PLC 기반 전자동 세탁기 설계

PLC를 기반으로 한 전자동 세탁기 제어

Abstract

지속적인 과학기술의 발전과 사회의 급속한 발전으로 세탁기는 가정용이 되었다 사람들의 일상생활과 밀접한 가전제품.

가전제품을 기반으로 한 기존 세탁기의 제어는 더 이상 사람들의 자동화 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 사람들의 요구를 더 잘 충족시키기 위해 세탁기는 자동화 기술의 발전에 의존해야 합니다. 자동화 기술의 급속한 발전으로 세탁기는 반자동에서 전자동으로 발전했으며, 지능형 세탁기로 발전하고 있습니다.

전자동, 다기능, 지능형 세탁기가 개발 방향이다. 점점 더 널리 보급되는 전자동 세탁기에 기초하여 이 설계는 Siemens가 생산한 PLC를 사용하여 전자동 세탁기를 제어합니다. 기존 릴레이 논리 제어 시스템과 비교하여 세탁기의 신뢰성과 에너지 절약이 향상되었습니다. PLC 제어에는 많은 수의 움직이는 부품과 전자 부품이 필요하지 않으며 배선이 크게 줄어드는 동시에 시스템 유지 관리가 간단하고 유지 관리 시간이 단축됩니다.

이 기사에서는 먼저 세탁기의 개발을 소개한 다음 세탁기의 설계에 중점을 두고 프로그램 흐름도와 프로그래밍 소프트웨어를 설명하고 마지막으로 시스템을 시뮬레이션합니다. PLC는 버튼과 리미트 스위치의 외부 입력 신호의 변화를 샘플링하고 해당 프로그램을 실행한 다음 제어 모터 정역회전 및 탈수 처리를 출력합니다. 제어 방법은 유연하고 다양합니다.

마지막으로 이 주제에 대해 진행된 작업을 요약하고 추가 연구에 대한 자체 의견을 제시합니다. 이번에 설계한 전자동 세탁기의 공정 요구 사항은 개선이 필요하며, 탈수 시간과 세탁 시간을 별도로 설정할 수 없어 더 이상의 개선은 이뤄지지 않았다. 일상생활에서 전자동 세탁기가 널리 사용되는 것을 바탕으로 이 디자인은 광범위한 홍보 가치를 가지고 있습니다.

키워드: 전자동 세탁기, PLC, 제어

목차

1 소개 1

1.1 주제 개요 1

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1.2 세탁기 개발 개요 1

1.3 연구의 목적과 의의 2

1.4 본 연구의 주요 내용 3

2 시스템 하드웨어 설계 4

2.1 시스템 제어 요구 사항 4

2.2 시스템 하드웨어 설계 5

2.3 시스템 소프트웨어 설계 8

3 요약 13

3.1 작업 요약 13

사사 14

참고 자료 15

부록 16

부록 1 : Ladder Diagram 프로그램 16

1 소개

1.1 프로젝트 개요

이 디자인은 PLC 제어를 사용한 PLC 기반 전자동 세탁기 제어를 기반으로 합니다. 개발 주기가 짧고 개발 비용이 저렴하며 신뢰성이 높습니다. 성능이 뛰어나 현장 제어에 직접 사용할 수 있습니다. 이 디자인은 간단한 조작, 안정적인 사용, 편리한 유지보수 및 수리를 주요 디자인 방향으로 삼았습니다.

보통 세탁기를 이용해 옷을 세탁할 때는 세탁, 청소, 배수, 탈수의 4단계를 거쳐야 하는데 전자동 세탁기에서는 이런 과정이 완전히 끝난다. PLC. 전자동 세탁기는 세탁기 고장을 방지할 수 있을 만큼 신뢰할 수 있는 제어 시스템이 필요합니다.

전자동 세탁기의 간단한 작동 과정은 그림 1.1과 같다. 세탁 방법과 세탁 물량 선택은 세탁기에 옷을 넣은 후 수동으로 선택해야 한다. 세탁 매개변수를 선택해야 합니다. 세탁 매개변수를 선택한 후 시작 버튼을 누르면 세탁기가 자동으로 전체 과정을 완료합니다.

