PLC課程設(shè)計全-自動洗衣機梯形圖.doc

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電氣控制與PLC 課程設(shè)計 題 目: 全自動洗衣機梯形圖控制系統(tǒng)設(shè)計 院系名稱： 機電工程學(xué)院 專業(yè)班級： 09機械電子工程 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： xx 設(shè)計地點： xxx 設(shè)計時間： xxxx 摘 要 隨著社會的不斷發(fā)展，全自動洗衣機已經(jīng)越來越普遍的應(yīng)用在人們生活當(dāng)中，其控制方式也是多種多樣，各有千秋。 本文是基于三菱FX2N系列可編程控制器的全自動洗衣機梯形圖控制系統(tǒng)的設(shè)計，三菱FX2N系列可編程控制器指令豐富，編程容易，功能擴展方便，修改靈活,而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，可以接各種輸出、輸入擴充設(shè)備，有豐富的特殊擴展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)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-24MR為核心部件，著重進行硬件接口設(shè)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(guān)鍵詞: PLC；步進梯形圖；順序控制 目錄 1 引言 1 1.1 系統(tǒng)背景描述 1 1.2 系統(tǒng)控制要求 2 2. 系統(tǒng)設(shè)計方案 3 2.1 系統(tǒng)功能描述 3 2.2 方案的論證 4 2.3確定控制方案 5 3 硬件電路設(shè)計 6 3.1 PLC選型 6 3.2 水位傳感器的選擇 6 3.3 接觸器的選擇 7 3.4 繼電器的選擇 7 3.5 進水閥的選擇 8 3.6 排水閥的選擇 9 3.7 電動機的選擇 9 3.8 I/O點分配 10 3.9 I/O接線圖 11 4 軟件設(shè)計 12 4.1 控制方案 12 4.2 全自動洗衣機控制程序流程圖 13 4.3全自動洗衣機步進梯形圖 14 4.4 中間變量的記錄 15 4.5 系統(tǒng)調(diào)試 16 設(shè)計心得 17 參 考 文 獻 18 附錄 指令表視圖 19 1 引言 1.1 系統(tǒng)背景描述 從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務(wù)勞動，而在洗衣機出現(xiàn)以前，對于許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打……這些不斷重復(fù)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)——有人發(fā)明了木制手搖洗衣機。發(fā)明者是美國人比爾布萊克斯。布萊克斯的洗衣機構(gòu)造極為簡單，是在木筒里裝上6塊葉片，用手柄和齒輪傳動，使衣服在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)，從而達到“凈衣”的目的。這套裝置的問世，讓那些為提高生活效率而冥思苦想的人士大受啟發(fā)，洗衣機的改進過程開始大大加快。 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(nèi)燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。到1911年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機。電動洗衣機的問世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。 電動洗衣機幾經(jīng)完善，在1922年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成功。這種洗衣機是在筒中心裝上一個立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動機帶動立軸，進行周期性的正反擺動，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦，以此滌蕩污垢。攪拌式洗衣機結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，受到人們的普遍歡迎。