全自動洗衣機PLC控制課件

安徽礦業(yè)職業(yè)技術學院

畢業(yè)設計（論文）

（2013屆）

題目：全自動洗衣機的PLC控制 指導教師： 院系：機電工程系 班級： 學號： 姓名：

安徽礦業(yè)職業(yè)技術學院

畢業(yè)設計（論文）

（2013屆） 目錄選題的意義研究的主要內容第一章可編程序控制器

1.1PLC的概述

1.2PLC的特點和可靠性1.3PLC的分類

1.4PLC的發(fā)展及應用第二章三菱公司的FX2N系列

2.1FX2N系列的機械硬件

2.2FX2N系列PLC的面板

2.3FX2N系列PLC的I/O點

2.4FX系列PLC的基本邏輯指令第三章全自動洗衣機

3.1全自動洗衣機基本工作原理

3.2全自動洗衣機的硬件設計第四章全自動洗衣機的軟件設計

4.1PLC的I/O分配表

4.2軟件設計順序功能圖

4.3中間繼電器的設計分析第五章梯形圖和指令表

5.1梯形圖

5.2指令表第六章總結參考文獻致謝目錄選題的意義選題的意義 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術水平的提高，許多領域實現(xiàn)全自動化成為必然的發(fā)展趨勢。洗衣機也不列外，它的生產(chǎn)極大的方便了人們的生活。全自動洗衣機綜合運用了大量力學、電學、光學等知識。自從全自動洗衣機誕生以來，其內部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進。隨著PLC技術的迅速發(fā)展與普及，在多種多樣的控制技術中，采用PLC控制系統(tǒng)的全自動洗衣機顯得更加智能化。

選題的意義 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術水平的提高，許多領研究的主要內容該課程設計主要介紹可編程序控制器（PLC）、三菱公司的FX2N系列的PLC、全自動洗衣機、以及PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)。本次課程設計僅采用三菱公司的FX2N系列的PLC，通過順序功能圖采用步進指令設計梯形圖，設計了一個簡單的全自動洗衣機控制系統(tǒng)。關鍵詞：PLC；FX2N；順序功能圖；梯形圖；研究的主要內容該課程設計主要介紹可編程序控制器 第一章可編程程序控制器1.1PLC的概述 可編程序控制器（ProgrammabieLogicContrgicoller,縮寫PLC）是以微處理器為基礎，綜合計算機、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動控制技術而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置?？删幊绦蚩刂破魇请S著技術的進步與現(xiàn)代社會生產(chǎn)方式的轉變，為適應多品種.小批量生產(chǎn)的需要，生產(chǎn).發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置。PLC從問世以來，雖然至今還不到40年，但由于其具有通用靈活的控制性能,簡單方便的使用性能，可以適應各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動化各領域取得了廣泛的應用。有人將它與數(shù)控技術、CAD/CAM技術工業(yè)機械人技術并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動化技術的四大支柱?？删幊绦蚩刂破髟谖覈陌l(fā)展與應用已有30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術能力的重要設備和強大支柱。 第一章可編程程序控制器1.1PLC的概述1．2PLC的特點和可靠性

PLC是傳統(tǒng)的繼電器技術和計算機技術相結合的產(chǎn)物，所以要工業(yè)控制方面，它具有繼電器或通用計算機所無法比擬的特點。（1）應用靈活、使用方便模塊化的PLC設計，使用戶能根據(jù)自己系統(tǒng)的大小、工藝流程和控制要求等來選擇自己所需要的PLC模塊并進行資源配置和PLC編程。這樣，控制系統(tǒng)就不需要大量的硬件裝置，用戶只需根據(jù)控制需要設計PLC的硬件配置和I/O的外部接線即可。（2）面向控制過程的編程語言，容易掌握PLC的編程語言采用繼電器控制電路的梯形圖語言，清晰直觀。雖然PLC是以微處理器為核心的控制裝置，但是它不需要用戶有很強的程序設計能力，只在用戶具備一定的計算機軟、硬件知識和電器控制方面的知識即可。PLC的高可靠性主要表現(xiàn)在硬件和軟件兩個方面：（1）在硬件方面，由于采用性能優(yōu)良的開關電源，并且對選用的器件進行嚴格的篩選，加上合理的系統(tǒng)結構，最后加固、簡化安裝，因此PLC具有很強硬的抗振動沖擊性能；無觸點的半導體電路來完成大量的開關動作，就不會出現(xiàn)繼電器系統(tǒng)中的器件老化、脫焊、觸點電弧等問題；所有的輸入/輸出接口都采用光電隔離措施，使外部電路和PLC內部電路能有效的進行隔離；PLC模塊式的結構，可以在其中一個模塊出現(xiàn)故障時迅速地判斷出故障的模塊并進行更換，這樣就能盡量的縮短系統(tǒng)的維修時間。（2）在軟件方面，PLC的監(jiān)控定時器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運行處理器的延遲，保證在程序出現(xiàn)錯誤和程序調試時，避免因程序錯誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當CPU、電池、I/O口、通信等出現(xiàn)異常時，PLC的自診斷功能可以檢測到這些錯誤，并采取相應的措施，以防止故障擴大；停電時，后電池和正常工作時一樣，進行對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)的保護，確保信息不丟失。1．2PLC的特點和可靠性1．3PLC的分類（1）小型PLC連接開關量I/O模塊、模擬量I/O模塊以及其它各種特殊功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術運算等。輸入/輸出點數(shù)在128點以下的PLC稱為小型PLC。其特點是體積小、結構緊湊，它可以據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)以及各種應用指令。（2）中型PLC輸入/輸出點數(shù)在128-512點之間的PLC稱為中型PLC。它除了具有小型機所能實現(xiàn)在功能外，還具有強在的網(wǎng)絡通信功能、更豐富的指令系統(tǒng)、更大的內存容量和更快的掃描速度。（3）大型PLC輸入/輸出點數(shù)大于512的PLC稱為大型PLC。它具有強大的軟件硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構成三級通信網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。另外大型PLC還可以采用三CPU構成表決式系統(tǒng)，使機器具有更高的可靠性。1．3PLC的分類1.4PLC的發(fā)展及應用

