基于三菱FX2N系列PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)方案

..電氣工程學(xué)院課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)設(shè)計系別：電氣工程及其自動化年級專業(yè)：11級應(yīng)電3班學(xué)號：學(xué)生__劉浩指導(dǎo)郭忠南闞志忠魏艷君王德玉..電氣工程學(xué)院《課程設(shè)計》任務(wù)書課程名稱：電氣控制與PLC課程設(shè)計基層教學(xué)單位：電氣工程及自動化系指導(dǎo)郭忠南等學(xué)號學(xué)生姓名劉浩〔專業(yè)班級11應(yīng)電3班設(shè)計題目全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計技術(shù)參數(shù)采用PLC構(gòu)成全自動洗衣機PLC電氣控制系統(tǒng)?？刂埔蟛殚喯嚓P(guān)文獻。設(shè)計要求1>根據(jù)控制要求,進行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計,包括PLC硬件配置電路。2>根據(jù)控制要求,編制PLC控制程序3>按要求編寫設(shè)計說明書并繪制A1幅面圖紙一張。參考資料1、《PLC電氣控制技術(shù)》漆漢宏主編機械工業(yè)出版社20082、圖書館各類期刊文獻相關(guān)數(shù)據(jù)庫3、相關(guān)電氣設(shè)計手冊周次第一周第二周應(yīng)完成內(nèi)容完成全部方案設(shè)計：周一、二：查、閱相關(guān)參考資料周二至周五：方案設(shè)計周六、日：設(shè)計方案完善周一、二：完成設(shè)計說明書周三、四：繪制A1設(shè)計圖紙周五：答辯考核指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說明：1、此表一式三份,系、學(xué)生各一份,報送院教務(wù)科一份。2、學(xué)生那份任務(wù)書要求裝訂到課程設(shè)計報告前面。電氣工程學(xué)院教務(wù)科..摘要隨著科學(xué)技術(shù)不斷進步和社會飛速發(fā)展,洗衣機將不可避免地成為人民日常生活中及其重要的家用產(chǎn)品。它的存在是人民生活現(xiàn)代化和快速化同與日劇增的經(jīng)濟壓力之間均衡的必需品。傳統(tǒng)洗衣機基于電器的控制,已經(jīng)不能滿足人們對其自動化程度的要求了。洗衣機要更好地滿足人們的要求,必須借助自動化技術(shù)的發(fā)展。自動化技術(shù)的飛速發(fā)展,使得洗衣機由最初的半自動化式發(fā)展到現(xiàn)在的全自動式,并正在向智能化洗衣機方向發(fā)展。本設(shè)計基于PLC電氣控制技術(shù)對全自動洗衣機進行的功能實現(xiàn),通過PLC的邏輯部分對主電路的繼電器線圈進行控制,實現(xiàn)慢速正反轉(zhuǎn)清洗和高速脫水以及各方面的功能滿足人們的需求。本文重點介紹了基于三菱PLC全自動洗衣機的設(shè)計思路和設(shè)計程序,設(shè)計程序采用步進梯形指令編寫,有較強的邏輯性和易讀性。此外,最后部分有關(guān)于此次設(shè)計的體會與看法。關(guān)鍵詞PLC自動控制全自動洗衣機目錄TOC\o"1-3"\h\u24750摘要113223目錄23010第1章緒論3224091.1設(shè)計背景3251811.2PLC簡介3307431.2.1PLC的定義3210451.2.2PLC的特點330760第2章全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)設(shè)計458512.1全自動洗衣機的工作原理4165952.2全自動洗衣機的控制要求和工作流程4188532.2.1全自動洗衣機的控制要求441402.2.2全自動洗衣機的工作流程圖5312472.3全自動洗衣機的硬件設(shè)計888802.3.1元器件的選擇8230102.3.2電路設(shè)計8136232.4全自動洗衣機的軟件設(shè)計1191932.4.1輸入輸出接口的分配1129272.4.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖11227812.4.3步進梯形圖設(shè)計1418213第3章總結(jié)183750參考文獻19第1章緒論1.1設(shè)計背景隨著現(xiàn)在人們生活的快節(jié)奏,對全自動洗衣機要求越來越高,有些高級白領(lǐng)和工作狂們就需要一臺衣服放入洗衣機,設(shè)定參數(shù)后就能在一段時間后洗滌完畢,并且無需照看、添加洗衣粉,洗滌完畢就自動烘干,拿出來就可即穿的。