工業(yè)洗衣機(jī)PLC課程設(shè)計(jì)

1、1目錄參考文獻(xiàn) .16PLC 的介紹 .1.1PLC 的簡(jiǎn)介1.2 P LC的特點(diǎn)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求 .2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)2.2 設(shè)計(jì)要求2.3 實(shí)用價(jià)值與理論意義三 硬件設(shè)計(jì)3.1 控制要求3.2 I/O 分布表3.3 I/O 分配及電氣原理四 軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)方案4.2設(shè)計(jì)分析4.3自動(dòng)洗衣機(jī)功能圖與梯形圖4.4控制系統(tǒng)的模擬調(diào)試 .1415五 結(jié)束一 PLC 的介紹1.1PLC 的簡(jiǎn)介PLC可編程控制器：PLC英文全稱(chēng)Programmable Logic Controller，中文全稱(chēng)為可編程控制器， 它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器， 用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、 執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算數(shù)

2、操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬 式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 PLC是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用 于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的電控制器。 它源于繼電控制裝置， 但它不像繼電裝置那樣， 通 過(guò)電路的物理過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出 信息變換實(shí)現(xiàn)控制。入出信息變換、可靠物理實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)是PLC實(shí)現(xiàn)控制的兩 個(gè)基本要點(diǎn)。入出信息變換靠運(yùn)行存儲(chǔ)于 PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC的I/O電路，都是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。PLC有多個(gè)I/O用點(diǎn)，一般也就有多少個(gè)I/O用電路。 可編程控制器（PLC）以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣 原理圖編制的梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行程

3、序設(shè)計(jì)，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)。 S7-200 系列可編程控制器指令豐富，可以接各 種輸出、輸入擴(kuò)充設(shè)備， 有豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備， 其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備更是符合全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求與特點(diǎn)。 通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)圖的分析， 可知全 自動(dòng)洗衣機(jī)的I/O點(diǎn)不多，選擇小型的S7-200,可以完全滿(mǎn)足其要求。本設(shè)計(jì)選擇 S7-200 為核心部件， 著重進(jìn)行硬件接口設(shè)計(jì)， 利用梯形圖進(jìn)行編程， 實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化。1.2 PLC 的特點(diǎn)(1) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù),采用嚴(yán)格的生產(chǎn)

4、工藝制造， 內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)， 具有很高的可靠性。例如S7-200PLC平均無(wú)故障時(shí)間高達(dá)數(shù)萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的機(jī)外電路來(lái)說(shuō)，使用PLC勾成控制系統(tǒng), 和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比， 電氣接線(xiàn)及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千 分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障 時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。 在應(yīng)用軟件中， 應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診 斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。 這樣，整個(gè) 系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。(2) 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到

5、今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增 強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用 PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。(3) 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。 梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路 圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器

6、電路 的功能。為不熟悉電子電路、 不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人使用計(jì)算機(jī)從事工 業(yè)控制打開(kāi)了方便之門(mén)。(4) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線(xiàn)邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線(xiàn)，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短， 同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。 更重要的是使同一設(shè)備經(jīng) 過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。(5) 體積小，重量輕，能耗低 由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 控制要求： 某工業(yè)用洗衣機(jī)，其工作順序如下：?jiǎn)?dòng)按鈕后進(jìn)水閥就開(kāi)始進(jìn)水；當(dāng)水滿(mǎn)時(shí)傳感器就停止進(jìn)水；波輪開(kāi)始