20世紀80年代以后，16位和32位微處理器應用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。

PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置，使得其應用受到限制。但最近十多年來，PLC的應用面越來越廣，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片幾有關元件的價格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增強，它也能解決復雜的計算和通信問題。目前PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。PLC的應用范圍通?？煞殖梢韵?種類型： （1）順序控制 （2）運動控制 （3）過程控制 （4）數(shù)據(jù)處理 （5）通信網(wǎng)絡1.4PLC的發(fā)展及應用 第二章三菱公司的FX2N系列2.1FX2N系列的機械硬件 機器的外部特征，PLC按結構形式不同，可分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC是將電源、CPU、存儲器、輸入/輸出單元等各個功能部件集中在一個機殼內，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點；模塊式PLC將各個功能部件做成獨立模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊等，然后按需要進行組合。 小型PLC的I/O點數(shù)在256點以下，存儲容量在8K步以內，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位、自診斷和監(jiān)控等基本功能。

FX2N系列PLC是FX系列中最高級的模塊，它擁有極高的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點，能滿足從16到256路輸入／輸出多種應用的要求。 一套PLC系統(tǒng)的硬件一般由基本單元（包括CPU、存儲器、輸入/輸出接口及內部電源等）、I/O擴展模塊、擴展單元、轉換電纜接口、特殊適配器和特殊功能模塊等外部設備組成。 第二章三菱公司的FX2N系列2.1FX2N系列的2.2FX2N系列PLC的面板

FX2N系列PLC的面板由三部分組成，即外部接線端子、指示部分和接口部分，各部分的組成及功能如下。（1）FX2N外部接線端子 外部接線端子包括PLC電源（L、N）、輸入用直流電源（24+、COM）、輸入端子（X）、輸出端子（Y）和機器接地等。它們位于機器兩側可拆卸的端子板上，每個端子均有對應的編號，主要用于電源、輸入信號和輸出信號的連接。（2）FX2N指示部分 指示部分包括各輸入輸出點的狀態(tài)指示、機器電源指示（POWER）、機器運行狀態(tài)指示（RUN）、用戶程序存儲器后備電池指示（BATT.V）和程序錯誤或CPU錯誤指示（PROG-E、CPU-E）等，用于反映I/O點和機器的狀態(tài)。（3）FX2N接口部分 主要包括編程器接口、存儲器接口、擴展接口和特殊功能模塊接口等。在機器面板上，還設置了一個PLC運行模式轉換開關SW（RUN／STOP），RUN使機器處于運行狀態(tài)（RUN指示燈亮）；STOP使機器處于停止運行狀態(tài)（RUN指示燈滅）。當機器處于STOP狀態(tài)時，可進行用戶程序的錄入、編輯和修改。接口的作用是完成基本單元同編程器、外部存儲器、擴展單元和特殊功能模塊的連接。在PLC技術應用中會經(jīng)常用到。2.2FX2N系列PLC的面板2．3FX2N系列的I/O點

FX2N的I/O點端子是PLC與外部輸入、輸出設備連接的通道。輸入端子（X）位于機器的一側，而輸出端子（Y）位于機器的另一側。I/O點的數(shù)量、類別隨機器的型號不同而不同，但I/O點數(shù)量相等及編號規(guī)則完全相同。FX2N系列PLC的I/O點編號采用8進制，即000～0007、010～017、020～027……，輸入點前面加“X”，輸出點前面加“Y”。擴展單元和I/O擴展模塊，其I/O點編號應緊接基本單元的I/O編號之后，依次分配編號。

I/O點的作用是將I/O設備與PLC進行連接，使PLC與現(xiàn)場設備構成控制系統(tǒng)，以便從現(xiàn)場通過輸入設備（元件）得到信息（輸入），或將經(jīng)過處理后的控制命令通過輸出設備（元件）送到現(xiàn)場（輸出），從而實現(xiàn)自動控制的目的。 輸入回路的連接如圖2—1所示。輸入回路的實現(xiàn)是將COM通過輸入元件（如按鈕、轉換開關、行程開關、繼電器的觸點、傳感器等）連接到對應的輸入點上，再通過輸入點X將信息送到PLC內部。一旦某個輸入元件狀態(tài)發(fā)生變化，對應輸入繼電器X的狀態(tài)也就隨之變化，PLC在輸入采樣階段即可獲取這些信息。

