全自動(dòng)洗衣機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、 2009級(jí)課程設(shè)計(jì)說明書模板 全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制 系 、 部： 電信系 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 專 業(yè)： 自 動(dòng) 化 班 級(jí)： 完成時(shí)間： 摘 要 PLC可編程序控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程.該設(shè)計(jì)描述了全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)作要求。實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、報(bào)警

2、到自動(dòng)停機(jī)的循環(huán)過程。設(shè)計(jì)了相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，結(jié)合相應(yīng)的硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。 本文采用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N-48MR型PLC 作為核心控制器進(jìn)行全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。同時(shí)根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制要求和特點(diǎn),確定PLC 的輸入輸出分配,并進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試關(guān)鍵詞：全自動(dòng)洗衣機(jī)控制 ； PLC ； PLC程序設(shè)計(jì)目錄第一章 引言- 1 -1.1 設(shè)計(jì)背景描述- 1 -第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案- 3 -2.1 系統(tǒng)功能描述- 3 -2.2 控制方式選擇- 3 -2.3 系統(tǒng)控制要求- 5 -2.4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則-

3、6 -第三章 硬件電路設(shè)計(jì)- 7 -3.1 PLC選型- 7 -3.2 I/O點(diǎn)分配- 7 -3.3 I/O接線圖- 8 -第四章 軟件設(shè)計(jì)- 9 -4.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制程序流程圖- 9 -4.2 梯形圖- 10 -4.3 梯形圖分析- 12 -第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)- 13 -結(jié)束語- 14 -參考文獻(xiàn)- 15 - 第一章 引言1.1 設(shè)計(jì)背景描述 古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這項(xiàng)勞動(dòng)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(fù)的簡單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是辛苦勞累。 現(xiàn)在，全自動(dòng)洗衣機(jī)已經(jīng)進(jìn)入了千家萬戶之中，極大的方便了人們

4、的日常生活，提高了人們的生活質(zhì)量，使人們從那繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來。 PLC控制與繼電器、單片機(jī)控制相比可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長。本文是基于三菱FX2N系列PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)梯形圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完善的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，以滿足控制要求，實(shí)現(xiàn)洗衣自動(dòng)化的控制。洗衣機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)在比較普遍。全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如下圖1.1所示。 圖1.1 自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖 所謂全自動(dòng)洗衣機(jī)，就是將洗衣的全過程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水)預(yù)先設(shè)定好N個(gè)程序,洗衣時(shí)選擇其中一個(gè)程序,打開水龍頭和啟動(dòng)洗衣機(jī)開關(guān)后洗衣的全過程就會(huì)自動(dòng)完成,洗衣完成時(shí)由揚(yáng)聲器發(fā)出響聲。 本文是基于三菱FX2N系

5、列PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)梯形圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完善的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，以滿足控制要求，實(shí)現(xiàn)洗衣自動(dòng)化的控制。 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案2.1 系統(tǒng)功能描述 全自動(dòng)洗衣機(jī)的由內(nèi)外桶、進(jìn)水口、啟動(dòng)和停止按鈕、控制器、進(jìn)水按鈕、水位開關(guān)、排水口和洗條電機(jī)組成。洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的，外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩干）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)、外桶的水流相通。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別有進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)把進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注人外桶，排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水又外桶排到機(jī)外。洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)，反

6、轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動(dòng)波輪正反來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干；高低水位開關(guān)分別用來測高低水位；啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作；停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)緊急工況下手動(dòng)停止進(jìn)水排水脫水及報(bào)警；排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。2.2 控制方式選擇家用洗衣機(jī)由家用220V電力拖動(dòng)，由于PLC相比較于其他的控制技術(shù)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn) 1.實(shí)時(shí)性 （1）由于控制器產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)是基于控制為前提，信號(hào)處理時(shí)間短，速度快。 （2）基于信號(hào)處理和程序運(yùn)行的速度，PLC經(jīng)常用于處理工業(yè)控制裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù) （3）更能滿足各個(gè)領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項(xiàng)目。2.高可靠性 （1）所有

