全自動洗衣機 PLC 控制系統(tǒng)設計課程設計初稿

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1、燕 山 大 學 課 程 設 計 說 明 書 電氣工程學院課 程 設 計 說 明 書 設計題目： 全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)設計 系 別： 電氣工程及其自動化 年級專業(yè)： 10級應電二班 學 號： 100103030051 學生姓名： 劉克 指導教師： 郭忠南等 電氣工程學院課程設計任務書課程名稱： 電氣控制與PLC課程設計 基層教學單位：電氣工程及自動化系 指導教師：郭忠南等 學號100103030051學生姓名劉克（專業(yè)）班級10級應電二班設計題目全自動洗衣機PLC控制系統(tǒng)設計設計技術參數(shù)采用PLC構成全自動洗衣機PLC電氣控制系統(tǒng)。控制要求查閱相關文獻。設計要求1) 根據(jù)控制要求，進行電氣

2、控制系統(tǒng)硬件電路設計，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 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數(shù)據(jù)庫3、相關電氣設計手冊周次第一周第二周應完成內容完成全部方案設計：周一、二：查、閱相關參考資料周二至周五：方案設計周六、日：設計方案完善周一、二：完成設計說明書周三、四：繪制A1設計圖紙周五：答辯考核指導教師簽字基層教學單位主任簽字說明：1、此表一式三份，系、學生各一份，報送院教務科一份。 2、學生那份任務書要求裝訂到課程設計報告前面。電氣工程學院 教務科目錄摘要1

3、前言1第1章 可編程邏輯控制器PLC21.1 PLC的概述.21.1.1 PLC的發(fā)展歷史21.1.2 PLC的發(fā)展趨勢31.1.3 PLC系統(tǒng)的特點41.2 PLC的硬件結構41.3 PLC的工作原理.51.4 PLC的應用.7第2章 全自動洗衣機的系統(tǒng)結構和工作原理.72.1 系統(tǒng)結構.72.2 基本工作原理82.3 全自動洗衣機的系統(tǒng)分析.8第3章 PLC的控制要求和硬件與軟件設計93.1 PLC的控制要求.93.2 PLC的硬件設計103.2.1 元器件的選擇.103.2.2 電路設計.113.3 PLC的軟件設計123.3.1 輸入輸出接口的分配.123.3.2 設計分析.133.3

4、.3 梯形圖設計與程序說明13總結.18參考文獻.19摘 要隨著科學技術不斷進步和社會飛速發(fā)展，洗衣機成為人民日常生活息息相關的家用電器產品。而從全自動洗衣機誕生以來，洗衣機的全自動化、多功能化、智能化是其發(fā)展方向。其內部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進。設計方法也開始多種多樣，從而使全自動洗衣機顯得更加智能化?；谌詣酉匆聶C的應用日益廣泛，本次設計利用三菱公司生產的PLC控制全自動洗衣機，與傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)相比較，可編程控制器(PLC)以微處理器為核心，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進行程序設計，編程容易，功能擴展方便，修改靈活，而且結構簡單，抗干擾能力強。P

5、LC控制不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少，與此同時系統(tǒng)維修簡單、維修時間縮短。三菱FX2N系列可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設備，有豐富的特殊擴展設備，其中的模擬輸入設備和通信設備更是符合全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求與特點。本文選擇三菱FX2N-32MR為核心部件，著重進行硬件接口設計，利用梯形圖和語句表進行編程，實現(xiàn)了全自動洗衣機控制系統(tǒng)的自動化。關鍵詞PLC PLC梯形圖設計 可編程控制器 全自動洗衣機前 言可編程序邏輯控制器（PLC）是一種新型的具有極高可靠性的通用工業(yè)自動化控制裝置。它既可以取代傳統(tǒng)的繼電接觸器控制系統(tǒng)，也可以進行復雜的過程控制，構成分

