plc課程設(shè)計(jì)——全自動(dòng)洗衣機(jī)

1、<p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 系統(tǒng)背景描述</p><p>　　現(xiàn)在，全自動(dòng)洗衣機(jī)已經(jīng)進(jìn)入了千家萬戶之中，極大的方便了人們的日常生活，提高了人們的生活質(zhì)量，使人們從那繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來。 </p><p>　　所謂全自動(dòng)洗衣機(jī)，就是將洗衣的全過

2、程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水)預(yù)先設(shè)定好N個(gè)程序,洗衣時(shí)選擇其中一個(gè)程序,打開水龍頭和啟動(dòng)洗衣機(jī)開關(guān)后洗衣的全過程就會(huì)自動(dòng)完成,洗衣完成時(shí)由揚(yáng)聲器發(fā)出響聲。 </p><p>　　本文是基于三菱FX2N系列PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)梯形圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完善的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，以滿足控制要求，實(shí)現(xiàn)洗衣自動(dòng)化的控制。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)控制要求 </p>&

3、lt;p>　?。?）按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開關(guān)，注水直到高（中、 低）水位，關(guān)水</p><p>　?。?）2s后開始洗滌</p><p>　?。?）洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30s，停2s，然后反轉(zhuǎn)30s，停2s</p><p>　?。?）如此循環(huán)5次，總共320s后開始排水，排空后脫水30s</p><p>　　（5）開始清洗，重復(fù)（2）～（5）

4、，清洗兩遍</p><p>　?。?）清洗完成，報(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī)</p><p>　?。?）若按下停車按扭，可手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水（不計(jì)數(shù)）</p><p>　　輸入點(diǎn)： 輸出點(diǎn)：</p><p>　　啟動(dòng) x1 低水位檢測 x11 啟動(dòng)洗衣機(jī)

5、 y1</p><p>　　停止 x 2 手動(dòng)排水 x 12 進(jìn)水閥 y2</p><p>　　高水位 x 3 手動(dòng)脫水 x 13 正轉(zhuǎn) y3</p><p>　　中水位 x 4 反轉(zhuǎn) y4</p><p>　　

6、低水位 x 5 排水 y5</p><p>　　排空檢測x 6 脫水 y6</p><p>　　高水位檢測 x7 報(bào)警 y7</p><p>　　中水位檢測 x 10</p>&

7、lt;p>　　2. 若要求啟動(dòng)開關(guān)分為標(biāo)準(zhǔn)洗和輕柔洗，試改變有關(guān)輸入點(diǎn)，并在程序中加入輕柔洗功能（輕柔洗過程自定）</p><p><b>　　3. I/O編址</b></p><p><b>　　4.編程并調(diào)試</b></p><p><b>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案</b></p>

8、<p>　　2.1 系統(tǒng)功能描述</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，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>　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別有進(jìn)水電磁閥和

9、排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)把進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注人外桶，排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，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)波輪正反來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(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；高低水位開關(guān)分別用來測高低水位；啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作；停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)緊急工況下手動(dòng)停止進(jìn)水排水脫水及報(bào)警；排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。</p><p>

10、;<b>　　3 硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 PLC選型</b></p><p>　　PLC是一種用作數(shù)字控制的專用電子計(jì)算機(jī)，它根據(jù)用戶給的指令，通過輸入接口現(xiàn)場采樣信息執(zhí)行邏輯或數(shù)值運(yùn)算，再通過輸出接口去控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。它主要由CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口模板三部分。它是整體模塊形式，由它作為洗衣機(jī)控制系統(tǒng)

11、，在硬件設(shè)計(jì)上就相對(duì)簡單點(diǎn)。通過對(duì)結(jié)構(gòu)圖的分析，可知全自動(dòng)洗衣機(jī)的I/O點(diǎn)不多，選擇抵擋的三菱FX2N系列FX2N---32MR，可以完全滿足其要求，F(xiàn)X2N---32MR有32個(gè)I/O，根據(jù)輸入，輸出口的總點(diǎn)數(shù)，考慮留有適當(dāng)余量，采用三菱FX2N-32MR型PLC，可滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　3.2 I/O點(diǎn)分配</p><p>　　表3-1 I/O地址分配表</p>

12、;<p>　　3.3 I/O接線圖</p><p>　　圖3-3 I/O外部接線圖</p><p>　　說明： </p><p>　　啟動(dòng)按鈕：SB1 高水位檢測開關(guān)：SQ2 脫水電磁閥：YC </p><p>　　停車按鈕：SB2 中水位檢測開關(guān)：S

13、Q3 報(bào)警揚(yáng)聲器：SPK</p><p>　　高水位檔：K1 低水位檢測開關(guān)：SQ4</p><p>　　中水位檔：K2 啟動(dòng)洗衣機(jī)：Y1 </p><p>　　低水位檔：K3 進(jìn)水電磁閥：YV1</p><p>　　手動(dòng)排水：K4 排水電磁閥

