課程設(shè)計(jì)--全自動(dòng)洗衣機(jī)plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　系 別： 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 10級(jí)應(yīng)電二班 </p><p>　　學(xué) 號(hào)：

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　電氣工程學(xué)院《課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書(shū)</p><p>　　課程名稱(chēng)： 電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì) </p><p>　　基層教學(xué)單位：電氣工程及自動(dòng)化系 指導(dǎo)教師： 等 </p><p&

3、gt;　　說(shuō)明：1、此表一式三份，系、學(xué)生各一份，報(bào)送院教務(wù)科一份。</p><p>　　2、學(xué)生那份任務(wù)書(shū)要求裝訂到課程設(shè)計(jì)報(bào)告前面。</p><p>　　電氣工程學(xué)院 教務(wù)科</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要………………………………………………………………1</p>&

4、lt;p>　　前言………………………………………………………………1</p><p>　　可編程邏輯控制器PLC………………………………2</p><p>　　PLC的概述..........................................................................2</p><p>　　PLC的發(fā)展歷史…

5、…………………………………………2</p><p>　　PLC的發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………3</p><p>　　PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)……………………………………………4</p><p>　　PLC的硬件結(jié)構(gòu)……………………………………………4</p><p>　　PLC的工作原理.........................

6、...........................................5</p><p>　　PLC的應(yīng)用………………………………………………..7</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理……………….7</p><p>　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)…………………………………………………..7</p><p>　　基本工作原理…

7、……………………………………………8</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)分析…………………………………….8</p><p>　　PLC的控制要求和硬件與軟件設(shè)計(jì)…………………9</p><p>　　PLC的控制要求…………………………………………….9</p><p>　　PLC的硬件設(shè)計(jì)……………………………………………10</

8、p><p>　　元器件的選擇……………………………………………...10</p><p>　　電路設(shè)計(jì)………………………………………………….11</p><p>　　PLC的軟件設(shè)計(jì)……………………………………………12</p><p>　　輸入輸出接口的分配………………………………………..12</p><p>　　設(shè)

9、計(jì)分析………………………………………………….13</p><p>　　梯形圖設(shè)計(jì)與程序說(shuō)明………………………………………13</p><p>　　總結(jié)……………………………………………………………….18</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………….19</p><p><b>　　摘 要</

10、b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和社會(huì)飛速發(fā)展，洗衣機(jī)成為人民日常生活息息相關(guān)的家用電器產(chǎn)品。而從全自動(dòng)洗衣機(jī)誕生以來(lái)，洗衣機(jī)的全自動(dòng)化、多功能化、智能化是其發(fā)展方向。其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)。設(shè)計(jì)方法也開(kāi)始多種多樣，從而使全自動(dòng)洗衣機(jī)顯得更加智能化。</p><p>　　基于全自動(dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用日益廣泛，本次設(shè)計(jì)利用三菱公司生產(chǎn)的PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)，與傳統(tǒng)

11、的繼電器邏輯控制系統(tǒng)相比較，可編程控制器(PLC)以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。PLC控制不需要大量的活動(dòng)部件和電子元器件，它的接線也大大減少，與此同時(shí)系統(tǒng)維修簡(jiǎn)單、維修時(shí)間縮短。三菱FX2N系列可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備，有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合全自動(dòng)洗衣機(jī)控

12、制系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)。</p><p>　　本文選擇三菱FX2N-32MR為核心部件，著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計(jì)，利用梯形圖和語(yǔ)句表進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。</p><p>　　關(guān)鍵詞　PLC PLC梯形圖設(shè)計(jì) 可編程控制器 全自動(dòng)洗衣機(jī)</p><p><b>　　前 言</b></p><p>

13、　　可編程序邏輯控制器（PLC）是一種新型的具有極高可靠性的通用工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。它既可以取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)，也可以進(jìn)行復(fù)雜的過(guò)程控制，構(gòu)成分布式自動(dòng)化控制系統(tǒng)。它具有可靠性高、功能強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、通用性好、使用方便、體積小、重量輕以及易于擴(kuò)展等一系列優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的編程語(yǔ)言容易掌握，是電控人員所熟悉的梯形語(yǔ)言，實(shí)用術(shù)語(yǔ)依然是“繼電器”一類(lèi)術(shù)語(yǔ)，大部分與繼電器觸頭的鏈

