全自動洗衣機的PLC控制

1、全自動洗衣機的PLC控制一、課題背景1、課題背景從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務勞動，在洗衣機出現(xiàn)以前，這項勞動并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是辛苦勞累。1874年，“手洗時代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)美國人比爾·布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機。1880年，美國又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機，蒸汽動力開始取代人力。之后，水力洗衣機，內燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。1911年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機，標志著人類家務勞動自動化的開端。1922年，電動洗衣機迎來一種嶄新的洗衣方式攪拌式。攪拌式洗衣機由美國瑪依塔格公司研制

2、成功。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機出現(xiàn)引領新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。90年代，由于電動機調速技術的提高，洗衣機實現(xiàn)了較寬范圍的轉速變換與調節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。全自動洗衣機其特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉換，整個過程不需要人工操作。這類洗衣機均采用套筒式結構，其進水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預先設計好的程序不斷發(fā)出指令，驅動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過程自動完成。所用的程序控制器可分為電動機驅動式和單片機式。從控制方式的發(fā)展階段上分：全自動洗衣機可分為兩大類：第一類電動控制洗衣機，它的程序控制器由電動元件組成。第二類是電腦控制洗衣機，它的程序控制器由微型計算機

3、組成。電動控制全自動洗衣機是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器，其產品類型還屬于傳統(tǒng)的機械產品，是自動控制的初級階段。隨著計算機的及微電子技術的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)硬件化。因此，電動控制洗衣機將逐步退出家電舞臺。可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng), 專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存貯器, 用來在其內部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令, 并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出, 控制各種類型的機械或生產過程. 可編程序控制器及其有關設備, 都應按易于與各種控制系統(tǒng)形成一個整體,易于擴充其功能的原則設計。全自動洗衣機是傳統(tǒng)洗衣機的一次革新設計。改變了傳統(tǒng)

4、需要手動的缺點，節(jié)省了人們寶貴的時間和精力。全自動洗衣機的出現(xiàn)為人們生活帶來極大方便。2、研究目的和意義 目前，大部分洗衣機的控制普遍采用固定轉換時間間隔的控制方法。為此，采用不依賴數(shù)學模型的模糊控制方法設計洗衣機控制器，能較好地解決這個問題。另外隨著眾多高科技技術在日常生活的普遍應用，城市空中各種電磁干擾日益嚴重，為保證洗衣機控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。隨著科學技術的日新月異，自動化程度要求越來越高，原有的洗衣機裝置遠遠不能滿足當前高度自動化的需要。可編程控制器洗衣機控制系統(tǒng)集成自動控制技術、計量技術、新傳感器技術、計算機管理技術于一體的機電一

5、體化產品；充分利用計算機技術對生產過程進行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點，采用標準化、模塊化、系統(tǒng)化設計，配置靈活、組態(tài)方便?？删幊炭刂破髯詣酉匆聶C系統(tǒng)的特點：脫機手動工作；聯(lián)機自動就地工作；上機控制的單周期運行方式；自動啟動、自動停機控制方式。近年來PLC的性能價格比有較大幅度的提高，使得實際應用成為可能。本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個原因：PLC具有很高的可靠性，通常的平均無故障時間都在30萬小時以上；抗干擾能力強，目前空中各種電磁干擾日益嚴重，為了保證全自動洗衣機控制的可靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC。3、本文的主

6、要工作二、已知情況、控制要求、設計要求圖1. 示意圖1、已知情況本題目用PLC來模擬并實現(xiàn)自動洗衣機的控制功能2、控制要求全自動洗衣機系統(tǒng)的控制要求如下：(1)按下起動按鈕后，進水電磁閥打開并開始進水。達到高水位時停止進水，進入洗滌狀態(tài)。(2)洗滌時內桶正轉洗滌15s暫停3s，再發(fā)轉洗滌15s暫停3s，又正轉洗滌15s暫停3s.如此循環(huán)反復30次。(3)洗滌結束后，排水電磁閥打開，進入排水狀態(tài)。當水位下降到低水位時，進入脫水狀態(tài)并同時排水，脫水時間為10s。這樣就完成從進水到脫水的一個大循環(huán)。(4)經過3次上述大循環(huán)后，洗衣機自動報警。報警10s后，自動停機。3、設計要求 根據(jù)生產設備工作方面