6、布式自動化控制系統(tǒng)。它具有可靠性高、功能強、編程簡單、通用性好、使用方便、體積小、重量輕以及易于擴展等一系列優(yōu)點。PLC控制全自動洗衣機的編程語言容易掌握，是電控人員所熟悉的梯形語言，實用術語依然是“繼電器”一類術語，大部分與繼電器觸頭的鏈接相對應，使電控人員一目了然。PLC控制使用起來簡單，它內部的I/O已經(jīng)做好，輸入和輸出信號可直接鏈接，非常方便，而輸出口具有一定的驅動能力，起輸出出頭容易達到220V、2A。PLC是專門應用于工業(yè)現(xiàn)場的自動控制裝置，在系統(tǒng)硬件上采用了抗干擾措施。當工作程序需要改變時，只需改變PLC的內部，重新編程而無需對外圍進行重新改動。從這些方面突出了使用PLC控制全自

7、動洗衣機的優(yōu)越性。第1頁 共19頁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。目前市場上出售的全自動洗衣機大體分為三類：發(fā)明最早的是前置式側開門滾筒式洗衣機，這種洗衣機是歐洲發(fā)明的。在洗滌時保證衣物不受損害，而且有良好的加溫措施。但是這種洗衣機洗滌時間長、洗凈度差、用水用電量大，是其它洗衣機的幾倍，尤其是采用了不銹鋼內筒，產生的噪音較大。另外一種是美洲人發(fā)明的“攪拌式”洗衣機。這種洗衣機洗凈度非常高，是波輪式洗衣機的十

8、幾倍，但由于洗凈度和磨損率成正比，所以很損傷衣物。發(fā)明最晚的洗衣機是亞洲人發(fā)明的波輪上開門洗衣機。這種洗衣機的特點是洗滌時間短，用水量小，洗凈度高，是滾筒式的很多倍，由于內筒是塑料材料制成，噪音小，而且上開蓋，能使洗滌液反復利用，價格也比較經(jīng)濟。第1章 可編程邏輯控制器（PLC）1.1 PLC的概述在PLC問世之前，傳統(tǒng)的生產機械采用的是繼電器控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)存在著體積大、耗電多、在復雜的系統(tǒng)中可靠性低、維修和改變控制邏輯困難等缺點，越來越不適合現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要，迫切需要一種新型的自動控制裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)來實現(xiàn)工業(yè)自動控制。而計算機具有完備而通用的功能，靈活多變的系統(tǒng)結構

9、和控制程序。美國最大的汽車制造廠家通用汽車公司首先提出是否可以將繼電器控制系統(tǒng)和計算機的簡單易學、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結合起來，制成一種通用控制裝置，并將計算機編程方法和程序輸入方法加以簡化，形成簡單易學的編程方法、靈活方便的操作方法和盡量低廉的價格，使不熟悉計算機的人也能方便地使用。所以，可編程序邏輯控制器（Programmabie Logic Controller,縮寫PLC）是在繼電器控制技術和計算機控制技術的基礎上開發(fā)出來的，并逐漸發(fā)展成為以微處理器為核心，綜合計算機、通信、聯(lián)網(wǎng)以及自動控制等相關技術而開發(fā)的新一代工業(yè)控制裝置。PLC自問世以來，由于其具有通用靈活的控制性能，簡單方

10、便的使用性能，可以適應各種工業(yè)環(huán)境的可靠性，因此在工業(yè)自動化各領域取得了廣泛的應用。有人將它與數(shù)控技術、CAD/CAM技術、工業(yè)機械人技術并稱為現(xiàn)代工業(yè)自動化技術的四大支柱。1.1.1 PLC的發(fā)展歷程在可編程控制器出現(xiàn)之前，繼電器控制應用廣泛，在工業(yè)電氣控制領域中占據(jù)著主導地位。但繼電器控制系統(tǒng)存在的體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點，特別是其接線復雜、不易更改，對生產工藝變化的適應性差。令其無法滿足控制的要求和現(xiàn)代化大生產管理的需要。第2頁 共19頁早期的可編程控制器僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能，只是用來取代傳統(tǒng)的繼電器控制,通常稱為可編程邏輯控制器（Programmab

