PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)

1、一、題目部分1.1課題內(nèi)容根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和控制要求，設(shè)計(jì)一全自動(dòng)洗衣機(jī)，畫出其運(yùn)行框圖及梯形圖控制程序的編制，并畫出硬件接線圖。1.2設(shè)計(jì)目標(biāo)及參數(shù)（1） 按下啟動(dòng)按扭及水位選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)始進(jìn)水直到高（中、低）水位，關(guān)水（2）2秒后開(kāi)始洗滌（3）洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒（4） 如此循環(huán)5次，總共320秒后開(kāi)始排水，排空后脫水30秒（5） 開(kāi)始清洗，重復(fù)（1）（4），清洗兩遍（6） 清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)（7） 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)）（8） 若重量超重，報(bào)警。循環(huán)時(shí)間超過(guò)，報(bào)警。1.3 課題要求 1. 根據(jù)課題的控制要求完成設(shè)計(jì) 2.

2、 對(duì)傳感器選型并列出選型依據(jù) 3寫出程序流程圖及代碼 4. 完成課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書更多畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)業(yè)、就業(yè)請(qǐng)關(guān)注GXLM-520微信公眾平臺(tái)【高校聯(lián)盟】大學(xué)生自己的交流平臺(tái)二、總體思路2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的控制要求2.1.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理普通洗衣機(jī)的工作流程示意圖如圖2.1所示洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水、洗衣、排水、脫水4個(gè)過(guò)程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，這4個(gè)過(guò)程分別用相應(yīng)的按鈕開(kāi)關(guān)來(lái)控制。全自動(dòng)洗衣機(jī)中，這4個(gè)過(guò)程可做到全自動(dòng)依次運(yùn)行，直至洗衣結(jié)束。全自洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一心安放的，內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作為脫水用。內(nèi)桶的周圍有許多小孔，使內(nèi)桶和外桶的水流相通，洗衣機(jī)

3、的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來(lái)執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)將進(jìn)水電磁閥打開(kāi)，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)將排水電磁閥打開(kāi)，將水由外桶排到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤的正、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，控制系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、中、低水位控制開(kāi)關(guān)分別用來(lái)檢測(cè)高、中、低水位。啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作，停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。開(kāi)始進(jìn)水洗衣排水脫水結(jié)束圖2.1 普通洗衣機(jī)的工作流程示意圖 2.1.2控制設(shè)備要求全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求是能實(shí)現(xiàn)“正常運(yùn)行”和“強(qiáng)制運(yùn)行”兩

4、種控制方式。1.正常運(yùn)行“正常運(yùn)行”方式具體控制要求如下：（1）將水位通過(guò)水位選擇開(kāi)關(guān)設(shè)在合適的位置（高、中、低），按下“啟動(dòng)”按鈕，開(kāi)始進(jìn)水，達(dá)到設(shè)定的水位（高、中、低）后，停止進(jìn)水。（2）進(jìn)水停止2s后開(kāi)始洗衣。（3）洗衣時(shí)，正轉(zhuǎn)30s，停2s，然后反轉(zhuǎn)30s，停2s。（4）如此循環(huán)共5次，總共320s后開(kāi)始排水，排空后脫水30s。（5）然后再進(jìn)水，重復(fù)（1）（4）步，如此循環(huán)共2次。（6）洗衣過(guò)程完成，報(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī)。2.強(qiáng)制停止“強(qiáng)制停止”方式具體控制要求如下:（1）若按下“停止”按鈕，洗衣過(guò)程停止，即洗滌電機(jī)和脫水桶停止轉(zhuǎn)動(dòng)、進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合。（2）可用手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)

5、和手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)排水和脫水。【注】“正常運(yùn)行”和“強(qiáng)制停止”兩種模式的運(yùn)行是一樣的。更多畢業(yè)設(shè)計(jì)、創(chuàng)業(yè)、就業(yè)請(qǐng)關(guān)注GXLM-520微信公眾平臺(tái)【高校聯(lián)盟】大學(xué)生自己的交流平臺(tái)3.1 洗衣機(jī)的PLC控制電路10.按鈕的選擇全自動(dòng)洗衣機(jī)的人機(jī)接口中有按鈕，方便操作時(shí)也要保證安全，為此選擇了施奈德品牌的低壓凸頭按鈕，并且?guī)в兄甘緹鬖ED，供電電壓為直流電24V。根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇如下表3.6所示的開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的數(shù)量。表3.6 按鈕規(guī)格按鈕類別完整型號(hào)模塊型號(hào)(按鈕頭+觸點(diǎn)基座)備注啟動(dòng)按鈕XB2-BW13B1CZB2BW13C+ZB2BWB31C綠燈、常開(kāi)停止按鈕XB2-BW14B2CZB2BW1

