全自動洗衣機PLC課程設(shè)計方案文獻

1、PLC課程設(shè)計課題：全自動洗衣機控制班級：由與0902姓名：學號：指導(dǎo)老師：日 期：2018.12.2712.31 / 31 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 基于PLC的全自動洗衣機控制 2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 一、題目部分 3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 課題內(nèi)容 3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 設(shè)計目標及參數(shù) 3 HYPERLINK l book

2、mark10 o Current Document 課題要求 3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 二、總體思路 4 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的控制要求 4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 全自動洗衣機的工作原理 4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置 5 HYPERLINK l bookmark22 o Current D

3、ocument 控制系統(tǒng)構(gòu)成圖 5 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 模塊功能概述 7 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的電氣控制 9 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 三、電氣設(shè)計部分 9 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 3.1電器元件的選擇 10 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 4.4程序梯形圖 27 HYPERLIN

4、K l bookmark44 o Current Document 五、總結(jié) 29 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 六、參考文獻 30基于PLC的全自動洗衣機控制摘要： 隨著科學技術(shù)不斷進步和社會飛速發(fā)展，洗衣機成為人民日常生活息息相關(guān)的家用電器產(chǎn)品。洗衣機的全自動化、多功能化、智能化是其發(fā)展方向。基于全自動洗衣機的應(yīng)用日益廣泛，本次設(shè)計利用三菱公司生產(chǎn)的PLC空制全自動洗衣機，與傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)相比較，洗衣機可靠性、節(jié)能性得到了提高。PLC空制不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少，與此同時系統(tǒng)維修 簡單、維修時間縮短

5、。本文首先介紹了洗衣機的發(fā)展，然后重點介紹了洗衣機的設(shè)計，對程序流程圖及編程軟件進行了說明，最后對系統(tǒng)進行了仿真。本次設(shè)計采用步進順控指令編程，根據(jù)工藝要求編程簡單、可允許雙線圈使用，PL而樣按鈕及限位開關(guān)外部輸入信號的變化，執(zhí)行相應(yīng)的程序，然后輸出控制電機正反轉(zhuǎn)及脫水處 理。最后就本課題所做的工作進行了總結(jié)，并對進一步的研究提出了自己的看法。本次設(shè)計的全自動洗衣機工藝要求有待改善，不可以單獨脫水及洗衣時間的設(shè)置；由于時間有限，沒做進一步的改善?；谌詣酉匆聶C在日常生活中廣泛運用，本設(shè)計具有廣泛的推廣價值。關(guān)鍵詞：全自動洗衣機；PLC控制；步進順控指令、題目部分課題內(nèi)容根據(jù)設(shè)計參數(shù)和控制要求

6、，設(shè)計一全自動洗衣機，畫出其運行框圖及梯形圖控制程序的編制，并畫出硬件接線圖。設(shè)計目標及參數(shù)1) 按下啟動按扭及水位選擇開關(guān)，開始進水直到高 中、低)水位，關(guān)水2)洗滌時，正轉(zhuǎn)15 秒，停 3 秒，然后反轉(zhuǎn)15 秒，停 3 秒3) 如此循環(huán) 5 次，總共 1080 秒后開始脫水并繼續(xù)排水，排空后脫水30 秒4)開始清洗，重復(fù)3 次5)清洗完成，報警10 秒并自動停機6) 若按下脫水按扭，可手動脫水7) 按下停止按鈕可實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警課題要求根據(jù)課題的控制要求完成設(shè)計對傳感器選型并列出選型依據(jù)寫出程序流程圖及代碼完成課程設(shè)計說明書、總體思路全自動洗衣機控制系統(tǒng)的控制要求全自動洗

7、衣機的工作原理普通洗衣機的工作流程示意圖如圖 2.1所示洗衣機的工作流程由進水、洗衣、排水、脫水4個過程組成。在半自動洗衣機中，這4個過程分別用相應(yīng)的按鈕開關(guān)來控制。全自動洗衣機中，這 4個 過程可做到全自動依次運行，直至洗衣結(jié)束。全自洗衣機的洗衣桶 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 衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時通過控制系 統(tǒng)將進水電磁閥打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時，通過控制系統(tǒng)將排 水電磁閥打開，將水由外桶排到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤 的正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此

8、時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，控制系統(tǒng)將離合器合上， 由洗滌電動機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。高、中、低水位控制開關(guān)分別用來檢測 高、中、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作，停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止 進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。開始進水洗衣排水脫水結(jié)束圖2.1 普通洗衣機的工作流程示意圖控制設(shè)備要求全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求是能實現(xiàn)“正常運行”和“手動停止”兩種 控制方式。.正常運行“正常運行”方式具體控制要求如下：1）將水位通過水位選擇開關(guān)設(shè)在合適的位置高、中、低），按下“啟動”按鈕，開始進水，達到設(shè)定的水位 高、中、低）后，停止進水。2）進水停止后開始洗衣。3）洗衣時，正轉(zhuǎn)15

