PLC全自动洗衣机的设计.doc

一、题目部分1.1课题内容根据设计参数和控制要求，设计一全自动洗衣机，画出其运行框图及梯形图控制程序的编制，并画出硬件接线图。1.2设计目标及参数（1） 按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，关水（2）2秒后开始洗涤（3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒（4） 如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒（5） 开始清洗，重复（1）（4），清洗两遍（6） 清洗完成，报警3秒并自动停机（7） 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）（8） 若重量超重，报警。循环时间超过，报警。1.3 课题要求 1. 根据课题的控制要求完成设计 2. 对传感器选型并列出选型依据 3写出程序流程图及代码 4. 完成课程设计说明书二、总体思路2.1全自动洗衣机控制系统的控制要求2.1.1 全自动洗衣机的工作原理普通洗衣机的工作流程示意图如图2.1所示洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水、脱水4个过程组成。在半自动洗衣机中，这4个过程分别用相应的按钮开关来控制。全自动洗衣机中，这4个过程可做到全自动依次运行，直至洗衣结束。全自洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一心安放的，内桶可以旋转，作为脱水用。内桶的周围有许多小孔，使内桶和外桶的水流相通，洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、中、低水位控制开关分别用来检测高、中、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。开始进水洗衣排水脱水结束图2.1 普通洗衣机的工作流程示意图 2.1.2控制设备要求全自动洗衣机控制系统的要求是能实现“正常运行”和“强制运行”两种控制方式。1.正常运行“正常运行”方式具体控制要求如下：（1）将水位通过水位选择开关设在合适的位置（高、中、低），按下“启动”按钮，开始进水，达到设定的水位（高、中、低）后，停止进水。（2）进水停止2s后开始洗衣。（3）洗衣时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s。（4）如此循环共5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s。（5）然后再进水，重复（1）（4）步，如此循环共2次。（6）洗衣过程完成，报警3s并自动停机。2.强制停止“强制停止”方式具体控制要求如下:（1）若按下“停止”按钮，洗衣过程停止，即洗涤电机和脱水桶停止转动、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合。（2）可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水。【注】“正常运行”和“强制停止”两种模式的运行是一样的。 3.1 洗衣机的PLC控制电路10.按钮的选择全自动洗衣机的人机接口中有按钮，方便操作时也要保证安全，为此选择了施奈德品牌的低压凸头按钮，并且带有指示灯LED，供电电压为直流电24V。根据设计要求选择如下表3.6所示的开关和相应的数量。表3.6 按钮规格按钮类别完整型号模块型号(按钮头+触点基座)备注启动按钮XB2-BW13B1CZB2BW13C+ZB2BWB31C绿灯、常开停止按钮XB2-BW14B2CZB2BW14C+ZB2BWB42C红灯、常闭高水位按钮XB2-BW14B1CZB2BW14C+ZB2BWB41C红灯、常开中水位按钮XB2-BW16B1CZB2BW16C+ZB2BWB61C蓝灯、常开低水位按钮XB2-BW15B1CZB2BW15C+ZB2BWB51C黄灯、常开手动排水XB2-BW15B1CZB2BW15C+ZB2BWB51C黄灯、常开手动脱水XB2-BW16B1CZB2BW16C+ZB2BWB61C蓝灯、常开四、PLC设计及调试部分4.1 全自动洗衣机控制系统程序设计调试4.1.1编程软件编程软件采用三菱公司为其生产的PLC而设计的编程软件GX Developer。4.1.2程序的流程图、构成和相关设置1.流程图（1）正常运行流程图正常运行流程图如图4.1所示。