不過10年之后，美國本德克斯航空公司宣布，他們研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣機，洗滌、漂洗、脫水在同一個滾筒內(nèi)完成。這意味著電動洗衣機的型式躍上一個新臺階，朝自動化又前進了一大步！直至今日，滾筒式洗衣機在歐美國家仍得到廣泛應(yīng)用。 隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機研制的步伐。首先由英國研制并推出了一種噴流式洗衣機，它是靠筒體一側(cè)的運轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。1955年，在引進英國噴流式洗衣機的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成。 20世紀60年代以后，洗衣機在一些發(fā)達國家的消費市場開始形成系列，家庭普及率迅速上升。此間洗衣機在日本的發(fā)展備受矚目。60年代的日本出現(xiàn)了帶干桶的雙桶洗衣機，人們稱之為“半自動型洗衣機”。70年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動洗衣機。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機橫空出世，讓人耳目一新。到80年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機操作更簡便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時尚……進入90年代，由于電機調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機實現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。此后，隨著電機驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機直接驅(qū)動式洗衣機，省去了齒輪傳動和變速機構(gòu)，引發(fā)了洗衣機驅(qū)動方式的巨大革命。 現(xiàn)在，全自動洗衣機已經(jīng)進入了千家萬戶之中，極大的方便了人們的日常生活，提高了人們的生活質(zhì)量，使人們從那繁重的體力勞動中解脫出來。 所謂全自動洗衣機，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個程序,洗衣時選擇其中一個程序,打開水龍頭和啟動洗衣機開關(guān)后洗衣的全過程就會自動完成,洗衣完成時由揚聲器發(fā)出響聲。 本文是基于三菱FX2N系列PLC的全自動洗衣機梯形圖系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)計完善的全自動洗衣機控制系統(tǒng)，以滿足控制要求，實現(xiàn)洗衣自動化的控制。 1.2 系統(tǒng)控制要求 （1）按下啟動按鈕及水位選擇開關(guān)，注水直到高（中、 低）水位，關(guān)水 （2）2s后開始洗滌 （3）洗滌時，正轉(zhuǎn)30s，停2s，然后反轉(zhuǎn)30s，停2s （4）如此循環(huán)5次，總共320s后開始排水，排空后脫水30s （5）開始清洗，重復(fù)（2）～（5），清洗兩遍 （6）清洗完成，報警3s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)） 輸入點： 輸出點： 啟動 x1 低水位檢測 x11 啟動洗衣機 y1 停止 x 2 手動排水 x 12 進水閥 y2 高水位 x 3 手動脫水 x 13 正轉(zhuǎn) y3 中水位 x 4 反轉(zhuǎn) y4 低水位 x 5 排水 y5 排空檢測x 6 脫水 y6 高水位檢測 x7 報警 y7 中水位檢測 x 10 2. 若要求啟動開關(guān)分為標(biāo)準(zhǔn)洗和輕柔洗，試改變有關(guān)輸入點，并在程序中加入輕柔洗功能（輕柔洗過程自定） 3. I/O編址 4.編程并調(diào)試 2. 系統(tǒng)設(shè)計方案 2.1 系統(tǒng)功能描述 全自動洗衣機的由內(nèi)外桶、進水口、啟動和停止按鈕、控制器、進水按鈕、水位開關(guān)、排水口和洗條電機組成。