9、s,停3s,然后反轉(zhuǎn)15s,停3s。4）如此循環(huán)共30次，總共1080s后開始排水并繼續(xù)脫水5）然后再進水，重復(fù)1）4）步，如此循環(huán)共3次。6）洗衣過程完成，報警10s并自動停機。.強制停止“強制停止”方式具體控制要求如下：1）若按下“停止”按鈕，洗衣過程停止，即洗滌電機和脫水桶停止轉(zhuǎn) 動、進水電磁閥和排水電磁閥全部閉合。輸出的最大電流與負載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)由于CPU真塊有16點數(shù)字量輸入，有16點數(shù)字量的輸出，所以不再需要 輸入、輸出模塊。采用I/O分配采用自動分配方式，模塊上的輸入端子對應(yīng)的 輸入地址是X000 X017,輸出端子對應(yīng)的輸出地址是 Y000 Y017。模塊功能概述F

10、X2N系列PLC硬件組成與其他類型 PLC基本相同，主體由三部分組成，主 要包括中央處理器CPU存儲系統(tǒng)和輸入、輸出接口。 PLC的基本結(jié)構(gòu)如圖1-1 所示。系統(tǒng)電源有些在 CPU模塊內(nèi)，也有單獨作為一個單元的，編程器一般看 作PLC的外設(shè)。PLC內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，進行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。外部的開關(guān)信號、模擬信號以及各種傳感器檢測信號作為PLC的輸入變量，它們經(jīng)PLC的輸入端子進入PLC的輸入存儲器，收集和暫存被控對象實際 運行的狀態(tài)信息和數(shù)據(jù)；經(jīng) PLC內(nèi)部運算與處理后，按被控對象實際動作要求 產(chǎn)生輸出結(jié)果；輸出結(jié)果送到輸出端子作為輸出變量，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。PLC的各部分協(xié)調(diào)一致地實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備

11、的控制。1）中央處理器CPUCPU 的主要作用是解釋并執(zhí)行用戶及系統(tǒng)程序，通過運行用戶及系統(tǒng)程序完成所有控制、處理、通信以及所賦予的其它功能，控制整個系統(tǒng)協(xié)調(diào)一致地工作。常用的CPU主要有通用微處理器、單片機和雙極型位片機。2）存儲器模塊隨機存取存儲器RAMS于存儲PLC內(nèi)部的輸入、輸出信息，并存儲內(nèi)部繼電器 實現(xiàn)的。 I/O 模塊是可編程序控制器與生產(chǎn)過程相聯(lián)系的橋梁。PLC 連接的過程變量按信號類型劃分可分為開關(guān)量即數(shù)字量）、模擬量和脈沖量等，相應(yīng)輸入輸出模塊可分為開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和脈沖量輸入模塊等。4）編程器編程器是PLC必不可少的重要外部設(shè)

12、備。編程器將用戶所希望的功能通過編程語言送到 PLC 的用戶程序存儲器中。編程器不僅能對程序進行寫入、讀出、修改，還能對PLC的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，同時也是用戶與PLC之間進行人機對話的界面。隨著PLC 的功能不斷增強，編程語言多樣化，編程已經(jīng)可以在計算機上完成。CPU模塊采用三菱的FX2N32MR001(N .mHz)vyr/min )2.07-24.48最大允許壓力(KG2.07-24.48最大允許電流(A15最大允許電壓(V250根據(jù)設(shè)計要求，將壓力設(shè)為20Kg,6.水位浮球開關(guān)的選擇根據(jù)設(shè)計要求，選擇 Daehansensor品牌的DP-100S水位浮球開關(guān)圖3.7水位浮球開關(guān)主要技術(shù)參

13、數(shù)：供電電壓：DC12 30V適用范圍:0.1-2壓力范圍：0-5 bar適用溫度：0-50 C水位浮球開關(guān)安裝示意圖如下圖3.8所示7.電磁閥的選擇洗衣桶圖3.8水位浮球開關(guān)安裝示意圖圖3.9 電磁閥根據(jù)設(shè)計要求，選擇如下圖所示的電磁閥，規(guī)格如下表所示。圖3.10 示意圖表3.4 電磁閥規(guī)格 一)dB/10cmcd/mA)壓電式蜂鳴器NFM1-22/LCAC/DC127085二| 20【注】AG DC電壓的極Bg范圍為0.85Ue 1.1Ue9.熔斷器的選擇根據(jù)單臺異步電動機頻繁變換轉(zhuǎn)向，運用： . 其中所以 .1故選用CHOKUN牌的RT16-20型號熔斷器。圖3.12熔斷器表3.6熔斷器