11、le Logic Controller ）。隨著微電子技術和計算機技術的發(fā)展，微處理器技術應用到PLC中，使PLC不僅具有邏輯控制功能，還增加了算術運算、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)處理等功能。隨著大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路等微電子技術的迅速發(fā)展，16位和32位微處理器應用于PLC中，使PLC得到迅速發(fā)展。PLC不僅控制功能增強，同時可靠性提高，功耗、體積減小，成本降低，編程和故障檢測更加靈活方便，而且具有通信和聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理和圖象顯示等功能，使PLC真正成為具有邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能的名符其實的多功能控制器。PLC的發(fā)展過程大致可以分為如下四個階段：第一階段（19691980

12、年）：PLC的結構定型階段。在這一階段，由于PLC剛誕生，各種類型的順序控制器不斷出現(xiàn)（如邏輯電路型、1位機型、通用計算機型、單板機型等），但迅速被淘汰。最終以微處理器為核心的現(xiàn)有PLC結構形成，取得了市場的認可，得以迅速發(fā)展和推廣。PLC的原理、結構、軟件、硬件趨向統(tǒng)一與成熟，PLC的應用領域由最初的小范圍、有選擇使用逐步向機床、生產線擴展。第二階段（19801990年）：PLC的普及階段。在這一階段，PLC的生產規(guī)模日益擴大，價格不斷下降，PLC被迅速普及。各PLC生產廠家產品的價格。品種開始系列化，并且形成了固定I/O點型、基本單元加擴展塊型、模塊化結構型這三種延續(xù)至今的基本結構模型。P

13、LC的應用范圍開始向順序控制的全部領域擴展。第三階段（19902000年）：PLC的高性能與小型化階段。在這一階段，隨著微電子技術的進步，PLC的功能日益增強，PLC的CPU運算速度大幅度上升、位數(shù)不斷增加，使得適用于各種特殊控制的功能模塊不斷被開發(fā)，PLC的應用范圍由單一的順序控制向現(xiàn)場控制拓展。此外，PLC的體積大幅度縮小，出現(xiàn)了各類微型化PLC。第四階段(2000年至今)：PLC的高性能與網(wǎng)絡化階段。在本階段，為了適應信息技術的發(fā)展與工廠自動化的需要，PLC的各種功能不斷進步。一方面，PLC在繼續(xù)提高CPU的運算速度和位數(shù)的同時，開發(fā)了適用于過程控制和運動控制的特殊功能與模塊，使PLC的

14、應用范圍開始涉及工業(yè)自動化的全部領域。與此同時，PLC的網(wǎng)絡與通信功能得到迅速發(fā)展，PLC不僅可以連接傳統(tǒng)的編程與通入/輸出設備，還可以通過各種總線構成網(wǎng)絡，為工廠自動化奠定了基礎。1.1.2 PLC的發(fā)展趨勢第3頁 共19頁目前，從當前產品技術性能來看，PLC發(fā)展趨勢仍然主要體現(xiàn)在體積的縮小與性能的提高兩大方面。大趨勢是功能越來越多，集成度越來越高，網(wǎng)絡功能越來越強。特別是網(wǎng)絡，因為聯(lián)網(wǎng)是一個大潮流。1. 產品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展。大：I/O點數(shù)達14336點；32位為微處理器；多CPU并行工作；大容量存儲器；掃描速度高速化。?。河烧w結構向小型模塊化結構發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了

15、成本。2. PLC在閉環(huán)過程控制中應用日益廣泛。3. 不斷加強通訊功能。4. 新器件和模塊不斷推出。高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計數(shù)模塊、遠程I/O模塊等專用化模塊。5. 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化。有各種簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。6. 發(fā)展容錯技術。采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。7. 追求軟硬件的標準化。1.1.3 PLC系統(tǒng)的特點 1可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作