2．3FX2N系列的I/O點 圖2—1輸入回路的連接

圖2—1輸入回路的連接

輸出回路就是PLC的負載驅動回路，輸出回路的連接如圖2-2所示。通過輸出點，將負載和負載電源連接成一個回路，這樣負載就由PLC輸出點的ON/OFF進行控制，輸出點動作負載得到驅動。負載電源規(guī)格根據(jù)負載的需要和輸出點的技術規(guī)格進行選擇。

圖2—2輸出回路的連接 輸出回路就是PLC的負載驅動回路，輸出回路的連接如圖2-2在實現(xiàn)輸入/輸出回路時，應注意的事項如下： （1）I/O點的共COM問題 一般情況下，每個I/O點應有兩個端子，為了減少I/O端子的個數(shù)，PLC內部已將其中一個I/O繼電器的端子與公共端COM連接。輸出端子一般采用每4個點共COM連接，如圖2—2所示。 （2）輸出點的技術規(guī)格 不同的輸出類別，有不同的技術規(guī)格。應根據(jù)負載的類別、大、負載電源的等級、響應時間等選擇不同類別的輸出形式。 （3）多種負載和不同負載電源共存的處理 在輸出共用一個公共端子的范圍內，必須用同一電壓類型和同一電壓等級；而不同公共點組可使用不同電壓類型和電壓等級的負載，如圖2—2所示。

PLC控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩個部分組成，硬件部分：將輸入元件通過輸入點與PLC連接，將輸出元件通過輸出點與PLC連接，構成PLC控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。軟件部分：即控制思想，用PLC指令將控制思想轉變?yōu)镻LC可接受的程序。 為適應控制的需要，PLCI/0具有不同的類別。其輸入分直流輸入和交流輸入兩種形式；輸出分繼電器輸出、可控硅輸出和晶體管輸出三種形式。繼電器輸出和可控硅輸出適用于大電流輸出場合；晶體管輸出、可控硅輸出適用于快速、頻繁動作的場合。相同驅動能力，繼電器輸出形式價格較低。在實現(xiàn)輸入/輸出回路時，應注意的事項如下：2.4FX系列PLC的基本邏輯指令 （1）LD/LDI指令：LD和LDI指令是連接在母線連接的觸點.表示操作開始.LD是常開觸點,LDI是常閉觸點.

（2）AND/ANI指令：AND和ANI指令是串聯(lián)連接的觸點,AND是常開觸點,ANI是常閉觸點.

（3）OR/ORI指令：OR和ORI指令是并聯(lián)連接的觸點,執(zhí)行邏輯“或”的功能.OR是常開觸點,ORI是常閉觸點.

（4）OUT指令：OUT指令執(zhí)行邏輯輸出的功能,條件成立時為ON,條件不成立時為OFF.

（5)ANB/ORB指令：ANB完成支路間的串聯(lián)的功能,用于執(zhí)行支路之間“于”操作；ORB完成支路間的并聯(lián)的功能,用于執(zhí)行支路之間“或”操作. (6)堆棧指令：MPS(Push)是進棧指令，MRD(Read)是讀棧指令，MPP(Pop)是出棧指令，它們用于多重分支輸出電路。

(7)微分輸出指令：PLS（Pulse）：上升沿微分輸出指令；PLF:下降沿微分輸出指令。它們只能用于輸出繼電器和輔助繼電器。

(8)邊緣檢測觸電指令：LDP、ANDP、ORP是用來檢測上升沿的觸電指令；LDF、ANDF、ORF是用來檢測下降沿的觸電指令。

(9)置位指令與復位指令：SET：置位指令，使操作保持ON指令；RST:復位指令，使操作保持OFF指令。

(10)MC：主控指令，用于表示主控區(qū)的開始；MCR：主控指令MC的復位指令，用來表示主控區(qū)的結束。2.4FX系列PLC的基本邏輯指令 第三章全自動洗衣機3.1全自動洗衣機的基本工作原理 全自動洗衣機是通過水位開關與電磁進水閥配合來控制進水、排水以及電機的通斷，從而實現(xiàn)自動控制的。電磁進水閥起著通、斷水源的作用。當電磁線圈斷電時，移動鐵芯在重力和彈簧力的作用下，緊緊頂在橡膠膜片上，并將膜片的中心小孔堵塞，這樣閥門關閉，水流不通。當電磁線圈通電后，移動鐵芯在磁力作用下上移，離開膜片，并使膜片的中心小孔打開，于是膜片上方的水通過中心小孔流入洗衣桶內。由于中心小孔的流通能力大于膜片兩側小孔的流通能力，膜片上方壓強迅速減小，膜片將在壓力差的作用下上移，閉門開啟，水流導通。 進水時，通過電控系統(tǒng)把進水閥打開，經(jīng)進水管將水注入機內，排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水又排到機外。洗衣機正轉，反轉由洗滌電機驅動波輪正反來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機帶動桶轉進行甩干；高中低水位開關分別用來測高中低水位；啟動按鈕用來啟動洗衣機工作；空水位按鈕用來測空水位；進水、洗滌、排水、脫水及報警自動完成。

