洗衣機畢業(yè)設計

1、<p><b>　　第1章 概 述</b></p><p>　　1.1 PLC的由來</p><p>　　隨著微電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展，20世紀70年代中期又出現了微處理器和微型計算機，這些新技術很快被用到PLC之中，使得PLC不僅具有邏輯控制功能，而且還增加了運算、數據處理和傳遞等功能，從而成為具有計算機功能的新型工業(yè)控制裝置。1980年美國電器

2、制造商協(xié)會(NEMA)正式將其命名為可編程控制器簡稱PLC。</p><p>　　1.2 PLC的分類與特點</p><p>　　PLC一般可按I/O點數和結構形式分類。按I/O點數可分為小型、中型和大型幾類。一般小于512點為小型PLC。512～2048點為中型，2048點以上為大型PLC。按結構形式可分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC又稱為單元式或箱體式。整體式PLC是將電源、C

3、PU、I/O部件都集中在一個機箱內,其結構緊湊、體積小、價格低。模塊式PLC是將PLC各部分分成若干個單獨的模塊,如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊和各種功能模塊。有時可根據需要將整體式和模塊式結合起來,稱為疊裝式PLC。它除基本單元和擴展單元外,還有擴展模塊和特殊功能模塊,配置比較合理。PLC的特點:1可靠性高2編程簡單3通用性強4體積小、結構緊湊,安裝、維修方便。</p><p>　　1.3 PLC的應用

4、領域與發(fā)展趨勢</p><p>　　PLC已廣泛應用于國內外的機械、冶金、化工、汽車、輕工等行業(yè)中。若按應用類型來劃分,PLC的應用領域大致可分為如下幾個領域。1、開關邏輯控制2、閉環(huán)構成控制3、位置控制4、監(jiān)控系統(tǒng)5、分布式系統(tǒng)。PLC的發(fā)展趨勢：1、向高速度、大存儲容量方向發(fā)展；2、向多品種方向發(fā)展；3、編程語言多樣化；4、發(fā)展智能模塊；5、加強聯網和通信功能。</p><p>　　1

5、.4 PLC的結構和工作原理</p><p>　　PLC主要有中央處理單元(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、輸入/輸出部件(I/O)、電源和編程器幾大部分組成。</p><p>　　PLC是以微機處理器為核心的數值式電子、電氣自動控制裝置,也可以說是一種專用微型計算機。各種PLC的具體結構雖然多種多樣,但組成的一般原理基本相同，即都是以微處理器為核心，并輔以外圍電路和I/O單元等硬件

6、所構成的。正像通用的微機一樣,PLC的各種功能的實現,不僅基于其硬件的作用,而且要靠其軟件的支持。實際上，PLC就是一種工業(yè)控制計算機，其系統(tǒng)組成、工作原理、操作使用原理都與計算機相同。</p><p>　　PLC的操作是按其程序要求進行的，而程序是用程序語言表達的。表達方式有多種多樣，不同的PLC生產廠家，不同的機種，采用的表達方式也不相同。但基本上可歸納為字符表達式(即用文字符號來表達程序,如語句表程序表達方

7、式)和圖形符號表達方式(即用圖形符號來表達程序,如梯形圖程序表達方式)這兩大類。也有將這兩種方式結合起來表示PLC的程序。</p><p>　?。?）梯形圖 PLC的梯形圖編程語言與傳統(tǒng)的“繼電、接觸”控制原理圖十分相似，它形象、直觀、實用,為廣大電氣技術人員所熟知。這種變成語言繼承了傳統(tǒng)的繼電器控制邏輯中使用的框架結構、邏輯運算方式和輸入輸出形式，使得程序直觀易讀。當今世界各國的PLC制造家所生產的PLC大都

8、采用梯形圖語言編程。</p><p>　?。?）指令表 用指令表所描述的編程方式是一種與計算機匯編語言相類似的助記符編程方式。由于不同型號的PLC的表識符和參數表示方法不一，所以無千篇一律的格式。</p><p>　?。?）邏輯符號圖 采用邏輯符號圖表示控制邏輯時,首先要定義某些邏輯符號的功能和變量函數，它類似于“與”、“或”、“非”邏輯電路結構的編程方式。一般來說，用這三種邏輯能夠表

9、達所有的控制邏輯。這是國際電工委員會(IEC)頒布的PLC編程語言之一。</p><p>　?。?）高級語言編程 隨著軟件技術的發(fā)展，近年來推出的PLC，尤其是大型的PLC，已開始用高級語言進行編程。許多PLC采用類似PASCAL語言的專用語言，系統(tǒng)軟件具有這種專用語言編程的自動編譯程序。采用高級語言編程后，用戶可以像使用普通微型計算機一樣操作PLC。除了完成邏輯控制功能外，還可以進行PID調節(jié)、數據采集和處理