14、主要技術(shù)參數(shù)A壓動底座熔斷體500V 690V COS耗散功率 備注XB2-BW13B1CZB2BW13C+ZB2BWB31C停止按鈕XB2-BW14B2CZB2BW14C+ZB2BWB42C紅燈、常閉高水位按鈕XB2-BW14B1CZB2BW14C+ZB2BWB41C紅燈、常開中水位按鈕XB2-BW16B1CZB2BW16C+ZB2BWB61C藍燈、常開低水位按鈕XB2-BW15B1CZB2BW15C+ZB2BWB51C黃燈、常開手動排水XB2-BW15B1CZB2BW15C+ZB2BWB51C黃燈、常開手動脫水XB2-BW16B1CZB2BW16C+ZB2BWB61C藍燈、常開四、PLC設(shè)

15、計及調(diào)試部分全自動洗衣機控制系統(tǒng)程序設(shè)計調(diào)試編程軟件編程軟件采用三菱公司為其生產(chǎn)的 PLC而設(shè)計的編程軟件GX Developer程序的流程圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置.流程圖1）正常運行流程圖正常運行流程圖如圖4.1所示。圖4.1正常運行流程圖(2強制運行流程圖強制運行流程圖如圖4.2所示圖4.2 強制運行流程圖.程序的構(gòu)成這個程序有自動方式和手動方式兩種。在自動方式下，PLC將運行已經(jīng)設(shè)置好的程序和參數(shù)用于機械一切都正常工作的情況下）。在手動方式下是在 緊急停止情況下，可以手動排水和脫水。.程序的下載、安裝和調(diào)試將各個輸入輸出端子和實際控制系統(tǒng)中的按鈕。所需控制設(shè)備正確連接，完成硬件的安裝。全自動洗

16、衣機程序是由 GX Developer軟件的指令完成，正常 工作是程序存放在存儲卡中，若要修改程序，先將PLC設(shè)定在STOP犬態(tài)下，運行GX Developer編程軟件，打開全自動洗衣機程序，即可在線調(diào)試，也可用編 程器進行調(diào)試。.2全自動洗衣機控制系統(tǒng) PLC程序系統(tǒng)資源分配1.數(shù)字量輸入部分這個控制系統(tǒng)的輸入有啟動按鈕、停止按鈕、水位選擇開關(guān)高水位、中水位、低水位）、手動排水、自動排水開關(guān)、高水位浮球開關(guān)、中水位浮球開關(guān)，低水位浮球開關(guān)、水排空浮球開關(guān)、壓力開關(guān)共 配如表4.1所小。表4.1輸入地址分配12個。具體的輸入地址分輸入地址對應(yīng)的元器件對應(yīng)的外部設(shè)備X001SB1啟動按鈕X002

17、SB2停止按鈕X003SB3高水位選擇開關(guān)X004SB4中水位選擇開關(guān)X005SB5低水位選擇開關(guān)X006SQ1水排空檢測開關(guān)X007SQ2高水位檢測開關(guān)X010SQ3中水位檢測開關(guān)X011SQ4低水位檢測開關(guān)X012SB6手動排水X013SB7手動脫水X014SP1壓力開關(guān)2.數(shù)字量輸出部分這個控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備有進水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動 機、脫水桶、報警器共五個設(shè)備。但是由于洗滌電動機有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個狀 態(tài)，分別都應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器，所以輸出點有六個。具體的輸出地址分配如表4.2所示表4.2輸出地址分配Y001YA1啟動洗衣機Y002YA2進水電磁閥Y003KM1Y0

18、04KM2Y005YA3Y006YH洗滌電動機正轉(zhuǎn)繼電器及脫水洗滌電動機反轉(zhuǎn)繼電器排水電磁閥報警器.定時器和計數(shù)器全自動洗衣機的控制系統(tǒng)中的工作時間和循環(huán)次數(shù)需要定時器和計數(shù)器來控制。具體定時器和計數(shù)器分配如表 4.3所示表4.3定時器和計數(shù)器分配類別元器件號設(shè)定值作用T00s進水后暫停時間止T115s止轉(zhuǎn)洗滌計時T23s止轉(zhuǎn)暫停計時時T315s反轉(zhuǎn)洗滌計時T43s反轉(zhuǎn)暫停計時器T530s脫水計時T610s洗完報警計時計數(shù)器C05次正反洗循環(huán)計數(shù)C13次大循環(huán)計數(shù).PLC I/0 硬件接線圖根據(jù)全自動洗衣機控制系統(tǒng)的輸入、輸出地址分配和定時器、計時器分配 以及所選PLC型號，PLC I/O硬件

