PLC全自動洗衣機課設報告.doc

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北 京 工 業(yè) 大 學 PLC 課 程 設 計 說 明 書 題 目： 全自動洗衣機控制設計 學 院：電子信息與控制工程學院 專 業(yè)： 自 動 化 學 號： 12020219 姓 名： 暢攀人 指導教師： 張會清 劉紅云 成 績： 2015年6月  目錄 一．課程設計題目………………………………………1 ——全自動洗衣機控制的設計及組態(tài)……………………2 二．課程設計目的………………………………………3 ——天工組態(tài)軟件調試與設計……………………………3 三．課程設計任務………………………………………3 四、課程設計地點及設備………………………………4 五、課程設計整體方案…………………………………4 六、系統(tǒng)設計……………………………………………6 （一）PLC硬件接線、控制程序設計與調試 ………………6 （二）上位機組態(tài)軟件設計…………………………………6 （三） 下位機設計與調試……………………………………8 1. 控制要求 ……………………………………………9 2.I/O地址表………………………………………………9 3.I/O接線圖………………………………………………10 4.程序流程圖……………………………………………11 5.梯形圖 …………………………………………………12 6.設計說明…………………………………………………14 7.調試過程…………………………………………………15 七、總結及感想……………………………………………16 八、參考資料………………………………………………16 一．課程設計題目—— 全自動洗衣機控制的設計及組態(tài) 現(xiàn)在，全自動洗衣機已經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)預先設定好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)的設計，設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。 二、課程設計目的： 在先修課程《現(xiàn)代電氣控制技術》中可編程控制器部分學習與實驗的基礎上，通過松下系列PLC對全自動洗衣機洗滌過程進行控制的編程設計與調試，進一步熟悉并掌握PLC的工作原理，了解控制對象的工藝流程和技術要求, 運用所學知識進行系統(tǒng)設計，初步掌握PLC控制系統(tǒng)設計的基本方法，培養(yǎng)靈活運用專業(yè)知識解決工程技術問題的能力。通過使用天工組態(tài)軟件，掌握組態(tài)設計的方法及調試方面的知識。 三．課程設計任務： 1.用PLC實現(xiàn)全自動洗衣機運行控制，完成框圖及梯形圖控制程序的編制，并畫出硬件接線圖，進行軟硬件的聯(lián)調，并用組態(tài)軟件進行監(jiān)控。 2.具體動作過程要求如下： （1） 按下啟動按扭及水位選擇開關，開始進水，直到高（中、 低）水 位，然后關水； （2）2秒后開始洗滌； （3）洗滌時，正轉30秒，停2秒，然后反轉30秒，停2秒； （4） 如此循環(huán)5次，總共320秒后開始排水，排空后脫水30秒； （5） 開始清洗，重復（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)）。 3．控制要求 根據(jù)動作要求設計和制作實驗板，設計I/O接口，畫出I/O接線圖，編寫PLC程序，在PLC實驗設備上調試并運行。 4．用天工（或組態(tài)王）組態(tài)軟件構建監(jiān)控系統(tǒng)，并與PLC進行聯(lián)調。 5．設計成果 完成整個系統(tǒng)上位機和下位機程序的編寫和調試，寫出設計說明書。 四、課程設計地點及設備 課程設計地點：綜合科技樓708運動控制實驗室 實驗設備： TVT—90DT PLC訓練裝置（含F(xiàn)PX系列PLC主機） 微型電子計算機（PC機）； 自制實驗板； 天工組態(tài)軟件。 