第三章全自動洗衣機3.1全自動洗衣機的基本工作原理全自動洗衣機全自動洗衣機3.2全自動洗衣機的硬件設計

KM0、KM1、KM2、KM3、KM4、KM5分別是輸出繼電器的常開按鈕，主電路中運用一臺電機完成洗衣機的正轉、反轉、脫水工作，兩個電磁閥分別在通電的情況下完成向機內進水和向機外排水，另外用一個指示燈完成報警工作。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)，在硬件設計上就相對簡單點。通過對結構圖的分析，可知全自動洗衣機的I/O點為14個，故選擇抵擋的三菱FX2N系列FX2N---48MR，可以完全滿足其要求，F(xiàn)X2N---48MR有20個I/O，根據(jù)輸入8個和輸出口6個，總點數(shù)為14個，考慮留有適當余量，采用三菱FX2N-48MR型PLC，可滿足設計要求。3.2全自動洗衣機的硬件設計 圖3—2全自動洗衣機外部接線圖 圖3—2全自動洗衣機外部接線圖

第四章全自動洗衣機的軟件設計4.1PLC的I/O分配表 全自動洗衣機有起/停按鈕、高/中/低水位開關以及空、低、中、高四個水位傳感器，PLC需要接受這8個輸入開關信號；PLC需要驅動進/排水電磁閥、脫水電磁閥、電動機的正/反轉接觸器以及蜂鳴器，因此需要這6個輸出信號端。其I/O接點分配如下表4—1所示。 第四章全自動洗衣機的軟件設計4.1PLC的I/O分配全自動洗衣機PLC控制課件4.2軟件設計順序功能圖 全自動洗衣機的過程包括啟動、進水、洗滌、排水和脫水等功能。在實現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機各控制執(zhí)行機構，決定洗衣機的工作狀態(tài)。如下圖4—1所示，PLC在系統(tǒng)中是處中心位置，水位開關是PLC的輸入信號控制開關，進水閥、排水閥和電機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài);電機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定的，而電機的正反轉狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。另外由于洗衣機工作過程是順序過程，所以利用PLC機的控制系統(tǒng)是可行的。我們采用三菱公司獨有的步進指令進行梯形圖的轉換。4.2軟件設計順序功能圖 圖4—1全自動洗衣機的順序功能圖 圖4—1全自動洗衣機的順序功能圖4.3中間繼電器的設計分析 根據(jù)前面的編號表盒系統(tǒng)結構圖以及全自動洗衣機的PLC控制系統(tǒng)程序工藝流程圖可知，實現(xiàn)自動控制要設置7個計時器和2個計數(shù)器

T0——暫停2sT1——正轉30s T2——暫停2sT3——反轉30s T4——暫停2sT5——脫水30s T6——報警3s C0——正反轉洗滌5次C1——清洗2次

4.3中間繼電器的設計分析 第五章梯形圖和指令表 第五章梯形圖和指令表全自動洗衣機PLC控制課件全自動洗衣機PLC控制課件全自動洗衣機PLC控制課件5.2指令表

0LDM8002 1ZRSTS0S12 6ZRSTC0C1 11ZRSTT0T6 16ZRSTY000Y005 21SETS0 23STLS0 24LDX000 25SETS1 27STLS1 28LDX001 29SETS2 31LDX002 32SETS3 34LDX003 35SETS4 37STLS2 38OUTY002 39LDX002 40ANDX005 41SETS5 43STLS3 44OUTY002 45LDX004 46ANDX005 47ANDX006 48SETS5 50STLS45.2指令表

51OUTY002 52LDX004 53ANDX005 54ANDX006 55ANDX007 56SETS5 58STLS5 59OUTT0K20 62LDT0 63SETS6 65STLS6 66OUTY0 67OUTT1K30 70LDT1 71SETS7 73STLS7 74OUTT2K20 77LDT2 78SETS8 80STLS8 81OUTY001 82OUTT3K30 85LDT3 86SETS9 88STLS9 89OUTT4K20 92LDT4 93ANIC0 94SETS6 96LDT4 97ANDC0 98SETS10 100STLS10 51OUTY00

101OUTY003 102LDIX004 103SETS11 105STLS11 106OUTY003 107OUTY005 108OUTT5K30 111LDT5 112ANIC1 113SETS1 115LDT5 116ANDC1 117SETS12 119STLS12 120OUTY004 121OUTT6K30 124LDT6 125SETS0 127RET 128LDS9 129OUTC0K5 132LDS10 133RSTC0 135LDS11 136OUTC1K2 139LDS12 140RSTC1 142END 101OUTY003第六章總結 通過十周的PLC課程設計，讓我深深地體會到:把理論學習與實踐操作結合起來是很有難度的。 不可否認，這其中有苦也有甜，艱辛同時又充滿樂趣！通過本次課程設計，在沒有接受任務以前覺得課程設計只是對PLC書本所學知識的單純總結，但是通過這次做的課程設計后我發(fā)現(xiàn)這不僅僅是對前面所學知識的一種考查，更是對我自主、創(chuàng)新性學習能力的很好鍛煉。也讓我意識到要把PLC的理論學習與其實踐操作好好地結合起來還有很長路要走。此次PLC課程設計完成后，我更加意識到：自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己會的不少，有點眼高手低。現(xiàn)在讓我明白了，學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，積極面對更多的學習挑戰(zhàn)，努力提高自己知識和綜合素質。 此次PLC課程設計之后，我不僅明確了理論學習的重要性，也意思到自己需要進行更多實際操作的迫切性。

