PLC全自動洗衣機課程設(shè)計

1、 PLC原理及應(yīng)用課程設(shè)計 JINGCHU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY PLC控制技術(shù)課程設(shè)計報告 全自動洗衣機 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 目 錄第一部分 設(shè)計任務(wù)和要求1.1 PLC系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容31.2 系統(tǒng)控制要求 3第二部分 設(shè)計方案2.1 總體設(shè)計方案說明 3第三部分 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 PLC的選型及硬件配置63.2 I/O點分配73.3 I/O接線圖8第四部分 PLC控制軟件設(shè)計與調(diào)試4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計94.2 調(diào)試結(jié)果與分析 13第五部分課程設(shè)計總結(jié) 14第六部分 參考文獻 14第一部分 設(shè)計任務(wù)和要求1.1 PLC系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容 輸入回路的設(shè)計 輸

2、出回路的設(shè)計 擴展模塊的選用 PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 軟件編制1.2 控制要求（1）按下啟動按鈕及水位選擇開關(guān)，注水直到高（中、 低）水位，關(guān)水（2）2s后開始洗滌（3）洗滌時，正轉(zhuǎn)10s，停2s，然后反轉(zhuǎn)10s，停2s（4）如此循環(huán)5次，總共120s后開始排水，排空后脫水10s（5）開始清洗，重復(fù)（2）（5），清洗兩遍（6）清洗完成，報警3s并自動停機（7）若按下停車按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數(shù)） 輸入點： 輸出點： 啟動 洗衣機啟動指示 停止 進水閥 高水位 正轉(zhuǎn) 中水位 反轉(zhuǎn) 低水位 排水 排空檢測 脫水 高水位檢測 報警 中水位檢測 低水位檢測手動排水手動脫水第二部分 設(shè)計方

3、案2.1 總體設(shè)計方案說明2.1.1 控制系統(tǒng)的比較 PLC系統(tǒng)的特點： 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。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強，平均無故障時間長。 2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅(qū)動能力等都可以根據(jù)實際控制要求進行選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。 3）編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的，多種面向廣大工程設(shè)計人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能

4、圖，順序功能圖等，程序簡潔，明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計算機控制容易。單片機系統(tǒng)的特點：1）要求環(huán)境，單片機對環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。2）編程和PLC相比難以學(xué)習(xí)，主要是單片機采用匯編語言或者是C語言，這些高級語言和PLC語言相比，難以學(xué)習(xí)。3）功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結(jié)構(gòu)簡單，處理速度快。2.2.2 洗衣機的PLC控制系統(tǒng)概述全自動洗衣機采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。在全自動洗衣機中，洗衣機洗滌、脫水程序是由單片機為中心控制系統(tǒng)工作的。

5、首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序相對復(fù)雜；其次，在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時要有多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護及欠壓保護等等 這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率無形地增加了維修成本費用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運用的PLC能克服單片機的缺點。它是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示：圖1 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖2.2.3 PLC的設(shè)計步驟 開發(fā)應(yīng)用PLC 的設(shè)計任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計兩部分。硬件設(shè)計

6、主要包括: 1）確定安排PLC 的輸入、輸出點; 2）設(shè)計外圍電路, 包括主電路; 3）選購PLC 并進行現(xiàn)場安裝接線等內(nèi)容；軟件設(shè)計, 大多數(shù)用梯形圖和指令程序, 主要包括: 1）設(shè)計控制流程, 根據(jù)工藝要求先畫出工作循環(huán),如有必要再畫詳細(xì)的狀態(tài)流程圖;2）根據(jù)工作循環(huán)圖, 畫出虛擬的電路圖繼電器梯形圖;按梯形圖編寫指令程序表;3系統(tǒng)調(diào)試: 根據(jù)設(shè)計要求, 對程序進行調(diào)試和修改, 必要時還可對硬件進行修改, 直到滿足要求；在電腦控制的全自動洗衣機中，又存在著兩種不同的控制方式，即程序控制和模糊控制。由于控制方式的不同，兩種洗衣機在結(jié)構(gòu)和原理上都有很大的區(qū)別。程序控制洗衣機以洗衣機生產(chǎn)廠家設(shè)定