그림 1.1 전자동 세탁기의 간단한 작동 과정

1.2 세탁기 개발 개요

세계 최초의 세탁기 탄생 1858년에 이 세탁기를 사용했는데 손이 많이 가고 옷이 손상되어 널리 사용되지는 않았지만 기계세탁의 시작을 알렸습니다. 1874년, "손 씻기 시대"는 전례 없는 도전에 직면했습니다. 미국인들은 나무로 만든 수동식 세탁기를 발명했습니다. 1880년 미국은 증기세탁기를 발명하면서 증기의 힘이 인간의 힘을 대체하기 시작했습니다. 스팀세탁기에 이어 수력세탁기와 내연기관세탁기도 속속 등장했다.

1910년 미국은 세계 최초의 전기세탁기 시험생산에 성공했고, 전기세탁기의 등장은 인간의 가사 자동화의 시작을 알렸다. 1922년 미국은 세탁기의 세탁 구조를 변형시켜 드래그식을 교반식으로 바꾸면서 세탁기의 구조를 고정시킨 것이 최초의 교반식 세탁기의 탄생이다. 1932년 미국은 최초의 드럼세탁기 개발에 성공했습니다. 1955년 영국 제트세탁기를 기반으로 일본은 오늘날에도 여전히 인기가 있는 독특한 펄세이터 세탁기를 개발했습니다.

전자동 세탁기는 구조적으로 맥동형, 교반형, 드럼형으로 구분된다. 현재 국내에서 판매되는 세탁기는 대부분 펄세이터형과 드럼형 세탁기이며, 가장 많이 공급되는 것은 펄세이터형 세탁기이다. 펄세이터 세탁기의 특징은 청소율은 높지만 옷의 마모가 많이 발생한다는 것이다. 드럼세탁기는 마모율이 적지만 펄세이터형에 비해 청소율이 낮고 가격이 비싼 것이 가장 큰 장점이다.

세탁기 제품은 일반형, 반자동, 완전자동 세 가지로 분류된다. 일반 세탁기와 반자동 세탁기 모두 세탁, 건조, 배수의 전체 과정을 완료하기 위해 사람의 개입이 필요한 반면, 전자동 세탁기는 전체 세탁, 건조, 배수 과정에서 사람의 조작과 모니터링이 필요하지 않습니다.

국내외 세탁기 브랜드로는 하이얼, 리틀스완, 로얄스타, 파나소닉, 월풀나르시스, LG판다, 지멘스, 히타치 등이 있다.

1.3 프로젝트 연구의 목적과 의의

이 프로젝트는 주로 전자동 세탁기의 제어에 중점을 두고 있습니다. 세탁기는 물 유입, 세탁, 세탁 등을 실현할 수 있어야 합니다. 배수, 탈수 및 경보. 제어 방법은 작동이 간단하고 안정적이며 신뢰할 수 있으며 유지 관리 및 수리가 쉽습니다. 제어 방법을 결정하고 생산에 투입한 후에는 제어 시스템의 설계 시간과 디버깅 주기를 단축하고 비용을 절감해야 합니다.

릴레이 제어를 사용하는 기존 세탁기의 장점은 간단한 장치 구조, 저렴한 가격, 강력한 간섭 방지 능력입니다. 그러나 이는 또한 몇 가지 문제를 야기합니다. 예를 들어, 대부분의 제어 계전기는 장기간의 마모 및 작업 피로로 인해 쉽게 손상되며, 계전기의 접점은 아크가 발생하고 심지어 서로 녹아서 오작동을 일으키기 쉽습니다. . 최대 부하 조건에서 대형 계전기는 많은 열과 소음을 발생시키고 많은 전력을 소비합니다. 더욱이, 릴레이 제어 시스템은 수동으로 배선하고 설치해야 하며, 간단한 변경이 있을 경우 수정, 설치 및 디버그에도 많은 시간과 인력, 물적 자원이 소요됩니다. 이러한 종류의 회로에는 배선이 많으므로 작은 제어 회로에만 적합합니다.

릴레이 제어보다 PLC 제어를 사용하는 것이 훨씬 좋습니다.

(1) 높은 신뢰성과 강력한 간섭 방지 능력은 전기 제어 장비의 핵심 성능입니다. PLC는 현대적인 대규모 집적 회로 기술을 채택하고 엄격한 생산 공정을 통해 제조됩니다. 내부 회로는 고급 간섭 방지 기술을 채택하고 높은 신뢰성을 갖습니다.