7、正轉(zhuǎn)3S,然后反轉(zhuǎn)3S,再正轉(zhuǎn)3S一共轉(zhuǎn)6分鐘;4)出水閥開(kāi)始出水；5)6)按停止按鈕報(bào)警器停止，并結(jié)束整個(gè)工作過(guò)程。2.2設(shè)計(jì)要求出水 8S 后停止出水，同時(shí)報(bào)警器報(bào)警，叫工作人員來(lái)取衣服;設(shè)計(jì)要求：1)畫(huà)出系統(tǒng)動(dòng)作流程圖。2)設(shè)計(jì)外部輸入 / 輸出點(diǎn)( I/0 )。3)畫(huà)出PLC外部接線(xiàn)圖。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)完整的梯形圖。2.3實(shí)用價(jià)值與理論意義自從全自動(dòng)洗衣機(jī)誕生以來(lái)， 其內(nèi)部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進(jìn)。 設(shè)計(jì)方法 也開(kāi)始多種多樣， 從而使全自動(dòng)洗衣機(jī)顯得更加智能化。 洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分 別用進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來(lái)執(zhí)行， 進(jìn)水時(shí)通過(guò)電控系統(tǒng)使閥打開(kāi)， 經(jīng)過(guò)水管 將水注入到外桶。 排水時(shí)，通過(guò)電

8、控系統(tǒng)使排水閥打開(kāi)， 將水由外桶排出到機(jī)外， 洗滌正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤(pán)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)。 水位開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)是否到達(dá)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)停止聲光報(bào)警。PLC編程簡(jiǎn)單易學(xué)，功能強(qiáng)大，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)而且PLC的體積小巧，能耗低。所以通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，利用PLC完成對(duì)洗衣機(jī)的控制，控制效果良好，控制性能穩(wěn) 定。三硬件設(shè)計(jì)3.1 控制要求 洗衣機(jī)啟動(dòng)后，開(kāi)始進(jìn)水，到達(dá)水位后立即開(kāi)始正傳進(jìn)行洗滌， 正轉(zhuǎn)洗滌3S后, 開(kāi)始反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)洗滌3S后再正轉(zhuǎn)，重復(fù)進(jìn)行，正反轉(zhuǎn)洗滿(mǎn) 6分鐘后，然后進(jìn)行 排水，排水8S后，洗衣機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)洗衣機(jī)聲警器報(bào)警，叫工作人員來(lái)取 衣服。工

9、作人員取完衣服，按下停止按鈕，洗衣機(jī)停止工作。3.2 I/O 分布表表3-1 I/O 分布表I/O地址信號(hào)名稱(chēng)功能說(shuō)明I0.0啟動(dòng)按鈕開(kāi)啟洗衣機(jī)運(yùn)行I0.1水位限制開(kāi)關(guān)停止加水I0.2停止按鈕停止洗衣機(jī)Q0.1電機(jī)正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)洗衣機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)Q0.2電機(jī)反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)洗衣機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)Q0.3進(jìn)水閥使洗衣機(jī)進(jìn)水Q0.4排水閥使洗衣機(jī)排水Q0.5報(bào)警開(kāi)關(guān)控制發(fā)出警報(bào)3.3 I/O分配及電氣原理圖3-1自動(dòng)洗衣機(jī)I/O分配及電氣原理四軟件設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)方案 自動(dòng)洗衣機(jī)的過(guò)程包括啟動(dòng)、進(jìn)水、洗滌和報(bào)警等功能。在實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程中，各 種采樣信息都是通過(guò)控制中心進(jìn)行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線(xiàn)路反饋給 洗衣機(jī)各控制

10、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，決定洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。如圖4-1所示，由PLC控制洗 衣機(jī)各種動(dòng)作流程圖。由圖可知，PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開(kāi)關(guān)是PLC的輸入信號(hào)控制開(kāi)關(guān), 進(jìn)水閥、排水閥和電機(jī)是洗衣機(jī)各種狀態(tài)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號(hào)來(lái)決定其工作狀態(tài)；電機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心 PLC給定信號(hào)來(lái)決定的，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)表明洗衣機(jī)處于洗滌狀態(tài)。 另外由于洗衣機(jī)工作過(guò)程 是順序過(guò)程，所以利用PLC機(jī)的控制系統(tǒng)是可行的。圖4-1洗衣機(jī)動(dòng)作流程圖開(kāi)女r4.2 設(shè)計(jì)分析根據(jù)自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)程序工藝流程圖可知，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制需要設(shè)置 3 個(gè)定時(shí)器器與 1 個(gè)計(jì)數(shù)器。T37- 正轉(zhuǎn)運(yùn)行 3