14、接相對(duì)應(yīng)，使電控人員一目了然。PLC控制使用起來(lái)簡(jiǎn)單，它內(nèi)部的I/O已經(jīng)做好，輸入和輸出信號(hào)可直接鏈接，非常方便，而輸出口具有一定的驅(qū)動(dòng)能力，起輸出出頭容易達(dá)到220V、2A。PLC是專(zhuān)門(mén)應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)控制裝置，在系統(tǒng)硬件上采用了抗干擾措施。當(dāng)工作程序需要改變時(shí)，只需改變PLC的內(nèi)部，重新編程而無(wú)需對(duì)外圍進(jìn)行重新改動(dòng)。從這些方面突出了使用PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的優(yōu)越性。</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)其特

15、點(diǎn)是能自動(dòng)完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程不需要人工操作。這類(lèi)洗衣機(jī)均采用套筒式結(jié)構(gòu)，其進(jìn)水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行器件動(dòng)作，整個(gè)洗衣過(guò)程自動(dòng)完成。目前市場(chǎng)上出售的全自動(dòng)洗衣機(jī)大體分為三類(lèi)：</p><p>　　發(fā)明最早的是前置式側(cè)開(kāi)門(mén)滾筒式洗衣機(jī)，這種洗衣機(jī)是歐洲發(fā)明的。在洗滌時(shí)保證衣物不受損害，而且有良好的加溫措施。但是這種洗衣機(jī)洗滌時(shí)間長(zhǎng)、洗凈度差、

16、用水用電量大，是其它洗衣機(jī)的幾倍，尤其是采用了不銹鋼內(nèi)筒，產(chǎn)生的噪音較大。</p><p>　　另外一種是美洲人發(fā)明的“攪拌式”洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)洗凈度非常高，是波輪式洗衣機(jī)的十幾倍，但由于洗凈度和磨損率成正比，所以很損傷衣物。</p><p>　　發(fā)明最晚的洗衣機(jī)是亞洲人發(fā)明的波輪上開(kāi)門(mén)洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)的特點(diǎn)是洗滌時(shí)間短，用水量小，洗凈度高，是滾筒式的很多倍，由于內(nèi)筒是塑料材料制成，噪

17、音小，而且上開(kāi)蓋，能使洗滌液反復(fù)利用，價(jià)格也比較經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　第1章 可編程邏輯控制器（PLC）</p><p>　　1.1 PLC的概述</p><p>　　在PLC問(wèn)世之前，傳統(tǒng)的生產(chǎn)機(jī)械采用的是繼電器控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)存在著體積大、耗電多、在復(fù)雜的系統(tǒng)中可靠性低、維修和改變控制邏輯困難等缺點(diǎn)，越來(lái)越不適合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，迫切需要一種新

18、型的自動(dòng)控制裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)控制。而計(jì)算機(jī)具有完備而通用的功能，靈活多變的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制程序。美國(guó)最大的汽車(chē)制造廠家通用汽車(chē)公司首先提出是否可以將繼電器控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單易學(xué)、操作方便、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，制成一種通用控制裝置，并將計(jì)算機(jī)編程方法和程序輸入方法加以簡(jiǎn)化，形成簡(jiǎn)單易學(xué)的編程方法、靈活方便的操作方法和盡量低廉的價(jià)格，使不熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用。</p><p>

19、　　所以，可編程序邏輯控制器（Programmabie Logic Controller,縮寫(xiě)PLC）是在繼電器控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動(dòng)控制等相關(guān)技術(shù)而開(kāi)發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置。</p><p>　　PLC自問(wèn)世以來(lái)，由于其具有通用靈活的控制性能，簡(jiǎn)單方便的使用性能，可以適應(yīng)各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動(dòng)化各領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)

20、用。有人將它與數(shù)控技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、工業(yè)機(jī)械人技術(shù)并稱(chēng)為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的四大支柱。</p><p>　　1.1.1 PLC的發(fā)展歷程</p><p>　　在可編程控制器出現(xiàn)之前，繼電器控制應(yīng)用廣泛，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中占據(jù)著主導(dǎo)地位。但繼電器控制系統(tǒng)存在的體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點(diǎn)，特別是其接線復(fù)雜、不易更改，對(duì)生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性差。令其無(wú)法滿(mǎn)足控制的要求和