14、：YV2</p><p>　　手動(dòng)脫水：K5 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)：KM1</p><p>　　排空檢測開關(guān)：SQ1 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)：KM2</p><p><b>　　軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 控制方案</b></p><p>

15、;　　在工業(yè)控制領(lǐng)域，許多的控制過程都可用順序控制的方式來實(shí)現(xiàn)，使用步進(jìn)指令實(shí)現(xiàn)順序控制既方便又便于閱讀修改，所以在全自動(dòng)洗衣機(jī)的梯形圖控制中，采用步進(jìn)順序指令來實(shí)現(xiàn)控制。</p><p>　　利用狀態(tài)寄存器S0-S499中的一部分來編寫步進(jìn)梯形圖進(jìn)行控制。PLC順序控制編程的主要依據(jù)是狀態(tài)流程圖，運(yùn)用STL和RET步進(jìn)指令進(jìn)行編程。利用SET置位指令將某狀態(tài)的狀態(tài)繼電器元件置位后，該狀態(tài)的步進(jìn)點(diǎn)閉合，這時(shí)順序控

16、制進(jìn)入該狀態(tài)。</p><p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)移至下一狀態(tài)的條件滿足時(shí)，利用SET置位指令又將下一狀態(tài)的狀態(tài)寄存器置位，這時(shí)順序控制進(jìn)入下一個(gè)狀態(tài)，而上一個(gè)狀態(tài)寄存器自動(dòng)復(fù)位。</p><p>　　順序控制的編程步驟如下：</p><p>　　1. 列出PLC輸入輸出點(diǎn)分配表。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)控制要求畫出順序控制的狀態(tài)流程圖。<

17、;/p><p>　　根據(jù)狀態(tài)流程圖編寫出相應(yīng)的梯形圖。</p><p>　　寫出對(duì)應(yīng)的指令語序表。</p><p><b>　　5. 調(diào)試程序。</b></p><p>　　4.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制程序流程圖</p><p>　　圖4-1 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制流程圖</p><p&g

18、t;　　4.3全自動(dòng)洗衣機(jī)步進(jìn)梯形圖</p><p>　　4.4 中間變量的記錄 </p><p>　　程序中共用到7個(gè)計(jì)時(shí)器，2個(gè)計(jì)數(shù)器。T0為關(guān)閉進(jìn)水時(shí)暫停2s計(jì)時(shí)器，T1為正轉(zhuǎn)30s計(jì)時(shí)器，T2為正轉(zhuǎn)30后暫停2s計(jì)時(shí)器，T3為反轉(zhuǎn)30s計(jì)時(shí)器，T4反轉(zhuǎn)后暫停2a計(jì)時(shí)器，T5為脫水30s計(jì)時(shí)器，T6為報(bào)警3a計(jì)時(shí)器。C0為正反洗滌5次計(jì)數(shù)器，共320s，C1為反復(fù)進(jìn)水脫水3次計(jì)數(shù)器。

19、</p><p>　　程序運(yùn)行時(shí)，PLC由STOP狀態(tài)變?yōu)镽UN狀態(tài)，M8002有信號(hào)，從而置位S0，復(fù)位計(jì)數(shù)器C1。閉合啟動(dòng)按鈕，置位S20，復(fù)位C0，并且系統(tǒng)控制進(jìn)水閥開始進(jìn)水，進(jìn)水完畢后，計(jì)時(shí)器T0開始計(jì)時(shí)，從0遞增到20，之后正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器T1開始計(jì)時(shí)，由0遞增到300。正轉(zhuǎn)30s后，T2計(jì)時(shí)器工作，從0到20，暫停2s。接著反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器T3工作，也是從0到300，之后T4計(jì)時(shí)器啟動(dòng)，從0到20變化。T4計(jì)時(shí)完

20、畢，計(jì)數(shù)器C0開始計(jì)數(shù)一次，此后回到S22，T1計(jì)時(shí)器重新開始計(jì)時(shí)，依次到T4,當(dāng)C0計(jì)數(shù)5次到時(shí)，排水。排空后，T5計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，從0到300，開始脫水30s。脫水完畢，C1開始計(jì)數(shù)一次，之后程序返回到S20狀態(tài)寄存器。重新開始進(jìn)水—洗滌—排水過程，直到反復(fù)三次后，即C1計(jì)數(shù)二次時(shí)，T6計(jì)時(shí)器啟動(dòng)，從0到30，報(bào)警3s。</p><p><b>　　4.5 系統(tǒng)調(diào)試 </b></p&g