16、。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強，平均無故障時間長。 2使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結構形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量、形式、驅動能力等都可以根據(jù)實際控制要求進行選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。 3編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的，多種面向廣大工程設計人員的編程語言，如指令表、梯形圖、邏輯功能圖、順序功能圖等，程序簡潔明了適合各類技術人員的傳統(tǒng)習慣，即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計算機控

17、制容易。1.2 PLC的硬件結構第4頁 共19頁PLC 實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，從結構上區(qū)分：PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。其結構如圖1-1所示。中央處理單元(CPU)是PLC 的控制中樞，它按照PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)、檢查電源、存儲器I/O以及警戒定時器的狀態(tài)；并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC 投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)

18、場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或將算數(shù)運算的結果送入I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內，等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行直到停止運行。編程器輸入電路輸出電路中央處理單元（CPU）電源系統(tǒng)程序儲存器系統(tǒng)程序儲存器1-1 PLC的結構圖1.3 PLC的工作原理PLC的CPU則采用順序邏輯掃描用戶程序的運行方式，即如果一個輸出線圈或邏輯線圈被接通或斷開，該線圈的所有觸點(包括其常開或常閉觸點)不會立即動作，必須等掃描到該觸點時

19、才會動作?？紤]到繼電器控制裝置各類觸點的動作時間一般在100ms以上，而PLC掃描用戶程序的時間一般均小于100ms，因此，PLC采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式-掃描技術。這樣在對于I/O響應要求不高的場合，PLC與繼電器控制裝置的處理結果上就沒有什么區(qū)別了。第5頁 共19頁當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執(zhí)行上述三個階段。1.輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應得單元內。

20、輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。2.用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者

21、確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。3.輸出刷新階段當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅動相應的外設。PLC的掃描工作過程如圖1-2、圖1-3所示。用戶輸出設備輸入端子輸入鎖存器輸入映象寄存器輸出映象寄存器輸出鎖存器輸出端子程序執(zhí)行用戶輸入設備寫讀讀 圖1-2 PLC的掃描工作過程圖 第6頁 共19頁 輸入刷新 程序執(zhí)行輸出刷新一個掃描周期輸入刷新 圖1-3 PLC的掃描周期圖1.4 PLC的應用PLC的初期由于其價格高于繼電器控制裝置，使得其應用受到限制。但最近十多年來，PLC的應用面

22、越來越廣，其主要原因是：一方面由于微處理器芯片幾有關元件的價格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增強，它也能解決復雜的計算和通信問題。目前PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、機械制造、汽車、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保和娛樂等行業(yè)。PLC的應用范圍通?？煞殖梢韵?種類型：1.順序控制 這是PLC應用最廣泛的領域，也是最適合PLC使用的領域。它用來取代傳統(tǒng)的 繼電器順序控制。PLC應用于單機控制、多機群控、生產自動線控制等。例如：注塑機械、印刷機械、包裝機械、切紙機械、組合機床、磨床、裝配生產線、電鍍流水線及電梯控制等。2.運動控制 PLC制造商目前已提

23、供了拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，在多數(shù)情況下，PLC把描述目標位置的數(shù)據(jù)送給模塊，其輸出移動一軸或數(shù)據(jù)到目標位置。每個軸移動時，位置控制模塊保持適當?shù)奈恢煤图铀俣?，確保運動平滑。3.過程控制 PLC還能控制大量的過程參數(shù)，例如：溫度、流量、壓力、液位和速度。PID模塊提供了使PLC具有閉環(huán)控制的功能，即一個具有PID控制能力的PLC可用于過程控制。當過程控制中某個變量出現(xiàn)偏差時，PID控制算法會計算出正確的輸出，把變量保持在設定植上。4.數(shù)據(jù)處理 在機械加工中，PLC作為主要的控制和管理系統(tǒng)用于CNC和NC系統(tǒng)中，可以完成大量的數(shù)據(jù)處理工作。5.通信網(wǎng)絡 PLC的通信包括主