7、的數(shù)十種操作程序為基礎(chǔ)，用戶在使用時可根據(jù)洗衣量，布質(zhì)的輕重以及衣物的臟污程度性質(zhì)等因素，選擇不同的洗衣程序。程序控制全自動洗衣機的控制按鈕很多，對程序的選擇需要有一定的洗衣經(jīng)驗。模糊控制洗衣機以其內(nèi)部設(shè)置的各種傳感器為信息采集源，對傳感器傳回的洗衣量，衣物布質(zhì)，臟污程度以及臟污性質(zhì)信息進行模糊邏輯推理，從而自動設(shè)置相應(yīng)的洗滌參數(shù)，并對洗衣的全過程進行實時的檢測與控制。模糊控制全自動洗衣機的洗衣按鈕只有很少幾個。從控制類型上來說，模糊控制屬于智能控制，是自動控制的較高形式，代表著自動控制的發(fā)展方向。但是，受自動控制水平的限制，目前的模糊控制洗衣機還不能實現(xiàn)全功能上的模糊控制，另外由于使用了各種

8、傳感器和模糊邏輯控制器，使模糊控制洗衣機的成本遠(yuǎn)高于程序控制洗衣機。第三部分 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 PLC的選型及硬件配置3.1.1 PLC的選型PLC是一種用作數(shù)字控制的專用電子計算機，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)值運算，再通過輸出接口去控制各種執(zhí)行機構(gòu)動作。它主要由CPU、存儲器、I/O接口模板三部分。它是整體模塊形式，由它作為洗衣機控制系統(tǒng)，在硬件設(shè)計上就相對簡單點。通過對結(jié)構(gòu)圖的分析，可知全自動洗衣機的I/O點不多，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I/O，根據(jù)輸入，輸出口的總點數(shù)，考慮留有適當(dāng)余量，采

9、用三菱FX2N-32MR型PLC，可滿足設(shè)計要求。3.1.2電動機的選擇 本洗衣機的電動機選用了家用電器常用的單相電容運轉(zhuǎn)式異步電動機。洗衣機設(shè)計容量為3.6公斤故電機額定功率選為180W洗衣轉(zhuǎn)速175r/min脫水轉(zhuǎn)速1200r/min。綜上選擇YY104-180型單相電容運轉(zhuǎn)式異步電動機額定功率180W額定電壓220V額定轉(zhuǎn)速1350r/min額定電流1.7A。 3.1.3其他元器件參數(shù)見下表 3.2 I/O點分配I/O地址信號名稱功能說明備注X001啟動按鈕開啟洗衣機運行常開X002停止按鈕關(guān)閉洗衣機運行常開X003高水位開關(guān)選擇高水位常開X004中水位開關(guān)選擇中水位常開X005低水位開

10、關(guān)選擇底水位常開X006排空檢測開關(guān)排空時接通常開X007高水位檢測開關(guān)高水位時有信號常開X010中水位檢測開關(guān)中水位時有信號常開X011低水位檢測開關(guān)低水位時有信號常開X012手動拍水選擇手動排水常開X013手動脫水選擇手動脫水常開Y000啟動洗衣機開啟洗衣機通有效Y001進水閥開啟進水閥通有效Y002電動機正轉(zhuǎn)線圈電動機正轉(zhuǎn)通有效Y003電動機反轉(zhuǎn)線圈電動機反轉(zhuǎn)通有效Y004排水閥開啟排水通有效Y005脫水電磁離合器開啟脫水通有效Y006報警啟動報警通有效表3-1 I/O地址分配表3.3 I/O接線圖圖3-3 I/O外部接線圖說明： 啟動按鈕：SB1 高水位檢測開關(guān)：SQ2 脫水電磁閥：Y

11、C 停車按鈕：SB2 中水位檢測開關(guān)：SQ3 報警揚聲器：SPK高水位檔：K1 低水位檢測開關(guān)：SQ4中水位檔：K2 啟動洗衣機：Y1 低水位檔：K3 進水電磁閥：YV1手動排水：K4 排水電磁閥：YV2手動脫水：K5 電動機正轉(zhuǎn)：KM1排空檢測開關(guān)：SQ1 電動機反轉(zhuǎn)：KM2第四部分 PLC控制軟件設(shè)計與調(diào)試4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計4.1.1 控制方案在工業(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現(xiàn)，使用步進指令實現(xiàn)順序控制既方便又便于閱讀修改，所以在全自動洗衣機的梯形圖控制中，采用步進順序指令來實現(xiàn)控制。利用狀態(tài)寄存器S0-S499中的一部分來編寫步進梯形圖進行控制。PLC順序控制編程

