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1、 机电控制与可编程序 控制器技术课程设计 PLC课程设计 题 目: 院系名称： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 设计地点：
2、 ___ 设计时间： 目录 1 引言…………………………………………………………1 1.1 系统背景描述………………………………………………1 1.2 系统控制要求………………………………………………1 2 系统设计方案…………………………………………… 2 2.1 系统功能描述………………………………………………2 3
3、硬件电路设计……………………………………………...3 3.1 PLC选型……………………………………………………3 3.2 I/O点分配…………………………………………………3 3.3 I/O接线图…………………………………………………4 4软件设计……………………………………………………5 4.1 控制方案 ………………………………………………… 5 4.2 全自动洗衣机控制程序流程图 ………………………… 6 4.3全自动洗衣机步进梯形图………………………………… 7 4.4 中间变量的记
4、录……………………………………………9 4.5 系统调试……………………………………………………9 5 设计心得……………………………………………………10 6参 考 文 献…………………………………………………11 7附录 指令表视图………………………………………… 11 III 1 引言 1.1 系统背景描述 现在，全自动洗衣机已经进入了千家万户之中，极大的方便了人们的日常生活，提高了人们的生活质量，使人们从那繁重的体力劳动中解脱出来。 所谓全自动洗衣机，就是将洗
5、衣的全过程(泡浸-洗涤-漂洗-脱水)预先设定好N个程序,洗衣时选择其中一个程序,打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成,洗衣完成时由扬声器发出响声。 本文是基于三菱FX2N系列PLC的全自动洗衣机梯形图系统的设计，设计完善的全自动洗衣机控制系统，以满足控制要求，实现洗衣自动化的控制。 1.2 系统控制要求 （1）按下启动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，重复（2）～（5），清洗
6、两遍 （6）清洗完成，报警3s并自动停机 （7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数） 输入点： 输出点： 启动 x1 低水位检测 x11 启动洗衣机 y1 停止 x 2 手动排水 x 12 进水阀 y2 高水位 x 3 手动脱水 x 13 正转 y3 中水位 x 4 反转
7、 y4 低水位 x 5 排水 y5 排空检测x 6 脱水 y6 高水位检测 x7 报警 y7 中水位检测 x 10 2. 若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔洗功能（轻柔洗过程自定） 3. I/O编址 4.编程并调试 2 系统设计方案 2.1 系统功能描述 全自动洗衣机的由内外桶、进水口、启动和停止按钮、控制器
8、进水按钮、水位开关、排水口和洗条电机组成。洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的，外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的四周有很多小孔，使内、外桶的水流相通。系统结构框图如下： 全自动洗衣机的进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统把进水阀打开，经进水管将水注人外桶，排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水又外桶排到机外。洗衣机正转，反转由洗涤电机驱动波轮正反来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电机带动内桶正转进行甩干；高低水位开关分别用来测高低水位；启动按钮用来启动洗衣机工作；停止按钮用来实现紧急工况下