第六章總結 通過十周的PLC課程設計，讓我深深地體會到:把參考文獻資料

[1]廖常初.可編程序控制器應用技術(第五版).重慶大學出版社.2007 [2]蔣金周.全自動洗衣機的PC智能控制.機電一體化

[3]謝克明.夏路易.可編程控制器原理與程序設計.電子工業(yè)出版社

[4]吳存宏.淺談PLC在全自動洗衣機中運用.家用電器科技.2000 [5]自動化網(wǎng)論.全自動洗衣機PLC控制

參考文獻資料 [1]廖常初.可編程序控制器應用技術(第五版)全自動洗衣機PLC控制課件安徽礦業(yè)職業(yè)技術學院

畢業(yè)設計（論文）

（2013屆）

題目：全自動洗衣機的PLC控制 指導教師： 院系：機電工程系 班級： 學號： 姓名：

安徽礦業(yè)職業(yè)技術學院

畢業(yè)設計（論文）

（2013屆） 目錄選題的意義研究的主要內容第一章可編程序控制器

1.1PLC的概述

1.2PLC的特點和可靠性1.3PLC的分類

1.4PLC的發(fā)展及應用第二章三菱公司的FX2N系列

2.1FX2N系列的機械硬件

2.2FX2N系列PLC的面板

2.3FX2N系列PLC的I/O點

2.4FX系列PLC的基本邏輯指令第三章全自動洗衣機

3.1全自動洗衣機基本工作原理

3.2全自動洗衣機的硬件設計第四章全自動洗衣機的軟件設計

4.1PLC的I/O分配表

4.2軟件設計順序功能圖

4.3中間繼電器的設計分析第五章梯形圖和指令表

5.1梯形圖

5.2指令表第六章總結參考文獻致謝目錄選題的意義選題的意義 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術水平的提高，許多領域實現(xiàn)全自動化成為必然的發(fā)展趨勢。洗衣機也不列外，它的生產(chǎn)極大的方便了人們的生活。全自動洗衣機綜合運用了大量力學、電學、光學等知識。自從全自動洗衣機誕生以來，其內部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進。隨著PLC技術的迅速發(fā)展與普及，在多種多樣的控制技術中，采用PLC控制系統(tǒng)的全自動洗衣機顯得更加智能化。

選題的意義 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術水平的提高，許多領研究的主要內容該課程設計主要介紹可編程序控制器（PLC）、三菱公司的FX2N系列的PLC、全自動洗衣機、以及PLC控制全自動洗衣機系統(tǒng)。本次課程設計僅采用三菱公司的FX2N系列的PLC，通過順序功能圖采用步進指令設計梯形圖，設計了一個簡單的全自動洗衣機控制系統(tǒng)。關鍵詞：PLC；FX2N；順序功能圖；梯形圖；研究的主要內容該課程設計主要介紹可編程序控制器 第一章可編程程序控制器1.1PLC的概述 可編程序控制器（ProgrammabieLogicContrgicoller,縮寫PLC）是以微處理器為基礎，綜合計算機、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動控制技術而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置?？删幊绦蚩刂破魇请S著技術的進步與現(xiàn)代社會生產(chǎn)方式的轉變，為適應多品種.小批量生產(chǎn)的需要，生產(chǎn).發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置。PLC從問世以來，雖然至今還不到40年，但由于其具有通用靈活的控制性能,簡單方便的使用性能，可以適應各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動化各領域取得了廣泛的應用。有人將它與數(shù)控技術、CAD/CAM技術工業(yè)機械人技術并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動化技術的四大支柱。可編程序控制器在我國的發(fā)展與應用已有30多年的歷史，現(xiàn)在它已經(jīng)廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個工業(yè)生產(chǎn)領域，成為提高傳統(tǒng)工業(yè)裝備水平和技術能力的重要設備和強大支柱。 第一章可編程程序控制器1.1PLC的概述1．2PLC的特點和可靠性

