuadrón en la sección anterior, el diagrama de bloques del sistema de hardware de la lavadora completamente automática que se muestra en la Figura 2.2 puede ser diseñado.

Figura 2.2 Diagrama de bloques del sistema de hardware de una lavadora completamente automática

Se selecciona el PLC de la serie Siemens S7-200 como host de control de esta lavadora completamente automática. Este sistema de control tiene 8 entradas digitales y 6 salidas digitales, y requiere 14 puntos de E/S y se seleccionó la capacidad de programa CPU222 como host de este sistema.

Asigne los recursos de E/S del host PLC. La asignación se muestra en la Tabla 2.1

Nombre Dirección Señal Descripción

Señal de entrada

Botón de parada I0.1 para la lavadora

Botón de nivel alto de agua I0.2 Selección de nivel alto de agua

Botón de nivel bajo de agua I0.3 Selección de nivel bajo de agua

Botón de modo estándar I0.4 Selección de modo estándar

Botón de modo suave I0.5 Selección de modo suave

Detector de nivel alto de agua I0 .6 Detección de nivel alto de agua

Detector de nivel bajo de agua I0.7 Detección de nivel bajo de agua

Señal de salida

Solenoide de entrada de agua válvula Q0.0 control de entrada de agua

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Contactor de avance del motor Q0.1 Control de avance del motor

Contactor de retroceso del motor Q0.2 Control de retroceso del motor

Embrague de drenaje Q0.3 Control de drenaje

Embrague electromagnético de deshidratación Q0.4 Control de deshidratación

Zumbador Q0.5 Aviso sonoro

Tabla 2.1 E/S del PLC host en sistema de control de lavadora completamente automático O asignación de recursos

De acuerdo con la asignación de recursos de E/S del host PLC y el diagrama de bloques de hardware del host PLC, se muestra el diagrama de cableado de hardware del host PLC en la Figura 2.3.

Figura 2.3 Diagrama de cableado del hardware de la parte de control PLC de la lavadora totalmente automática

1. Puerto de entrada

(1) El botón de inicio está conectado a. el puerto de entrada I0 del host PLC 0, el botón de parada está conectado al puerto de entrada I0.1 de la computadora host.

(2) El botón de nivel alto de agua está conectado al puerto de entrada I0. .2 de la computadora host PLC, y el botón de nivel bajo de agua está conectado al puerto de entrada I0.3 de la computadora host.

(3) El botón de selección de modo estándar está conectado al puerto de entrada. I0.4 del host PLC y el botón de selección de modo suave está conectado al puerto de entrada I0.5 de la computadora host

(4) Alto El detector de nivel de agua está conectado al puerto de entrada I0. 6 del host PLC, y el detector de bajo nivel de agua está conectado al puerto de entrada I0.17 del host

2. Puerto de salida

(1) Host PLC El puerto de salida. Q0.0 controla la válvula solenoide de entrada de agua.

(2) El puerto de salida del host del PLC Q0.1 controla el contactor de avance del motor.

(3) El puerto de salida del host del PLC Q0.2 controla el contactor de inversión del motor.

(4) El puerto de salida del host del PLC Q0.3 controla el embrague de drenaje.

(5) El puerto de salida Q0.4 del host PLC controla el embrague electromagnético de deshidratación.

(6) El puerto de salida Q0.5 del host PLC controla el zumbador.

2.3 Diseño del software del sistema

El proceso de trabajo detallado del sistema de control de la lavadora totalmente automática es el siguiente.

(1) Presione el botón de inicio para encender la lavadora y prepararse para ingresar al estado de lavado.

(2) El usuario configura el nivel del agua y el modo de lavado (modo estándar o modo suave).

(3) La lavadora abre la electroválvula de entrada de agua y comienza a introducir agua desde el exterior.

(4) El detector de nivel de agua detecta que el agua está en su sitio y comienza a lavar.