9、手动停止进水排水脱水及报警；排水按钮用来实现手动排水。 3 硬件电路设计 3.1 PLC选型 PLC是一种用作数字控制的专用电子计算机，它根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，再通过输出接口去控制各种执行机构动作。它主要由CPU、存储器、I/O接口模板三部分。它是整体模块形式，由它作为洗衣机控制系统，在硬件设计上就相对简单点。通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择抵挡的三菱FX2N系列FX2N---32MR，可以完全满足其要求，FX2N---32MR有32个I/O，根据输入，输出口的总点数，考虑留有适当余量，采用三菱FX2N-32MR型PL
10、C，可满足设计要求。 3.2 I/O点分配 I/O地址 信号名称 功能说明 备注 X001 启动按钮 开启洗衣机运行 常开 X002 停止按钮 关闭洗衣机运行 常开 X003 高水位开关 选择高水位 常开 X004 中水位开关 选择中水位 常开 X005 低水位开关 选择底水位 常开 X006 排空检测开关 排空时接通 常开 X007 高水位检测开关 高水位时有信号 常开 X010 中水位检测开关 中水位时有信号 常开 X011 低水位检测开关 低水位时有信号 常开 X012 手动拍水 选择手动排水 常开
11、 X013 手动脱水 选择手动脱水 常开 Y001 启动洗衣机 开启洗衣机 通有效 Y002 进水阀 开启进水阀 通有效 Y003 电动机正转线圈 电动机正转 通有效 Y004 电动机反转线圈 电动机反转 通有效 Y005 排水阀 开启排水 通有效 Y006 脱水电磁离合器 开启脱水 通有效 Y007 报警 启动报警 通有效 表3-1 I/O地址分配表 3.3 I/O接线图 图3-3 I/O外部接线图 说明： 启动按钮：SB1 高水位检测开关：SQ2 脱水电
12、磁阀：YC 停车按钮：SB2 中水位检测开关：SQ3 报警扬声器：SPK 高水位档：K1 低水位检测开关：SQ4 中水位档：K2 启动洗衣机：Y1 低水位档：K3 进水电磁阀：YV1 手动排水：K4 排水电磁阀：YV2 手动脱水：K5 电动机正转：KM1 排空检测开关：SQ1 电动机反转：KM2 4 软件设计 4.1 控制方案 在工业控制领域，许多的控制过程都可用顺序控制的方式来实现，使用步进指令实现顺序控制既方便
13、又便于阅读修改，所以在全自动洗衣机的梯形图控制中，采用步进顺序指令来实现控制。 利用状态寄存器S0-S499中的一部分来编写步进梯形图进行控制。PLC顺序控制编程的主要依据是状态流程图，运用STL和RET步进指令进行编程。利用SET置位指令将某状态的状态继电器元件置位后，该状态的步进点闭合，这时顺序控制进入该状态。 当转移至下一状态的条件满足时，利用SET置位指令又将下一状态的状态寄存器置位，这时顺序控制进入下一个状态，而上一个状态寄存器自动复位。 顺序控制的编程步骤如下： 1. 列出PLC输入输出点分配表。 1. 根据系统控制要求画出顺序控制的状态流程图。 2. 根据状
14、态流程图编写出相应的梯形图。 3. 写出对应的指令语序表。 5. 调试程序。 4.2 全自动洗衣机控制程序流程图 图4-1 全自动洗衣机控制流程图 4.3全自动洗衣机步进梯形图 4.4 中间变量的记录 程序中共用到7个计时器，2个计数器。T0为关闭进水时暂停2s计时器
15、T1为正转30s计时器，T2为正转30后暂停2s计时器，T3为反转30s计时器，T4反转后暂停2a计时器，T5为脱水30s计时器，T6为报警3a计时器。C0为正反洗涤5次计数器，共320s，C1为反复进水脱水3次计数器。 程序运行时，PLC由STOP状态变为RUN状态，M8002有信号，从而置位S0，复位计数器C1。闭合启动按钮，置位S20，复位C0，并且系统控制进水阀开始进水，进水完毕后，计时器T0开始计时，从0递增到20，之后正转计时器T1开始计时，由0递增到300。正转30s后，T2计时器工作，从0到20，暂停2s。接着反转计时器T3工作，也是从0到300，之后T4计时器启