6、4C+ZB2BWB42C紅燈、常閉高水位按鈕XB2-BW14B1CZB2BW14C+ZB2BWB41C紅燈、常開(kāi)中水位按鈕XB2-BW16B1CZB2BW16C+ZB2BWB61C藍(lán)燈、常開(kāi)低水位按鈕XB2-BW15B1CZB2BW15C+ZB2BWB51C黃燈、常開(kāi)手動(dòng)排水XB2-BW15B1CZB2BW15C+ZB2BWB51C黃燈、常開(kāi)手動(dòng)脫水XB2-BW16B1CZB2BW16C+ZB2BWB61C藍(lán)燈、常開(kāi)四、PLC設(shè)計(jì)及調(diào)試部分4.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)調(diào)試4.1.1編程軟件編程軟件采用三菱公司為其生產(chǎn)的PLC而設(shè)計(jì)的編程軟件GX Developer。4.1.2程序的流程

7、圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置1.流程圖（1）正常運(yùn)行流程圖正常運(yùn)行流程圖如圖4.1所示。設(shè)定水位按啟動(dòng)按鈕進(jìn)水水位到設(shè)定水位停止進(jìn)水計(jì)時(shí)2s正轉(zhuǎn)洗衣計(jì)時(shí)30s反轉(zhuǎn)洗衣計(jì)時(shí)30s洗衣5次開(kāi)始NYNNYYYYYNNNN停止洗衣計(jì)時(shí)2sN停止洗衣計(jì)時(shí)2sN停止進(jìn)水停止按鈕閉合超重水是否排完脫水計(jì)時(shí)30s洗衣過(guò)程運(yùn)行3次洗完報(bào)警計(jì)時(shí)3s結(jié)束超重報(bào)警YYYNNNN排水YY圖4.1正常運(yùn)行流程圖 (2)強(qiáng)制運(yùn)行流程圖強(qiáng)制運(yùn)行流程圖如圖4.2所示。開(kāi)始正常運(yùn)行按停止按鈕洗滌電機(jī)和脫水桶停止轉(zhuǎn)動(dòng)、進(jìn)水和排水電磁閥閉合排水打開(kāi)手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)打開(kāi)手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)脫水結(jié)束YYYNNN圖4.2 強(qiáng)制運(yùn)行流程圖2.程序的構(gòu)成這個(gè)程序有

8、自動(dòng)方式和手動(dòng)方式兩種。在自動(dòng)方式下，PLC將運(yùn)行已經(jīng)設(shè)置好的程序和參數(shù)（適用于機(jī)械一切都正常工作的情況下）。在手動(dòng)方式下是在緊急停止情況下，可以手動(dòng)排水和脫水。3.程序的下載、安裝和調(diào)試將各個(gè)輸入輸出端子和實(shí)際控制系統(tǒng)中的按鈕。所需控制設(shè)備正確連接，完成硬件的安裝。全自動(dòng)洗衣機(jī)程序是由GX Developer軟件的指令完成，正常工作是程序存放在存儲(chǔ)卡中，若要修改程序，先將PLC設(shè)定在STOP狀態(tài)下，運(yùn)行GX Developer編程軟件，打開(kāi)全自動(dòng)洗衣機(jī)程序，即可在線調(diào)試，也可用編程器進(jìn)行調(diào)試。4.2全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC程序4.2.1系統(tǒng)資源分配1.數(shù)字量輸入部分這個(gè)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)

