PLC专业课程设计全自动洗衣机.doc

PLC课程设计论文题目：全自动洗衣机PLC控制指导老师： 姓名学号班级完成日期：-6-20摘要依据全自动洗衣机工作原理，利用可编程控制器PLC实现控制，说明了PLC控制原理方法，特点及控制洗衣机特色。针对经典全自动洗衣机实际控制要求，利用三菱PLC次序控制步进STL指令编程方法，在I/O分配基础上，进行PLC梯形图程序设计，并对程序运行功效给予分析说明。本全自动洗衣机设计分配有12个输入点和7个输出点，采取了7个定时器对电机转动进行定时，2个计数器对洗衣机进行循环控制，实现了注水-洗涤-排水-脱水自动控制。经过PLC上机模拟调试，和实际控制要求完全一致。关键词：全自动洗衣机；PLC控制。AbstractAccordingtotheworkprincipleofthefull-automaticwasher,makeuseoftheprogrammablelogicalcontrollerPLCrealizationcontrol,explaintheprinciplemethodofthePLCcontrol,thespecialfeaturesofthecharacteristicsandthecontrolwasher. In view of the typical completely automatic washer actual control request,step-by-steps the STL instruction programming method using the Mitsubishi PLC sequential control,in the I/O assignment foundation carries on the PLC trapezoidal chart programming,and analyzes the explanation to the procedure movement function. This fully automatic washing machine design distribution have 12 input points and seven output points, the seven timer to turn for timing motor, two counter cycle of washing machine control and realized water injection-washing-drainage-dehydration automatic control.After the PLC hands-on simulation debugging is completely consistent with the actual control request.Keywords:full-automaticwasher PLCcontrol. 目录序言51、系统描述61.1 PLC选型61.1.1 概述61.1.2 I/O 模块及点数61.1.3 PLC 输出类型选择7图1 整体框架82、资源分配92.1 I/O分配表92.2 所用定时器计数器介绍93、硬件电路103.1 控制主回路103.2 I/O接线图1111图3 I/O接线图114 、软件分析114.1 软件设计思绪114.2 程序步骤图134.3 次序功效图144.4 梯形图程序16图 6 梯形图225、心得体会236、参考文件247、致谢24序言从古至今，洗衣服全部是人类生活中不可避免一项家务劳动。然而伴随社会发展，科技进步，洗衣服也逐步被机器所替换。从1874年至今，洗衣机经历了一般型、半自动型、自动型等类型，然而不管是波轮式、搅拌式还是滚筒式，全部在朝着智能化，水流方法多样化，洗衣机方法发明化，设计更趋人性化方向发展。现在智能化控制已经替换了传统工业控制，尤其是PLC出现和发展带来了洗衣机春天。和以往洗衣机相比，PLC控制含有：抗干扰性强，可靠性高实现功效齐全，外围电路简单易学易用系统设计和建造工作量小，时间计算正确，维护方便智能化、实时监控、人性化等优点。这次课程设计关键采取PLC控制技术来设计全自动洗衣机控制系统，使得全自动洗衣机工作效率大大提升。