五、課程設計整體方案 全自動洗衣機的由進水口、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。其中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，經進水管將水注入洗衣機內，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)。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。 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（高水位開關、中水位開關、低水位開關），排水按鈕及脫水按鈕等。輸出設備主要有進水電磁閥，洗滌電動機正轉接觸器，洗滌電動機反轉接觸器，排水電磁閥，脫水離合器及報警蜂鳴器等。 下位機： 根據(jù)全自動洗衣機動作要求，可知整個洗滌過程中，需用到7個定時器，進水完暫停定時器T0，正轉定時器T1，正轉暫停定時器T2，反轉定時器T3，反轉暫停定時器T4，脫水定時器T5，報警定時器T6。2個計數(shù)器C100與C200，正反轉各5次為一次洗滌周期，循環(huán)2次。并且可根據(jù)衣物多少自定義正反轉周期。這些定時器，計數(shù)器均可在下位機梯形圖中實現(xiàn)。 上位機：在洗衣開始時，需要選擇高（中/低）水位，并且當注水到該水位時，停止注水。可見高中低水位處用三個液位傳感器，還需一個排空檢測傳感器，共4個傳感器，一個啟動按鈕X1，一個停止按鈕X2，高中低三個選擇水位按鈕，手動排水與手動脫水按鈕各一個，在上位機中編程可實現(xiàn)。 六、系統(tǒng)設計 （一）PLC硬件接線、控制程序設計與調試 （二）上位機組態(tài)軟件設計——天工組態(tài)軟件設計 天工組態(tài)是基于Windows 98\NT平臺的工業(yè)自動化組態(tài)軟件，可以方便的為您構造功能強大、穩(wěn)定可靠的工業(yè)控制管理系統(tǒng)。天工組態(tài)軟件包括以下版本：開發(fā)版（UCMake）、運行版（UCView）、網(wǎng)絡版（NetView）和學習版（UCDemo）。開發(fā)版、運行版和網(wǎng)絡版按照“點數(shù)”分為不同的規(guī)格，滿足不同客戶的需要。 開發(fā)版（UCMake）是天工組態(tài)的開發(fā)環(huán)境，是用戶進行工程開發(fā)的工具。內置畫面制作系統(tǒng)、程序語言、設備管理器等。每個開發(fā)版只能在一臺PC機上運行，在不大于自身點數(shù)的運行環(huán)境（UCView）或網(wǎng)絡環(huán)境（UCNet）下運行八個小時，它支持網(wǎng)絡功能并能重復使用。運行版（UCView）是天工組態(tài)的運行環(huán)境，通過驅動程序與天工組態(tài)支持的智能硬件（下位機）通訊，支持網(wǎng)絡功能。每個運行版只能安裝在工程現(xiàn)場的一個終端上，并能無限時在線運行。 上位機模型： 畫面程序（液位傳感器控制程序）： if (Y2==1) then Y8=Y8+5; if (R12==1 and R15==1) then Y8=Y8+0; endif; if (R13==1 and R16==1) then Y8=Y8+0; endif; if (R14==1 and R17==1) then Y8=Y8+0; endif; else Y8=Y8+0; endif; if (Y8>=40) then R17 = 1; else R17 = 0; endif; if (Y8>=60) then R16 = 1; else R16 = 0; endif; if (Y8>=80) then R15 = 1; else R15 = 0; endif; if (Y5==1 and Y8 >0) then Y8=Y8-5; else Y8=Y8+0; endif; if (Y8<=0) then R19 = 1; else R19 = 0; endif; （三）下位機設計與調試 1.