(2) 완벽한 지원 시설, 완벽한 기능, 강력한 적용성 오늘날 PLC의 발전으로 대형, 중형, 소형 크기의 다양한 제품이 탄생했습니다. 다양한 규모의 산업 제어 상황에 사용할 수 있습니다.

(3) 배우고 사용하기 쉬우며 엔지니어링 및 기술 인력에게 인기가 있습니다. 일반 산업 제어 컴퓨터인 PLC는 산업 및 광업 기업을 위한 산업 제어 장비입니다.

(4) 시스템 설계 및 구축 작업량이 적고 유지 관리가 용이하며 수정이 쉽습니다. PLC는 배선 논리 대신 저장 논리를 사용하므로 제어 장비의 외부 배선이 크게 줄어들고 작업 시간이 단축됩니다. 제어시스템의 설계 및 구축주기가 대폭 단축되고 유지보수가 용이해집니다. 더 중요한 것은 프로그램을 변경함으로써 동일한 장비의 생산 프로세스를 변경할 수 있다는 것입니다. 이는 품종이 다양하고 배치가 작은 생산 상황에 매우 적합합니다.

(5) 소형, 경량 및 저에너지 소비로 인해 기계 내부에 설치가 용이합니다.

1.4 본 연구 프로젝트의 주요 내용

이 프로젝트는 신뢰성이 높고 작동이 쉬운 전자동 세탁기 제어 방법을 개발해야 하며, 주로 PLC 제어를 사용합니다. 모터의 정회전 및 역회전 제어, 클러치 제어, 입구 및 출구 솔레노이드 밸브 제어, 순환 제어, 보호 및 연동 기능이 포함됩니다.

연구의 구체적인 내용은 다음과 같습니다.

(1) 세탁기의 개발, 구조 및 제어 요구 사항에 대한 심층적인 이해.

(2) 제어 시스템 설계.

하드웨어 설계, PLC 선택, 각 하드웨어 모듈 소개, 소프트웨어 설계, 프로그래밍 방법 등을 포함합니다.

(3) 컴파일된 컴파일 프로그램에 대해 시뮬레이션 디버깅 및 시뮬레이션을 수행합니다.

2 시스템 하드웨어 설계

2.1 시스템 제어 요구 사항

전자동 세탁기 시스템에서 PLC는 주로 다음 기능을 완료합니다.

1. 감지 기능

(1) 세탁기를 감지하는 방법은 표준 또는 소프트 선택입니다.

(2) 세탁 중 수위를 감지하고 높은 수위 또는 낮은 수위를 선택합니다.

(3) 급수구가 필요한 수위에 도달했는지, 즉 급수구가 완료되었는지 확인하십시오.

(4) 배수가 완료되었는지 확인하세요.

2. 제어 기능

(1) 급수, 세탁, 배수, 청소, 탈수 등 세탁기의 동작을 제어합니다.

(2) 세탁, 청소, 탈수 등의 시간을 조절하세요.

(3) 세탁, 청소 등의 효과를 조절합니다.

(4) 세탁기에서 한 작업의 완료와 다음 작업으로의 정확한 전환을 제어합니다.

(5) 세탁기가 세탁을 완료하면 신호 프롬프트를 제어합니다.

자동세탁기의 디자인은 위의 기능 외에도 외관 디자인, 형태 등의 측면도 고려해야 한다. 특히 세탁기의 수동 제어 조작 패널에서는 인간-기계 인터페이스의 기본 요구 사항을 순차적으로 충족합니다.

그림 2.1과 같이 전자동 세탁기의 조작반을 설계한다. 그 중 급수, 정회전, 역회전, 배수 및 탈수는 단일 기호 세탁기의 작동 상태를 나타내는 신호등이며 부저는 세탁 중 특정 상태의 전환을 나타내는 소리 표시입니다. 작동, 시작, 정지, 고수위, 저수위, 표준, 소프트 등은 수동 제어 버튼으로 일부 제어 신호를 수동으로 입력하는 데 사용됩니다.