同时，洗衣机操作愈加简单方便，有利于大家快速学习和使用。该系统采取PLC 为控制关键结构合理、测试方法可靠，它含有较强灵活性，提升了设备运行可靠性，缩短产品开发周期，确保新产品各项技术开发同时性，提升了劳动效率，达成了良好经济效果。另外，PLC 能够反复使用，降低了测试经费。它灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。PLC 又设有串行接口，方便地和计算机进行连接，组成测控系统，给系统维护和使用带来了很大方便。1、系统描述1.1 PLC选型1.1.1 概述1、逻辑控制功效：逻辑控制功效是 PLC 最基础功效之一,是 PLC 最基础应用领域，可替换传统 继电器控制系统，实现逻辑控制和次序控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面全部有很多成功应用实例。 2、定时控制功效：定时控制功效是PLC 最基础功效之一。PLC 中有很多可供用户使用定时器，功效类似于继电器线路中时间继电器。定时器设定值(定时时间)能够在编程时设定，也能够在运动过程中依据需要进行修改，使用方便灵活。同时PLC还提供了高精度时钟脉冲，用于正确实时控制。 3、计数控制功效：计数控制功效是 PLC 最基础功效之一。PLC 为用户提供很多计数器，计数器计数到某一数值时，产生一个状态信号(计数值到)，利用该状态信号实现对某个操作计数控制。计数器设定值能够在编程时设定，也能够在运行过程中依据需要进行修改。 1.1.2 I/O 模块及点数 输入/输出接口通常也称 I / O 单元或 I / O 模块，是 PLC 和工业生产现场之间 连接通道。 PLC 输入接口-用户设备需输入 PLC 多种控制信号，如限位开关、操作按钮、 选择开关、行程开关和其它部分传感器输出开关量或模拟量(要经过模数变换进 入机内)等，经过输入接口电路将这些信号转换成中央处理单元能够接收和处理信 号，用这些数据作为 PLC 对被控制对象进行控制依据。 PLC 输出接口-路将中央处理单元送出弱电控制信号转换成现场需要强电 信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电机等被控设备实施元件。 I / O 接口作用：电平转换功效：因为外部输入设备和输出设备所需信号电平是多个多样，而PLC 内部 CPU 处理信号是标准电平信号。 I / O 接口类型：开关量输入/输出接口模拟量输入/输出接口输入/输出 （I/O）点数：PLC I/O点数是指 PLC I/O 接口所能接收输入信号个数和输出信号个数总和。此次设计全自动洗衣机需要 8 个输入点，11 个输出点。 1.1.3 PLC 输出类型选择 PLC 输出类型有继电器和晶体管两种类型，二者工作参数差异较大， 1、继电器和晶体管输出工作原理继电器是一个电子控制器件，它含有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路） ，通常应用于自动控制电路中。电磁式继电器是一个机电元件，经过机械动作来实现触点通断，是有触点元件。晶体管是一个电子元件，它是经过基极电流来控制集电极和发射极导通。它是无触点元件。 2、继电器和晶体管输出关键差异：因为继电器和晶体管工作原理不一样，造成了二者工作参数存在了较大差异。 （1）驱动负载不一样 继电器型可接交流 220V 或直流 24V 负载，没有极性要求；晶体管型只能接直流24V负载，有极性要求。继电器负载电流比较大能够达成 2A，晶体管负载电流为0.2-0.3A。同时和负载类型相关。 （2）响应时间不一样继电器响应时间比较慢（ 约 10ms-20ms ）晶体管响应时间比 较快约，0.2ms-0.5ms，Y0、Y1甚至能够达成 10 us。 （3）使用寿命不一样继电器因为是机械元件受到动作次数寿命限制，且和负载容量相关，伴随负载容量增加，触点寿命几乎按级数降低。晶体管是电子原件只有老化，没有使用寿命限制。3、继电器和晶体管输出选型标准继电器型输出驱动电流大，响应慢，有机械寿命，适适用于驱动中间继电器、接触器线圈、指示灯等动作频率不高场所。晶体管输出驱动电流小，频率高，寿命长，适适用于控制伺服控制器、固态继电器等要求频率高、寿命长应用场所。