设定水位按启动按钮进水水位到设定水位停止进水计时2s正转洗衣计时30s反转洗衣计时30s洗衣5次开始NYNNYYYYYNNNN停止洗衣计时2sN停止洗衣计时2sN停止进水停止按钮闭合超重水是否排完脱水计时30s洗衣过程运行3次洗完报警计时3s结束超重报警YYYNNNN排水YY图4.1正常运行流程图 (2)强制运行流程图强制运行流程图如图4.2所示。开始正常运行按停止按钮洗涤电机和脱水桶停止转动、进水和排水电磁阀闭合排水打开手动排水开关打开手动脱水开关脱水结束YYYNNN图4.2 强制运行流程图2.程序的构成这个程序有自动方式和手动方式两种。在自动方式下，PLC将运行已经设置好的程序和参数（适用于机械一切都正常工作的情况下）。在手动方式下是在紧急停止情况下，可以手动排水和脱水。3.程序的下载、安装和调试将各个输入输出端子和实际控制系统中的按钮。所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。全自动洗衣机程序是由GX Developer软件的指令完成，正常工作是程序存放在存储卡中，若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下，运行GX Developer编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在线调试，也可用编程器进行调试。4.2全自动洗衣机控制系统PLC程序4.2.1系统资源分配1.数字量输入部分这个控制系统的输入有启动按钮、停止按钮、水位选择开关（高水位、中水位、低水位）、手动排水、自动排水开关、高水位浮球开关、中水位浮球开关，低水位浮球开关、水排空浮球开关、压力开关共12个。具体的输入地址分配如表4.1所示。表4.1 输入地址分配输入地址对应的元器件对应的外部设备X001SB1启动按钮X002SB2停止按钮X003SB3高水位选择开关X004SB4中水位选择开关X005SB5低水位选择开关X006SQ1水排空检测开关X007SQ2高水位检测开关X010SQ3中水位检测开关X011SQ4低水位检测开关X012SB6手动排水X013SB7手动脱水X014SP1压力开关 2.数字量输出部分这个控制系统需要控制的外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、洗涤电动机、脱水桶、报警器共五个设备。但是由于洗涤电动机有正转和反转两个状态，分别都应正转继电器和反转继电器，所以输出点有六个。具体的输出地址分配如表4.2所示。表4.2 输出地址分配输出地址对应的元器件对应的外部设备Y001YA1启动洗衣机Y002YA2进水电磁阀Y003KM1洗涤电动机正转继电器及脱水Y004KM2洗涤电动机反转继电器Y005YA3排水电磁阀Y006YH报警器 3.定时器和计数器全自动洗衣机的控制系统中的工作时间和循环次数需要定时器和计数器来控制。具体定时器和计数器分配如表4.3所示。表4.3 定时器和计数器分配类别元器件号设定值作用定时器T02s进水后暂停时间T130s正转洗涤计时T22s正转暂停计时T330s反转洗涤计时T42s反转暂停计时T530s脱水计时T63s洗完报警计时计数器C05次正反洗循环计数C13次大循环计数4.PLC I/0硬件接线图根据全自动洗衣机控制系统的输入、输出地址分配和定时器、计时器分配以及所选PLC型号，PLC I/O硬件接线图如下图4.1所示。图4.1 I/O硬件接线图4.3源程序1.辅助继电器在本程序中，M0是按下启动按钮的辅助继电器；M1是判断洗衣机水位是否和设定水位不一致的辅助继电器；M2是判断洗衣机是否和设定水位一致的辅助继电器；M3是停止自动洗衣机的辅助继电器，它的助记符如下。/按下启动按钮，开始洗衣/LD X001OR M0ANI X002OUT M0/洗衣机水位与设定水位不一致辅助继电器/LD X003ANI X007LD X004ANI X010ORBLD X005ANI X011ORBOUT M1/洗衣机水位与设定水位相一致辅助继电器/LD X003AND X007LD X004AND X010ORBLD X005AND X011ORBOUT M2/停止自动洗衣辅助继电器/LD X002OR M3ANI X001OUT M32.进水在正常情况下，按下启动按钮或者脱水完毕，而且洗衣大循环未到三次时，开始进水，当水位达到设定水位后停止进水，等待2s后进入洗衣程序。在强制停止情况下，当停止按钮按下时立即停止进水。它的助记符程序为：/进水到设定的水位，超重后报警，进水阀关闭，自动洗衣终止/LD M0LD T5ANI C1ORBOR Y002AND M1ANI X002ANI X014OUT Y002LD X014OUT Y006LD Y006RST M0/进水到设定的水位后等待2s/LD M2ANI Y005ANI Y001ANI Y004OUT T0 K203.