10、以及與計算機通信等。</p><p>　　1.5 PLC的工作方式</p><p>　　通常把PLC看作是由等效的繼電器、計時器、計數器等元件組成的裝置。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，其工作過程可分為:內部處理、通信服務、輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理幾個階段，整個過程掃描一次所需的時間稱為掃描周期。在內部處理階段,PLC檢查CPU模塊內部硬件是否正常，復位監(jiān)視計時器，以及完成其他一些內部

11、處理。在通信處理階段，PLC與帶微處理器的智能裝置通信，響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內容。在PLC處于停止運行狀態(tài)時，只完成內部處理和通信服務工作。在PLC處于運行狀態(tài)時，除完成上述操作外，還要完成輸入處理、程序執(zhí)行、輸出處理工作。</p><p>　　第2章 糖衣包衣硅片清洗機簡介</p><p>　　2.1 糖衣包衣硅片清洗機的介紹</p><p>　

12、　糖衣包衣硅片清洗機由槽體、移栽機械手、抽風裝置、人機界面和電控柜等五部分組成，其控制部分主要由三菱FX2N系列PLC控制，操作員通過10.4英寸彩色觸摸屏控制生產。其生產工藝流程如圖1所示，手動將裝有硅片的提籃放入上料位，移載機械手抓取提籃，按設定程序將提籃轉移到各工藝槽進行腐蝕或清洗，相關工藝槽具有加熱、超聲、噴淋、排液、溫度檢測、液位檢測等功能，完成處理過程后，機械手將提籃轉移至下料位，手動取出提籃。</p><

13、;p><b>　　↓</b></p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　↓</b></p><p><b>　　↓ </b></p><p>　　圖2.1 清洗工藝流程圖</p><p>　　硅片檢

14、測: 具有散射光強倍增系統(tǒng)的硅片表面缺陷檢測儀，包括激光入射系統(tǒng)和缺陷散射光收集系統(tǒng)，其特點是還有：散射光強倍增系統(tǒng)，由第一球面反射鏡和第二球面反射鏡構成；在第一焦點的第二次反射光路上設有一光陷阱；所述的缺陷散射光收集系統(tǒng)的光軸與所述的待測硅片的法線之間的夾角為β；所述的第一球面反射鏡和第二球面反射鏡位于一光軸調整架上，待測硅片的平動和轉動由精密工作臺實現，所述的平面反射鏡、第一球面反射鏡、第二球面反射鏡和光陷阱之間的位置滿足幾何光學的

15、物像關系。本型解決了光學元件易損傷；使待測硅片的缺陷散射光強倍增并且兩次缺陷散射光比較集中，有利于收集；避開了硅片表面散射信號的干擾。</p><p>　　圖2.2硅片檢測的方式</p><p>　　硅片插合.上料.去損傷層.制絨面.漂洗.噴淋是緊密連接的的,因為它們也可以統(tǒng)稱為表面清潔,其原因是除雜和形成合適的表面化學態(tài)。潔凈平整的表面是鍵合成功的前提條件，表面清潔有親水處理和疏水處理兩

16、種方式，疏水處理：H2SO4→RC1(1號液)→RC2(2號液)→HF；親水處理：H2S04→RC1(1號液)→RC2(2號液)。H2S04和1號、2號液處理表面除去油脂、吸附的雜質和金屬，同時形成一層氧化膜，使硅片具有親水性。疏水處理中再加入HF則是脫掉表面氧化層，使表面不親水。通常由于1號、2號液腐蝕后的表面不平整，使氧化膜呈疏松海綿狀結構，容易再玷污，且除雜不徹底，表面還余有CH類雜質，因此有的親水處理會在HF疏水處理后再用熱的濃

17、HN03加熱至沸騰一段時間，除去CH類雜質的同時重新形成一層新鮮的親水性氧化膜層。由于表面Si-H鍵的存在，HN03中形成的氧化物穿越Si-H網絡的遷移率相比于1號液，2號液更高，HN03腐蝕會更均勻。經過去離子水清洗后的硅片要在真空爐里旋轉甩干，以減少吸附的水分子對鍵合的影響。經過表面清潔步驟處理后的硅片表面應該清潔平整且具有疏水或親水性。噴淋就是為了降低表面溫度</p><p><b>　　圖2.3