24、機與遠程I/O之間的通信、多臺PLC之間的通信、PLC和其他智能控制設備（如計算機、變頻器、數(shù)控裝置）之間的通信。PLC與其他智能控制設備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。第2章 全自動洗衣機的系統(tǒng)結構和基本工作原理2.1 系統(tǒng)結構第7頁 共19頁全自動洗衣機的由內外桶、進水口、啟動和停止按鈕、控制器、進水按鈕、水位開關、排水口和洗條電機組成。洗衣桶（外桶）和脫水桶（內桶）是以同一中心安放的，外桶固定，作盛水用。內桶可以旋轉，作脫水（甩干）用。內桶的四周有很多小孔，使內、外桶的水流相通。系統(tǒng)結構框圖如下：圖2-1 全自動套筒洗衣機內部結構圖2.2 基本工作原理洗衣機的洗滌過

25、程主要是在機械產生的排滲、沖刷等機械作用和洗滌劑的潤濕、分散作用下，將污垢拉入水中來實現(xiàn)洗凈的目的。全自動洗衣機的進水和排水分別有進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)把進水閥打開，經(jīng)進水管將水注人外桶，排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水又外桶排到機外。洗衣機正轉，反轉由洗滌電機驅動波輪正反來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機帶動內桶正轉進行甩干；高低水位開關分別用來測高低水位；啟動按鈕用來啟動洗衣機工作；停止按鈕用來實現(xiàn)緊急工況下手動停止進水排水脫水及報警；排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。2.3 全自動洗衣機的系統(tǒng)分析第8頁 共19頁全自動洗衣機

26、的過程包括啟動、進水、洗滌、排水和脫水等功能。在實現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機各控制執(zhí)行機構，決定洗衣機的工作狀態(tài)。如圖2-2所示，由PLC控制洗衣機各種動作典型控制圖。圖22 控制流程圖由上圖可知，PLC在系統(tǒng)中是處中心位置，水位開關是PLC的輸入信號控制開關，進水閥、排水閥和電機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài);電機的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定的，而電機的正反轉狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。另外由于洗衣機工作過程是順序過程，所以利用PLC機的控制系統(tǒng)是可行

27、的。第3章 PLC的控制要求和硬件與軟件設計3.1 PLC的控制要求(1) PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動；(2) 啟動時開始加水；(3) 水滿（即水位到達高水位）時停止進水并開始洗滌正傳；第9頁 共19頁(4) 正洗20s后暫停；(5) 暫停2s后開始洗滌反轉；(6) 反洗20s后暫停；(7) 暫停2s后，若正、反洗未滿5次時，則返回從正洗開始的動作；(8) 暫停2s后，若正、反洗滿5次時，則開始排水；(9) 水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水；(10) 脫水10s即完成一次從進水到脫水的大循環(huán)過程；(11) 若完成3次大循環(huán)，則洗完報警10s后自動停機；(12) 可以按“排

28、水”按鈕實現(xiàn)手動排水；(13) 可以按“停止”按鈕實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警；(14) 故障信號一旦出現(xiàn)，立即停機并報警。3.2 PLC的硬件設計3.2.1 元器件的選擇（1）PLC的選擇本設計所用PLC采用日本三菱公司生產的FX2N系列機型中的FX2N-32MR型，此PLC有16個輸入接口和16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。（2）電動機的選擇本洗衣機的電動機選用

29、了家用電器常用的單相電容運轉式異步電動機。洗衣機設計容量為3.6公斤，故電機額定功率選為180W；洗衣轉速175r/min，脫水轉速1200r/min。綜上，選擇YY104-180型單相電容運轉式異步電動機，額定功率180W，額定電壓220V，額定轉速1350r/min，額定電流1.7A。 （3）其他元器件的選擇文字符號名稱數(shù)量規(guī)格型號備注M電動機1YY104-180單相電容運轉式異步電動機SB0SB2手動按鈕3LAY37啟動按鈕、停止按鈕、手動排水按鈕SQ0高水位限位開關1-常開SQ1低水位限位開關1-常閉KM1KM3交流接觸器3DJX-9線圈電壓：AC220V第10頁 共19頁YA1進水電

