畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工業(yè)洗衣機(jī)plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　設(shè)計(jì)（論文）題目</p><p>　工業(yè)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　學(xué) 院： 電子與信息工程學(xué)院 </p><p>　學(xué)生姓名： </p><p>　專業(yè)班級： 應(yīng)用電子技術(shù) </p&

2、gt;<p>　學(xué) 號： </p><p>　指導(dǎo)教師： </p><p>　2012 年 5 月 20 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)

3、、PLC的應(yīng)用不斷地走向深入，同時(shí)帶動傳統(tǒng)的控制技術(shù)的不斷更新。本篇論文描述了采用可編程控制器（三菱FX2N系列PLC）作為核心控制部件，并利用計(jì)算機(jī)對工業(yè)洗衣機(jī)進(jìn)行模擬監(jiān)控的控制系統(tǒng)總體控制，設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案，實(shí)現(xiàn)洗滌、漂洗、脫水過程。</p><p>　　根據(jù)工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制要求和特點(diǎn)，為使洗衣機(jī)操作的整個(gè)流程更直接明白化，本論文就利用通過PLC控制全自

4、動洗衣機(jī)并MCGS來仿真進(jìn)行了調(diào)查，實(shí)現(xiàn)了全自動洗衣機(jī)的正常運(yùn)行和強(qiáng)制性停止功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：三菱FX2N系列PLC 工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng) PLC程序設(shè)計(jì) MCGS</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引言3</b></p><p>　　1

5、 PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)步驟4</p><p>　　1.1 PLC的定義4</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)原則4</p><p>　　2 課程設(shè)計(jì)PLC全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1 工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求5</p><p>　　2.1.2 強(qiáng)制停止7</p&

6、gt;<p>　　2.2 工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.2.1 數(shù)字量輸入與輸出部分7</p><p>　　2.2.2 I/O接線圖8</p><p>　　3.工業(yè)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)梯形圖和指令程序設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 PLC控制系統(tǒng)梯形圖9</p><p&g

7、t;　　3.2 指令程序設(shè)計(jì)9</p><p>　　4工業(yè)洗衣機(jī)的MCGS組態(tài)軟件控制10</p><p>　　4.1 MCGS組態(tài)軟件概述10</p><p>　　4.2工業(yè)洗衣機(jī)工程及動畫設(shè)計(jì)10</p><p>　　4.2.1 畫面設(shè)計(jì)及動畫連接10</p><p>　　5 MCGS與PLC的連接與調(diào)試

8、14</p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)16</b></p><p><b>　　謝辭17</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p>　　附錄1：PLC控制系統(tǒng)梯形圖19</p><p><b>　　

9、引言</b></p><p>　　工業(yè)洗衣機(jī)主要用于賓館、酒店、學(xué)校宿舍等需要洗衣量大、洗衣次數(shù)頻繁的地方，這就要求洗衣機(jī)的洗滌效果好、容量大、噪聲低、運(yùn)行平穩(wěn)，基于這些要求，工業(yè)洗衣機(jī)首選滾筒式結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代滾筒式洗衣機(jī)，一般具有洗滌和脫水兩個(gè)同心桶結(jié)合于一體，可分別進(jìn)行洗滌和脫水的雙用功能，其進(jìn)水、排水都采用電磁閥，由程序控制器按照人們預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動各執(zhí)行器件動作，整個(gè)洗衣過程自動

10、完成。</p><p>　　從控制方式的發(fā)展階段上看，傳統(tǒng)工業(yè)洗衣機(jī)的程序控制與水位等控制是分開的，目前已淘汰，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)正在逐步實(shí)現(xiàn)硬件化，單片機(jī)與PLC已成為洗衣機(jī)的主流控制器。而該設(shè)計(jì)中采用三菱FX2N系列PLC作為工業(yè)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)，在這里我們有必要詳細(xì)介紹三菱的FX2N系列可編程控制器的性能指標(biāo)，硬件組成和指令。</p><p>　　PLC的編程困難在于要針

11、對選擇的PLC型號進(jìn)行資源配置，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)以及運(yùn)用MCGS組態(tài)模擬仿真。該設(shè)計(jì)工業(yè)洗衣機(jī)的洗滌、漂洗工藝一般由正反轉(zhuǎn)洗滌、漂洗，均布排水和脫水等幾部分組成，采用了三菱FX2N系列PLC作為工業(yè)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)。它是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它的使用提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這對于使用者來說，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。</p><p>　　1 PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)

12、步驟</p><p>　　1.1 PLC的定義</p><p>　　PLC自問世以來，盡管時(shí)間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，國際電工委員會（IEC）先后頒布了PLC標(biāo)準(zhǔn)的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程控制器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操

13、作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計(jì)原則</b></p><p>　　PLC控制系統(tǒng)是為工藝流程服務(wù)的，所以它首先要能很好的實(shí)現(xiàn)工藝提出的控制要求。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：</p><p>　　根據(jù)工藝流程進(jìn)行設(shè)計(jì)，力求設(shè)計(jì)出來的控制系統(tǒng)能最大限度滿

