基于PLC控制的洗碗机系统设计
摘 要：本文对洗碗机的现状及相关文献进行充分调研，调研结果表明智能化一直是各大厂商追求的目标之一，但在目前市场上对于智能商用洗碗机的研究成果较少，产品不多，因此需要设计一种基于PLC的智能化洗碗机控制系统。在明确其设计思路后，经过深入分析，我们发现，在实现该项目的初步构想之前，必须要对相关的硬件和软件进行精心挑选，这些挑选可能涉及到电路、PLC和元器件等。为满足本设计的要求，选择CPU ST40型号的PLC。随后运用西门子PLC编程软件STEP7按照其要求的操作流程对控制系统进行编程。总共设计了13个自动化模式程序块用来实现洗碗机的自动化功能。最后本文将运用组态王开发监控系统对洗碗机整体结构与控制程序按其工作流程进行模拟与仿真，并展示开发监控平台与调整参数的过程。这个洗碗机系统采用了PLC控制，并使用了当前流行的可编程控制技术。通过梯形图编程语言的编程，我们可以实现洗碗机的清洁、消毒和洗涤功能。其本设计产品具有工作时间可调，人机交互界面图形设计简洁，操作简单，工作稳定安全等优点。
关键词：洗碗机；控制系统；西门子PLC；程序
Design of Dishwasher System Based on PLC Control
Abstract：In this paper, the current situation of dishwashers and related literature were fully investigated, the results show that intelligence has been one of the goals of major manufacturers, but in the current market for intelligent commercial dishwashers less research results, there are not many products, so we need to design an intelligent dishwasher control system based on PLC . After clear its design idea, this article carries on the hardware choice first, including the circuit design, the PLC Choice, the component choice. In order to meet the requirements of this design, the choice of CPU ST40model of PLC.. Then use Siemens PLC programming software STEP7 in accordance with its requirements of the operation process of the control system programming. A total of 13 automatic mode program blocks are designed to realize the automatic functions of dishwasher. Finally, the thesis will use kingview to simulate the whole structure and control program of dishwasher according to its workflow, and show the process of developing monitoring platform and adjusting parameters. This design is based on the PLC Control Dishwasher system design, using the current programmable control technology, through the ladder diagram programming language control method to design and write, the utility model can realize the washing function, the disinfection function and the washing function of the dishwasher. The design product has the advantages of adjustable working time, simple graphic design of man-machine interface, simple operation, stable and safe work, etc.
Key words: Dishwasher,；Control system,；Siemens PLC,；Program
第一章 绪论
1.1研究的背景