그림 2.1 전자동 세탁기 조작 패널

실생활에서 조작 패널은 일반적으로 세탁기 윗면에 위치하며, 보다 개인화된 그래픽 디자인 요소가 필요하다 그리고 조작 패널은 컴퓨터와 함께 배치되지 않는 경우가 많아 배선 문제를 고려해야 합니다.

2.2 시스템 하드웨어 설계

이전 섹션에서 비행대 전자동 세탁기의 기능 분석을 바탕으로 그림 2.2에 표시된 전자동 세탁기 하드웨어 시스템 블록 다이어그램은 다음과 같습니다. 디자인되었습니다.

그림 2.2 전자동 세탁기의 하드웨어 시스템 블록 다이어그램

Siemens S7-200 시리즈 PLC가 이 전자동 세탁기의 제어 호스트로 선택되었습니다. 이 제어 시스템에는 8개의 디지털 입력과 6개의 디지털 출력이 있으며 14개의 I/O 포인트와 프로그램 용량이 필요합니다. 이 시스템의 호스트로 CPU222가 선택되었습니다.

PLC 호스트의 I/O 자원을 할당하며 할당은 표 2.1과 같습니다.

이름 주소 신호 설명

입력 신호

시작 버튼 I0.0은 세탁기를 시작합니다.

정지 버튼 I0.1은 세탁기를 중지합니다.

고수위 버튼 I0.2 고수위 선택

저수위 버튼 I0.3 저수위 선택

표준 모드 버튼 I0.4 표준 모드 선택

소프트 모드 버튼 I0.5 소프트 모드 선택

고수위 감지 I0 .6 고수위 감지

저수위 감지 I0.7 저수위 감지

출력 신호

물 입구 솔레노이드 밸브 Q0.0 물 유입 제어

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모터 정방향 접촉기 Q0.1 모터 정방향 제어

모터 역방향 접촉기 Q0.2 모터 역방향 제어

배수 클러치 Q0.3 배수 제어

탈수 전자 클러치 Q0.4 탈수 제어

부저 Q0.5 사운드 프롬프트

표 2.1 I/O of 완전 자동 세탁기 제어 시스템의 PLC 호스트 O 자원 할당

PLC 호스트의 I/O 자원 할당과 PLC 호스트의 하드웨어 블록 다이어그램에 따르면 PLC 호스트의 하드웨어 배선 다이어그램은 다음과 같습니다. 그림 2.3에 나와 있습니다.

그림 2.3 전자동 세탁기 PLC 제어부의 하드웨어 배선도

1. 입력 포트

(1) 시작 버튼은 PLC 호스트의 입력 포트 I0 0, 정지 버튼은 호스트 컴퓨터의 입력 포트 I0.1에 연결됩니다.

(2) 높은 수위 버튼은 입력 포트 I0에 연결됩니다. .2 PLC 호스트 컴퓨터의 저수위 버튼은 호스트 컴퓨터의 입력 포트 I0.3에 연결됩니다.

(3) 표준 모드 선택 버튼은 입력 포트에 연결됩니다. PLC 호스트의 I0.4 및 소프트 모드 선택 버튼은 호스트 컴퓨터의 입력 포트 I0.5에 연결됩니다.

(4) 높음 수위 감지기는 입력 포트 I0에 연결됩니다. PLC 호스트의 6, 저수위 감지기는 호스트의 입력 포트 I0.17에 연결됩니다.

2. 출력 포트

(1) PLC 호스트 출력 포트 Q0.0은 물 유입 솔레노이드 밸브를 제어합니다.

(2) PLC 호스트 출력 포트 Q0.1은 모터 순방향 접촉기를 제어합니다.

(3) PLC 호스트 출력 포트 Q0.2는 모터 역회전 접촉기를 제어합니다.

(4) PLC 호스트 출력 포트 Q0.3은 배수 클러치를 제어합니다.

(5) PLC 호스트의 출력 포트 Q0.4는 탈수 전자 클러치를 제어합니다.

(6) PLC 호스트 출력 포트 Q0.5는 버저를 제어합니다.

2.3 시스템 소프트웨어 설계

전자동 세탁기 제어 시스템의 세부 작업 과정은 다음과 같다.

(1) 시작버튼을 눌러 세탁기의 전원을 켜고 세탁상태로 들어갈 준비를 합니다.