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(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)由洗滌電機驅(qū)動波輪正反來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干；高低水位開關(guān)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。 圖2-1 全自動洗衣機示意圖 由控制要求可知，全自動洗衣機的工作流程圖如圖2-1所示。首先接通電源，用戶根據(jù)衣物的多少及大小進行水位的選擇。再按下啟動按鈕，開始進水洗滌衣物。使用PLC控制時，輸入設(shè)備主要有啟動按鈕，水位選擇按鈕（高水位選擇按鈕、中水位選擇按鈕、低水位選擇按鈕），水位開關(guān)（高水位開關(guān)、中水位開關(guān)、低水位開關(guān)），排水按鈕及脫水按鈕等。輸出設(shè)備主要有進水電磁閥，洗滌電動機正轉(zhuǎn)接觸器，洗滌電動機反轉(zhuǎn)接觸器，排水電磁閥，脫水離合器及報警蜂鳴器等。 2.2 方案的論證 （1）工業(yè)PC 對于一個任務(wù)不算小的系統(tǒng)設(shè)計來說，工業(yè)PC是首選。它是專門考慮了生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境條件差及各種干擾大而設(shè)計的，可以長期可靠運行，可靠性和可維護性都可達到要求。另外，除了有多種模塊的主機系統(tǒng)板外看，還配備有多種接口板，如多路模擬量輸入/輸出板、開關(guān)量輸入輸出板、圖形板，以及擴展用的RS-232C、RS-422、RS-485、總線接口板和EPROM編程板等?？傊?，可擴充性不成問題。此外，模擬量輸入輸出、開關(guān)量輸入輸出的接口很多，并有大量的軟件支持，如匯編、高級語言和中文等。 （2） 單片機 現(xiàn)今的單片機正向著提高工業(yè)環(huán)境下控制系統(tǒng)的可靠性和靈活方便地構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)界面的方向發(fā)展，并且控制功能越來越豐富。在CPU芯片上，除嵌入RAM、ROM、和IO外，還有A/D、D/A、PWM、DMA、看門狗、串行接口和定時器/計數(shù)器等，另外還有顯示驅(qū)動、鍵盤控制、比較器和函數(shù)發(fā)生器等，能構(gòu)成功能強大的應(yīng)用系統(tǒng)。單片機比專用處理器最適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。特別是它體積小，集成度高。性能穩(wěn)定，可靠性高，有較高的性價比。但由于單片機的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序相對復(fù)雜；其次，在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時，要有多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護以及欠壓保護等等。這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率，無形的增加了維修成本費用。 （3） PLC PLC是一種能夠適應(yīng)多種工業(yè)環(huán)境的控制裝置，其穩(wěn)定的性能受到廣大工業(yè)生產(chǎn)者的好評。這種控制系統(tǒng)具有極高的可靠性和靈活性，而且編程簡單，易用，應(yīng)用面廣、功能強大、使用方便，是當(dāng)代工業(yè)自動化的主要設(shè)備之一。PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，當(dāng)然PLC在其他領(lǐng)域也得到了迅速的發(fā)展。在性能價格比不斷提高的同時，它所帶來的成果越來越明顯。在工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的PLC能克服單片機的缺點，它是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。 2.3確定控制方案 根據(jù)上述方案的論證，本次設(shè)計的全自動洗衣機梯形圖控制系統(tǒng)將由PLC可編程序控制器來作為主要組成部分，從而實現(xiàn)對全自動洗衣機的工作過程控制。 PLC 即 Programmable logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(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械或生產(chǎn)過程。 