全自動洗衣機的問世,就是為了能夠自動完成洗滌,漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換,整個過程一氣呵成,實現(xiàn)傻瓜化操作,除此之外還提供了手動控制部分,對于只需要脫水、排水的問題也有較好實現(xiàn)。利用PLC控制技術(shù)能夠簡單有條理的完成此設(shè)計,實現(xiàn)自動洗衣功能,使洗衣更加智能化。1.2PLC簡介1.2.1PLC的定義可編程控制器〔PLC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(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器,用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出,控制各種類型機械的生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備,都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體,易于擴充其功能的原則設(shè)計。它是由三部分組成,即輸入部分、邏輯部分、輸出部分。邏輯部分是關(guān)鍵,它提供了各種邏輯部件,同時提供了組合這些邏輯部間的編程語言。PLC將各種輸入信號采入到PLC內(nèi)部,之后根據(jù)編程語言所組合這些邏輯部件來執(zhí)行的輸出1.2.2PLC的特點可靠性高,抗擾能力強通用性強,使用方便采用模塊化結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)組合靈活方便編程語言簡單、易學(xué),使系統(tǒng)組合靈活方便系統(tǒng)設(shè)計周期短對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強安裝簡單、調(diào)試方便、維護工作量小第2章全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)設(shè)計2.1全自動洗衣機的工作原理本全自動洗衣機為波輪式套筒洗衣機,由洗滌、脫水系統(tǒng),進、排水系統(tǒng),電動機傳動系統(tǒng),PLC控制系統(tǒng)等部分組成。波輪式套筒洗衣機的工作原理：洗衣機的盛水桶和脫水桶是以同一軸心安放的。盛水桶外桶固定,作盛水用；內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn),作脫水用。內(nèi)桶上有很多小孔,使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來控制。進水時,通過控制系統(tǒng)進水閥打開,經(jīng)進水管將水注入到桶內(nèi)。排水時,通過控制系統(tǒng)使排水閥打開,將水由外桶排出。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波輪正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn),此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時,通過控制系統(tǒng)將離合器合上,由電動機帶動內(nèi)桶高速正轉(zhuǎn)進行甩干。啟動按鈕〔開始洗滌按鈕啟動洗衣機進行洗衣,手動脫水按鈕用來直接選擇脫水模式,手動排水按鈕用來排水,手動停止按鈕用來實現(xiàn)洗衣機的暫停和停止。2.2全自動洗衣機的控制要求和工作流程2.2.1全自動洗衣機的控制要求具體控制要求如下：〔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〔22秒后開始洗滌〔3洗滌時,正轉(zhuǎn)20秒,停2秒,然后反轉(zhuǎn)20秒,停2秒〔4如此循環(huán)5次,后開始排水,排空后脫水30秒〔5開始清洗,重復(fù)〔1～〔4,清洗兩遍〔6清洗完成,報警3秒并自動停機〔7若按下停車按扭,可手動排水〔不脫水和手動脫水〔不計數(shù)〔8若在加水階段重量超重,則停止進水,并報警。<9>若在脫水時打開蓋子,則停止脫水?！?0當進水或洗衣時按下"手動停止"按扭,洗衣過程中止,即電機停轉(zhuǎn),進水電磁閥和排水電磁閥全部閉合；〔11當脫水時按下"手動停止"按扭,脫水過程中止,即電機停轉(zhuǎn)；〔12當洗衣機處于開啟狀態(tài)時按下"手動脫水"按扭,可實現(xiàn)脫水,脫完后關(guān)機；按下"手動排水"按扭,可實現(xiàn)排水,排完關(guān)機。2.2.2全自動洗衣機的工作流程圖手動脫水手動排水設(shè)定水位按啟動按鈕進水水位到設(shè)定水位停止進水計時2s手動脫水手動排水設(shè)定水位按啟動按鈕進水水位到設(shè)定水位停止進水計時2s正轉(zhuǎn)洗衣計時20s反轉(zhuǎn)洗衣計時20s洗衣5次開始NYNNYYYYYNNNN停止洗衣計時2sN停止洗衣計時2sN停止進水停止按鈕閉合超重圖1全自動洗衣機工作流程圖2.3全自動洗衣機的硬件設(shè)計2.3.1元器件的選擇〔1PLC的選擇本設(shè)計所用PLC采用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列機型中的FX2N-48MR型,此PLC有24個輸入接口和24個輸出接口,輸出接口為繼電器型。