7、及其它方面的需要，本次設計要達到如下設計要求：(1)要求本次設計的控制裝置采用PLC技術實現(xiàn);(2) 要能完全滿足控制要求；(3) 要按照電氣設計慣例，提供短路、過載、聯(lián)鎖等故障保護措施；(4) 本次設計的控制裝置應由實驗箱等部分組成，要盡量與生產設備進行一體化安裝，具體安裝尺寸另行商定；(5)操作屏上要有完整的信號指示，包括對各工作步的指示，以及電源、啟動、停止、故障等指示；三、總體設計思路根據(jù)已知情況、控制要求、設計要求，全自動洗衣機的 PLC-控制裝置的設計可按照“大而化小，分而治之”的思路，劃分為以下5個部分，依序進行，各部分的設計任務分配如下：(1)&#

8、160;程序設計及調試擬采用切換法，完成程序的設計，并在實驗室環(huán)境中進行模擬調試；(2)電氣設計完成電氣線路原理圖、元件位置圖、接線圖、互連圖、元件明細表的設計；(3)安裝、接線、聯(lián)合測試完成電氣元件的安裝、接線、并對程序與線路進行聯(lián)合測試；(4)后期工作說明操作過程、擬定常見故障排除方案、編寫設計說明書等。下面按照這個總體設計思路的任務安排，逐步展開。四、程序設計及調試1 、PLC選型及I/O分配圖根據(jù)設計要求、控制要求，選定PLC的型號為：F1N-/40M 控制規(guī)模：16256點 內置8K容量的RAM存儲器，最大可以擴展到16K CPU運算處理速度0.08S/基本指令 在FX2N系列右側可

9、連接輸入輸出擴展模塊和特殊功能模塊 基本單元內置2軸獨立最高20kHz定位功能(晶體管輸出型）全自動洗衣機系統(tǒng)的I/0分配：輸人 輸出X0：啟動按鈕 Y0：進水電磁閥控制KA1X1：限位開關SQ1 Y1：電動機正轉接觸器KM1X2：限位開關SQ2 Y2：電動機反轉接觸器KM2 Y3：排水電磁閥控制KA2 Y4：脫水離合器控制KA3 Y5：報警蜂鳴器KA42、 編程PLC全自動洗衣機系統(tǒng)順控程序、程序工作過程簡析、編程元件明細表本程序梯形圖如圖2：圖2. 全自動洗衣機PLC梯形圖由上述可得全自動洗衣機系統(tǒng)的指令表如圖3,，圖4所示。圖3. 全自動洗衣機程序指令表1圖4. 全自動洗衣機程序指令表2

10、本程序中所用到的PLC內部的編程元件及其作用如表1所示。表1. PLC編程元件明細表編程元件作用X0起動開關X1觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏Q1X2觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏Q2X3觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏Q3X4觸發(fā)液面?zhèn)鞲衅鱏Q4X5 停止開關Y1閥門A打開液體A注入Y2閥門B打開液體B注入Y3閥門C打開液體C注入Y4閥門D打開 混合液流出Y5電動機轉動T0電動機轉動定時T1混合液流出定時M200中間繼電器，使閥門打開M100中間繼電器M101中間繼電器M103中間繼電器M104中間繼電器五、電氣設計1、 PLC外部接線原理圖PLC外部接線原理圖如圖5所示。圖5. PLC外部接線原理圖2、 全自動洗衣機設備電氣接線線原

11、理圖全自動洗衣機設備電氣接線線原理圖如圖6所示。（暫缺）圖6. 全自動洗衣機設備電氣接線線原理圖3、全自動洗衣機設備電氣元件明細表參考電氣控制與PLC應用（胡漢文 丁如春主編，人民郵電出版社，2009.5）第9章設計樣例，擬定本順控設備電氣元件明細表如表2所示。表2. 全自動洗衣機設備-電氣元件明細表（不完整）序號文字符號名稱型號規(guī)格單位數(shù)量備注11#PLC1號PLCF1N-240M8路輸入8路輸出臺1求是生產下面，對各電氣元件型號規(guī)格的選定依據(jù)，詳細說明如下：（暫缺）六、 后期工作1、操作過程簡要說明1）PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準備好啟動；2）啟動時開始進水；3）水滿(上限位)時停止