洗衣进水到设定水位2s后，开始洗衣，先正转30s，停止2s然后再反转30s，停止2s这样循环5次后进入排水过程。/洗涤电动机正转30s/LD T0LDI C0AND T4ORBOR Y001ANI T1OUT Y001OUT T1 K300/洗涤电动机停2s/LD T1OUT T2 K20/洗涤电动机反转30s/LD T2OR Y004ANI T2OUT Y004OUT T3 K300/洗涤电动机停2s/LD T3OUT T4 K204.排水洗衣过程完毕后，进入排水过程。水排空后停止排水。它的助记符程序为：/洗衣小循环5次/LD Y004OUT C0 K5LD C0OUT Y005/排水，直至水排空/LD C0OR Y005ANI X002ANI X006LD M3AND X012ORBOUT Y0055.脱水水排空后，开始脱水，脱水30s后停止脱水。因为判断水排空是否在排水完毕后，所以要用到水排完毕辅助继电器。它的助记符程序如下：/排水完毕辅助继电器/LD Y005OR M4ANI Y003OUT M4/脱水30s/LD X006AND M4OR Y003ANI T3ANI X002OR X013OUT Y003OUT T5 K3006.洗完报警洗衣大循环3次后，开始洗完报警过程，3s后停止报警，这样整个洗衣过程结束。它的助记符程序为：/洗衣大循环3次/LD Y003OUT C1 K3LD C1OUT Y006/报警3s/LD Y006ANI T6ANI X002OUT Y006OUT Y006OUT T6 K30END4.4 程序梯形图五、总结 该系统采用PLC 为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。此外，PLC 可以重复使用，降低了测试经费。它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。PLC 又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。 通过本系统的设计，对三菱FX2N系列PLC的特点有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了三菱FX2N系列PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。该系统采用PLC 为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。此外，PLC 可以重复使用，降低了测试经费。它灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。PLC 又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。但与此同时，该系统还有很多地方需要完善和进一步加强。例如，洗衣过程中有些衣物的洗涤对水温也有要求，这就需要添加个温度传感器，并把相应的程序添加进去；不同衣物洗涤时有不同的洗涤强度要求，这就要求全自动洗衣机在正常工作模式下有不同的工作模式，如“强洗”、“标准”、“轻洗”。随着现在人们生活的快节奏，对全自动洗衣机要求越来越高，有些高级白领和工作狂们就需要一台衣服放入洗衣机，设定参数后就能在一段时间后洗涤完毕，并且无需照看、添加洗衣粉，洗涤完毕就自动烘干，拿出来就可即穿的。这就需要对此进行软硬件进行改进和升级。 经过这次课程设计我也学到了很多，不光是知识本身还有思维过程的锻炼。比如，在这次设计中我就发现自己的想法太片面，缺乏开放性，在电器匹配上存在不匹配。我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。41 质合综知力习的应都生工以的期长习白。在配器性开面片的现我计在如的过有本是多了我设这 级升行进行要这穿就拿烘自涤粉加看无并涤间一就参设洗入台就狂和高有来越衣全奏快们人着轻“准洗如式作有模工正洗自这，强同时洗不；序应把感温添需，有对的衣中衣如加进完方地还系便方了用护系给系组行进地，接有 。程修试输者便性方操它费了，复可 ，果经良达率劳，步发术产证，开缩性行备了，强较，方、合结制 该动程洗机现控点入一其、磁钮点的 用系机动。解深点 系 菱，统。便了带和统，控组接机与方口有 序制修入随试方方、活它经低用复 此。经良，率了，步发项产证发产，可运了提灵较它可法理结心为 采结形梯 0 00 00 00 / /00 0 / 大/为为记。结衣整这停 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