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進的系列,由于FX2N系列具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點,程式執(zhí)行更快,全面補充了通信功能,適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊,擁有強大的靈活性和控制能力?！?電動機的選擇本洗衣機的電動機選用了家用電器常用的單相電容運轉(zhuǎn)式異步電動機。洗衣機設(shè)計容量為3.6公斤,故電機額定功率選為180W；洗衣轉(zhuǎn)速175r/min,脫水轉(zhuǎn)速1200r/min。綜上,選擇YY104-180型單相電容運轉(zhuǎn)式異步電動機,額定功率180W,額定電壓220V,額定轉(zhuǎn)速1350r/min,額定電流1.7A。〔3其他元器件參數(shù)見下表：文字符號名稱數(shù)量規(guī)格型號備注M電動機1YY104-180單相電容運轉(zhuǎn)式異步電動機SB1~SB4手動按鈕4LAY37分別控制開、關(guān)、手動脫排水SB5安全蓋開關(guān)1開蓋-打開,盒蓋-閉合KM1~KM4交流接觸器4DJX-9線圈電壓：AC220VHL1指示燈1AD16-22LED顯示,AC220VYA1進水電磁閥1線圈電壓：AC220V,常閉YA2排水電磁閥1線圈電壓：AC220V,常開FR熱繼電器1JR16B-20/3FU熔斷器1RT16-32X熔體2AFM蜂鳴器1PLC可編程序控制器1FX2N-48MR繼電器輸出表1元器件目錄表2.3.2電路設(shè)計主電路圖設(shè)計如下：圖2主電路圖圖中FU為熔斷器,用于主電路的短路保護。通過KM3和KM4的開閉使電位器串聯(lián)到電動機繞組上,從而得到兩種轉(zhuǎn)速。當KM1和KM3閉合時,電機低速正轉(zhuǎn)洗衣,當KM2和KM3閉合時,電機低速反轉(zhuǎn)洗衣,當KM1和KM4閉合時,電機高速正轉(zhuǎn)脫水。PLC控制電路如下圖：圖3PLC控制電路圖2.4全自動洗衣機的軟件設(shè)計2.4.1輸入輸出接口的分配PLC輸入輸出接口的分配使用情況如下表：輸入輸出輸入端口文字符號工位名稱輸出端口文字符號工位名稱X001SB1啟動按鈕Y001L1啟動顯示燈X002SB2停止按鈕Y002YA1進水X003SQ1高水位Y003KM1正轉(zhuǎn)X004SQ2中水位Y004KM2反轉(zhuǎn)X005SQ3低水位Y005KM3低速X006SQ4排空檢測Y006FM蜂鳴器X007SB3手動脫水Y007YA2排水X010SB4手動排水Y010KM4高速X011KP超重檢測X012SB5安全蓋開關(guān)表2輸入輸出接口功能表2.4.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖2.4.3步進梯形圖設(shè)計初始狀態(tài)<2>進水〔3進水后等待2s正轉(zhuǎn)低速開始洗衣20s〔5停2s〔6反轉(zhuǎn)低速轉(zhuǎn)20s<7停2s,并計數(shù)<8>排水〔9脫水30s〔10報警3秒結(jié)束洗衣并關(guān)機..第3章總結(jié)這次PLC電氣控制技術(shù)的課程設(shè)計時間很短,但是我受益很大。在這幾天的忙碌中,我完成了全自動洗衣機設(shè)計的基本功能,也能在實驗機上較好實現(xiàn)。之前,對于課本上所說的PLC的特點我只是粗略的感悟了一下,真正當自己去實現(xiàn)設(shè)計的時候才能領(lǐng)略它編程語言簡單、易學(xué)；系統(tǒng)組合靈活方便；系統(tǒng)設(shè)計周期短；對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強；安裝簡單、調(diào)試方便、維護工作量小這幾個突出特點。本設(shè)計采用步進梯形指令,首先對設(shè)計要求分為幾個狀態(tài),通過狀態(tài)間的相互轉(zhuǎn)移,狀態(tài)的驅(qū)動處理以及每個狀態(tài)的相繼狀態(tài),能夠清晰完整地實現(xiàn)設(shè)計要求。當然,對于實際使用的全自動洗衣機,該設(shè)計還差一些功能,比如"漂洗""輕柔"兩種模式的切換在本設(shè)計中沒能完成,自動添加洗衣粉的高級功能也沒能體現(xiàn)。這次的設(shè)計中我也犯了很多低級錯誤,比如輸入輸出繼電器編號,我習(xí)慣性的使用了十進制,好在程序有錯誤提示。可見,僅為了應(yīng)試而掌握的課本知識,在實際使用時可能會出錯,這就要求我們敢動手,肯動手。除此