30、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-20/3-FU熔斷器1RT16-32X熔體2ATC隔離變壓器1BK-100電壓比1:1，AC220VFM蜂鳴器1-AC220VPLC可編程序控制器1FX2N-32MR繼電器輸出3.2.2 電路設計圖 1 主控制電路斷路器熔斷器正轉接觸器脫水接觸器反轉接觸器第11頁 共19頁圖 2 PLC控制電路圖3.3 PLC的軟件設計3.3.1 輸入輸出接口的分配第12頁 共19頁I/O分布表PLC輸入端所接外部輸入器件PLC輸出端所接外部輸出器件X000啟動按鈕SB0Y000進水電磁閥YA1X00

31、1停止按鈕SB1Y001排水電磁閥YA2X002低水位限位開關SQ0Y002脫水接觸器KM3X003高水位限位開關SQ1Y003正轉接觸器KM1X004手動排水按鈕SB2Y004反轉接觸器KM2Y005蜂鳴器FM3.3.2 設計分析 根據(jù)前面的編號表盒系統(tǒng)結構圖以及全自動洗衣機的PLC控制系統(tǒng)程序工藝流程圖可知，實現(xiàn)自動控制要設置7個計時器和2個計數(shù)器。T0注水后暫停 2s T1暫停2sT2暫停2s T3正轉洗20sT4反轉洗20s T5脫水10sT6報警10sC0正反轉洗滌2次 C1大循環(huán)3次3.3.3 梯形圖設計與程序說明本次設計采用步進順控指令編程，編寫的程序清晰、明了。步進指令允許使用

32、雙線圈，當步進節(jié)點條件滿足時，某一狀態(tài)被置位，當下一步的步進節(jié)點接通時，轉移到下一步狀態(tài)，同時自動復位上一狀態(tài)，其中STL是步進節(jié)點指令，RET是步進返回指令。第13頁 共19頁系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動，M8002是初始化脈沖，上電運行后產生，按下啟動按鈕X000，系統(tǒng)運行，打開進水電磁閥Y000，當系統(tǒng)的高水位限位開關X003檢測到水滿時，關閉進水電磁閥Y000，定時器T0工作洗衣機停止運行2秒。如圖3-1、3-2程序梯形圖所示。圖 3-1圖 3-2當狀態(tài)位S22置位時，定時器T3工作，接觸器線圈Y003接通，洗衣機正轉洗滌，定時器T3定時20秒到，S22狀態(tài)自動復位的同時置位S23，洗

33、衣機停止運行，定時器T1開始定時，定時器T1定時2秒到，自動復位狀態(tài)S23的同時置位S24，,接觸器Y004接通，定時器T4開始定時，洗衣機反轉洗滌，反轉洗滌20秒到，復位S24同時置位S25，定時器T2洗衣機停止運行2秒。如圖3-3、3-4、3-5、3-6程序梯形圖所示。第14頁 共19頁圖 3-3圖 3-4圖 3-5圖 3-6第15頁 共19頁狀態(tài)位S26置位時，計數(shù)器C0開始計數(shù)的同時與計數(shù)器C0當前值做比較，當C0的值不等于2時，狀態(tài)位S22置位,循環(huán)洗滌；當C0的值等于2時，計數(shù)器C0清零，狀態(tài)位S26復位同時S27置位，排水電磁閥Y001打開并復位計數(shù)器C0,當?shù)退幌尬婚_關X00