(2) 물높이와 세탁 모드(표준 모드 또는 소프트 모드)를 사용자가 설정합니다.

(3) 세탁기가 급수 솔레노이드 밸브를 열고 외부에서 물을 투입하기 시작합니다.

(4) 수위 감지기는 물이 제자리에 있음을 감지하고 세척을 시작합니다.

(5) 설계된 세탁 모드 전환 시간에 따라 모터의 정회전과 역회전이 교대로 진행됩니다.

(6) 세척은 10분 동안 계속됩니다.

(7) 세탁기는 배수 클러치를 켜서 배수를 시작하고 3분간 계속됩니다.

(8) 세탁기가 배수 클러치를 닫습니다.

(9) (3)~(8) 단계를 1회 반복합니다.

(10) 세탁기가 급수 솔레노이드 밸브를 열고 급수를 시작합니다.

(11) 수위 감지기는 침대가 제자리에 있는지 감지하고 빨래를 시작합니다.

(12) 설정된 세탁 모드 전환 시간에 따라 모터의 정회전과 역회전이 교대로 진행됩니다.

(13) 세탁은 5분간 계속됩니다.

(14) 세탁기는 배수 클러치를 작동시켜 배수를 시작하며 3분간 지속된다.

(15) 세탁기가 배수 클러치를 닫습니다.

(16) (10)~(15) 단계를 1회 반복합니다.

(17) 세탁기는 탈수 전자 클러치를 제어하여 탈수를 수행하는 동시에 배수 클러치를 열어 탈수 중에 세탁기 통의 더러운 물을 적시에 배출할 수 있습니다. 프로세스.

(18) 2분간 탈수를 계속합니다.

(19) 세탁을 완료하세요.

위의 전자동 세탁기 작동 과정에 대한 설명을 바탕으로 그림 2.4와 같이 전자동 세탁기 제어 시스템의 PLC 부분의 주요 흐름도를 설계할 수 있습니다.

그림 2.4 전자동 세탁기 메인 프로그램 흐름도

세탁 하위 프로그램의 흐름도는 그림 2.5에 나와 있습니다.

그림 2.5 세탁 서브루틴 흐름도

세탁기 서브루틴의 작동 과정은 다음과 같습니다.

(1) 세탁기 서브루틴을 시작합니다.

(2) 솔레노이드 밸브를 열어 물을 유입시키는 동시에 수위를 감지합니다.

(3) 수위가 원하는 위치에 도달하면 표준 또는 저속 세탁 모드를 선택하세요.

(4) 10분간 세탁.

(5) 3분간 물을 빼세요.

(6) 배수 시간이 지나면 세탁 하위 프로그램이 종료됩니다.

그림 2.6에 청소 프로세스 서브루틴이 나와 있습니다.

그림 2.6 청소 서브루틴 흐름도

그림 2.6에 표시된 작업 프로세스는 다음과 같습니다.

(1) 청소 서브루틴을 시작합니다.

(2) 솔레노이드 밸브를 열어 물을 유입시킨 후, 물이 규정된 수위인지 확인하세요.

(3) 표준 또는 소프트 중에서 청소 모드를 선택합니다.

(4) 빨래를 시작하고 5분간 기다립니다.

(5) 타이머가 만료되면 배수가 시작됩니다.

(6) 타이밍 3분.

(7) 배수가 완료되고 청소 서브루틴이 완료됩니다.

세탁 하위 프로그램과 청소 하위 프로그램의 세탁 모드는 표준 모드와 소프트 모드로 구분됩니다. 표준 모드 세탁 흐름도와 소프트 모드 세탁 흐름도는 그림 2.7과 같다.

(1) 표준 모드에서는 모터가 먼저 5초 동안 정방향으로 회전하고 1초 동안 정지한 다음 5초 동안 역방향으로 회전합니다.

(2) 표준 모드에서는 모터가 먼저 3초 동안 정방향으로 회전하고 1초 동안 정지한 다음 3초 동안 역방향으로 회전합니다.