(5) La rotación hacia adelante y hacia atrás del motor se turnará según el tiempo de cambio del modo de lavado diseñado.

(6) El lavado continúa durante 10 minutos.

(7) La lavadora activa el embrague de drenaje para comenzar a drenar el agua y continúa durante 3 minutos.

(8) La lavadora cierra el embrague de drenaje.

(9) Repita los pasos (3)~(8) una vez.

(10) La lavadora abre la electroválvula de entrada de agua e inicia la entrada de agua.

(11) El detector de nivel de agua detecta que la cama está en su sitio y comienza a lavar la ropa.

(12) La rotación hacia adelante y hacia atrás del motor se turnará según la duración del tiempo de cambio del modo de lavado establecido.

(13) El lavado continúa durante 5 minutos.

(14) La lavadora activa el embrague de drenaje para comenzar a drenar el agua y continúa durante 3 minutos.

(15) La lavadora cierra el embrague de drenaje.

(16) Repita los pasos (10)~(15) una vez.

(17) La lavadora controla el embrague electromagnético de deshidratación para realizar la deshidratación y, al mismo tiempo, abre el embrague de drenaje, de modo que el agua sucia en el barril de la lavadora pueda descargarse a tiempo durante la deshidratación. proceso.

(18) Continuar la deshidratación durante 2 minutos.

(19) Completar la colada.

Con base en la descripción anterior del proceso de trabajo de una lavadora completamente automática, se puede diseñar el diagrama de flujo principal de la parte PLC del sistema de control de la lavadora completamente automática, como se muestra en la Figura 2.4.

Figura 2.4 Diagrama de flujo del programa principal de lavadora totalmente automática

El diagrama de flujo del subprograma de lavandería se muestra en la Figura 2.5.

Figura 2.5 Diagrama de flujo de la subrutina de lavado

El proceso de trabajo de la subrutina de lavadora es el siguiente.

(1) Iniciar la subrutina de lavadora.

(2) Abra la válvula solenoide para dejar entrar agua y detectar el nivel del agua al mismo tiempo.

(3) Si el nivel del agua alcanza la posición deseada, seleccione el modo de lavado, estándar o suave.

(4) Lavar durante 10 minutos.

(5) Escurrir el agua durante 3 minutos.

(6) Cuando finaliza el tiempo de drenaje, finaliza el subprograma de lavado.

La subrutina del proceso de limpieza se muestra en la Figura 2.6

Figura 2.6 Diagrama de flujo de la subrutina de limpieza

El proceso de trabajo que se muestra en la Figura 2.6 es el siguiente.

(1) Iniciar la subrutina de limpieza.

(2) Abra la válvula solenoide para dejar entrar agua y verifique si el agua está al nivel especificado.

(3) Selecciona el modo de limpieza, estándar o suave.

(4) Comience a lavar la ropa y espere 5 minutos.

(5) Cuando el cronómetro expira, comienza el drenaje.

(6) Tiempo 3min.

(7) Se completa el drenaje y se completa la subrutina de limpieza.

Los modos de lavado de ropa del subprograma de lavandería y del subprograma de limpieza se dividen en modo estándar y modo suave. El diagrama de flujo de lavado de ropa en modo estándar y el diagrama de flujo de lavado de ropa en modo suave se muestran en la Figura 2.7. El proceso es el siguiente.

(1) Modo estándar; el motor primero gira hacia adelante durante 5 segundos, se detiene durante 1 segundo y luego gira hacia atrás durante 5 segundos.

(2) Modo estándar; el motor primero gira hacia adelante durante 3 segundos, se detiene durante 1 segundo y luego gira hacia atrás durante 3 segundos.

Figura 2.7 Diagrama de flujo del modo estándar y del modo suave

Consulte el apéndice para ver el diagrama de escalera del PLC CPU222 de la serie Siemens S7-200 del sistema de control de la lavadora totalmente automática.