21、現(xiàn)代化大生產(chǎn)管理的需要。</p><p>　　早期的可編程控制器僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，只是用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱(chēng)為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller ）。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微處理器技術(shù)應(yīng)用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。</p><p>　　隨著大規(guī)模

22、、超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應(yīng)用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強(qiáng)，同時(shí)可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測(cè)更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實(shí)的多功能控制器。</p><p>　　PLC的發(fā)展過(guò)程大致可以分為如下四個(gè)階段：</

23、p><p>　　第一階段（1969—1980年）：PLC的結(jié)構(gòu)定型階段。在這一階段，由于PLC剛誕生，各種類(lèi)型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機(jī)型、通用計(jì)算機(jī)型、單板機(jī)型等），但迅速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有PLC結(jié)構(gòu)形成，取得了市場(chǎng)的認(rèn)可，得以迅速發(fā)展和推廣。PLC的原理、結(jié)構(gòu)、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，PLC的應(yīng)用領(lǐng)域由最初的小范圍、有選擇使用逐步向機(jī)床、生產(chǎn)線擴(kuò)展。</p><

24、;p>　　第二階段（1980—1990年）：PLC的普及階段。在這一階段，PLC的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，價(jià)格不斷下降，PLC被迅速普及。各PLC生產(chǎn)廠家產(chǎn)品的價(jià)格。品種開(kāi)始系列化，并且形成了固定I/O點(diǎn)型、基本單元加擴(kuò)展塊型、模塊化結(jié)構(gòu)型這三種延續(xù)至今的基本結(jié)構(gòu)模型。PLC的應(yīng)用范圍開(kāi)始向順序控制的全部領(lǐng)域擴(kuò)展。</p><p>　　第三階段（1990—2000年）：PLC的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著

25、微電子技術(shù)的進(jìn)步，PLC的功能日益增強(qiáng)，PLC的CPU運(yùn)算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開(kāi)發(fā)，PLC的應(yīng)用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場(chǎng)控制拓展。此外，PLC的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類(lèi)微型化PLC。</p><p>　　第四階段(2000年至今)：PLC的高性能與網(wǎng)絡(luò)化階段。在本階段，為了適應(yīng)信息技術(shù)的發(fā)展與工廠自動(dòng)化的需要，PLC的各種功能不斷進(jìn)步。一方面，PLC在繼續(xù)提高C

26、PU的運(yùn)算速度和位數(shù)的同時(shí)，開(kāi)發(fā)了適用于過(guò)程控制和運(yùn)動(dòng)控制的特殊功能與模塊，使PLC的應(yīng)用范圍開(kāi)始涉及工業(yè)自動(dòng)化的全部領(lǐng)域。與此同時(shí)，PLC的網(wǎng)絡(luò)與通信功能得到迅速發(fā)展，PLC不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設(shè)備，還可以通過(guò)各種總線構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，為工廠自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　1.1.2 PLC的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　目前，從當(dāng)前產(chǎn)品技術(shù)性能來(lái)看，PLC發(fā)展趨勢(shì)仍然主

27、要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。大趨勢(shì)是功能越來(lái)越多，集成度越來(lái)越高，網(wǎng)絡(luò)功能越來(lái)越強(qiáng)。特別是網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)槁?lián)網(wǎng)是一個(gè)大潮流。</p><p>　　1. 產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展。</p><p>　　大：I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)；32位為微處理器；多CPU并行工作；大容量存儲(chǔ)器；掃描速度高速化。</p><p>　　?。河烧w結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加

28、了配置的靈活性，降低了成本。</p><p>　　2. PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛。</p><p>　　3. 不斷加強(qiáng)通訊功能。</p><p>　　4. 新器件和模塊不斷推出。</p><p>　　高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專(zhuān)用化

29、模塊。</p><p>　　5. 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　有各種簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。</p><p>　　6. 發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)。</p><p>　　采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。</p><

30、;p>　　7. 追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　1.1.3 PLC系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　1．可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對(duì)工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強(qiáng)，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)。</p><p>　　2．使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信