7、的I/O輸入輸出信號(hào)均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與控制器內(nèi)部電路之間電氣上隔離。 （2）各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為1020m （3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止噪聲干擾 （4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。 （5）對(duì)采用的元器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。 （6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采取有效措施，以防止故障擴(kuò)大。大型控制器還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),以及實(shí)現(xiàn)電源模塊冗余、IO模塊冗余，使可靠性更進(jìn)一步提高。3.系統(tǒng)配置簡單靈活 （1）控制器 產(chǎn)品種類繁多，規(guī)?？煞执?、中、小等。 （2）I/O卡件種類豐富，可根據(jù)

8、自控工程實(shí)現(xiàn)功能要求不同，而進(jìn)行不同的配置 （3）滿足控制工程需要前提下，I/O卡件可靈活組合。4.豐富的I/O卡件控制器針對(duì)不同的工業(yè)自控工程的現(xiàn)場信號(hào)，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等,有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。5.控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型控制器以外，絕大多數(shù)控制器均采用模塊化結(jié)構(gòu)。控制器的各個(gè)部件，包括CPU

9、，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。6.價(jià)格優(yōu)勢(shì)質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性價(jià)比高。7.安裝簡單，維修方便可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。使用時(shí)只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。由于PLC有以上優(yōu)點(diǎn)且能在惡劣的條件下運(yùn)行，故選用PLC作為主控制單元。由于家用洗衣機(jī)功率較小，故可選用額定功率180W的電機(jī)拖動(dòng)。開發(fā)應(yīng)用PLC 的設(shè)計(jì)任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計(jì)兩部分

10、。順序控制的編程步驟如下：1. 列出PLC輸入輸出點(diǎn)分配表。2. 根據(jù)系統(tǒng)控制要求畫出順序控制的狀態(tài)流程圖。3. 根據(jù)狀態(tài)流程圖編寫出相應(yīng)的梯形圖。4. 調(diào)試程序。2.3 系統(tǒng)控制要求 PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。（1）按下啟動(dòng)按扭及水位選擇開關(guān)，開始進(jìn)水，水滿（即水位到達(dá)高低） 時(shí)停止進(jìn)水。（2）2秒后開始洗滌。（3）洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)15秒后暫停，暫停3秒后開始反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌15秒后暫停，暫停3秒。（4） 如此循環(huán)3次后開始排水，排空后（水位下降到低位）開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10秒即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。（5） 若未完成3次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動(dòng)作

11、，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報(bào)警。（6）報(bào)警10秒結(jié)束全部過程，自動(dòng)停機(jī)。（7） 此外按排水按鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；按停車按扭可停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。2.4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：1. 充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原則。2. 保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，

12、以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下(如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等)，也能正常工作。3. 在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。4. 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 P

13、LC選型 PLC是一種用作數(shù)字控制的專用電子計(jì)算機(jī)，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(yùn)算，再通過輸出接口去控制各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。它主要由CPU、存儲(chǔ)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(jī)控制系統(tǒng)，在硬件設(shè)計(jì)上就相對(duì)簡單點(diǎn)。通過對(duì)結(jié)構(gòu)圖的分析，可知全自動(dòng)洗衣機(jī)的I/O點(diǎn)不多，選擇抵擋的三菱FX2N系列FX2N-32MR，可以完全滿足其要求，F(xiàn)X2N-32MR有32個(gè)I/O，根據(jù)輸入，輸出口的總點(diǎn)數(shù)，考慮留有適當(dāng)余量，采用三菱FX2N-32MR型PLC如圖3.1所示，可滿足設(shè)計(jì)要求。 如圖3.1 三菱FX2N-32MR實(shí)物3.2 I/O點(diǎn)分配 表1 P

14、LC的I/O分配表輸入輸出元件端口作用元件端口作用SB1X0啟動(dòng)按鈕YV1Y0進(jìn)水電磁閥SB2X1停止按鈕KM1Y1電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器SB3X2排水按鈕KM2Y2電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器SL1X3高水位開關(guān)YV2Y3排水電磁閥SL2X4低水位開關(guān)YC1Y4脫水電磁離合器KM3Y5報(bào)警蜂鳴器3.3 I/O接線圖圖3.3 PLC的I/O接線圖 第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制程序流程圖圖4.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制流程圖4.2 梯形圖 工步介紹： s0 初始化 s20洗衣機(jī)進(jìn)水 s21電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) s22電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) s23洗衣機(jī)脫水 s24報(bào)警4.3 梯形圖分析 按下啟動(dòng)按鈕，X0為ON，進(jìn)入工步S20，y0

