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毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
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1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述： |
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文 献 综 述 摘要 本文主要介绍了应用PLC构成全自动洗衣机控制系统，系统介绍了全自动洗衣机工艺流程以及基于西门子的S7—200系列PLC的全自动洗衣机实施方案。为了提高全自动洗衣机的运行水平，PLC是该系统的重要组成单元，各单元按一定拓扑结构互连构成全自动洗衣机的控制系统，并用MM440变频器进行变频调速。研究结果表明，该系统不仅具有较强的并行协调处理能力，而且具有高可靠性、灵活性和可扩展性，以及高速处理能力等优点。同时运用组态软件来实现PLC全自动洗衣机的实时在线监控。 关键词 PLC 变频器 全自动洗衣机 组态 1 PLC的产生与发展趋势 可编程控制器就是一种利用计算机原理为顺序控制专门设计的、通用的、使用方便的装置。它采用了专用设计的硬件，而使用性能都是通过控制程序来确定的。 在PLC发展初期，CPU的采购规模直接制约了PLC的生产成本，许多国际跨国公司甚至采用的是自己专用的CPU，因此，PLC一度被一些国际跨国公司垄断生产。进入21世纪，由于CPU的成本不断下降，PLC生产的硬件门槛正在降低，同时国内软件技术水平大幅度提高，具备了小型系统软件的开发能力。这种变化趋势尤其加快了小型PLC的国产化进程，由于小型PLC多作为独立控制器运行，对通信能力要求不高，其技术设计的核心集中在开发解释梯形图语言的程序。 目前，国内PLC生产厂家有近30余家，并有迹象显示，更多的来自于原PLC应用的技术人员准备加入到小型PLC开发的行列，有的甚至已经进入试生产阶段。但在目前已经上市的众多PLC产品中，还没有形成规模化的生产和名牌产品，甚至还有一部分是以仿制、来件组装或“贴牌”方式生产。中国的PLC市场需求将持续增长，其增长幅度在未来三年内将维持在10％以上，小型PLC产品仍将是市场主流并保持60％以上的市场份额，小型PLC主要用于设备控制(OEM)，在纺织机械、塑料机械、数控机床、小型包装机械上运用广泛。 可以说，PLC开发技术上的瓶颈随着技术标准的开放正在不断消除。但技术的产品化和产品的市场化却是众多国产PLC厂商面临的最大问题，面对国际厂商数十年的规模化生产和市场管理经验，国内厂商更多地只停留在小批量生产和维系生存的起步阶段，离真正量产、市场化经营乃至创建品牌还有很长的路要走。与此同时，国产PLC的低价优势也正在受到新的挑战。 2 全自动洗衣机控制系统功能说明 洗衣机是人们日常生活中常见的家电，已成为人们生活中不可缺少的家用电器，但是传统的基于继电器的控制系统，已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求。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。自动化技术的飞速发展，使得洗衣机由最初的半自动式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。 通常的，人们采用洗衣机来洗衣服需要经历洗衣、清洗、排水、脱水、报警等5个环节，而在全自动洗衣机中，这样的一个过程完全由PLC和变频器来完成，在洗衣的过程中用变频器来控制电动机的频率。并且，全自动洗衣机需要其控制系统足够可靠，以避免洗衣机轻易出现故障。 按下启动按钮后，洗衣中的水位选择（高水位洗衣、中水位洗衣、低水位洗衣）需要在人们将衣服放入洗衣机洗衣服之后手动来选择，而且是必须选择的洗衣参数。当选择了一种洗衣参数后，洗衣机就会自动完成洗衣服的整个过程。 3 PLC的硬件配置 全自动洗衣机选择西门子S7-200系列PLC作为全自动洗衣机的控制主机。在西门子S7-200系列PLC中又有CPU221、CUP222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自动洗衣机系统中总共有8个数字量输入，6个数字量输出，共需14点I/O，根据I/O点数及程序容量，因为CPU224XP有14个数字量输入，10个数字量输出，所以选择了CPU224XP作为其主机。 4 PLC技术在全自动洗衣机中的作用 随着计算机技术的发展，人们已经不再满足半自动洗衣机的洗涤方式，改为选用全自动洗衣机。全自动洗衣机通过可编程序控制器来实现洗涤过程，省时省力。全自动洗衣机系统中，PLC主要完成以下功能： (l) 检测功能 (a) 检测洗衣时的水位：高水位或者是低水位的选择。 (b) 检测进水是否到了需要的水位，即进水是否完成。 (c) 检测排水是否已经完成。 (d) 检测清洗是否完成。 (2) 控制功能。 (a) 控制进水、洗衣、清洗、排水、脱水等洗衣机的动作。 (b) 控制洗衣、清洗、脱水等的时间长短。 (c) 控制清洗的次数。 (d) 控制在洗衣机完成一个动作后到下一个动作的准确转换。 (e) 控制完成洗衣时的信号提示。 这些功能的实现都需要采取自动化手段才能到达，只有用自动化的手段才能达到高效率。在目前的自动控制技术当中，PLC技术有着明显的优势：体积小、功耗低、抗干扰能力强，具有很高的可靠性，其平均无故障率时间间隔，可达50万、甚至100万个小时，具有简单直观的编程模式，具有内部实时时钟等等。这些特点决定其非常适合在全自动洗衣机中的设备控制，因而PLC技术在全自动洗衣机工艺中有着非常重要的作用，因此，全自动洗衣机的生产中，PLC技术有着相当重要的地位。 5 变频器在全自动洗衣机系统中的应用 变频器使用的是MICROMASTER 440简称MM440变频器，是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。