31、號(hào)的數(shù)量、形式、驅(qū)動(dòng)能力等都可以根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行選擇與確定，而且在需要時(shí)可以隨時(shí)更換，近年來(lái)，PLC的特殊模塊增多這些可以滿(mǎn)足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。</p><p>　　3．編程簡(jiǎn)單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨(dú)特的，多種面向廣大工程設(shè)計(jì)人員的編程語(yǔ)言，如指令表、梯形圖、邏輯功能圖、順序功能圖等，程序簡(jiǎn)潔明了適合各類(lèi)技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒(méi)有計(jì)算機(jī)知識(shí)的人員也很統(tǒng)一掌握，特別

32、是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果逼真，且與計(jì)算機(jī)控制容易。</p><p>　　1.2 PLC的硬件結(jié)構(gòu)</p><p>　　PLC 實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，從結(jié)構(gòu)上區(qū)分：PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板

33、或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。</p><p>　　中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲(chǔ)器I/O以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)；并能診斷用戶(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)PLC 投入運(yùn)行時(shí)，首先它以?huà)呙璧姆绞浇邮宅F(xiàn)場(chǎng)各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O 映象區(qū)，然后從用戶(hù)程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)

34、過(guò)命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或?qū)⑺銛?shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)，等所有的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行直到停止運(yùn)行。</p><p>　　1-1 PLC的結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　1.3 PLC的工作原理</p><p>　　PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶(hù)

35、程序的運(yùn)行方式，即如果一個(gè)輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開(kāi)，該線圈的所有觸點(diǎn)(包括其常開(kāi)或常閉觸點(diǎn))不會(huì)立即動(dòng)作，必須等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。</p><p>　　考慮到繼電器控制裝置各類(lèi)觸點(diǎn)的動(dòng)作時(shí)間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶(hù)程序的時(shí)間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式---掃描技術(shù)。這樣在對(duì)于I/O響應(yīng)要求不高的場(chǎng)合，PLC與繼電器控制裝置的處理結(jié)果上就沒(méi)有

36、什么區(qū)別了。</p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。</p><p><b>　　1.輸入采樣階段</b></p><p>　　在輸入采樣階段，PLC以?huà)呙璺绞揭来蔚刈x入

37、所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。</p><p>　　2.用戶(hù)程序執(zhí)行階段</p><p>　　在用戶(hù)程序執(zhí)行階段，

38、PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。</p><p><b>　　3.輸出刷新階段&

39、lt;/b></p><p>　　當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。</p><p>　　PLC的掃描工作過(guò)程如圖1-2、圖1-3所示。</p><p>　　圖1-2 PLC的掃描工作過(guò)程圖</p><p>　　圖1-3

40、PLC的掃描周期圖</p><p>　　1.4 PLC的應(yīng)用</p><p>　　PLC的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置，使得其應(yīng)用受到限制。但最近十多年來(lái)，PLC的應(yīng)用面越來(lái)越廣，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片幾有關(guān)元件的價(jià)格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增強(qiáng)，它也能解決復(fù)雜的計(jì)算和通信問(wèn)題。目前PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工

41、、電力、機(jī)械制造、汽車(chē)、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂(lè)等行業(yè)。PLC的應(yīng)用范圍通常可分成以下5種類(lèi)型：</p><p>　　1.順序控制 這是PLC應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，也是最適合PLC使用的領(lǐng)域。它用來(lái)取代傳統(tǒng)的 繼電器順序控制。PLC應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。例如：注塑機(jī)械、印刷機(jī)械、、包裝機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等。</p><p>

42、;　　2.運(yùn)動(dòng)控制 PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動(dòng)一軸或數(shù)據(jù)到目標(biāo)位置。每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)奈恢煤图铀俣龋_保運(yùn)動(dòng)平滑。</p><p>　　3.過(guò)程控制 PLC還能控制大量的過(guò)程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度。PID模塊提供了使PLC具有閉環(huán)控制的功能，即一個(gè)具有PID控制能力的PLC

43、可用于過(guò)程控制。當(dāng)過(guò)程控制中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)，PID控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定植上。</p><p>　　4.數(shù)據(jù)處理 在機(jī)械加工中，PLC作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于CNC和NC系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)處理工作。</p><p>　　5.通信網(wǎng)絡(luò) PLC的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I/O之間的通信、多臺(tái)PLC之間的通信、PLC和其他智能控制設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、變頻器、數(shù)控裝置）