9、按鈕、停止按鈕、水位選擇開(kāi)關(guān)（高水位、中水位、低水位）、手動(dòng)排水、自動(dòng)排水開(kāi)關(guān)、高水位浮球開(kāi)關(guān)、中水位浮球開(kāi)關(guān)，低水位浮球開(kāi)關(guān)、水排空浮球開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)共12個(gè)。具體的輸入地址分配如表4.1所示。表4.1 輸入地址分配輸入地址對(duì)應(yīng)的元器件對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備X001SB1啟動(dòng)按鈕X002SB2停止按鈕X003SB3高水位選擇開(kāi)關(guān)X004SB4中水位選擇開(kāi)關(guān)X005SB5低水位選擇開(kāi)關(guān)X006SQ1水排空檢測(cè)開(kāi)關(guān)X007SQ2高水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)X010SQ3中水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)X011SQ4低水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)X012SB6手動(dòng)排水X013SB7手動(dòng)脫水X014SP1壓力開(kāi)關(guān) 2.數(shù)字量輸出部分這個(gè)控制系統(tǒng)需要控制的

10、外部設(shè)備有進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動(dòng)機(jī)、脫水桶、報(bào)警器共五個(gè)設(shè)備。但是由于洗滌電動(dòng)機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)狀態(tài)，分別都應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器，所以輸出點(diǎn)有六個(gè)。具體的輸出地址分配如表4.2所示。表4.2 輸出地址分配輸出地址對(duì)應(yīng)的元器件對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備Y001YA1啟動(dòng)洗衣機(jī)Y002YA2進(jìn)水電磁閥Y003KM1洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器及脫水Y004KM2洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器Y005YA3排水電磁閥Y006YH報(bào)警器 3.定時(shí)器和計(jì)數(shù)器全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)中的工作時(shí)間和循環(huán)次數(shù)需要定時(shí)器和計(jì)數(shù)器來(lái)控制。具體定時(shí)器和計(jì)數(shù)器分配如表4.3所示。表4.3 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器分配類別元器件號(hào)設(shè)定值作用定時(shí)器

11、T02s進(jìn)水后暫停時(shí)間T130s正轉(zhuǎn)洗滌計(jì)時(shí)T22s正轉(zhuǎn)暫停計(jì)時(shí)T330s反轉(zhuǎn)洗滌計(jì)時(shí)T42s反轉(zhuǎn)暫停計(jì)時(shí)T530s脫水計(jì)時(shí)T63s洗完報(bào)警計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器C05次正反洗循環(huán)計(jì)數(shù)C13次大循環(huán)計(jì)數(shù)4.PLC I/0硬件接線圖根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的輸入、輸出地址分配和定時(shí)器、計(jì)時(shí)器分配以及所選PLC型號(hào)，PLC I/O硬件接線圖如下圖4.1所示。圖4.1 I/O硬件接線圖4.3源程序1.輔助繼電器在本程序中，M0是按下啟動(dòng)按鈕的輔助繼電器；M1是判斷洗衣機(jī)水位是否和設(shè)定水位不一致的輔助繼電器；M2是判斷洗衣機(jī)是否和設(shè)定水位一致的輔助繼電器；M3是停止自動(dòng)洗衣機(jī)的輔助繼電器，它的助記符如下。/按下啟

12、動(dòng)按鈕，開(kāi)始洗衣/LD X001OR M0ANI X002OUT M0/洗衣機(jī)水位與設(shè)定水位不一致輔助繼電器/LD X003ANI X007LD X004ANI X010ORBLD X005ANI X011ORBOUT M1/洗衣機(jī)水位與設(shè)定水位相一致輔助繼電器/LD X003AND X007LD X004AND X010ORBLD X005AND X011ORBOUT M2/停止自動(dòng)洗衣輔助繼電器/LD X002OR M3ANI X001OUT M32.進(jìn)水在正常情況下，按下啟動(dòng)按鈕或者脫水完畢，而且洗衣大循環(huán)未到三次時(shí)，開(kāi)始進(jìn)水，當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定水位后停止進(jìn)水，等待2s后進(jìn)入洗衣程序。在強(qiáng)制