在高频应用 场所，假如同时需要驱动大负载，能够加其它设备（如中间继电器，固态继电器等）方法驱动。 总而言之：全自动洗衣机控制采取三菱企业 FX2N 系列整体式PLC。依据设计要求 ，故选择PLC型号为FX2N-32MR001。1.2 全自动洗衣机系统概述本设计是以三菱FX2N系列PLC为控制器。全自动洗衣机基础结构由进水口、轻柔洗标准洗开关、停止按钮、內桶、外桶、波盘、控制器、排水按钮、高水位选择开关、中水位选择开关、低水位选择开关、排水口、洗涤电机、脱水按钮等组成。当给洗衣机通电时，X1作为标准洗和轻柔洗选择开关。当选择标准洗时，洗衣机将根据标准洗步骤工作，选择轻柔洗时根据标准洗步骤工作。标准洗和轻柔洗区分是在工作时电机正传和反转时间不一样，轻柔洗时间少。控制系统结构图图1所表示：入机接口 轻柔洗、标准洗 选择开关 停止按钮 高水位选择开关 中水位选择开关 低水位选择开关 手动排水开关 手动脱水开关 脱水完成按钮辅助元件 电磁进水闸线圈 电磁排水闸线圈 接触器线圈PLC实施元件 电磁进水闸 电磁排水闸 洗涤电动机 蜂鸣器传感器 高水位浮球开关 中水位浮球开关 低水位浮球开关 水排空浮球开关 图1 整体框架2、资源分配2.1 I/O分配表输入元件地址编号输出元件地址编号开启切换开关X1开启洗衣机Y0停止切换开关X0进水阀控制Y1高水位X2电机正转Y2中水位X3电机反转Y3低水位X4排水控制Y4排空检测传感器X5脱水控制Y5高水位检测传感器X6报警控制Y6中水位检测传感器X7低水位检测传感器X10手动排水X11手动脱水X12手动脱水完成按钮 X13表1 I/O分配表2.2 所用定时器计数器介绍标准洗步骤共用到7个定时器，2个计数器。T0：在进水达成指定位置时，停止进水，定时器到两秒时电机开始正转，洗衣机开始搅拌洗衣。T1：此定时器为电机在转动时正转30秒定时。T2：电机正转30秒后，要停两秒，此定时器为定时2秒。T3：电机反转30秒定时作用。T4：电机反转30秒后，停2秒定时作用。T5：脱水30秒定时作用。T6：脱水完成后定时报警2秒作用。C0：循环5次正转反转计时作用。C1：循环两次洗衣过程。3、硬件电路3.1 控制主回路洗衣机进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀实施。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。洗涤完成由蜂鸣器报警。全自动洗衣机线路是由主回路和控制回路组成。 主回路图2所表示： 图2 控制主回路为预防全自动洗衣机在工作过程中，电路发生短路，损坏电动机和电路中多种电气设备，所以在主电路中安装了熔断器，当电路出现短路故障时，能快速、可靠断开电源。全自动洗衣电机容量较小，主电路中熔断器可同时作为控制电路短路保护，所以在主电路中使用熔断器就足够了。3.2 I/O接线图经过PLC来实现电动机正反转，而且实现洗衣机按预先设置程序自动实施，完成洗衣。当需要手动排水和脱水时，可强阻止自动程序运行，跳出自动切换到手动操作。图3 I/O接线图4 、软件分析4.1 软件设计思绪因为采取梯形图或指令表方法来编程已为广大电气技术人员所接收，不过对于步进控制程序编写，难度将大大增加。且各个元件之间连锁、互动关系极其复杂，画出梯形图往往达成数百航，通常要由熟练地电气工程师凭借经验才能完成。另外，假如不再提醒图上加注是，程序可读性也很差。所以为了处理这一问题，三菱可编程控制器引入了次序功效图（SFC）。借助这一优异编程方法，初学者也能方便地编写出复杂税控程序，有效处理了经验设计法所存在问题，在提升设计效率同时方便了程序修改、阅读、调试。所以本设计是以次序功效图为基础。编写好次序功效图程序后，能够利用编程软件自动转化为次序功效图或指令表。采取软件是三菱企业GX Developer编程软件。适适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序线上更改、监控及调试，含有异地读写PLC程序功效。次序功效图设计思绪：利用M8002进行初始化，X1是一个选择开关，当X1打到标准洗档位上时，洗衣机根据标准洗步骤工作，当打到轻柔洗档位时，洗衣机根据轻柔洗步骤工作。