12、的主要依據(jù)是狀態(tài)流程圖，運用STL和RET步進指令進行編程。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)的步進點閉合，這時順序控制進入該狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)移至下一狀態(tài)的條件滿足時，利用SET置位指令又將下一狀態(tài)的狀態(tài)寄存器置位，這時順序控制進入下一個狀態(tài)，而上一個狀態(tài)寄存器自動復(fù)位。順序控制的編程步驟如下：1. 列出PLC輸入輸出點分配表。1. 根據(jù)系統(tǒng)控制要求畫出順序控制的狀態(tài)流程圖。2. 根據(jù)狀態(tài)流程圖編寫出相應(yīng)的梯形圖。3. 寫出對應(yīng)的指令語序表。5. 調(diào)試程序。4.1.2 全自動洗衣機控制程序流程圖 圖4-1 全自動洗衣機控制流程圖4.13 全自動洗衣機步進梯形圖4.2 調(diào)試結(jié)果與

13、分析連接好PLC外部電路，打開PLC電源，關(guān)閉PLC運行開關(guān)，用電腦軟件就PLC內(nèi)部清理。將編寫好的程序傳入PLC ，打開PLC運行開關(guān)，發(fā)現(xiàn)PLC的RUN指示燈亮，說明程序運行正確，置位狀態(tài)寄存器S0，按下啟動按鈕X1，置位狀態(tài)寄存器S20，控制進水閥開始進水。由外部跟定液位信號，比如選定高水位洗滌，則閉合X3,過一會兒再閉合X7，相當(dāng)于已達到高水位，從而置位S20，S0自動復(fù)位，關(guān)閉進水，同時啟動T0計時器暫停2s。計時完畢，T0常開點閉合，置位S21，洗衣機開始正轉(zhuǎn)，并開啟T1計時器計時10s。計時完畢，T1常開點閉合，置位S22，開啟暫停2s的T2計時器。計時完畢，T2常開點閉合，置位

14、S23，控制電動機反轉(zhuǎn)，同時開啟T3計時器計時10s。計時完畢，T3常開點閉合，T3到每1次計時器C0計數(shù)1次，C0計數(shù)沒到5次就轉(zhuǎn)移置位S20，直到計數(shù)器計到5次時，即正反轉(zhuǎn)120s后，C0計數(shù)5次到，置位S24，開始排水.當(dāng)排空后，X6有信號，從而置位S25啟動脫水，同時開啟T4計時器計時10s。計時到時，T4常開點閉合，C1計數(shù)1次，同時返回S20，直到C1計時2次時，即反復(fù)洗滌兩次后，C1常開點閉合，置位S26，開啟報警電路，揚聲器發(fā)出響聲提示洗衣完成，同時啟動T5計時器，控制報警聲3s后停止，之后返回到S0,程序停止。在每一步順序運行時，上一步的狀態(tài)寄存器均自動復(fù)位。在程序運行中，閉

15、合X2，各狀態(tài)寄存器均無信號，通過選擇手動排水和手動脫水檔位，可實現(xiàn)手動排水和手動脫水功能。若啟動手動排水X12后，開始排水,直到排空檢測接受到排空信號后，排水關(guān)閉，說明排水完成。若啟動手動脫水X13后，開始脫水,同時開啟T6計時器計時10s。計時到后，T6常閉斷開，脫水完成。其中報警電路用到的特殊繼電器M8013產(chǎn)生閃爍報警電路。第五部分課程設(shè)計總結(jié)經(jīng)過將近一周的全自動洗衣機PLC課程設(shè)計，讓我收獲頗豐，不僅熟悉了全自動洗衣機的工作過程，還學(xué)會了使用步進指令。步進指令簡單，直觀，易于閱讀，使用它來控制洗衣機的工作過程，真的很是方便。幾天的課程設(shè)計，讓我加深了對PLC的認(rèn)識和理解，也知道了PLC應(yīng)用于工業(yè)控制的優(yōu)點所在，更重要的是讓我看到了自己知識的匱乏，自己要學(xué)的東西還有太多，以前有很多東西都是看似會了，可是一到應(yīng)用的時候才發(fā)現(xiàn)還有很多不會，同時我也明白了學(xué)習(xí)是一個長期積累并不斷應(yīng)用的過程，也堅定了以后