13、停止情況下，當(dāng)停止按鈕按下時(shí)立即停止進(jìn)水。它的助記符程序?yàn)椋?進(jìn)水到設(shè)定的水位，超重后報(bào)警，進(jìn)水閥關(guān)閉，自動(dòng)洗衣終止/LD M0LD T5ANI C1ORBOR Y002AND M1ANI X002ANI X014OUT Y002LD X014OUT Y006LD Y006RST M0/進(jìn)水到設(shè)定的水位后等待2s/LD M2ANI Y005ANI Y001ANI Y004OUT T0 K203.洗衣進(jìn)水到設(shè)定水位2s后，開(kāi)始洗衣，先正轉(zhuǎn)30s，停止2s然后再反轉(zhuǎn)30s，停止2s這樣循環(huán)5次后進(jìn)入排水過(guò)程。/洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)30s/LD T0LDI C0AND T4ORBOR Y001ANI T1

14、OUT Y001OUT T1 K300/洗滌電動(dòng)機(jī)停2s/LD T1OUT T2 K20/洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)30s/LD T2OR Y004ANI T2OUT Y004OUT T3 K300/洗滌電動(dòng)機(jī)停2s/LD T3OUT T4 K204.排水洗衣過(guò)程完畢后，進(jìn)入排水過(guò)程。水排空后停止排水。它的助記符程序?yàn)椋?洗衣小循環(huán)5次/LD Y004OUT C0 K5LD C0OUT Y005/排水，直至水排空/LD C0OR Y005ANI X002ANI X006LD M3AND X012ORBOUT Y0055.脫水水排空后，開(kāi)始脫水，脫水30s后停止脫水。因?yàn)榕袛嗨趴帐欠裨谂潘戤吅?，所以要?/p>

15、到水排完畢輔助繼電器。它的助記符程序如下：/排水完畢輔助繼電器/LD Y005OR M4ANI Y003OUT M4/脫水30s/LD X006AND M4OR Y003ANI T3ANI X002OR X013OUT Y003OUT T5 K3006.洗完報(bào)警洗衣大循環(huán)3次后，開(kāi)始洗完報(bào)警過(guò)程，3s后停止報(bào)警，這樣整個(gè)洗衣過(guò)程結(jié)束。它的助記符程序?yàn)椋?洗衣大循環(huán)3次/LD Y003OUT C1 K3LD C1OUT Y006/報(bào)警3s/LD Y006ANI T6ANI X002OUT Y006OUT Y006OUT T6 K30END4.4 程序梯形圖五、總結(jié) 該系統(tǒng)采用PLC 為控制核心結(jié)

16、構(gòu)合理、測(cè)試方法可靠，它具有較強(qiáng)的靈活性，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，保證新產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的同步性，提高了勞動(dòng)效率，達(dá)到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。此外，PLC 可以重復(fù)使用，降低了測(cè)試經(jīng)費(fèi)。它的靈活性、操作方便性也方便測(cè)試者隨時(shí)輸入、調(diào)試和修改控制程序。PLC 又設(shè)有串行接口，方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，組成測(cè)控系統(tǒng)，給系統(tǒng)的維護(hù)和使用帶來(lái)了很大方便。 通過(guò)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)三菱FX2N系列PLC的特點(diǎn)有了深入的理解。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了三菱FX2N系列PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、電磁閥、開(kāi)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(guò)程的自動(dòng)化。該系統(tǒng)采用PLC 為控制核心結(jié)構(gòu)合理、測(cè)

17、試方法可靠，它具有較強(qiáng)的靈活性，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，保證新產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)的同步性，提高了勞動(dòng)效率，達(dá)到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。此外，PLC 可以重復(fù)使用，降低了測(cè)試經(jīng)費(fèi)。它靈活性、操作方便性也方便測(cè)試者隨時(shí)輸入、調(diào)試和修改控制程序。PLC 又設(shè)有串行接口，方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，組成測(cè)控系統(tǒng)，給系統(tǒng)的維護(hù)和使用帶來(lái)了很大方便。但與此同時(shí)，該系統(tǒng)還有很多地方需要完善和進(jìn)一步加強(qiáng)。例如，洗衣過(guò)程中有些衣物的洗滌對(duì)水溫也有要求，這就需要添加個(gè)溫度傳感器，并把相應(yīng)的程序添加進(jìn)去；不同衣物洗滌時(shí)有不同的洗滌強(qiáng)度要求，這就要求全自動(dòng)洗衣機(jī)在正常工作模式下有不同的工作模式，如“強(qiáng)洗”、“標(biāo)準(zhǔn)”、“輕洗”。隨著現(xiàn)在人們生活的快節(jié)奏，對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)