19、接線圖如下圖4.1所示。圖4.1 I/O 硬件接線圖.3源程序1.輔助繼電器在本程序中，M0是按下啟動按鈕的輔助繼電器；M1是判斷洗衣機水位是否 和設(shè)定水位不一致的輔助繼電器；M2是判斷洗衣機是否和設(shè)定水位一致的輔助 繼電器；M3是停止自動洗衣機的輔助繼電器，它的助記符如下。/按下啟動按鈕，開始洗衣 洗衣機水位與設(shè)定水位不一致輔助繼電器/LDX001LDX003ORM0ANIX007ANIX002LDX004OUTM0ANIX010OUT Y002 / 31/ORB/ 洗衣機水位與設(shè)定水位設(shè)定 LD X005水位相一致輔助繼電器ANI X011/ORBLD X003OUT M1AND X007

20、/LD X004/停止自動洗衣輔助繼電器AND X010/ORBLD X002LD X005OR M3AND X011ANI X001ORBOUT M3OUT M2/2. 進水在正常情況下，按下啟動按鈕或者脫水完畢，而且洗衣大循環(huán)未到三次時，開始進水，當水位達到設(shè)定水位后停止進水，并進入洗衣程序。在強制停止情況下，當停止按鈕按下時立即停止進水。它的助記符程序為：/ 進水到設(shè)定的水位，超重后報警，進水閥關(guān)閉，自動洗衣終止/OUT Y006LD M0LD Y006LD T5RST M0ANI C1/ORBOR Y002AND M1ANI X002ANI X0143. 排水 / 31LD X0142

21、. 洗衣進水到設(shè)定水位后，開始洗衣，先正轉(zhuǎn)15s,暫停3s然后再反轉(zhuǎn)15s,暫停 3s 這樣循環(huán) 30 次后進入排水過程。/ 洗滌電動機暫停 3sT1T2 K30/ 洗滌電動機正轉(zhuǎn)15s/LDOUT/LD T0LDI C0AND T4ORBOR Y001ANI T1OUT Y001OUT T1 K150/ 洗滌電動機反轉(zhuǎn)15s/LD T2OR Y004ANI T2OUT Y004OUT T3 K150/ 洗滌電動機暫停 3s/LD T3OUT T4 K30OUT T6 K100 / 31ANI Y003OUT M4 / 31洗衣過程完畢后，進入排水過程。水排空后停止排水。它的助記符程序為：/

22、洗衣小循環(huán)30 次/LD Y004OUT C0 K30LD C0OUT Y005/ 排水，直至水排空/LD C0OR Y005ANI X002ANI X006LD M3AND X012ORBOUT Y0054. 脫水水排空后，開始脫水，脫水30s 后停止脫水。因為判斷水排空是否在排水完畢后，所以要用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 M4/ 脫水 30s/LD X006AND M4OR Y003ANI T3ANI X002OR X013OUT Y003OUT T5 K3005. 洗完報警洗衣大循環(huán)3 次后，開始洗完報警過程， 10s 后停止報警

23、，這樣整個洗衣過程結(jié)束。它的助記符程序為：/ 洗衣大循環(huán)3 次/LD Y003OUT C1 K3LD C1OUT Y006/ 報警 10s/LD Y006ANI T6ANI X002OUT Y006OUT Y006 / 31END4.4程序梯形圖MOMl(M2IM3(ORST MO五、總結(jié)該系統(tǒng)采用 PLC 為控制核心結(jié)構(gòu)合理、測試方法可靠，它具有較強的靈活性，提高了設(shè)備運行的可靠性，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，保證新產(chǎn)品各項技術(shù)開發(fā)的同步性，提高了勞動效率，達到了良好的經(jīng)濟效果。此外， PLC 可以重復(fù)使用，降低了測試經(jīng)費。它的靈活性、操作方便性也方便測試者隨時輸入、調(diào)試和修改控制程序。 PLC 又設(shè)有串行接口，方便地與計算機進行連接，組成測控系統(tǒng)，給系統(tǒng)的維護和使用帶來了很大方便。通過本系統(tǒng)的設(shè)計，對三菱 FX2N系列PLC的特點有了深入的理解。全自動 洗衣機控制系統(tǒng)利用了三菱 FX2N系列PLC的特點，對按鈕、電磁閥、開關(guān)等其 他一些輸入輸出點進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。該系統(tǒng)采用PLC 為控制核心結(jié)構(gòu)合理、測試方法可靠，它具有較強的靈活性，提高了設(shè)備運行的可靠性，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，保證新產(chǎn)品各項技術(shù)開發(fā)的同步性，提高了勞動效率，達到