14、足控制要求。</p><p>　　在滿足控制要求的前題下，盡量減少PLC系統(tǒng)硬件費(fèi)用。</p><p>　　考慮到以后控制要求的變化，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮到PLC的可擴(kuò)展性。</p><p>　　控制系統(tǒng)使用和維護(hù)方便、安全可靠。</p><p>　　2 課程設(shè)計(jì)PLC全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　

15、　2.1 工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求</p><p>　　2.1.1 洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水—洗衣—排水—脫水四個(gè)過程組成，執(zhí)行洗滌（1次）—漂洗（2次）—報(bào)警為一周期，全自動一次運(yùn)行，直至洗衣結(jié)束。洗衣機(jī)的工作流程示意圖見圖2-1。</p><p>　　自動洗衣機(jī)的進(jìn)水、洗衣、排水、脫水是通過水位開關(guān)，電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動控制的，水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)

16、內(nèi)高低水位，電磁進(jìn)水閥起著通斷水源的作用。進(jìn)水時(shí)，電磁進(jìn)水閥打開，將水注入，排水時(shí)，電磁排水閥打開，將水排出，洗衣時(shí)，洗滌電動機(jī)啟動，脫水時(shí)，脫水桶啟動。</p><p>　　圖2-1 工業(yè)洗衣機(jī)工作流程示意圖</p><p>　　2.1.2 強(qiáng)制停止</p><p>　　“強(qiáng)制停止”方式具體控制要求如下：</p><p>　　若按下“強(qiáng)制停

17、止”按扭，洗衣過程停止，即洗滌電機(jī)和脫水桶轉(zhuǎn)、進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合。</p><p>　　2.2 工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 數(shù)字量輸入與輸出部分</p><p>　　這個(gè)控制系統(tǒng)的輸入有啟動按鈕、停止按鈕、排水按鈕、上限位水位、下限位水位共5個(gè)輸入點(diǎn)，輸出有兩位數(shù)碼管（A1 B1 C1 D1 ,A2 B2 C2 D2）、進(jìn)

18、水、排水、正轉(zhuǎn)攪拌、反轉(zhuǎn)攪拌、脫水、報(bào)警共14個(gè)輸出點(diǎn)。具體PLC的輸入/輸出（I/O）端口分配表如表2.1。</p><p>　　表2.1 輸入/輸出（I/O）端口分配表</p><p>　　2.2.2 I/O接線圖</p><p>　　工業(yè)洗衣機(jī)PLC的外部接線示意圖如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 外部接線圖</p&

19、gt;<p>　　3.工業(yè)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)梯形圖和指令程序設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 PLC控制系統(tǒng)梯形圖</p><p>　　在本程序中，M0是按下啟動按鈕的輔助繼電器，M1是漂洗標(biāo)志位，M2是停止自動洗衣機(jī)的輔助繼電器，M3是排水閥按鈕的輔助繼電器，M4是洗衣機(jī)上限位液位的輔助繼電器，M5洗衣機(jī)下限位液位的輔助繼電器，M6是停止標(biāo)志，M7是停止標(biāo)志位，M8是洗衣

20、機(jī)暫停的輔助繼電器。如附錄1所示。</p><p>　　3.2 指令程序設(shè)計(jì)</p><p><b>　　指令表如圖3-1</b></p><p><b>　　圖3-1 指令表</b></p><p>　　4工業(yè)洗衣機(jī)的MCGS組態(tài)軟件控制</p><p>　　4.1 MCG

21、S組態(tài)軟件概述</p><p>　　MCGS即“監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)”，由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成，是為工業(yè)過程控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測領(lǐng)域服務(wù)的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點(diǎn)。</p><p>　　MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中

22、。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報(bào)表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。</p><p>　　MCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運(yùn)行環(huán)境中完成對工程的控制工作。</p>

23、;<p>　　4.2工業(yè)洗衣機(jī)工程及動畫設(shè)計(jì) </p><p>　　4.2.1 畫面設(shè)計(jì)及動畫連接</p><p><b>　　（1）建立新畫面</b></p><p>　　在MCGS組態(tài)平臺上，單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，則產(chǎn)生新“窗口0”，如圖4-1所示。</p><p>

24、　　圖4-1 新建用戶窗口</p><p>　　選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”，將窗口名稱改為“工業(yè)洗衣機(jī)”，將窗口標(biāo)題改為“工業(yè)洗衣機(jī)”，將窗口背景顏色改為“水藍(lán)色”，在窗口設(shè)置中選中“最大化顯示”。其它不變，單擊“確認(rèn)”，如圖4-2。</p><p>　　圖4-2 設(shè)置用戶窗口屬性</p><p>　　選中剛創(chuàng)建的“工業(yè)洗衣機(jī)”用戶窗

25、口，單擊“動畫組態(tài)”，進(jìn)入動畫制作窗口，如圖4-3。</p><p>　　圖4-3 動畫制作窗口</p><p>　?。?）單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱，為了快速構(gòu)圖和組態(tài)，MCGS系統(tǒng)內(nèi)部提供了常用的圖元、圖符、動畫構(gòu)件對象，如圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 繪圖工具箱窗口及對象元件</p><p><