12、進水并開始洗滌正轉；4）正轉15s后暫停；5）暫停3s后開始洗滌反轉；6）反轉15s后暫停；7）暫停3s后，返回從正洗開始的動作；8）循環(huán)30次開始排水；9）水位下降到低水位時開始脫水井繼續(xù)排水；10）脫水10s即完成一次從進水到排水的大循環(huán)過程；11）若完成3次大循環(huán)，洗完報警10s后自動停機；12）可以按“啟動”按鈕繼續(xù)下一次大循環(huán)； 2、常見故障及其排除方案(1)檢查PLCRUN， Y0（進水）是否亮?沒有點亮：程序錯誤解決方案：程序重編(2)檢查PLC能否完成1個工作流程?不能：程序錯誤解決方案：程序重編(3)檢查PLC能否從反轉回到正轉開始新一輪循環(huán)?不能：程序錯誤解決方案：程序重編

13、(4)待進行到最后1步(報警10s)之后，自動停機?不能：預停程序錯誤解決方案：修改預停程序3、編寫并提交(課程)設計說明書“課程設計說明書”應包括以下內容：(1)封面(2)課程設計任務書(3)摘要(4)目錄(5)已知情況、控制要求、設計要求(6)總體設計思路(7)程序設計及調試(8)電氣設計(9)*安裝、接線、聯(lián)合測試(10)后期工作(11)課程設計總結(12)致謝(13)主要參考文獻及資料七、尚存在的問題及方案建議本設計方案雖然“設計簡約，考慮面廣，滿足要求”，但至少存在以下2個問題尚未解決：(1)隨時停止工作：在設過程中，為了簡化操作過程，對PLC未加裝停止按鈕，這樣不利于實際應用。(2

14、) 程序繁瑣：程序不夠精簡，在實際生產中，會增加生產廠商的成本。八、課程設計總結剛開始做PLC實驗的時候，覺得很難，連試驗報告書上特別簡單的程序也讀不懂，通過不斷學習和鉆研并且上機實驗，再加上本次課程設計，我已經可以獨立編寫較為復雜的程序，當然，還存在許多問題，經驗尚且不足，但是專業(yè)里別的同學和指導老師對我進行了輔導，克服了好多問題，通過和組員的合作，都獲得了寶貴的經驗。在平時的PLC實驗中，王老師通過逐步深入引導我們學習PLC，最終我們就能獨立編寫程序，而不是總是抄寫。在設計的過程中我們還得到了老師的幫助與意見。在學習的過程中，不是每一個問題都能自己解決，向老師請教或向同學討論是一

15、個很好的方法，不是有句話叫做思而不學者殆。做事要學思結合。建議采取以下方案解決：(1)  隨時停機問題：在開始加一個常閉開關(2) 程序繁瑣：改變部分思路。九、致謝 這次課程設計基本上涵蓋了我們所學習的PLC程序的大部分知識點，課程設計題目要求不僅要求對課本知識有較深刻的了解，同時要求程序設計者由較強的思維能力和操作動手能力。這次課程設計使我對PLC程序的編程、程序的錄入、以及在上機操作調試有了很大的提高。大部分同學只關心程序運行的結果，而對程序的創(chuàng)新絲毫不在意。這是非常不可取的，因為往往在動腦思考創(chuàng)新中我們會有更多收獲，學到更多的知識。做課程設計不僅讓我們修補了以前學習的漏洞，也讓我明白了一個道理：學習好PLC這門技術，需要自己對它有興趣，而且要自己肯于動手操作實驗。最后該感謝幫助我的同學和老師。首先該感謝這門課程任教的王老師給我們精心的講解和適用的資料。感謝同學們對我學習