标准洗和轻柔洗区分在于电机正转反转时间不一样。接着开始进水，选择不一样水位开关（X2、X3、X4），注水量将不一样。进水完成，等候2秒后电机开始正转30秒，停两秒，再反转30秒，停两秒，如此往复5遍。完成5遍以后排水，在这一步要复位计数器C0，同时在这一步利用X0能够选择手动排水和手动脱水，X0为选择开关。排水完成后（利用是排空检测传感器X5），接下来是脱水30秒，完成后返回到S20步，循环实施2遍。整个洗衣过程完成，接下来是报警3秒后自动关机。手动排水时：排空后按下X12手动脱水按钮，开始手动脱水，脱水完成按下按钮X13，手动脱水完成。4.2 程序步骤图注水高（中、低）水位，停水停2S电机正传30s停2S初始状态电机反传30s停2S循环5次排水脱水30s循环2次清洗完成，报警3s手动排水手动脱水停机图4 程序步骤图1、按下开启按钮及水位选择开关，注水直到高（中、 低）水位，关水。2、2s后开始洗涤。3、洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s。4、如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s。5、开始清洗，反复（2）（5），清洗两遍。6、清洗完成，报警3s并自动停机。7、按下停止按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）。4.3 次序功效图因为标准洗和轻柔洗步骤大致相同，只是时间不一样。所以在这里给出了标准洗次序功效图：图 5 次序功效图4.4 梯形图程序以下为在编写好次序功效图以后，转化来梯形图程序，图7。图 6 梯形图5、心得体会经过一周努力我们全自动洗衣机 PLC 课程设计最终完成了,让我们收获颇丰，不仅熟悉了全自动洗衣机工作工程，还愈加了解了梯形图编程。一段时间课程设计，让我们加深了对PLC 认识和了解，也知道了PLC应用于工业控制优点所在，更关键是让我们看到了自己知识匮乏，也坚定了以后要不停学习，不停向身边人虚心请教， 同时要借助于图书馆和网络来 扩展自己知识面决心。也只有这么，在以后社会竞争中，我们才能有立足之地，才能有所作为。另外经过此次课程设计发觉课程设计不仅是对前面所学知识一个检验，而且也是对自己能力一个提升。这次课程设计要求设计一个全自动洗衣机控制，自行设计这对我们未来踏上工作岗位是很有帮助。于是此次设计过程中我们完全根据软件设计步骤要求来进行，从课题分析开始，再进行总体设计、具体设计,最终到系统实现。每一步全部让我们将理论学习知识应用到实践中去。也使我们掌握了一整套规范设计操作步骤。 经过挑选和对比，我们最终决定选择全自动洗衣机设计，而放弃交通灯设计，让自己挑战新方面。在课题分析阶段，因为此次是设计一个PLC控制系统，所以对其中PLC工作分析尤为关键。对指导老师提供资料必需要吃透，这是关键。具体设计阶段，首先考虑各电路模块关键功效及软件设计，分别进行安装调试。其次，将写好程序进行上机调试，这时很轻易犯错，经过我们数次修改和验证才成功。 在设计过程中，我们经过查阅大量相关资料，和同学交流经验和自学，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获一样巨大。在整个设计中我们知道了很多东西，也培养了我们独立工作和合作能力，树立了对自己工作能力信心，相信会对以后学习工作生活有很关键影响。即使这个设计做不是十分完美，不过在设计过程中所学到东西是这次课程设计最大收获和财富，将使我们终生受益。6、参考文件1 魏志精.可编程控制器应用基础【M】电子工业出版社,2 董爱华.可编程控制器原理及应用【M】中国电力出版社3 廖常初.PLC基础及应用北京：机械工业出版社,4 李国厚.PLC原理及应用设计.化学工业出版社,5 吴存宏.浅谈PLC在全自动洗衣机中利用J.设计和开发,19997、致谢此次课程设计是针对这一学期所学知识联络实际进行综合性电路设计，在这期间我们也碰到了部分问题，以后经过查询资料向同学请教和我们三人精心研究和讨论全部一一处理。经过一周努力，我们设计出属于自己产品，全部有很大成就感。经过此次设计，我们经验全部丰富不少。感谢在这次设计中给我们支出和帮助人。最终祝指导老师工作顺利，身体健康，快乐每一天。