26、b>　?。?）整體畫面</b></p><p>　　最后生成的畫面如下圖4-5所示：</p><p>　　圖4-5 控制主界面</p><p><b>　　（4）動畫連接</b></p><p>　　MCGS實(shí)現(xiàn)圖形動畫設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶窗口中的圖形對象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置

27、相應(yīng)的動畫屬性。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實(shí)時(shí)采集值驅(qū)動，從而實(shí)現(xiàn)了圖形的動畫效果。</p><p>　　單擊“策略工具箱”中的“腳本程序”，把鼠標(biāo)移出“策略工具箱”，會出現(xiàn)一個(gè)小手，把小手放在上，單擊鼠標(biāo)左鍵，則顯示如圖4-6所示：</p><p>　　圖4-6 腳本程序策</p><p>　　雙擊進(jìn)入腳本程序編輯環(huán)境，按如下程序輸入

28、，如圖4-7所示。</p><p>　　圖4-7 腳本程序編譯窗口</p><p>　　5 MCGS與PLC的連接與調(diào)試</p><p>　　在工業(yè)洗衣機(jī)MCGS組態(tài)軟件開發(fā)平臺上，單擊“設(shè)備窗口”，在單擊“設(shè)備組態(tài)”按鈕進(jìn)入設(shè)備組態(tài)。從“工具條”中單擊“工具箱”。彈出“設(shè)備工具箱”對話框。單擊“設(shè)備管理”按鈕，彈出“設(shè)備管理”對話框。從“可選設(shè)備”雙擊“通用設(shè)備”

29、，找到“串口通訊父設(shè)備”雙擊，選中其下的“串口通訊父設(shè)備”雙擊或單擊“增加”按鈕，加到右面以選設(shè)備。再雙擊“PLC設(shè)備”，找到“三菱”雙擊“三菱_FX系列編程口”，選中“三菱_FX系列編程口”雙擊或單擊“增加”按鈕，加到右面已選設(shè)備。如圖5-1所示。</p><p><b>　　圖5-1 設(shè)備管理</b></p><p>　　雙擊“通用串口父設(shè)備0-【通用串口父設(shè)備0

30、】”彈出“設(shè)備屬性設(shè)置”對話框，如圖5-2按實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。</p><p>　　圖5-2設(shè)備屬性設(shè)置 </p><p>　　選中“內(nèi)部屬性”中“設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性”，出現(xiàn)圖標(biāo)，單擊圖標(biāo)，具體設(shè)置如圖5-3所示。在“設(shè)備調(diào)試”中就可以在線調(diào)試，如圖5-4所示。 </p><p>　　圖5-3設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性</p><p><b

31、>　　圖5-4 設(shè)備調(diào)試</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　通過該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對三菱FX系列的特點(diǎn)有了更深的理解，工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了三菱FX系列PLC與MCGS組態(tài)軟件的特點(diǎn)，對按扭、電磁閥、開關(guān)等其他一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動化。這次在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我及時(shí)與老師交流，并嚴(yán)格按照進(jìn)

32、度表按時(shí)完成各階段的任務(wù)。</p><p>　　通過這次設(shè)計(jì)，學(xué)到了許多東西，設(shè)計(jì)中，我常遇到不懂或不明白的地方，除了查閱相關(guān)資料，老師們也給了我很多的指導(dǎo)，在老師們的指導(dǎo)下改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，為了一個(gè)問題苦苦思索，為了一個(gè)問題的圓滿解決而高興，其中的困惑、苦惱、興奮激動只有自己知道。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的體會，我收獲至深。最重要的是體會到，一遇到問題，不要苦惱煩心，首先要分析問題，及時(shí)請教，抓緊的每分每秒，對需要調(diào)整的地方及

33、時(shí)做出改動，不能墨守成規(guī)，做人也是同樣的道理。 </p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　回顧起此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)鞏固了以前所學(xué)的知識，也學(xué)到了很多在書本上沒有學(xué)過的知識，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)是在老

34、師們的悉心關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的，在繁忙的教學(xué)工作的同時(shí)，老師們犧牲自己的休息時(shí)間給予了耐心和指導(dǎo)，幫助我解決設(shè)計(jì)中遇到的各種問題，指導(dǎo)我圓滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。</p><p>　　由于我的水平和經(jīng)驗(yàn)的不足，不可避免的，我的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)會存在一些缺漏和不完善的地方，還有待老師們的批評指正！在此，衷心感謝老師們，老師們！謝謝您們！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b&g

35、t;</p><p>　　【1】張萬忠.劉明芹，電器與PLC控制技術(shù)【M】.化學(xué)工業(yè)出版社.2003</p><p>　　【2】龔運(yùn)新.工業(yè)組態(tài)軟件實(shí)用技術(shù)【M】.北京：清華大學(xué)出版社.2005</p><p>　　【3】匡宇國.MCGS組態(tài)軟件技術(shù)在PLC教學(xué)中的交互應(yīng)用研究【J】.教育探索.2007</p><p>　　【4】廖常初.PL