16、动，从0到20变化。T4计时完毕，计数器C0开始计数一次，此后回到S22，T1计时器重新开始计时，依次到T4,当C0计数5次到时，排水。排空后，T5计时器计时，从0到300，开始脱水30s。脱水完毕，C1开始计数一次，之后程序返回到S20状态寄存器。重新开始进水—洗涤—排水过程，直到反复三次后，即C1计数二次时，T6计时器启动，从0到30，报警3s。 4.5 系统调试 连接好PLC，打开软件，选定合适的通信端口。首先用软件远程使PLC停止工作，RUN灯熄灭。然后把编好的程序写入PLC，再用软件启动PLC，发现PLC的RUN指示灯亮，程序运行时，按下启动按钮X1，置位状态寄存器
17、S20，控制进水阀开始进水。由外部跟定液位信号，比如选定高水位洗涤，则闭合X3,过一会儿再闭合X7，相当于已达到高水位，从而置位S21，S20自动复位，关闭进水，同时启动T0计时器暂停2s。计时完毕，T0常开点闭合，置位S22，洗衣机开始正转，并开启T1计时器计时30s。计时完毕，T1常开点闭合，置位S23，开启暂停2s的T2计时器。计时完毕，T2常开点闭合，置位S24，控制电动机反转，同时开启T3计时器计时30s。计时完毕，T3常开点闭合，从而置位S25，开启暂停2s计时器T4。计时到时，并启动计时器C0，计数一次，同时返回S22，直到计数器计到5次时，即正反转320s后，置位S26，开始排
18、水.当排空后，X11有信号，从而置位S27,启动脱水，并保持排水，同时开启T5计时器计时30s。计时到时，T5常开点闭合，C1计数一次，同时返回S20，直到C1计时3次时，即反复洗涤三次后，C1常开点闭合，置位S28，开启报警电路，扬声器发出响声提示洗衣完成，同时启动T6计时器，控制报警声3s后停止，之后返回到S0,程序停止。在每一步顺序运行时，上一步的状态寄存器均自动复位。 在程序运行中，闭合X2，各状态寄存器均无信号，通过选择手动排水和手动脱水档位，可实现手动排水和手动脱水功能。若要实现轻柔洗功能，需添加X0作为轻柔洗档位，把X1设为标准洗档位，轻柔洗的过程可以通过一些计时器把正反转的时
19、间设定的小一些。编程和上述基本类似。 设计心得 经过将近一周的全自动洗衣机PLC课程设计，让我收获颇丰，不仅熟悉了全自动洗衣机的工作过程，还学会了使用步进指令。步进指令简单，直观，易于阅读，使用它来控制洗衣机的工作过程，真的很是方便。 从图书馆借来的《PLC应用技术易读通》一书中，有很多和老师布置课题相似的题目，其中有音乐喷泉控制系统，三相步进电机控制系统等，也有全自动洗衣机控制，不过其是用SFC图来控制的，而且I/O点数很少，我参考着课本上的例子，把它转化成步进梯形图，然后又在此基础上不断进行扩展修改，最终完成梯形图的编程，当时很有成就感，就决定把书上的那些实例复印下来，方便自己以
20、后好好研究。 几天的课程设计，让我加深了对PLC的认识和理解，也知道了PLC应用于工业控制的优点所在，更重要的是让我看到了自己知识的匮乏，也坚定了以后要不断的学习，不断的向身边的人虚心请教，同时要借助于图书馆和网络来扩充自己的知识面的决心。也只有这样，在以后的社会竞争中，自己才能有立足之地，才能有所作为。 参 考 文 献 [1] 谢文辉,张志芳. PLC应用技术易读通. 北京：中国电力出版社，2008 [2] 常晓玲. 电气控制系统与可编程控制器. 北京：机械工业出版社，2008.2 [3] 贺哲荣,石帅军. 流行PLC实用程序及设计（三菱FX2系列）. 西安：西安电子科技大学出版社，2006.3 [4] 夏路易,石宗义. 电路原理图与电路板设计教程.北京：北京希望电子出版社，2002.6 [5]廖常初.PLC基础及应用.第2版. 北京.机械工业出版社.2007 [6]王兆晶.维修电工（高级）.北京.机械工业出版社.2007 [7]熊幸明.工厂电气控制技术.北京.清华大学出版社.2005 [8]黄净.电气控制与可编程序控制器.北京.机械工业出版社.2004 [9]三菱电机.FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC编程手册.2005 附录 指令表视图 13
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