PLC在硬件上又基本單元（包含中央處理器單元，存儲器，輸入輸出接口，內(nèi)部電源）,I/O口擴展單元，及外部設(shè)備組成。其輸入接口電路通常有干接觸，直流輸入，交流輸入三種形式。輸出形式有：繼電器輸出，晶體管輸出和晶閘管輸出。PLC采用循環(huán)掃描的的工作方式，其工作時的掃描過程包括5個階段：內(nèi)部處理，通信處理，輸入掃描，程序執(zhí)行，輸出處理。其中程序執(zhí)行過程又分為輸入采樣，程序執(zhí)行和輸出刷新三個主要階段。 應(yīng)用PLC進行控制，具有以下幾個優(yōu)點： 1．可靠性高，抗干擾能力強。 2．編程簡單，易于實現(xiàn)。 3．功能完善，靈活方便， 4．體積小，質(zhì)量輕，功耗低。 3 硬件電路設(shè)計 3.1 PLC選型 PLC是一種用作數(shù)字控制的專用電子計算機，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)值運算，再通過輸出接口去控制各種執(zhí)行機構(gòu)動作。它主要由CPU、存儲器、I/O接口模板三部分。它是整體模塊形式，由它作為洗衣機控制系統(tǒng)，在硬件設(shè)計上就相對簡單點。通過對結(jié)構(gòu)圖的分析，可知全自動洗衣機的I/O點不多，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I/O，根據(jù)輸入，輸出口的總點數(shù)，考慮留有適當(dāng)余量，采用三菱FX2N-32MR型PLC，可滿足設(shè)計要求。 3.2 水位傳感器的選擇 水位傳感器就相當(dāng)于壓力開關(guān)，當(dāng)你設(shè)定好一個壓力值以后，注水后產(chǎn)生水壓，達到壓力值后就自動通電，起到了開關(guān)的作用。水位開關(guān)的種類很多，考慮到各種因素，洗衣機中一般采用壓力式水位開關(guān)，它裝在洗滌缸的上部，它有一根下端開口的氣管通到缸底，進水時管里的空氣被封閉在里面出不來，就形成比外界稍高的壓力。水位越高壓力越高，這樣根據(jù)壓力就可間接測知水位，從而控制閥門。而壓力的測量仍然用彈性元件，靠元件的變形帶動觸點完成通斷動作。這種測液位的方法叫做“靜壓法”，在工業(yè)中用的不少。 在該系統(tǒng)中，選擇海爾洗衣機水位開關(guān),淘寶價為15元。 壓力式開關(guān)型號：XQB50-L DC 6V 10mA 圖3-1 洗衣機水位開關(guān) 3.3 接觸器的選擇 接觸器是一種能頻繁地接通和斷開遠距離用電設(shè)備主回路及其他大容量用電回路的自動控制電器。它分為直流和交流兩類。，它的控制對象主要是電動機，電爐，電燈，電焊機，電容器等。選用接觸器時，交流負載選用交流接觸器，直流負載選擇直流接觸器。如果控制系統(tǒng)中主要是交流電動機，而直流電動機或直流負載的容量比較小時，也可選用交流接觸器進行控制，但觸頭的額定電流應(yīng)選大些。接觸器的額定電壓應(yīng)大于或等于負載回路的額定電壓。接觸器主觸頭的額定電流應(yīng)等于或稍大于實際負載電流。一般從人身和設(shè)備安全角度考慮，接觸器吸引線圈的電壓可以選擇低一些，但當(dāng)控制電路比較簡單，用電不多時，為節(jié)省變壓器，則選用220V，380V。 本系統(tǒng)中選用額定電壓為220V50Hz額定電流為10A的交流接觸器。型號為LS低壓接觸器 （GMC-9） 3.4 繼電器的選擇 繼電器是一類通過監(jiān)測各種電量或非電量信號，接通或斷開小電流控制電路的電器。本系統(tǒng)中選用線圈電壓為24V的中間繼電器來控制220V交流點。參數(shù)：額定電壓為220V，額定電流選擇3A。線圈電壓為24V 3.5 進水閥的選擇 進水閥用來控制進水，進水時先選擇水位檔位，到達設(shè)定水位，相應(yīng)的水位開關(guān)閉合，由程序控制進水閥閉合，從而開始洗衣工作過程。從經(jīng)濟角度考慮選用通用進水電磁閥（FCD-270B）， 品牌：星光 　　產(chǎn)品型號：FCD-270B 　　適用范圍：洗衣機用等家用電器 　　產(chǎn)品別名：通用水閥 　　連接形式：螺紋 　　公稱通徑：G3／4　C16（mm） 　　適用介質(zhì)：水、氣、油 　　壓力范圍：0.02-1.0（Mpa） 　　適用溫度：0-100（℃） 圖3-2通用進水電磁閥 　　主體材料：塑膠 　　 價格：15元一只 　 特點：性能穩(wěn)定、堅固耐用、安全可靠、靈敏度高、質(zhì)量保證、外形美觀。 　　