15、為ON，打開進(jìn)水電磁閥。當(dāng)水位到達(dá)高水位時(shí)，X3為ON，M0自鎖，同時(shí)斷開進(jìn)水電磁閥，同時(shí)T0為ON，記時(shí)2秒。進(jìn)入工步2，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，開始接通Y1（正向洗滌），并啟動(dòng)定時(shí)器T1。15s后，T1觸點(diǎn)動(dòng)作，使Y1為OFF，停止正向洗滌，并啟動(dòng)定時(shí)器T2。經(jīng)過3s的暫停，T2觸點(diǎn)為ON，進(jìn)入工步S22.電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，開始反向洗滌，并啟動(dòng)定時(shí)器T3。反洗15s后，T3觸點(diǎn)動(dòng)作，使Y2(反轉(zhuǎn)洗滌)為OFF，停止反向洗滌，并啟動(dòng)定時(shí)器T4。經(jīng)過3s的定時(shí)，T4動(dòng)作，使計(jì)數(shù)器C0計(jì)一次時(shí)，同時(shí)判段記數(shù)次數(shù)若為3，并且X4（底水位）接通則進(jìn)2工步S23, 同時(shí)復(fù)位C0.若不為3則進(jìn)入工步S21重新進(jìn)行從正向洗

16、滌開始到反向洗滌結(jié)束的小循環(huán)只到 C0是3為止。當(dāng)C0滿3且進(jìn)入工步S23（脫水）后，邊排水邊脫水同時(shí) T5記時(shí)10秒，10秒后C1通記數(shù)一次若C1不為3則進(jìn)入工步s20開始大循環(huán)，若C1是3則進(jìn)入工步S24,開始報(bào)警接通Y5（報(bào)警）同時(shí)T6記時(shí)10秒后T6觸點(diǎn)通，復(fù)位S20-S24,程序結(jié)束。第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)可編程控制器(PLC)技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課，可編程控制器技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)發(fā)展異常迅速，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強(qiáng)大的新型PLC、各種特殊模塊和通信聯(lián)網(wǎng)器件，使可編程控制器成為集微機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種強(qiáng)有力的工具。在這次設(shè)計(jì)以前

17、，我對(duì)PLC一點(diǎn)也不懂，對(duì)指令感覺好模糊，當(dāng)我拿到課程設(shè)計(jì)任務(wù)書時(shí)，感覺把課題完整的做出來太難了，但后來通過在PLC實(shí)驗(yàn)室不斷的調(diào)試程序以及老師的耐心指導(dǎo)，經(jīng)過兩周的時(shí)間，我終于把設(shè)計(jì)完成了，但由于是初次進(jìn)行此類的設(shè)計(jì)，難免有些地方想得不夠周到、詳細(xì)，控制系統(tǒng)也存在著一定的缺陷，程序的設(shè)計(jì)不是很簡便，PLC的I/O口接線圖畫得也不是很好,但看著自己的設(shè)計(jì)成果，心里也有一種成就感，即使自己所做的東西不夠完美。通過這次課程設(shè)計(jì)，我了解了PLC基本邏輯指令的應(yīng)用，理解了區(qū)間比較指令的應(yīng)用范圍，熟悉了SFC編程的方法和技巧，知道怎樣去設(shè)計(jì)一個(gè)PLC應(yīng)用程序，也感覺得到了PLC在控制方面的巨大優(yōu)勢(shì)和潛力

18、，同時(shí)也更增強(qiáng)了我學(xué)好PLC的決心和信心。 在這次課程設(shè)計(jì)的過程中，由于PLC編程軟件存在一定的局限性,從而導(dǎo)致在把程序?qū)隬ord時(shí)發(fā)生了很大的困難,我們只能通過屏幕捕捉、圖形剪切，最后才能完整的把所要求的程序?qū)懺赪ord里，如果有更好的編程軟件,相信我們會(huì)把PLC學(xué)得更好,課程設(shè)計(jì)也會(huì)做得更有質(zhì)量。在此要感謝我的指導(dǎo)老師羅老師對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。結(jié)束語該系統(tǒng)采用PLC 為控制核心結(jié)構(gòu)合理、測試方法可靠，它具有較強(qiáng)的靈活性，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，保證新產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)開發(fā)的同步性，提高了勞動(dòng)效率，達(dá)到了良好的經(jīng)濟(jì)效果。此外，PLC 可以重復(fù)使用，降低了