34、2檢測到水排空后，置位S28的同時復位S27。如圖3-7、3-8程序梯形圖所示。圖 3-7圖 3-8狀態(tài)位S28置位時，排水電磁閥Y001打開，脫水接觸器Y002合上，接觸器Y003線圈得電，抱閘將洗滌電機軸和內桶抱緊，帶動其內桶正轉進行甩干，定時器T5定時10秒到，自動復位S28的同時置位S29，計數(shù)器C1開始計數(shù)的同時與計數(shù)器C1當前值做比較，當C1的值不等于3時，狀態(tài)位S20置位,循環(huán)從進水開始的全部動作；當C1的值等于3時，狀態(tài)位S29復位。如圖3-9、3-10、3-11、3-12、3-13程序梯形圖所示。第16頁 共19頁圖 3-9圖 3-10圖 3-11圖 3-12第17頁 共19

35、頁圖 3-13狀態(tài)位S30置位時，蜂鳴器Y005進行洗完報警，計數(shù)器C1清零，為下次洗滌工作做好準備，計數(shù)器有記憶功能，所以每次比較完后要記得清零，蜂鳴器Y005報警10秒后結束全部過程，自動停機并返回初始狀態(tài)。如圖3-14程序梯形圖所示。圖 3-14當按下手動排水按鈕X004，排水電磁閥Y001閉合，實現(xiàn)手動排水；當按下停止按鈕X001, 實現(xiàn)停止進水、排水、脫水及報警。如圖3-15程序梯形圖所示。圖 3-15總結第18頁 共19頁在本次設計里，我們采用了PLC為控制核心，通過對其輸入輸出分配和接線來達到實現(xiàn)控制要求的。回顧起此次課程設計從選題到最后完成任務，我對以前學習的知識的有了更深刻的

36、理解，鍛煉了自己分析問題，解決問題的能力。在這次課設過程中我們使用到了三菱PLC編程仿真軟件GX Developer、GX Simulator和Microsoft Office Visio，剛開始接觸這些軟件時自己一頭霧水，有的軟件甚至安裝了好幾次都失敗了，不過自己慢慢摸索并向其他同學請教慢慢的熟悉了這些軟件的使用方法，不過對于Microsoft Office Visio的熟悉卻是花費了不少時間，剛開始畫圖時有些元器件的圖形符號找不到自己又不會組合，所以畫出來的圖很不規(guī)范，不過通過對主控電路圖的反復重畫慢慢熟悉了怎么連接線路，對于三菱FX2N系列PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在

37、理論的運用中，鍛煉了我的動手能力，也提高了專業(yè)素質，同時也看清了自己的不足之處，并積極進行了改正。最后，真心感謝各位老師在本次課程設計中對我的悉心指導與幫助！參考文獻1 漆漢宏 PLC電氣控制技術 機械工業(yè)出版社 20082 QBT 4136-2010 家用和類似用途電動洗衣機用電動機技術要求3 俞國亮 PLC原理與應用（三菱FX系列） 2007 北京：清華大學出版社 P764 三菱FX2N系列微型可編程控制器使用手冊5 張桂香 電氣控制與PLC應用 化學工業(yè)出版社 2003第19頁 共19頁電氣工程學院課程設計評審意見表指導教師評語： (1)、學習態(tài)度及平時表現(xiàn) ( 出勤等) A B C D

38、 E(2)、查閱資料，分析、解決問題的能力 A B C D E 平時成績： 2013年 7 月 1 日圖面及其它成績：(1)、結構合理、 層次分明， 書寫規(guī)范：A B C D E(2)、基本概念正確， 分析與論述清楚：A B C D E(3)、圖紙(插圖)簡明清晰、電氣符號規(guī)范：A B C D E圖面及其它成績： 2013年 7 月 1 日答辯小組評語：(1)、語言敘述思路清晰、表達清楚：A B C D E(2)、基本概念正確、設計方案合理：A B C D E(3)、基礎知識扎實、回答問題準確：A B C D E答辯成績： 2013年 7 月 1 日課程設計綜合成績：答辯小組成員簽字： 2011年 7 月 5日