18、 關系圖</b></p><p>　　下面是用氟酸HF進行進一步表面清潔,是為了除去硅片表面難溶解的雜質, 如有機雜質、無機雜質、金屬離子、硅粉粉塵等，造成磨片后的硅片易發(fā)生變花、發(fā)藍、發(fā)黑等現象，清洗工序： SC-1 → DHF → SC-2</p><p>　　1. SC-1清洗去除顆粒：⑴ 目的：主要是去除顆粒沾污（粒子）也能去除部分金屬雜質。⑵ 去除顆粒的原理：硅片

19、表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（約6nm呈親水性），該氧化膜又被NH4OH腐蝕，腐蝕后立即又發(fā)生氧化，氧化和腐蝕反復進行，因此附著在硅片表面的顆粒也隨腐蝕層而落入清洗液內。</p><p>　　以HF / O3為基礎的硅片化學清洗技術。目前常用H2O2作強氧化劑，選用HCL作為H+的來源用于清除金屬離子?！　C-1是H2O2和NH4OH的堿性溶液，通過H2O2的強氧化和NH4OH的溶解作用，使有機物沾污變

20、成水溶性化合物，隨去離子水的沖洗而被排除。由于溶液具有強氧化性和絡合性，能氧化Cr、Cu、Zn、Ag、Ni、Co、Ca、Fe、Mg等使其變成高價離子，然后進一步與堿作用，生成可溶性絡合物而隨去離子水的沖洗而被去除。為此用SC-1液清洗拋光片既能去除有機沾污，亦能去除某些金屬沾污?！?.　SC-2是H2O2和HCL的酸性溶液，它具有極強的氧化性和絡合性，能與氧以前的金屬作用生成鹽隨去離子水沖洗而被去除。被氧化的金屬離子與CL-作用生成的

21、可溶性絡合物亦隨去離子水沖洗而被去除。因為HF清洗不能充分去除Cu，HPM清洗容易殘留Al。所以經過漂洗后還要用HCL(鹽酸)進一步清洗,以徹底清除上道工序硅片表面殘留的雜質.之后再次用純化水進行漂洗.</p><p>　　下面就是對包衣機內部進行干燥處理了.</p><p>　　一般用的慢拉干燥的方法進行包衣機內部的干燥處理.慢拉干燥就指在慢慢提升速度的過程中用熱純化水先進行清洗,然后開

22、始用熱的壓縮空氣進行烘干. 電阻率大于15MΩ·M純水在某一高溫下，表面張力能達到最大，漂洗后的硅片浸入其中，表面不被潤濕，在傾斜慢提拉離開時，由于極大的表面張力。純水迅速在表面收縮成球形離開硅片，脫水后的硅片在過濾的熱風下而達到干燥。所以，水的純度、溫度、慢提拉速度、工件的傾斜度、熱風的潔凈度對干燥的影響非常大。</p><p>　　硅片干燥后就是檢測硅片表面的清潔度的時候了,和硅片清潔前的檢測是一樣

23、。</p><p>　　2.2 PLC的特點 </p><p>　　PLC控制的清洗設備有如下的特點：</p><p>　　1、可靠性高，由于采取了一系列的PLC高可靠性的措施，PLC的平均無故障時間（MTBF）一般可達3~5萬小時。而且PLC的環(huán)境適應性也很強，它能在工業(yè)環(huán)境下可靠地工作；</p><p>　　2、編程簡單，PLC最常用的編

24、程語言是梯形圖語言。這種編程語言形象直觀，容易掌握，不需要專門的計算機知識，便于廣大現場工程技術人員掌握。當工作流程需要改變時，可以現場改變程序，使用方便、靈活；</p><p>　　3、體積小、結構緊湊、安裝、維修方便。PLC的體積小，重量輕，便于安裝。一般PLC都具有自診斷、故障報警、故障種類顯示等功能，便于操作和維修人員檢查，可以較容易通過更換模塊插件來迅速排除故障。PLC的結構緊湊，它與被控對象的硬件連接

25、方式簡單、接線少，便于維護。</p><p>　　第3章糖衣包衣硅片清洗機PLC控制設計</p><p>　　3.1 PLC控制清洗機的程序設計 </p><p>　　選擇日本三菱FX2N系列小型模塊按I/O點數分類，一般小于512點為小型PLC，512～2048點為中型,2048點以上為大型PLC。此清洗機輸入輸出點小于256點應選小型PLC，即選FX2N-128

26、MR加擴展單元FX2N-48ER。</p><p>　　表1-1 FX2N系列PLC技術指標</p><p>　　3.2 可編程控制器的輸入與輸出分配</p><p>　　PLC I/O接口分配表：</p><p>　　3.3 梯形圖與指令表</p><p>　　本設計的糖衣包衣硅片清洗機采用三套獨立的電腦控制機械臂自