PLC是傳統(tǒng)的繼電器技術和計算機技術相結合的產(chǎn)物，所以要工業(yè)控制方面，它具有繼電器或通用計算機所無法比擬的特點。（1）應用靈活、使用方便模塊化的PLC設計，使用戶能根據(jù)自己系統(tǒng)的大小、工藝流程和控制要求等來選擇自己所需要的PLC模塊并進行資源配置和PLC編程。這樣，控制系統(tǒng)就不需要大量的硬件裝置，用戶只需根據(jù)控制需要設計PLC的硬件配置和I/O的外部接線即可。（2）面向控制過程的編程語言，容易掌握PLC的編程語言采用繼電器控制電路的梯形圖語言，清晰直觀。雖然PLC是以微處理器為核心的控制裝置，但是它不需要用戶有很強的程序設計能力，只在用戶具備一定的計算機軟、硬件知識和電器控制方面的知識即可。PLC的高可靠性主要表現(xiàn)在硬件和軟件兩個方面：（1）在硬件方面，由于采用性能優(yōu)良的開關電源，并且對選用的器件進行嚴格的篩選，加上合理的系統(tǒng)結構，最后加固、簡化安裝，因此PLC具有很強硬的抗振動沖擊性能；無觸點的半導體電路來完成大量的開關動作，就不會出現(xiàn)繼電器系統(tǒng)中的器件老化、脫焊、觸點電弧等問題；所有的輸入/輸出接口都采用光電隔離措施，使外部電路和PLC內部電路能有效的進行隔離；PLC模塊式的結構，可以在其中一個模塊出現(xiàn)故障時迅速地判斷出故障的模塊并進行更換，這樣就能盡量的縮短系統(tǒng)的維修時間。（2）在軟件方面，PLC的監(jiān)控定時器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運行處理器的延遲，保證在程序出現(xiàn)錯誤和程序調試時，避免因程序錯誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當CPU、電池、I/O口、通信等出現(xiàn)異常時，PLC的自診斷功能可以檢測到這些錯誤，并采取相應的措施，以防止故障擴大；停電時，后電池和正常工作時一樣，進行對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)的保護，確保信息不丟失。1．2PLC的特點和可靠性1．3PLC的分類（1）小型PLC連接開關量I/O模塊、模擬量I/O模塊以及其它各種特殊功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術運算等。輸入/輸出點數(shù)在128點以下的PLC稱為小型PLC。其特點是體積小、結構緊湊，它可以據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)以及各種應用指令。（2）中型PLC輸入/輸出點數(shù)在128-512點之間的PLC稱為中型PLC。它除了具有小型機所能實現(xiàn)在功能外，還具有強在的網(wǎng)絡通信功能、更豐富的指令系統(tǒng)、更大的內存容量和更快的掃描速度。（3）大型PLC輸入/輸出點數(shù)大于512的PLC稱為大型PLC。它具有強大的軟件硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構成三級通信網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。另外大型PLC還可以采用三CPU構成表決式系統(tǒng)，使機器具有更高的可靠性。1．3PLC的分類1.4PLC的發(fā)展及應用

20世紀80年代以后，16位和32位微處理器應用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。

PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置，使得其應用受到限制。但最近十多年來，PLC的應用面越來越廣，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片幾有關元件的價格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增強，它也能解決復雜的計算和通信問題。目前PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。PLC的應用范圍通?？煞殖梢韵?種類型： （1）順序控制 （2）運動控制 （3）過程控制 （4）數(shù)據(jù)處理 （5）通信網(wǎng)絡1.4PLC的發(fā)展及應用 第二章三菱公司的FX2N系列2.1FX2N系列的機械硬件 機器的外部特征，PLC按結構形式不同，可分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC是將電源、CPU、存儲器、輸入/輸出單元等各個功能部件集中在一個機殼內，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點；模塊式PLC將各個功能部件做成獨立模塊，如電源模塊、CPU模塊、I/O模塊等，然后按需要進行組合。 小型PLC的I/O點數(shù)在256點以下，存儲容量在8K步以內，具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位、自診斷和監(jiān)控等基本功能。

FX2N系列PLC是FX系列中最高級的模塊，它擁有極高的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點，能滿足從16到256路輸入／輸出多種應用的要求。 一套PLC系統(tǒng)的硬件一般由基本單元（包括CPU、存儲器、輸入/輸出接口及內部電源等）、I/O擴展模塊、擴展單元、轉換電纜接口、特殊適配器和特殊功能模塊等外部設備組成。 第二章三菱公司的FX2N系列2.1FX2N系列的2.2FX2N系列PLC的面板

FX2N系列PLC的面板由三部分組成，即外部接線端子、指示部分和接口部分，各部分的組成及功能如下。（1）FX2N外部接線端子 外部接線端子包括PLC電源（L、N）、輸入用直流電源（24+、COM）、輸入端子（X）、輸出端子（Y）和機器接地等。它們位于機器兩側可拆卸的端子板上，每個端子均有對應的編號，主要用于電源、輸入信號和輸出信號的連接。（2）FX2N指示部分 指示部分包括各輸入輸出點的狀態(tài)指示、機器電源指示（POWER）、機器運行狀態(tài)指示（RUN）、用戶程序存儲器后備電池指示（BATT.V）和程序錯誤或CPU錯誤指示（PROG-E、CPU-E）等，用于反映I/O點和機器的狀態(tài)。（3）FX2N接口部分 主要包括編程器接口、存儲器接口、擴展接口和特殊功能模塊接口等。在機器面板上，還設置了一個PLC運行模式轉換開關SW（RUN／STOP），RUN使機器處于運行狀態(tài)（RUN指示燈亮）；STOP使機器處于停止運行狀態(tài)（RUN指示燈滅）。當機器處于STOP狀態(tài)時，可進行用戶程序的錄入、編輯和修改。接口的作用是完成基本單元同編程器、外部存儲器、擴展單元和特殊功能模塊的連接。在PLC技術應用中會經(jīng)常用到。2.2FX2N系列PLC的面板2．3FX2N系列的I/O點