主要技術(shù)指標(biāo)： 　　1、使用環(huán)境海拔高度不超過2500米； 　　2、工作介質(zhì)溫度0℃～＋60℃（丁腈橡膠）；0℃～＋100℃（硅橡膠）； 　　3、適用介質(zhì)：水、氣、油。 　　進水電磁閥（單通）的名稱意義如：FCD-270B 　　（1）其中F是表示閥門的漢語拼音縮寫的意義 　?。?）C表示進出水口的相對角度（進出水的相對角度只有兩種：即垂直用C表示、平行用P表示） 　?。?）D表示出水口的數(shù)量（出水口的數(shù)量只有三種表示即單通用D表示、雙通用S表示、多于兩個出水口的用數(shù)字表示3、4等） 　?。?）270表示進水口與引出端子的相對角度（進水口與引出端的相對角度只有四個角度0、90、180、270度） 　　（5）B是生產(chǎn)工廠的內(nèi)部編號 3.6 排水閥的選擇 排水閥用來控制排水，洗衣機按工作順序洗完衣服后，由程序自動啟動排水閥開始排水，當(dāng)排空后，排空檢測開關(guān)閉合，啟動脫水電磁離合器，開始脫水，脫水過程中，保持排水。本系統(tǒng)選擇海爾全自動洗衣機排水閥，型號為 XQB50-L 3.7 電動機的選擇 在全自動洗衣機中，應(yīng)用比較廣泛的是單相電容運轉(zhuǎn)異步電機，單相電容異步電動機（單速）的繞組是由兩個在空間上相差九0度電角度的主相繞組和副相繞組組成，轉(zhuǎn)子是鼠籠繞組，由電容分相運行。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低且具有較好的啟動和運行性能、控制簡單，缺點是效率低、調(diào)速性差、無法適應(yīng)高檔洗衣機的需要。 洗衣機用單相電容運轉(zhuǎn)異步電機按功能分為：專用于洗滌的洗滌電機、單用于脫水的脫水電機和用于全自動洗衣機的洗滌-脫水電機。由于不同的用途，還分為雙向運行及單向運行電機。洗滌衣物時為提高洗滌效果及防止衣物纏繞，要求波輪雙向運轉(zhuǎn)工作，故而用于洗滌的洗滌電機和洗滌-脫水電機都是雙向運轉(zhuǎn)電機，其主、副繞組是一樣的（也有為特別要求而作微調(diào)的）。而脫水電機是單向運行電機，因主、副繞組為取得運行時的圓形磁場而不一致，也就不能雙向工作。 在本系統(tǒng)中選用YC系列微型單相電容起動異步電動機，YC系列微型單相電容起動異步電動機廣泛用作空氣壓縮機、水泵、冰箱、洗衣機、醫(yī)療器械等機械的驅(qū)動設(shè)備。本系列按照YC系列國家標(biāo)準(zhǔn)并吸取國際上同類產(chǎn)品的優(yōu)點進行派生設(shè)計制造，具有結(jié)構(gòu)簡單、運行安全可靠、維修方便及技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)優(yōu)異等特點。 YC系列微型單相電容起動異步電動機為全封閉型結(jié)構(gòu)，能防止灰砂及其它飛揚雜物侵入電機內(nèi)部。電動機冷卻方式為IC0141（即全封閉電機，機殼有冷卻筋，帶有外風(fēng)扇冷卻）。定子機座及端蓋的結(jié)構(gòu)材料為鑄鐵。電動機均有接線盒，設(shè)在電機右側(cè)（從軸伸端看）。起動裝置為離心開關(guān)。 本系列電動機全部采用E級絕緣材料，具有良好的絕緣性能和機械強度。 電動機的結(jié)構(gòu)及安裝形式可制成下列四種基本形式： B3型——機座有底腳，端蓋上無凸緣； B34型——機座有底腳，端蓋上有凸緣，軸伸在凸緣端；（小法蘭型式） B14、B5型——機座無底腳，端蓋上有凸緣，軸伸在凸緣端。（B14型為小法蘭型式；B5型為大法蘭型式。） 型號： YC632-2 效率% :60 功率W： 180 轉(zhuǎn)速r/min： 2800 電流A： 1.95 功率因數(shù)cos : 0.7 電壓V： 220 起動電流A: 12 頻率Hz： 50 起動轉(zhuǎn)距/額定轉(zhuǎn)距 :2.8 3.8 I/O點分配 I/O地址 信號名稱 功能說明 備注 X001 啟動按鈕 開啟洗衣機運行 常開 X002 停止按鈕 關(guān)閉洗衣機運行 常開 X003 高水位開關(guān) 選擇高水位 常開 X004 中水位開關(guān) 選擇中水位 常開 X005 低水位開關(guān) 選擇底水位 常開 X006 排空檢測開關(guān) 排空時接通 常開 X007 高水位檢測開關(guān) 高水位時有信號 常開 X010 中水位檢測開關(guān) 中水位時有信號 常開 X011 低水位檢測開關(guān) 低水位時有信號 常開 X012 手動拍水 選擇手動排水 常開 X013 手動脫水 選擇手動脫水 常開 Y001 啟動洗衣機 開啟洗衣機 通有效 Y002 進水閥 開啟進水閥 通有效 Y003 