44、之間的通信。PLC與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。</p><p>　　第2章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理</p><p>　　2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的由內(nèi)外桶、進(jìn)水口、啟動(dòng)和停止按鈕、控制器、進(jìn)水按鈕、水位開(kāi)關(guān)、排水口和洗條電機(jī)組成。洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的，

45、外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩干）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)、外桶的水流相通。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p>　　圖2-1 全自動(dòng)套筒洗衣機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　2.2 基本工作原理</p><p>　　洗衣機(jī)的洗滌過(guò)程主要是在機(jī)械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用和洗滌劑的潤(rùn)濕、分散作用下，將污垢拉入水中來(lái)實(shí)現(xiàn)洗凈的目的。全自動(dòng)洗衣機(jī)的

46、進(jìn)水和排水分別有進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來(lái)執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)把進(jìn)水閥打開(kāi)，經(jīng)進(jìn)水管將水注人外桶，排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水閥打開(kāi)，將水又外桶排到機(jī)外。洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動(dòng)波輪正反來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干；高低水位開(kāi)關(guān)分別用來(lái)測(cè)高低水位；啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作；停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)緊急工況下手動(dòng)停止進(jìn)水排水脫水及報(bào)警；排水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。</p

47、><p>　　2.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)分析</p><p>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的過(guò)程包括啟動(dòng)、進(jìn)水、洗滌、排水和脫水等功能。在實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程中，各種采樣信息都是通過(guò)控制中心進(jìn)行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機(jī)各控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，決定洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。如圖2-2所示，由PLC控制洗衣機(jī)各種動(dòng)作典型控制圖。</p><p>　　圖2—2 控制流程圖<

48、/p><p>　　由上圖可知，PLC在系統(tǒng)中是處中心位置，水位開(kāi)關(guān)是PLC的輸入信號(hào)控制開(kāi)關(guān)，進(jìn)水閥、排水閥和電機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號(hào)來(lái)決定其工作狀態(tài);電機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號(hào)來(lái)決定的，而電機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。另外由于洗衣機(jī)工作過(guò)程是順序過(guò)程，所以利用PLC機(jī)的控制系統(tǒng)是可行的。</p><p>　　PL

49、C的控制要求和硬件與軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　PLC的控制要求</b></p><p>　　PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)；</p><p><b>　　啟動(dòng)時(shí)開(kāi)始加水；</b></p><p>　　水滿(mǎn)（即水位到達(dá)高水位）時(shí)停止進(jìn)水并開(kāi)始洗滌正傳；</p>

50、<p><b>　　正洗20s后暫停；</b></p><p>　　暫停2s后開(kāi)始洗滌反轉(zhuǎn)；</p><p><b>　　反洗20s后暫停；</b></p><p>　　暫停2s后，若正、反洗未滿(mǎn)5次時(shí)，則返回從正洗開(kāi)始的動(dòng)作；</p><p>　　暫停2s后，若正、反洗滿(mǎn)5次時(shí)，則開(kāi)始排

51、水；</p><p>　　水位下降到低水位時(shí)開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水；</p><p>　　脫水10s即完成一次從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)過(guò)程；</p><p>　　若完成3次大循環(huán)，則洗完報(bào)警10s后自動(dòng)停機(jī)；</p><p>　　可以按“排水”按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；</p><p>　　可以按“停止”按鈕實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫

52、水及報(bào)警；</p><p>　　故障信號(hào)一旦出現(xiàn)，立即停機(jī)并報(bào)警。</p><p><b>　　PLC的硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　元器件的選擇</b></p><p><b>　　（1）PLC的選擇</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)

53、所用PLC采用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列機(jī)型中的FX2N-32MR型，此PLC有16個(gè)輸入接口和16個(gè)輸出接口，輸出接口為繼電器型。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列，由于FX2N系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)，程式執(zhí)行更快，全面補(bǔ)充了通信功能，適合世界各國(guó)不同的電源以及滿(mǎn)足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，擁有強(qiáng)大的靈活性和控制能力。</p><p><b>　　（2）電動(dòng)機(jī)的選

