自动洗衣机PLC课程设计(共13页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要自从全自动洗衣机诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。设计方法也开始多种多样，从而使全自动洗衣机显得更加智能化。可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活,而且结构简单，抗干扰能力强。三菱FX2N系列可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统的要求与特点。本设计选择三菱FX2N-24MR为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和指令表进行编程，实现了全自动洗衣机控制

2、系统的自动化。在整个设计程序的脱水、报警以及程序结束的处理操作过程中，使用上升沿动作开关使相应动作更快捷。总之，整体梯形图的设计简练，有很强的可读性及操作性。关键词：PLC,电气控制,自动化目 录专心-专注-专业1 可编程程序控制器（PLC）1.1 PLC的概述可编程序控制器（Programmabie Logic Controller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种.小批量生产的需要，生产.发展起来的一种新型的工业控制装置。PLC从1969年问世以来，虽然至今

3、还不到40年，但由于其具有通用灵活的控制性能.简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。1.2 PLC的发展在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。早期的

4、可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller ）。随着技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期微处理器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。20世纪80年代以后，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得以迅速发展。PLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处

5、理、联网通信等功能的名符其实的多功能控制器。PLC的发展过程大致可以分为如下几个阶段：19701980年：PLC的结构定型阶段。在这一阶段，由于PLC刚诞生，各种类型的顺序控制器不断出现（如逻辑电路型、1位机型、通用计算机型、单板机型等），但迅速被淘汰。19801990年：PLC的普及阶段。在这一阶段，PLC的生产规模日益扩大，价格不断下降，PLC被迅速普及。19902000年，PLC的高性能与小型化阶段。 PLC的体积大幅度缩小，出现了各类微型化PLC。三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品，AIS/A2US/Q2A系列中，大型PLC系列产品等。2000年至今：PLC的高性能与网络

6、化阶段。 PLC的网络与通信功能得到迅速发展，PLC不仅可以连接传统的编程与通入/输出设备，还可以通过各种总线构成网络，为工厂自动化奠定了基础。1.3 PLC的应用 PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。但最近十多年来，PLC的应用面越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片几有关元件的价格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增强，它也能解决复杂的计算和通信问题。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、化工、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。PLC的应用范围通常可分成以下5种类型：（1）顺序控制 （2）运动控制 （3）过程控制（4

7、）数据处理 （5）通信网络 1.4 PLC的硬件结构可编程控制器的结构多种多样，但其组成的一般原理基本相同，都是以微处理器为核心的结构。通常由中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O）、电源和编程器等几个部分组成。 中央处理器编程器输入电路输出电路系统程序储存器系统程序储存器电源图 1.1 PLC的硬件结构图2 全自动洗衣机基本工作原理2.1 基本工作原理全自动洗衣机的进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统把进水阀打开，经进水管将水注入机内，排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水又排到机外。洗衣机正转，反转由洗涤电机驱动波轮正反来实现，

8、此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电机带动桶转进行甩干；高中低水位开关分别用来测高中低水位；启动按钮用来启动洗衣机工作；空水位按钮用来测空水位；进水、洗涤、排水、脱水及报警自动完成。2.2洗衣机的分类2.2.1按结构形式划分洗衣机按结构形式分为：单桶、双桶、多桶型。2.2.2按洗涤方式与结构原理划分 按洗涤方式和结构原理分类，可以分为如下几种：（1）滚筒式洗衣机：衣物半浸没于水中，滚筒作有规律的间歇的正反转动，靠滚筒内凸起把衣物带至高处再跌下，起揉搓作用，然后进行洗涤。其类型有：a、前装式滚筒洗衣机；b、顶装式滚筒洗衣机。（2） 波轮式（涡卷式）洗衣机也称日本式洗衣机

9、：优点：结构简单，体积小，重量轻，操作方便，耗电量少，洗净率高。缺点：漂洗衣物不均匀，损衣率高。（3）搅拌式或摆动式洗衣机：洗衣机有一根主柱，由电动机带动摆动叶绕定轴作周期往复运动，每次转动角度小于360度，通过旋转的力度来达到洗涤衣物的效果其他形式有：喷流式、喷射式、振动式等，市场上比较少见。2.2.3 按自动化程度分为按自动化程度分为如下几种：（1）普通型洗衣机：搅拌动作为电动机带动正转、反转及停靠定时器控制，而进水、排水、脱水等完全手动。（2）半自动型洗衣机：a 半自动单筒型：洗涤、漂洗、进出水均自动按设定程序与时间进行，没有脱水机。b 半自动双筒型：由洗涤、脱水两部分组成。先自动完成洗

10、涤、漂洗。再由人工把洗净的衣物放入甩干桶中脱水。（3）全自动型洗衣机：可按选定的工作程序自动完成洗涤、漂洗、脱水、甩干、进水、排水等动作，无看管。其类型有：a 机械全自动型：由电动程控器控制。b 电脑全自动型：由电脑程控器控制。2.3全自动洗衣机的介绍全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩水）用。内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。该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，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤

11、电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、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。它能实现的功能有：首先系统处于初始状态时，按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。2秒后开始洗涤，洗涤时，正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。如此循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。