電動機正轉(zhuǎn)線圈 電動機正轉(zhuǎn) 通有效 Y004 電動機反轉(zhuǎn)線圈 電動機反轉(zhuǎn) 通有效 Y005 排水閥 開啟排水 通有效 Y006 脫水電磁離合器 開啟脫水 通有效 Y007 報警 啟動報警 通有效 表3-1 I/O地址分配表 3.9 I/O接線圖 圖3-3 I/O外部接線圖 說明： 啟動按鈕：SB1 高水位檢測開關(guān)：SQ2 脫水電磁閥：YC 停車按鈕：SB2 中水位檢測開關(guān)：SQ3 報警揚聲器：SPK 高水位檔：K1 低水位檢測開關(guān)：SQ4 中水位檔：K2 啟動洗衣機：Y1 低水位檔：K3 進水電磁閥：YV1 手動排水：K4 排水電磁閥：YV2 手動脫水：K5 電動機正轉(zhuǎn)：KM1 排空檢測開關(guān)：SQ1 電動機反轉(zhuǎn)：KM2 4 軟件設(shè)計 4.1 控制方案 在工業(yè)控制領(lǐng)域，許多的控制過程都可用順序控制的方式來實現(xiàn)，使用步進指令實現(xiàn)順序控制既方便又便于閱讀修改，所以在全自動洗衣機的梯形圖控制中，采用步進順序指令來實現(xiàn)控制。利用狀態(tài)寄存器S0-S499中的一部分來編寫步進梯形圖進行控制。PLC順序控制編程的主要依據(jù)是狀態(tài)流程圖，運用STL和RET步進指令進行編程。利用SET置位指令將某狀態(tài)的狀態(tài)繼電器元件置位后，該狀態(tài)的步進點閉合，這時順序控制進入該狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)移至下一狀態(tài)的條件滿足時，利用SET置位指令又將下一狀態(tài)的狀態(tài)寄存器置位，這時順序控制進入下一個狀態(tài)，而上一個狀態(tài)寄存器自動復(fù)位。 順序控制的編程步驟如下： 1. 列出PLC輸入輸出點分配表。 1. 根據(jù)系統(tǒng)控制要求畫出順序控制的狀態(tài)流程圖。 2. 根據(jù)狀態(tài)流程圖編寫出相應(yīng)的梯形圖。 3. 寫出對應(yīng)的指令語序表。 5. 調(diào)試程序。 4.2 全自動洗衣機控制程序流程圖 圖4-1 全自動洗衣機控制流程圖 4.3全自動洗衣機步進梯形圖 4.4 中間變量的記錄 程序中共用到7個計時器，2個計數(shù)器。T0為關(guān)閉進水時暫停2s計時器，T1為正轉(zhuǎn)30s計時器，T2為正轉(zhuǎn)30后暫停2s計時器，T3為反轉(zhuǎn)30s計時器，T4反轉(zhuǎn)后暫停2a計時器，T5為脫水30s計時器，T6為報警3a計時器。C0為正反洗滌5次計數(shù)器，共320s，C1為反復(fù)進水脫水3次計數(shù)器。 程序運行時，PLC由STOP狀態(tài)變?yōu)镽UN狀態(tài)，M8002有信號，從而置位S0，復(fù)位計數(shù)器C1。閉合啟動按鈕，置位S20，復(fù)位C0，并且系統(tǒng)控制進水閥開始進水，進水完畢后，計時器T0開始計時，從0遞增到20，之后正轉(zhuǎn)計時器T1開始計時，由0遞增到300。正轉(zhuǎn)30s后，T2計時器工作，從0到20，暫停2s。接著反轉(zhuǎn)計時器T3工作，也是從0到300，之后T4計時器啟動，從0到20變化。T4計時完畢，計數(shù)器C0開始計數(shù)一次，此后回到S22，T1計時器重新開始計時，依次到T4,當(dāng)C0計數(shù)5次到時，排水。排空后，T5計時器計時，從0到300，開始脫水30s。脫水完畢，C1開始計數(shù)一次，之后程序返回到S20狀態(tài)寄存器。重新開始進水—洗滌—排水過程，直到反復(fù)三次后，即C1計數(shù)三次時，T6計時器啟動，從0到30，報警3s。 4.5 系統(tǒng)調(diào)試 連接好PLC，打開軟件，選定合適的通信端口。首先用軟件遠程使PLC停止工作，RUN燈熄滅。然后把編好的程序?qū)懭隤LC，再用軟件啟動PLC，發(fā)現(xiàn)PLC的RUN指示燈亮，程序運行時，按下啟動按鈕X1，置位狀態(tài)寄存器S20，控制進水閥開始進水。由外部跟定液位信號，比如選定高水位洗滌，則閉合X3,過一會兒再閉合X7，相當(dāng)于已達到高水位，從而置位S21，S20自動復(fù)位，關(guān)閉進水，同時啟動T0計時器暫停2s。計時完畢，T0常開點閉合，置位S22，洗衣機開始正轉(zhuǎn)，并開啟T1計時器計時30s。計時完畢，T1常開點閉合，置位S23，開啟暫停2s的T2計時器。計時完畢，T2常開點閉合，置位S24，控制電動機反轉(zhuǎn)，同時開啟T3計時器計時30s。