54、擇</b></p><p>　　本洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)選用了家用電器常用的單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)。洗衣機(jī)設(shè)計(jì)容量為3.6公斤，故電機(jī)額定功率選為180W；洗衣轉(zhuǎn)速175r/min，脫水轉(zhuǎn)速1200r/min。綜上，選擇YY104-180型單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)，額定功率180W，額定電壓220V，額定轉(zhuǎn)速1350r/min，額定電流1.7A。</p><p>　?。?）其他元器件

55、的選擇</p><p><b>　　電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖 1 主控制電路</p><p>　　圖 2 PLC控制電路圖</p><p><b>　　PLC的軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　輸入輸出接口的分配</b>

56、;</p><p><b>　　I/O分布表</b></p><p>　　3.3.2 設(shè)計(jì)分析</p><p>　　根據(jù)前面的編號(hào)表盒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以及全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)程序工藝流程圖可知，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制要設(shè)置7個(gè)計(jì)時(shí)器和2個(gè)計(jì)數(shù)器。</p><p>　　T0——注水后暫停 2s

57、T1——暫停2s</p><p>　　T2——暫停2s T3——正轉(zhuǎn)洗20s</p><p>　　T4——反轉(zhuǎn)洗20s T5——脫水10s</p><p><b>　　T6——報(bào)警10s</b></p><p>　　C0——正反轉(zhuǎn)洗滌2

58、次 C1——大循環(huán)3次</p><p>　　3.3.3 梯形圖設(shè)計(jì)與程序說(shuō)明</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用步進(jìn)順控指令編程，編寫(xiě)的程序清晰、明了。步進(jìn)指令允許使用雙線圈，當(dāng)步進(jìn)節(jié)點(diǎn)條件滿(mǎn)足時(shí)，某一狀態(tài)被置位，當(dāng)下一步的步進(jìn)節(jié)點(diǎn)接通時(shí)，轉(zhuǎn)移到下一步狀態(tài)，同時(shí)自動(dòng)復(fù)位上一狀態(tài)，其中STL是步進(jìn)節(jié)點(diǎn)指令，RET是步進(jìn)返回指令。</p><

59、p>　　系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)，M8002是初始化脈沖，上電運(yùn)行后產(chǎn)生，按下啟動(dòng)按鈕X000，系統(tǒng)運(yùn)行，打開(kāi)進(jìn)水電磁閥Y000，當(dāng)系統(tǒng)的高水位限位開(kāi)關(guān)X003檢測(cè)到水滿(mǎn)時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水電磁閥Y000，定時(shí)器T0工作洗衣機(jī)停止運(yùn)行2秒。如圖3--1、3--2程序梯形圖所示。</p><p>　　圖 3--1</p><p>　　圖 3--2</p>&l

60、t;p>　　當(dāng)狀態(tài)位S22置位時(shí)，定時(shí)器T3工作，接觸器線圈Y003接通，洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)洗滌，定時(shí)器T3定時(shí)20秒到，S22狀態(tài)自動(dòng)復(fù)位的同時(shí)置位S23，洗衣機(jī)停止運(yùn)行，定時(shí)器T1開(kāi)始定時(shí)，定時(shí)器T1定時(shí)2秒到，自動(dòng)復(fù)位狀態(tài)S23的同時(shí)置位S24，,接觸器Y004接通，定時(shí)器T4開(kāi)始定時(shí)，洗衣機(jī)反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌20秒到，復(fù)位S24同時(shí)置位S25，定時(shí)器T2洗衣機(jī)停止運(yùn)行2秒。如圖3--3、3--4、3--5、3--6程序梯形圖所示。

61、</p><p><b>　　圖 3--3</b></p><p><b>　　圖 3--4</b></p><p><b>　　圖 3--5</b></p><p><b>　　圖 3--6</b></p><

62、p>　　狀態(tài)位S26置位時(shí)，計(jì)數(shù)器C0開(kāi)始計(jì)數(shù)的同時(shí)與計(jì)數(shù)器C0當(dāng)前值做比較，當(dāng)C0的值不等于2時(shí)，狀態(tài)位S22置位,循環(huán)洗滌；當(dāng)C0的值等于2時(shí)，計(jì)數(shù)器C0清零，狀態(tài)位S26復(fù)位同時(shí)S27置位，排水電磁閥Y001打開(kāi)并復(fù)位計(jì)數(shù)器C0,當(dāng)?shù)退幌尬婚_(kāi)關(guān)X002檢測(cè)到水排空后，置位S28的同時(shí)復(fù)位S27。如圖3--7、3--8程序梯形圖所示。</p><p><b>　　圖 3--7</