27、動化作業(yè)；但它所應用的PLC控制的三個機械臂的程序是一樣的,所以就只設計了其中1號機械手的子程序</p><p>　　(1) 時間設定指令表</p><p>　　當PLC執(zhí)行程序時M8000為ON，數據寄存器D411的內容乘以數值60送D440數據寄存器中，然后執(zhí)行傳送指令將D440的內容傳送到D511中(D411為人為設定時間、D511為人機界面顯示時間，設定時間以分鐘為單位顯示時間以秒

28、為單位)。執(zhí)行乘法指令，將D412的數值乘以數值60送D442中，然后執(zhí)行傳送指令將D442的內容送到D512中(D512為2槽設定時間)。再執(zhí)行傳送指令將D512的數值傳送到D513中(D513為3槽設定時間)。執(zhí)行傳送將D512的數值傳送到D514中(D514為4槽設定時間，二、三、四槽時間一致)。執(zhí)行傳送將D415中的數值乘以數值60送D448中，傳送將D448的數值送D515中(D515為5槽設定時間)。執(zhí)行乘法指令將D416的

29、數值乘以數值60送D450中，傳送將D450的數值送D516中(D516為6槽設定時間)。</p><p>　　(2)提料、放料框圖和梯形圖</p><p>　　圖2.4提料、放料梯形圖</p><p>　　X101（上料位檢測）得電，即輔助繼電器R510得電，R510觸點閉合，時間繼電器T10開始計時(時間數值DT510為人為設定時間)。T10時間到1號槽內無料(

30、R511常閉時為1#槽無料)、1號、2號、3號、4號、5號槽沒有料要提的情況下上料有貨開始提籃，1號機械手在上料位提料完畢上升到位時，上料位有貨復位。1號機械手移動到1號槽位開始下降，下降到位時放料完成1號槽R511置位顯示1號槽有料同時時間繼電器對1槽設定的時間開始計時。執(zhí)行下一步指令，在2、3、4#槽只要有一個槽無料時同時2、3、4、5槽沒有料要提的情況下，1號槽設定時間到機械手開始在1號位處提籃。機械手在1號槽位X31得電，升降馬

31、達運行到X20上升到位點，1號槽有料復位，機械手將提取的料放到2號槽內，同時T12開始計時。2號槽設定時間到，在5號槽沒有料的情況下同時其他各槽沒有提籃請求，機械手提取花籃運行到5號槽放料。其他各槽提放料的具體動作同上料位提籃運行到1號槽放料的過程一樣。</p><p>　?。ㄈ绱搜h(huán)）（如果其他槽時間到，但無取料要求，進入5號）</p><p>　?。?）取料、放料、開蓋框圖和梯形圖&l

32、t;/p><p><b>　?。▓?zhí)行下一步指令）</b></p><p>　?。◣滋栍胸?，提幾號）</p><p>　　圖2.5取料、放料、開蓋梯形圖</p><p>　　L110或L120得電，即1號機械臂在左移或右移狀態(tài)時，1號槽有貨提R411得電，取1號開蓋保持。2號槽無料時取料放2號槽，2號槽開蓋保持；2號槽有料、3

33、號槽無料時取料放3號槽，3號槽開蓋保持；2號、3號槽有料、4號槽無料時取料放4號槽，4號槽開蓋保持。執(zhí)行下一步指令，1號機械臂在左移或右移狀態(tài)時，2號槽有貨提，R412得電，取2號開蓋保持。1號機械臂在左移或右移狀態(tài)時，3號槽有貨提，R413得電，取3號開蓋保持。1號機械臂在左移或右移狀態(tài)時，4號槽有貨提，R414得電，取4號開蓋保持。1號機械臂在左移或右移狀態(tài)時，5號槽有貨提，R415得電，放6號開蓋保持。</p>&l

34、t;p>　?。?）手動控制框圖和梯形圖</p><p><b>　　（R9得電）</b></p><p><b>　?。ǖ轿换蜻M入保護）</b></p><p><b>　?。╔25得電）</b></p><p>　?。╕24互鎖）

35、 （輸出Y25）</p><p><b>　?。ǖ轿换蜻M入保護）</b></p><p>　?。ㄉ仙蛳陆档轿唬ㄝ斎朊}沖信號X26）</p><p>　?。╔26） （Y20） （Y21）</p><p><b>　　(Y22)</b

36、></p><p>　?。╕37） （Y36）</p><p>　　圖2.6 手動控制梯形圖</p><p>　　R9得電，1#機械手進入手動狀態(tài)。X24得電時，1號機械手上升，輸出Y24(1號機械手提拉上升)，上升到位或1號機械手保護動作時，機械手停止工作。X25得電時，1#機械手提拉上升Y24互鎖,輸出Y25(