그림 2.7 표준 모드 및 소프트 모드 흐름도

전자동 세탁기 제어 시스템의 Siemens S7-200 시리즈 PLC CPU222의 래더 다이어그램에 대한 부록 참조

3 요약

3.1 작업 요약

이 주제의 연구 설계에서는 최신 제어 방법을 신중하게 연구했습니다. 신중한 선택과 반복적인 설계를 거쳐 Siemens PLC가 소프트웨어와 하드웨어의 설계와 논의에 중점을 두고 전자동 세탁기를 제어하기로 결정했습니다.

본 글은 주로 다음과 같은 연구 작업을 진행하고 있습니다.

① 이 글은 전자동 세탁기의 개발 과정과 최근 제어 기술의 발전 과정을 요약한 것이다.

② 전자동 세탁기의 작동원리와 요구사항을 설명한다.

③ PLC 제어 기술에 대한 심층적인 연구와 설계를 진행했습니다.

이 졸업 프로젝트를 통해 노력한 만큼 보상을 받을 수 있다는 것을 깊이 느끼게 되었습니다. 문제가 발생하면 교사 및 급우들과 더 자주 소통하고 온라인 리소스를 활용하여 학습해야 한다는 생각이 들었습니다. 이번 졸업 프로젝트를 통해 저는 학습이 장기적인 축적 과정이라는 것을 깨달았습니다. 앞으로도 일과 삶에서 계속해서 배우고 지식과 종합적인 자질을 향상시키기 위해 노력해야 합니다. 요컨대, 모든 것은 처음에는 어렵고, 그 가치를 실현하려면 지식을 적용해야 한다는 것입니다! 배웠다고 생각하는 것들도 있지만, 실제로 사용해 보아야 알 수 있는 것은 전혀 다르기 때문에 실제로 사용해 볼 때 비로소 배울 수 있다고 생각합니다.

감사의 글

이 글은 Gao Yuan 선생님의 세심한 지도 하에 작성되었습니다. 그의 심오한 지식, 엄격한 작업 스타일, 예리한 과학적 탐구 비전, 뛰어난 과학적 지식, 학생들의 학습에 대한 세심한 배려는 저에게 깊은 교육과 감동을 주었으며 평생 동안 저에게 도움이 될 것입니다. 여기, 가오 선생님께 진심으로 감사의 말씀을 전하고 싶습니다!

논문을 쓰는 과정에서 늘 아낌없는 도움을 준 동기들에게 감사 인사를 전하고 싶습니다. 마지막 성공도 그들의 엄청난 노력 덕분이었습니다.

저를 훈련시켜주신 북동대학교 진황도 분원에 감사드립니다. 모교에서는 4년 동안 전문적인 기술을 가르쳤을 뿐만 아니라 삶과 가치관에 대해 낙관적이고 긍정적이며 진취적인 관점을 확립하는 데 도움을 주었습니다. 그것은 내 평생의 재산입니다.

물질적, 정신적 지원과 사심 없는 보살핌을 베풀어 주신 부모님과 가족에게 특별히 감사드립니다! 나에게 앞으로 나아갈 힘을 주고, 실패의 고통을 함께 나누며, 삶에 직면할 수 있는 지혜와 용기, 믿음을 주는 사람들입니다.

마지막으로 저를 걱정해주시고 이해해주시고 응원해주시고 도와주신 동급생, 선생님, 친척, 친구들 모두에게 진심으로 감사의 말씀을 전하고 싶습니다!

진심으로 감사드립니다!

참고자료

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[2]. Wang Yonghua, 현대 전기 제어 및 PLC 응용 기술 [M], 베이징: Beihang University Press, 2003

[3] Xie Liping, Wang Zhanfu, Siemens S7-200 시리즈 PLC 빠른 소개. practice [M], People's Posts and Telecommunications Press, 2010

[4]. Zhang Yang, Cai Chunwei, Sun Mingjian. S7-200PLC 원리 및 응용 시스템 설계 [M], 기계 산업 출판사, 2007

[5] Cheng Zihua, Zhan Yongrui. 비디오 학습 산업 제어-Siemens S7-200PLC 응용 기술[M], People's Posts and Telecommunications Press, 2010

[6]. Jingquan .프로그래머블 컨트롤러 기술 튜토리얼[M]. 베이징: 고등 교육 출판사, 2001

부록

부록 1: 래더 다이어그램 프로그램

래더 다이어그램 당신은 나를 추가합니다 그리고 그것을 당신에게 전달하세요