63、b></p><p><b>　　圖 3--8</b></p><p>　　狀態(tài)位S28置位時(shí)，排水電磁閥Y001打開(kāi)，脫水接觸器Y002合上，接觸器Y003線圈得電，抱閘將洗滌電機(jī)軸和內(nèi)桶抱緊，帶動(dòng)其內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干，定時(shí)器T5定時(shí)10秒到，自動(dòng)復(fù)位S28的同時(shí)置位S29，計(jì)數(shù)器C1開(kāi)始計(jì)數(shù)的同時(shí)與計(jì)數(shù)器C1當(dāng)前值做比較，當(dāng)C1的值不等于3時(shí)，狀態(tài)位S2

64、0置位,循環(huán)從進(jìn)水開(kāi)始的全部動(dòng)作；當(dāng)C1的值等于3時(shí)，狀態(tài)位S29復(fù)位。如圖3--9、3--10、3--11、3--12、3--13程序梯形圖所示。</p><p><b>　　圖 3--9</b></p><p>　　圖 3--10</p><p>　　圖 3--11</p><p>　　圖 3

65、--12</p><p>　　圖 3--13</p><p>　　狀態(tài)位S30置位時(shí)，蜂鳴器Y005進(jìn)行洗完報(bào)警，計(jì)數(shù)器C1清零，為下次洗滌工作做好準(zhǔn)備，計(jì)數(shù)器有記憶功能，所以每次比較完后要記得清零，蜂鳴器Y005報(bào)警10秒后結(jié)束全部過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)并返回初始狀態(tài)。如圖3--14程序梯形圖所示。</p><p>　　圖 3--14</p>&

66、lt;p>　　當(dāng)按下手動(dòng)排水按鈕X004，排水電磁閥Y001閉合，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；當(dāng)按下停止按鈕X001, 實(shí)現(xiàn)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。如圖3--15程序梯形圖所示。</p><p>　　圖 3--15</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　在本次設(shè)計(jì)里，我們采用了PLC為控制核心，通過(guò)對(duì)其輸入輸出分配和接

67、線來(lái)達(dá)到實(shí)現(xiàn)控制要求的?；仡櫰鸫舜握n程設(shè)計(jì)從選題到最后完成任務(wù)，我對(duì)以前學(xué)習(xí)的知識(shí)的有了更深刻的理解，鍛煉了自己分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。在這次課設(shè)過(guò)程中我們使用到了三菱PLC編程仿真軟件GX Developer、GX Simulator和Microsoft Office Visio，剛開(kāi)始接觸這些軟件時(shí)自己一頭霧水，有的軟件甚至安裝了好幾次都失敗了，不過(guò)自己慢慢摸索并向其他同學(xué)請(qǐng)教慢慢的熟悉了這些軟件的使用方法，不過(guò)對(duì)于Microso

68、ft Office Visio的熟悉卻是花費(fèi)了不少時(shí)間，剛開(kāi)始畫(huà)圖時(shí)有些元器件的圖形符號(hào)找不到自己又不會(huì)組合，所以畫(huà)出來(lái)的圖很不規(guī)范，不過(guò)通過(guò)對(duì)主控電路圖的反復(fù)重畫(huà)慢慢熟悉了怎么連接線路，對(duì)于三菱FX2N系列PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理論的運(yùn)用中，鍛煉了我的動(dòng)手能力，也提高了專(zhuān)業(yè)素質(zhì)，同時(shí)也看清了自己的不足之處，并積極進(jìn)行了改正。最后，真心感謝各位老師在本次課程設(shè)計(jì)中對(duì)我的悉心指導(dǎo)與幫助！</p>&

69、lt;p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 漆漢宏 《PLC電氣控制技術(shù)》 機(jī)械工業(yè)出版社 2008</p><p>　　[2] 《QBT 4136-2010 家用和類(lèi)似用途電動(dòng)洗衣機(jī)用電動(dòng)機(jī)技術(shù)要求》</p><p>　　[3] 俞國(guó)亮 PLC原理與應(yīng)用（三菱FX系列） 2007 北京：清華大學(xué)出