FX2N的I/O點端子是PLC與外部輸入、輸出設備連接的通道。輸入端子（X）位于機器的一側，而輸出端子（Y）位于機器的另一側。I/O點的數(shù)量、類別隨機器的型號不同而不同，但I/O點數(shù)量相等及編號規(guī)則完全相同。FX2N系列PLC的I/O點編號采用8進制，即000～0007、010～017、020～027……，輸入點前面加“X”，輸出點前面加“Y”。擴展單元和I/O擴展模塊，其I/O點編號應緊接基本單元的I/O編號之后，依次分配編號。

I/O點的作用是將I/O設備與PLC進行連接，使PLC與現(xiàn)場設備構成控制系統(tǒng)，以便從現(xiàn)場通過輸入設備（元件）得到信息（輸入），或將經(jīng)過處理后的控制命令通過輸出設備（元件）送到現(xiàn)場（輸出），從而實現(xiàn)自動控制的目的。 輸入回路的連接如圖2—1所示。輸入回路的實現(xiàn)是將COM通過輸入元件（如按鈕、轉換開關、行程開關、繼電器的觸點、傳感器等）連接到對應的輸入點上，再通過輸入點X將信息送到PLC內部。一旦某個輸入元件狀態(tài)發(fā)生變化，對應輸入繼電器X的狀態(tài)也就隨之變化，PLC在輸入采樣階段即可獲取這些信息。

2．3FX2N系列的I/O點 圖2—1輸入回路的連接

圖2—1輸入回路的連接

輸出回路就是PLC的負載驅動回路，輸出回路的連接如圖2-2所示。通過輸出點，將負載和負載電源連接成一個回路，這樣負載就由PLC輸出點的ON/OFF進行控制，輸出點動作負載得到驅動。負載電源規(guī)格根據(jù)負載的需要和輸出點的技術規(guī)格進行選擇。

圖2—2輸出回路的連接 輸出回路就是PLC的負載驅動回路，輸出回路的連接如圖2-2在實現(xiàn)輸入/輸出回路時，應注意的事項如下： （1）I/O點的共COM問題 一般情況下，每個I/O點應有兩個端子，為了減少I/O端子的個數(shù)，PLC內部已將其中一個I/O繼電器的端子與公共端COM連接。輸出端子一般采用每4個點共COM連接，如圖2—2所示。 （2）輸出點的技術規(guī)格 不同的輸出類別，有不同的技術規(guī)格。應根據(jù)負載的類別、大、負載電源的等級、響應時間等選擇不同類別的輸出形式。 （3）多種負載和不同負載電源共存的處理 在輸出共用一個公共端子的范圍內，必須用同一電壓類型和同一電壓等級；而不同公共點組可使用不同電壓類型和電壓等級的負載，如圖2—2所示。

PLC控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩個部分組成，硬件部分：將輸入元件通過輸入點與PLC連接，將輸出元件通過輸出點與PLC連接，構成PLC控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)。軟件部分：即控制思想，用PLC指令將控制思想轉變?yōu)镻LC可接受的程序。 為適應控制的需要，PLCI/0具有不同的類別。其輸入分直流輸入和交流輸入兩種形式；輸出分繼電器輸出、可控硅輸出和晶體管輸出三種形式。繼電器輸出和可控硅輸出適用于大電流輸出場合；晶體管輸出、可控硅輸出適用于快速、頻繁動作的場合。相同驅動能力，繼電器輸出形式價格較低。在實現(xiàn)輸入/輸出回路時，應注意的事項如下：2.4FX系列PLC的基本邏輯指令 （1）LD/LDI指令：LD和LDI指令是連接在母線連接的觸點.表示操作開始.LD是常開觸點,LDI是常閉觸點.

（2）AND/ANI指令：AND和ANI指令是串聯(lián)連接的觸點,AND是常開觸點,ANI是常閉觸點.

（3）OR/ORI指令：OR和ORI指令是并聯(lián)連接的觸點,執(zhí)行邏輯“或”的功能.OR是常開觸點,ORI是常閉觸點.

（4）OUT指令：OUT指令執(zhí)行邏輯輸出的功能,條件成立時為ON,條件不成立時為OFF.

（5)ANB/ORB指令：ANB完成支路間的串聯(lián)的功能,用于執(zhí)行支路之間“于”操作；ORB完成支路間的并聯(lián)的功能,用于執(zhí)行支路之間“或”操作. (6)堆棧指令：MPS(Push)是進棧指令，MRD(Read)是讀棧指令，MPP(Pop)是出棧指令，它們用于多重分支輸出電路。