37、1號機械手提拉下降)，下降到位或1號機械手保護動作時，機械手停止工作。1號機械手在各槽位點時同時上升到位或下降到位且輸入一脈沖信號X26時，輔助繼電器R210得電同時自保持。R210得電或1號機械手橫移左行、常按1號機械手左移按鈕X26，1號機械手橫移右行互鎖，輸出Y20（1號機械手橫移左行）。常按X27，1號機械手橫移左行互鎖，輸出Y21（1號機橫移右行）。1號機橫移左行Y20動作或橫移右行Y21動作時，1號機橫移剎車Y36動作，輸出

38、Y22(1號機橫移慢速)。1號機提拉上升Y24動作或提拉下降Y25動作時，1號機提拉剎車Y37動作，輸出Y26(1號機橫移慢速)。 </p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　如果說20世紀60年代初期發(fā)展起來的PLC 主要是以它的高可靠性、靈活性和小型化來代替和補充傳統(tǒng)的繼電-接觸控制，那么當今的PLC控制糖衣包衣硅片清洗機則吸取了微電子技術和

39、計算機技術的最新成果。從單機自動化到整條生產線的自動化，乃至整個公司的生產自動化，PLC承擔著極其重要的角色，因而被稱之為“工業(yè)自動化三大支柱”之一。</p><p>　　近年來又有許多新型PLC產品控制的糖衣包衣硅片清洗機設備推出，如PCC、軟PLC控制方式的糖衣包衣硅片清洗機設備。以計算機為平臺的Soft PLC（即軟PLC）可以說是這方面的優(yōu)秀代表，Soft PLC基于工業(yè)計算機的柔性可編程邏輯控制技術，充

40、分利用計算機的高速、大容量、豐富功能及各種軟件資源。Soft PLC是開放的可編程控制器，在實時控制、網絡控制和分布控制領域可獲得廣泛的應用。Soft PLC是實時多任務操作系統(tǒng)，能提供強大功能的指令、更加快速的掃描與指令執(zhí)行速度和安全的操作。開放式的結構容易連接各種I/O模塊、PID模塊運動控制模塊和裝置、網絡。它采用獨特的TOPDOC軟件進行編程調試，編程語言為梯形圖 C/C++和JAVA等高級語言。</p><

41、p>　　可以預見，隨著PLC技術的不斷發(fā)展，PLC技術將在糖衣包衣硅片清洗機設備上將有更加廣泛的應用。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　回想起畢業(yè)論文這緊張而繁忙的兩個多月，我不勝感慨。從最初的“山重水復疑無路”到“柳暗花明又一村”，從最初方案的確定到具體細節(jié)的實施，從初稿的完成到反復的修改、完善，直至最后定稿，無不包含著一份辛

42、勞。雖然第一次看到自己的論文項目完成，心中不免激動，但對于我，感受得更多的還是平靜，因為“一份耕耘，一份收獲”，只有經歷風雨的人才有可能見到美麗的彩虹。</p><p>　　我這次能順利完成畢業(yè)論文，首先要歸功于**老師及企業(yè)導師給我的大力支持和無私幫助。同學在資料提供、相關知識介紹、實地考察、論文初稿的審定和修改等許多方面給了我巨大的幫助，他們那一絲不茍、循循善誘的精神使我倍感親切的同時又能耐心處理論文中所遇到

43、的任何一個小問題，使本論文的推理和說明都盡可能的嚴密。在寫論文過程中，老師們也對我進行了悉心指導和耐心講解，并提供相關資料以供查詢，使我能順利完成論文，對此我萬分感激。還有其它小組的許多同學毫無保留地為我提供了許多有用的資料，為我完成畢業(yè)論文節(jié)省了寶貴的時間。在此，一并表示衷心感謝。</p><p>　　由于時間倉促及個人水平有限，本論文疏漏之處在所難免，懇請各位老師們批評指正。</p><p

44、><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 熊葵容.電器邏輯控制技術[M].北京:科學出版社,2001.</p><p>　　[2] 王兆義.可編程控制器教程[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004. </p><p>　　[3] 齊從謙,王士蘭.PLC技術及應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.</p>

45、<p>　　[4] 朱紹祥，王宏生等.可編程控制器（PC）原理與應用[M].上海:上海交通大學出版社,2007.</p><p>　　[5] 郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應用技術[M].南京:東南大學出版社,2007.</p><p>　　[6]廖常初.PLC編程及應用. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.</p><p>　　[7]吳忠智，吳加林。變