本系列变频器由微处理器控制，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极晶体管（IGBT）作为功率输出器件。因此，它们具有很高的运行可靠性和功能的多样性。其脉冲宽度调制的开关频率是可选的，因此降低了电动机运行的噪声。全面而完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。采用变频器对洗衣机正反转时的转速进行变频控制，来实现洗衣机转动时的不同转速。 6 组态在全自动洗衣机系统中的应用 上位机监控软件采用工业通用组态软件组态王，监控组态软件是提供一个人机交互界面，使操作人员可以通过CRT直观的了解洗衣参数及故障报警，根据洗衣需求发出相应的控制指令。另外使用数据存储服务器记录历史数据，为提高效率、制定新的生产方案提供可靠的依据。控制核心采用西门子PLC，其特点是体积小、功能多、可靠性高。编程后的PLC能够按照内部程序对系统进行实时监控，程序启停现场设备。 操作人员通过组态王向PLC发出相应的控制指令后，由PLC对现场进行直接控制。此时即便上位机出现故障(如死机、掉电等)，也不会影响系统的正常工作，这样做大大提高了系统的安全稳定性。 参 考 文 献 [1] 陈建明. 电气控制与PLC应用[M]. 北京：电子工业出版社，2006. [2] 廖常初. PLC基础及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2004. [3] 戴仙金. 西门子S7-200系列PLC应用与开发[M]. 北京：中国水利水电出版社，2007. [4] 张立科. PLC应用开发技术与工程实践[M]. 北京：人民邮电出版社，2005. [5] 殷洪义. 可编程序控制器选择﹑设计与维护[M]. 北京：机械工业出版社，2003. [6] 中国自动化网. 组态王在自动配料系统中的应用[J]. 2006，6(9)：36～47. [7] 严盈富. 监控组态软件与PLC入门[M]. 北京：人民邮电出版社，2007. [8] 张扬. S7-200 PLC原理与应用系统设计[M]. 北京：机械工业出版社，2007. [9] 廖常初. PLC编程及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2007. [10] 周万珍，高鸿斌. PLC分析与设计应用[M]. 北京：电子工业出版社，2004. [11] 张万忠，刘明芹. 电器与PLC控制技术[M]. 北京：化学工业出版社，2003. [12] 雷宏彬, 曹晓娟. 基于PLC和变频器的恒压供水控制系统[J]. 工业仪表与自动化装置，2007，28(9)：38～41. [13] 苏昆哲. 深入浅出西门子WinCC V6[J]. 北京：北京航空航天大学出版社，2004，7(9)：38～51. [14] 王永华. 现代电气及可编程控制技术[M]. 北京：北京航空航天大学，2002. [15] 吴中俊. 可编程控制器原理及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2003. [16] 马小军. 可编程控制器及应用[M]. 南京：东南大学出版社，2007. [18] 王也仿. 可编程序控制器应用技术[M]. 北京：机械工业出版社，2001. [19] 袁任光. 可编程序控制器选用手册[S]. 北京：机械工业出版社，2002. [20] 中国自动化网. 中小型集散配料控制系统的设计与应用[J]. 2006，4(9)：23～67. |
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毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
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2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： |
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(1) 研究的问题 全自动洗衣机控制系统的工作流程，构思PLC控制设计方案。根据要求制定PLC的I/O分配表，应用SIEMENS S7-200可编程控制器编制程序，MM440变频器进行变频调速。应用King View组态软件在上位机上设计工作过程动画，使PLC与上位机联机通信，动画能在上位机上同步演示。 (2) 研究手段 全自动洗衣机系统控制对象电动机均由交流接触器完成起、停控制，电动阀电动机要采用正、反转控制。其中，进水、正转、反转、排水、脱水、为信号灯指示当前洗衣机的工作状态；蜂鸣器为声音指示，指示洗衣机在工作中的某些状态的转换；启动、停止、高水位、中水位、低水位等为手动控制按钮，用来人为手动地输入一些控制信号。 |
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
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指导教师意见： |
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1．对“文献综述”的评语： 该生根据查阅的文献，掌握了基于PLC的全自动洗衣机控制系统的基本原理和结构，能够从整体上掌握全自动洗衣机的发展过程，特别是对全自动洗衣机工艺流程有了比较深入的了解。 2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 课题通过分析全自动洗衣机的工艺流程和控制特点，实现对全自动洗衣机的过程控制。使用PLC作为控制器进行流程控制，变频器进行速度调速，利用组态软件实现对全自动洗衣机系统进行在线监控。该课题工作量适中，有较强的实际应用价值，按照毕业设计安排，得到很好的结果。
指导教师： 年 月 日 |
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所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 |