3 Resumen

3.1 Resumen del trabajo

En el diseño de la investigación de este tema, se estudiaron cuidadosamente los últimos métodos de control. Después de una cuidadosa selección y un diseño repetido, se determinó que Siemens PLC controlaría la lavadora totalmente automática, centrándose en el diseño y discusión del software y hardware.

Este artículo realiza principalmente el siguiente trabajo de investigación.

① Este artículo resume el proceso de desarrollo de lavadoras totalmente automáticas y los últimos avances en tecnología de control.

② Se explican el principio de funcionamiento y los requisitos de la lavadora totalmente automática.

③ Realicé una investigación y un diseño en profundidad sobre la tecnología de control PLC.

Este proyecto de graduación me hizo sentir profundamente que mientras me esfuerce, seré recompensado. Cuando encuentre problemas, debo comunicarme con profesores y compañeros de clase más a menudo y utilizar recursos en línea para aprender. A través de este proyecto de graduación, me di cuenta de que el aprendizaje es un proceso de acumulación a largo plazo que debo continuar aprendiendo en mi trabajo y en mi vida futura, y esforzarme por mejorar mis conocimientos y mi calidad integral. En resumen, todo es difícil al principio y hay que aplicar el conocimiento para darse cuenta de su valor. Hay algunas cosas que creo que he aprendido, pero es completamente diferente descubrirlas cuando realmente las uso. Así que creo que sólo puedes aprenderlas cuando realmente puedes usarlas.

Agradecimientos

Este artículo se completó bajo la cuidadosa dirección del maestro Gao Yuan. Su profundo conocimiento, su estilo de trabajo riguroso, su aguda visión de exploración científica, su buena alfabetización científica y su cuidado meticuloso por el aprendizaje de los estudiantes me han educado y conmovido profundamente, y me beneficiarán a lo largo de mi vida. ¡Me gustaría expresar mi más sincero agradecimiento al Maestro Gao!

Me gustaría expresar mi agradecimiento a los compañeros que me brindaron ayuda desinteresada durante el proceso de redacción de la tesis. Siempre me han apoyado y ayudado. El éxito final también se debe a su gran esfuerzo.

Gracias a la sucursal de Qinhuangdao de la Universidad Northeastern por capacitarme. Mi alma mater no solo me enseñó habilidades profesionales en cuatro años, sino que también me ayudó a establecer una perspectiva optimista, positiva y emprendedora de la vida y los valores, que todo esto me ayudará. Es mi riqueza de por vida.

¡Un agradecimiento especial a mis padres y familia por su total apoyo material y espiritual y su cuidado desinteresado! Son ellos quienes me dan la fuerza para seguir adelante, quienes comparten conmigo el dolor del fracaso, quienes me dan la sabiduría, el coraje y la fe para afrontar la vida y afrontar la vida. ¡Gracias por todo lo que han hecho por mí!

Finalmente, me gustaría expresar mi más sincero agradecimiento a todos mis compañeros, profesores, familiares y amigos que se han preocupado, comprendido, apoyado y ayudado.

Le digo sinceramente: ¡Gracias!

Referencias

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[2]. Wang Yonghua. Tecnología moderna de aplicación de PLC y control eléctrico [M]. Beijing: Beihang University Press, 2003

[3]. práctica [M], People's Posts and Telecommunications Press, 2010

[4]. Principio y diseño del sistema de aplicación Sun Mingjian S7-200PLC [M], Machinery Industry Press, 2007

[5]. Cheng Zihua, Zhan Yongrui. Control industrial de aprendizaje por vídeo: tecnología de aplicación Siemens S7-200PLC[M], People's Posts and Telecommunications Press, 2010

[6]. Jingquan. Tutorial de tecnología de controlador programable[M]. Beijing: Higher Education Press, 2001

Apéndice

Apéndice 1: Programa de diagrama de escalera

Diagrama de escalera Me agregas y te lo paso