(7)微分輸出指令：PLS（Pulse）：上升沿微分輸出指令；PLF:下降沿微分輸出指令。它們只能用于輸出繼電器和輔助繼電器。

(8)邊緣檢測觸電指令：LDP、ANDP、ORP是用來檢測上升沿的觸電指令；LDF、ANDF、ORF是用來檢測下降沿的觸電指令。

(9)置位指令與復位指令：SET：置位指令，使操作保持ON指令；RST:復位指令，使操作保持OFF指令。

(10)MC：主控指令，用于表示主控區(qū)的開始；MCR：主控指令MC的復位指令，用來表示主控區(qū)的結束。2.4FX系列PLC的基本邏輯指令 第三章全自動洗衣機3.1全自動洗衣機的基本工作原理 全自動洗衣機是通過水位開關與電磁進水閥配合來控制進水、排水以及電機的通斷，從而實現(xiàn)自動控制的。電磁進水閥起著通、斷水源的作用。當電磁線圈斷電時，移動鐵芯在重力和彈簧力的作用下，緊緊頂在橡膠膜片上，并將膜片的中心小孔堵塞，這樣閥門關閉，水流不通。當電磁線圈通電后，移動鐵芯在磁力作用下上移，離開膜片，并使膜片的中心小孔打開，于是膜片上方的水通過中心小孔流入洗衣桶內。由于中心小孔的流通能力大于膜片兩側小孔的流通能力，膜片上方壓強迅速減小，膜片將在壓力差的作用下上移，閉門開啟，水流導通。 進水時，通過電控系統(tǒng)把進水閥打開，經(jīng)進水管將水注入機內，排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水又排到機外。洗衣機正轉，反轉由洗滌電機驅動波輪正反來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機帶動桶轉進行甩干；高中低水位開關分別用來測高中低水位；啟動按鈕用來啟動洗衣機工作；空水位按鈕用來測空水位；進水、洗滌、排水、脫水及報警自動完成。

第三章全自動洗衣機3.1全自動洗衣機的基本工作原理全自動洗衣機全自動洗衣機3.2全自動洗衣機的硬件設計

KM0、KM1、KM2、KM3、KM4、KM5分別是輸出繼電器的常開按鈕，主電路中運用一臺電機完成洗衣機的正轉、反轉、脫水工作，兩個電磁閥分別在通電的情況下完成向機內進水和向機外排水，另外用一個指示燈完成報警工作。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)，在硬件設計上就相對簡單點。通過對結構圖的分析，可知全自動洗衣機的I/O點為14個，故選擇抵擋的三菱FX2N系列FX2N---48MR，可以完全滿足其要求，F(xiàn)X2N---48MR有20個I/O，根據(jù)輸入8個和輸出口6個，總點數(shù)為14個，考慮留有適當余量，采用三菱FX2N-48MR型PLC，可滿足設計要求。3.2全自動洗衣機的硬件設計 圖3—2全自動洗衣機外部接線圖 圖3—2全自動洗衣機外部接線圖

第四章全自動洗衣機的軟件設計4.1PLC的I/O分配表 全自動洗衣機有起/停按鈕、高/中/低水位開關以及空、低、中、高四個水位傳感器，PLC需要接受這8個輸入開關信號；PLC需要驅動進/排水電磁閥、脫水電磁閥、電動機的正/反轉接觸器以及蜂鳴器，因此需要這6個輸出信號端。其I/O接點分配如下表4—1所示。 第四章全自動洗衣機的軟件設計4.1PLC的I/O分配全自動洗衣機PLC控制課件4.2軟件設計順序功能圖 全自動洗衣機的過程包括啟動、進水、洗滌、排水和脫水等功能。在實現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機各控制執(zhí)行機構，決定洗衣機的工作狀態(tài)。如下圖4—1所示，PLC在系統(tǒng)中是處中心位置，水位開關是PLC的輸入信號控制開關，進水閥、排水閥和電機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài);電機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定的，而電機的正反轉狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。另外由于洗衣機工作過程是順序過程，所以利用PLC機的控制系統(tǒng)是可行的。我們采用三菱公司獨有的步進指令進行梯形圖的轉換。4.2軟件設計順序功能圖 圖4—1全自動洗衣機的順序功能圖 圖4—1全自動洗衣機的順序功能圖4.3中間繼電器的設計分析 根據(jù)前面的編號表盒系統(tǒng)結構圖以及全自動洗衣機的PLC控制系統(tǒng)程序工藝流程圖可知，實現(xiàn)自動控制要設置7個計時器和2個計數(shù)器

T0——暫停2sT1——正轉30s T2——暫停2sT3——反轉30s T4——暫停2sT5——脫水30s T6——報警3s C0——正反轉洗滌5次C1——清洗2次

4.3中間繼電器的設計分析 第五章梯形圖和指令表 第五章梯形圖和指令表全自動洗衣機PLC控制課件全自動洗衣機PLC控制課件全自動洗衣機PLC控制課件5.2指令表

0LDM8002 1ZRSTS0S12 6ZRSTC0C1 11ZRSTT0T6 16ZRSTY000Y005 21SETS0 23STLS0 24LDX000 25SETS1 27STLS1 28LDX001 29SETS2 31LDX002 32SETS3 34LDX003 35SETS4 37STLS2 38OUTY002 39LDX002 40ANDX005 41SETS5 43STLS3 44OUTY002 45LDX004 46ANDX005 47ANDX006 48SETS5 50STLS45.2指令表

51OUTY002 52LDX004 53ANDX005 54ANDX006 55ANDX007 56SETS5 58STLS5 59OUTT0K20 62LDT0 63SET