11、ST38-反轉(zhuǎn)遠(yuǎn)行 3ST39- 排水 8SC0正反轉(zhuǎn)運(yùn)行次數(shù)4.3 自動(dòng)洗衣機(jī)功能圖與梯形圖功能圖如圖 4-2 所示，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕I0.0 時(shí)，給水閥 Q0.3 得電開(kāi)始工作； 當(dāng)達(dá)到限位開(kāi)關(guān) I0.1 時(shí)，給水閥停止工作， 同時(shí)，洗衣機(jī)波輪正轉(zhuǎn) Q0.1 與定時(shí)器T37開(kāi)始工作，3秒后，定時(shí)器停止工作，洗衣機(jī)反轉(zhuǎn)Q0.2與定時(shí)器T38開(kāi)始工作，正轉(zhuǎn)停止工作。3S后，洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)控制Q0.1重新工作，360S后計(jì)數(shù)器動(dòng)作, 排水閥I0.2和定時(shí)器T39開(kāi)始工作，同時(shí)，洗衣機(jī)洗滌狀態(tài)停止。8S后，定時(shí) 器T39動(dòng)作，排水閥Q0.4停止工作，聲光報(bào)警器Q0.5開(kāi)始工作，呼叫工作人員 來(lái)取衣服。當(dāng)

12、工作人員取完衣服，按下停止按鈕 I0.2 ，聲光報(bào)警器停止工作， 洗衣機(jī)結(jié)束所有工作狀態(tài)。圖4-2洗衣機(jī)工作順序功能圖洗衣機(jī)工作梯形圖如下圖4-3Netwcxrki 1SO. 0Xe two rk Ctnune nt詡d 1Netwark 2SO. o5CRTO. 0SO. 1 (£CRTN'twcxE-lc 4Ne'twork 6SMO-0Ne'twork 7SO- 23)T37SO- 3Ne'twork 8SCRENe'twork 9SO- 2SCRNB<3rk lOSMO. 0Network 11Nwwoork 15SO. 4T38

13、COSCRTSO- 2SCRTCONetorork 16SCRESO, 4SCRN'Wvrvr'Ir 91so. 5SCRSMO.OQO. 5NeEork 2310-2SO-0SCRT4.4控制系統(tǒng)的模擬調(diào)試五 結(jié)束為期一周的PLC課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這一星期里，我感覺(jué)自己收獲很大。首先，在完成自己課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中， 我對(duì)課本知識(shí)又有了更進(jìn)一步的掌握和認(rèn)識(shí)， 在對(duì)有關(guān)PLC編程的運(yùn)用過(guò)程中，對(duì)相應(yīng)的操作也有了更深刻的掌握； 最后，在 把理論與實(shí)踐相結(jié)合的過(guò)程中， 對(duì)于具體問(wèn)題尋求解決方法， 這都要求自己能夠 具體問(wèn)題具體分析。 特別是在解決一個(gè)現(xiàn)實(shí)控制問(wèn)題的時(shí)候才能把書(shū)上所學(xué)的知

14、 識(shí)真正的運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)中，從而鍛煉自己遇到問(wèn)題、思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。這次的課程設(shè)計(jì)是一次自我知識(shí)和能力的檢驗(yàn)，同時(shí)也是為以后積累的一筆財(cái) 富。總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)自己對(duì) PLC指令的用法有了更深的學(xué)習(xí)和體 會(huì)，了解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，熟悉PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，掌握系統(tǒng) 的方法和步驟。參考文獻(xiàn)1 王鶯. 工業(yè)可編程控制器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) J . 北京：航天技術(shù)與民品1999，5：30.2 潘元明.國(guó)內(nèi)外全自動(dòng)洗衣機(jī)現(xiàn)狀 J. 家電大視野， 2003， 11： 92.3 吳中俊主編 . 可編程控制器原理及應(yīng)用 M . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.28-29.4 吳存宏.淺談P