12、若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。报警10秒结束全部过程，自动停机。此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。全自动洗衣机的实物示意图如下图1.1所示。 图2.1 全自动洗衣机的实物示意图2.4设计全自动洗衣机的意义PLC控制全自动洗衣机的编程语言容易掌握，是电控人员熟悉的梯形语言，使用术语依然是继电器一类术语，大部分与继电器触头的连接相对应，使电控人员一目了然。PLC控制使用简单，他的I/O已经做好，输入输出信号可直接连接，非常方便，而输出口具有一定驱动能力，其输出触头容易达220V.2A。PLC

13、是专门应用手工业现场自动控制装置，再系统软硬件上采用抗干扰措施。当工作程序需要改变时，只需改变PLC的内部，惊醒重新编程而无需对外围进行重新改动。从这些方面突出了使用PLC控制全自动洗衣机的优越性。3 全自动洗衣机的硬件设计3.1 全自动洗衣机的PLC控制系统的要求（）按起动按钮，首先水电磁阀开，进水指示灯亮。（）按上限x钮，进水指示灯灭。搅轮在正反搅拌，两灯轮流亮灭。（）等几秒钟。排水灯亮，后甩干桶灯亮又灭。（）按下限按钮，排水灯灭、进水灯亮。（）重复两次（）（）的过程。（）第三次按下限按钮时，蜂鸣器灯亮五秒钟后灭。整个过程结束。（）操作过程中，按停止按钮可结束动作过程。（）手动水按钮是独立

14、操作命令，按下手动排水后，必须要按下限按钮3.2 I/O分布表全自动洗衣机控制的I/O分配I/O 口说明I/O 口说明X0启动按xY0进水指示xX1停止按钮Y1排水指示灯X2上限按钮Y2正搅拌指示灯X3下限按钮Y3反搅拌指示灯Xx手动排水按钮Y4甩干桶指示灯Y5蜂鸣器指示灯3.3I/O 的接线图三菱FX2N-48MR主机 Y0Y1Y2 Y3 Y4Y5 启动停止下限上限排水进水指示灯排水指示灯 正搅拌指示灯反搅拌指示灯甩干桶指示灯蜂鸣器指xx图3.2 全自动洗衣机的控制的 I/O 接线 3.4外部连接图图3.3 I/O接线图4 结论4.1 程序调试（1）按下启动按钮，进水电磁阀打开，进水指示灯亮

15、；（2）进水到达水位上限（按上限按钮），进水电磁阀关闭。波轮电动机进行搅拌，开始洗涤，按照正转15s停3s反转15s停3s的顺序反复进行30次；（3）洗涤过程结束，排水电磁阀打开，开始自动排水；（4）排水到达水位下限，排水电磁阀关闭。排水电磁阀关闭2s后，进水电磁阀打开，开始第二次洗涤，并重复（1）（4）的步骤；（5）洗涤过程完成3次（第三次按下限按钮）时，开始甩干（甩干电动机工作）；洗衣机在甩干的同时自动排水;（6）甩干与排水过程中共同进行10s后，同时结束，排水电磁阀关闭（HL2熄灭）。蜂鸣器HA进行蜂鸣报警（0.5s通，0.5s断），提示洗涤过程结束，直到按下停止按钮停止蜂鸣。4.2设计

16、感想为期一个星期的PLC课程设计结束了，在这一个星期里，我感觉自己收获很大。首先，在完成自己课程设计的过程中，我对课本知识又有了更进一步的掌握和认识；其次，在对有关PLC编程及仿真器件的运用过程中，对相应的操作也有了更深刻的掌握；最后，在把理论与实践相结合的过程中，对于具体问题寻求解决方法，这都要求自己能够具体问题具体分析。特别是在解决一个现实控制问题的时候才能把书上所学的知识真正的运用到现实中，从而锻炼自己遇到问题、思考问题、解决问题的能力。这次的课程设计是一次自我知识和能力的检验，同时也是为以后积累的一笔财富。参考文献1俞国亮.PLC原理与应用（三菱FX系列）.北京：清华大学出版社，200

17、5.6（2007年6月重印）。2高钦和.可编程控制器应用技术与设计实例.北京：人民邮电出版社，2004.73谢克明、夏路易.可编程控制器原理与程序设计.北京：电子工业出版社，4张兴国.可编程控制器技术及应用.北京：中国电力出版社，20065贺哲荣、石帅军.流行PLC实用程序及设计（三菱FX2系列）.西安：西安电子科技大学出版社，2006.36宋德玉.可编程序控制器原理及应用系统设计技术.北京：冶金工业出版社，20017方承远、张振国.工厂电气控制技术（第三版）.北京：机械工业出版社，2006.78陈在平，赵相宾.可编程序控制器应用技术与应用技术.北京：机械工业出版社，20039陈立定等.电气控制与可编程序控制器的原理及应用.北京：机械工业出版社，200410王兆义.可编程控制器教程M.北京：机械工业出版社，200511郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术M.南京：东南大学出版社，200412郭宗仁、吴亦锋、郭永.可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术M.北京：人民邮电出版社，200313顾战松、陈铁年.可编程控制器原理及应用M.北京：国防工业出版社，200314钟肇新、范建东.可编程控制器原理及应用.广州：华南理工大学出版社，2003