随着现代社会的发展，日常的工作压力也在不断增加，特别是在餐后，繁重的洗涤任务让人感到疲惫不堪。在一天的辛苦忙碌后，如何安心地享受一下轻松的假期，已经变得日益重要。由于洗碗机和扫地机等设备可以有效地帮助消费者节省大量的劳动力，从而大大缓解了许多家庭的负担。对于需要清洗大量餐具的大型餐饮场学校食堂等地方来说，洗碗机清洗装的需求显得更加尤为重要[1]。智能洗碗机清洗装置在中国市场发展遇到的主要问题是其性能问题，根据以往数年的市场调研数据显示，大众比较关心洗碗机清洗装的耗水量、耗电量及操作是否方便等因素[2]。因此研发出效率高、节约水、节约电和使用操作方便的全自动洗碗机清洗装置控制系统是有巨大市场的[3]。随着技术的不断进步，国内众多电器制造商纷纷推出了多种多样的产品，其中，全自动洗碗机等智能家电的发展尤为迅猛，成为当今市场的热门话题。
1.2国内外研究现状
作为解放人类双手，减少劳动量的的家电产品，诞生至现在，洗碗机技术已经非常成熟[4]。德国有罗伯特·博世有限公司，博克希特，米勒，巴博利，布朗博利，布隆伯里包括西门子在内的20家公司；在意大利有糖果，扎纳斯西、梅利奥尼、迪朗奇等21家洗碗机制造商；法国的洗碗机制造商包括汤姆森和穆里尼克斯；英国的洗碗机制造商包括罗素；西班牙包括法戈尔、伊克尔萨和佩萨；瑞典包括埃尔克斯，超过70%的欧洲家庭都在使用洗碗机[5]。美国主要生产企业有通用电气、软银、美泰等[6]。日本对洗碗机的开发落后于其他欧美国家，1960年，松下电器开发了日本第一台洗碗机，比欧洲晚了33年。此后经济持续低迷，直到1986年洗碗机行业才出现转机，但产量从1995年的18.9万辆增加到1996年的30万辆以上，普及率远低于西方国家[7]。目前，松下、三菱、日立、三洋、夏普和托托等家电企业都在生产洗碗机。国洗碗机产业起步晚，有关数据显示，虽然中国家庭达到1.5亿户，但只有1%的家庭购买洗碗机，而且每年的需求也只有100万辆，但近年来生活水平的提高为市场的再次启动创造了有利条件[8]。随着加速的生活节奏，人们会花更多的时间工作，国内劳动力更累，尤其是面对每顿饭后堆叠的碗筷，清理脏而且浪费时间，中国经济的快速发展和新型城市建设，提高了人们日常的生活质量，改善了人们之间的生活水平，因此装配线产业在这一变化中取得显著卓越的发展，但是我国的餐盘自动清洗装置却对外国尖端设备和核心技术有很高的依赖度，无论是技术还是整体，在引进方面上都会需要大量的资金，这是我国目前洗碗机组装流水线和生产流水线的基本问题，其主要影响因素之一就是控制系统的智能化[9]。因此，必须建立智能化的自动洗碗控制系统来解决目前的问题。
1.3论文研究的目标
完成洗碗机整体布局设计，构建出洗碗机内合理的结构配合以实现洗碗机的预定效果。设计出清洗速度快、控制能力强、扩展能力高，且操作简洁、运行稳定、系统可靠的洗碗机控制系统，并使用安全的智能化控制系统方案满足实际生产需求。完成关键功能的控制程序编程，结合组态控制技术与PLC应用技术进行控制调节。完成对整个安全流程的设计以及完成监控平台的搭建与监控平台的模拟仿真。最终构建出一套完整的基于PLC控制的洗碗机系统设计，为中国的洗碗工具自动化产业做出贡献。
1.4论文研究的内容
采用西门子的PLC控制器，结合PLC理论、智能技术以及控制技术，我们可以独立设计出一套洗碗机自动控制系统，它可以实现自动清洁碗碟，并且可以实现洗碗机内部空间的杀菌、干燥等预期功能。通过仔细研究电子元件手册，精心挑选合适的元器件，并利用专业的软件绘制出精确的控制电路图，熟悉设计的全过程，以及按照规范编写设计说明书，以达到最佳的设计效果。利用西门子PLC编程语言编写完整控制程序，最后利用组态程序进行模拟与仿真。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3论文研究的目标 2
1.4论文研究的内容 2
第二章 方案设计 4
2.1洗碗机的结构组成 4
2.2方案设计思路 6
第三章 硬件设计 7
3.1电路设计 7
3.1.1主电路设计 7
3.1.2控制接线图 8
3.1.3电机主电路图 8
3.1.4 PLC的选型 9
3.1.5 I/O分配表 10
3.1.6 PLC I/O点接线图 11
3.2元器件选型 12
3.2.1空气开关选型 12
3.2.2交流接触器选型 12
3.2.3热继电器选型 13
3.2.4按钮开关选型 13
3.2.5电源指示灯选型 13
3.2.6熔断器 14
3.2.7中间继电器选型 14
3.2.8行程开关 14
3.2.9温度传感器 14
第四章 软件设计 15
4.1编程软件STEP7--Micro/WIN概述 15
4.1.1 STEP7-Micro/WIN简单介绍 15
4.1.2梯形图语言特点 16
4.1.3 STEP7-Micro/WIN参数设置 16
4.2流程图 18
4.3程序说明 19
第五章 监控系统的设计 31
5.1组态软件简介 31
5.2监控系统的设计 31
5.2.1组态王的通信参数设置 31
5.2.2新建工程与组态变量 32
5.2.3组态画面 33
5.2.4监控系统界面 34
总 结 38
致 谢 39
参考文献 40
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