21、t;<p>　　連接好PLC，打開軟件，選定合適的通信端口。首先用軟件遠(yuǎn)程使PLC停止工作，RUN燈熄滅。然后把編好的程序?qū)懭隤LC，再用軟件啟動(dòng)PLC，發(fā)現(xiàn)PLC的RUN指示燈亮，程序運(yùn)行時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕X1，置位狀態(tài)寄存器S20，控制進(jìn)水閥開始進(jìn)水。由外部跟定液位信號(hào)，比如選定高水位洗滌，則閉合X3,過一會(huì)兒再閉合X7，相當(dāng)于已達(dá)到高水位，從而置位S21，S20自動(dòng)復(fù)位，關(guān)閉進(jìn)水，同時(shí)啟動(dòng)T0計(jì)時(shí)器暫停2s。計(jì)時(shí)完畢，

22、T0常開點(diǎn)閉合，置位S22，洗衣機(jī)開始正轉(zhuǎn)，并開啟T1計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)30s。計(jì)時(shí)完畢，T1常開點(diǎn)閉合，置位S23，開啟暫停2s的T2計(jì)時(shí)器。計(jì)時(shí)完畢，T2常開點(diǎn)閉合，置位S24，控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，同時(shí)開啟T3計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)30s。計(jì)時(shí)完畢，T3常開點(diǎn)閉合，從而置位S25，開啟暫停2s計(jì)時(shí)器T4。計(jì)時(shí)到時(shí)，并啟動(dòng)計(jì)時(shí)器C0，計(jì)數(shù)一次，同時(shí)返回S22，直到計(jì)數(shù)器計(jì)到5次時(shí)，即正反轉(zhuǎn)320s后，置位S26，開始排水.當(dāng)排空后，X11有信號(hào)，從而置位S2

23、7,啟動(dòng)脫水，并保持排水，同時(shí)開啟T5計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)30s。計(jì)時(shí)到時(shí)，T5常開點(diǎn)閉合，C1計(jì)數(shù)一次，同時(shí)返回S20，直到C1計(jì)時(shí)3次時(shí)，即反復(fù)洗滌三次后，</p><p>　　在程序運(yùn)行中，閉合X2，各狀態(tài)寄存器均無信號(hào)，通過選擇手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水檔位，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水功能。若要實(shí)現(xiàn)輕柔洗功能，需添加X0作為輕柔洗檔位，把X1設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)洗檔位，輕柔洗的過程可以通過一些計(jì)時(shí)器把正反轉(zhuǎn)的時(shí)間設(shè)定的小一些。編程和上述

24、基本類似。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)心得</b></p><p>　　經(jīng)過將近一周的全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC課程設(shè)計(jì)，讓我收獲頗豐，不僅熟悉了全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程，還學(xué)會(huì)了使用步進(jìn)指令。步進(jìn)指令簡單，直觀，易于閱讀，使用它來控制洗衣機(jī)的工作過程，真的很是方便。</p><p>　　從圖書館借來的《PLC應(yīng)用技術(shù)易讀通》一書中，有很多和老師布

25、置課題相似的題目，其中有音樂噴泉控制系統(tǒng)，三相步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)等，也有全自動(dòng)洗衣機(jī)控制，不過其是用SFC圖來控制的，而且I/O點(diǎn)數(shù)很少，我參考著課本上的例子，把它轉(zhuǎn)化成步進(jìn)梯形圖，然后又在此基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行擴(kuò)展修改，最終完成梯形圖的編程，當(dāng)時(shí)很有成就感，就決定把書上的那些實(shí)例復(fù)印下來，方便自己以后好好研究。</p><p>　　幾天的課程設(shè)計(jì)，讓我加深了對(duì)PLC的認(rèn)識(shí)和理解，也知道了PLC應(yīng)用于工業(yè)控制的優(yōu)點(diǎn)所在，

26、更重要的是讓我看到了自己知識(shí)的匱乏，也堅(jiān)定了以后要不斷的學(xué)習(xí)，不斷的向身邊的人虛心請(qǐng)教，同時(shí)要借助于圖書館和網(wǎng)絡(luò)來擴(kuò)充自己的知識(shí)面的決心。也只有這樣，在以后的社會(huì)競爭中，自己才能有立足之地，才能有所作為。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 謝文輝,張志芳. PLC應(yīng)用技術(shù)易讀通. 北京：中國電力出版社，2008</p

27、><p>　　[2] 常曉玲. 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.2</p><p>　　[3] 賀哲榮,石帥軍. 流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)（三菱FX2系列）. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.3</p><p>　　[4] 夏路易,石宗義. 電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程.北京：北京希望電子出版社，2002.6</p>&

28、lt;p>　　[5]廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.第2版. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2007</p><p>　　[6]王兆晶.維修電工（高級(jí)）.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2007</p><p>　　[7]熊幸明.工廠電氣控制技術(shù).北京.清華大學(xué)出版社.2005</p><p>　　[8]黃凈.電氣控制與可編程序控制器.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2004</p>