計時完畢，T3常開點閉合，從而置位S25，開啟暫停2s計時器T4。計時到時，并啟動計時器C0，計數(shù)一次，同時返回S22，直到計數(shù)器計到5次時，即正反轉(zhuǎn)320s后，置位S26，開始排水.當(dāng)排空后，X11有信號，從而置位S27,啟動脫水，并保持排水，同時開啟T5計時器計時30s。計時到時，T5常開點閉合，C1計數(shù)一次，同時返回S20，直到C1計時3次時，即反復(fù)洗滌三次后，C1常開點閉合，置位S28，開啟報警電路，揚聲器發(fā)出響聲提示洗衣完成，同時啟動T6計時器，控制報警聲3s后停止，之后返回到S0,程序停止。在每一步順序運行時，上一步的狀態(tài)寄存器均自動復(fù)位。 在程序運行中，閉合X2，各狀態(tài)寄存器均無信號，通過選擇手動排水和手動脫水檔位，可實現(xiàn)手動排水和手動脫水功能。若要實現(xiàn)輕柔洗功能，需添加X0作為輕柔洗檔位，把X1設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)洗檔位，輕柔洗的過程可以通過一些計時器把正反轉(zhuǎn)的時間設(shè)定的小一些。編程和上述基本類似。 設(shè)計心得 經(jīng)過將近一周的全自動洗衣機PLC課程設(shè)計，讓我收獲頗豐，不僅熟悉了全自動洗衣機的工作過程，還學(xué)會了使用步進指令。步進指令簡單，直觀，易于閱讀，使用它來控制洗衣機的工作過程，真的很是方便。 一開始在編程的時候，不知道怎么輸入STL S0類似的指令，看到課本上的例子，自以為和常開點一樣，只不過是把X0 寫成S0。在紙上編號后，去二號樓211PLC實驗室進行調(diào)試，變換后能運行，但是，計時器只計時一次， 而且前面狀態(tài)寄存器也不自動復(fù)位，這一點很不正常，后來在四樓417碰到同學(xué)，才知道STL S0指令的輸入是在中括號中輸入，也知道了有些東西不能胡亂猜測，自己不清楚時要及時向身邊老師和同學(xué)請教，也只有這樣，才能不斷進步。 從實驗室回來后開始修改程序，當(dāng)辛辛苦苦編完后卻發(fā)現(xiàn)不能轉(zhuǎn)換，錯誤也檢查不出來，當(dāng)時很是郁悶，又不得不耐著心再重新編寫一遍，這一次每編一行，我就轉(zhuǎn)換一次，直到編完，這樣很容易找出錯誤，也便于修改，最后終于能轉(zhuǎn)換了，很開心。 從圖書館借來的《PLC應(yīng)用技術(shù)易讀通》一書中，有很多和老師布置課題相似的題目，其中有音樂噴泉控制系統(tǒng)，三相步進電機控制系統(tǒng)等，也有全自動洗衣機控制，不過其是用SFC圖來控制的，而且I/O點數(shù)很少，我參考著課本上的例子，把它轉(zhuǎn)化成步進梯形圖，然后又在此基礎(chǔ)上不斷進行擴展修改，最終完成梯形圖的編程，當(dāng)時很有成就感，就決定把書上的那些實例復(fù)印下來，方便自己以后好好研究。 幾天的課程設(shè)計，讓我加深了對PLC的認識和理解，也知道了PLC應(yīng)用于工業(yè)控制的優(yōu)點所在，更重要的是讓我看到了自己知識的匱乏，也堅定了以后要不斷的學(xué)習(xí)，不斷的向身邊的人虛心請教，同時要借助于圖書館和網(wǎng)絡(luò)來擴充自己的知識面的決心。也只有這樣，在以后的社會競爭中，自己才能有立足之地，才能有所作為。 參 考 文 獻 [1] 謝文輝,張志芳. PLC應(yīng)用技術(shù)易讀通. 北京：中國電力出版社，2008 [2] 常曉玲. 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器. 北京：機械工業(yè)出版社，2008.2 [3] 賀哲榮,石帥軍. 流行PLC實用程序及設(shè)計（三菱FX2系列）. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.3 [4] 夏路易,石宗義. 電路原理圖與電路板設(shè)計教程.北京：北京希望電子出版社，2002.6 [5]廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用.第2版. 北京.機械工業(yè)出版社.2007 [6]王兆晶.維修電工（高級）.北京.機械工業(yè)出版社.2007 [7]熊幸明.工廠電氣控制技術(shù).北京.清華大學(xué)出版社.2005 [8]黃凈.電氣控制與可編程序控制器.北京.機械工業(yè)出版社.2004 [9]三菱電機.FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC編程手冊.2005 附錄 指令表視圖