控制要求： 根據(jù)動作要求設計和制作實驗板，設計I/O接口，畫出I/O接線圖，編寫PLC程序，畫出梯形圖，在PLC實驗設備上調試并運行。 2.I/O地址表： I/O地址 信號名稱 功能說明 備注 X1/R10 啟動按鈕 開啟洗衣機運行 常開 X2/R11 停止按鈕 關閉洗衣機運行 常開 X3/R12 高水位開關 選擇高水位 常開 X4/R13 中水位開關 選擇中水位 常開 X5/R14 低水位開關 選擇底水位 常開 X6/R15 高水位檢測開關 高水位時有信號 常開 X7/R16 中水位檢測開關 中水位時有信號 常開 X8/R17 低水位檢測開關 低水位時有信號 常開 X9/R19 排空檢測開關 排空時接通 常開 X12 手動拍水 選擇手動排水 常開 X13 手動脫水 選擇手動脫水 常開 Y1 啟動洗衣機 開啟洗衣機 通有效 Y2 進水閥 開啟進水閥 通有效 Y3 電動機正轉線圈 電動機正轉 通有效 Y4 電動機反轉線圈 電動機反轉 通有效 Y5 排水閥 開啟排水 通有效 Y6 脫水電磁離合器 開啟脫水 通有效 Y7 報警 啟動報警 通有效 3.I/O接線圖： 注： 啟動按鈕：SB1 高水位檢測開關：SQ1 脫水電磁閥：YC 停止按鈕：SB2 中水位檢測開關：SQ2 報警揚聲器：SPK 高水位檔：K1 低水位檢測開關：SQ3 啟動洗衣機：Y1 中水位檔：K2 手動排水：K4 排水電磁閥：YV2 低水位檔：K3 進水電磁閥：YV1 排空檢測開關：SQ1 手動脫水：K5 電動機正轉：KM1 電動機反轉：KM2 4.暫停2s 到達指定液位 開始注水 選擇水位 開始 程序流程圖： 正轉30s 暫停2s 反轉30s 暫停2s 循環(huán)五次？ 否 是 排水 排空？ 否 是 脫水30s 重復2次？ 否 是 報警3s 停止 5.下位機梯形圖： 6.梯形圖設計說明：（側重點） 啟動注水過程：按下X1啟動按鈕，X1常開觸點接通，Y1接通，洗衣機啟動，按下X3/X4/X5按鈕，選擇高/中/低水位，同時Y2接通，洗衣機開始注水，X6/X7/X8為液位傳感器，當注水高度打到所選液位時，X6/X7/X8接通，因此輔助繼電器R2接通，R2常閉觸點斷開，Y2斷開，完成注水，因為R2接通，定時器T0接通，定時2s。 正反轉洗衣過程：暫停2s后，T0接通,T0常開觸點接通，R3導通，因此Y3，T1導通，洗衣機開始正轉30s,30s后T1常閉斷開，Y3斷開，正轉停止，同時T1常開閉合，R4接通，T2導通，定時2s(暫停2s)后，T2常開觸點閉合，R5導通，因此Y4，T3導通，洗衣機開始反轉30s,30s后T3常閉斷開，Y4斷開，停止反轉，同時T3常開觸點閉合，R6導通，定時2s(暫停2s)。 正反轉計數(shù)過程：當X1（點動）啟動按鈕按下時，計數(shù)器C100清0，彈起后C100計數(shù)從5開始，T4每導通一次，計數(shù)器自減1一次。 難點：當T4定時2s后，常閉打開，常開閉合。所以T1斷開，T1一斷開，R4，R5，R6都斷開，所以定時器T1，T2，T3，T4均斷開，之后Y3接通，T1接通，所以在一瞬間從反轉完畢停2s又回到了正轉30s,從而實現(xiàn)循環(huán)。 排水脫水過程：當正反轉都循環(huán)5次后，C100常閉斷開，常開閉合，R7導通，開始排水，R19常開觸點，為排空檢測傳感器，當排水排空后，R19閉合，T5導通，開始脫水30s，30s后，T5常閉斷開，常開閉合。 循環(huán)2次過程：脫水30s后，T5常開閉合，循環(huán)第一次時，C200常閉仍閉合，因此執(zhí)行RET R2，即將R2復位，常開斷開，常閉閉合，如此Y2接通，開始進水，當進水到指定液位高度時，X6/X7/X8液位傳感器導通，R2導通，接著正反轉繼續(xù)循環(huán)五次，與第一次相同再循環(huán)一遍。執(zhí)行兩遍后，C200常閉斷開，常開閉合，因此R9導通，Y7導通報警，T6定時器導通，定時3s（報警三秒）后，T6常閉斷開，停止工作。 手動排水脫水過程：按下停止按鈕X2，X2常開觸點閉合，再按下手動排水（脫水）按鈕X12（X13），常開觸點閉合后，Y5/Y6導通，開始排水/脫水。 7.調試過程： 不接T4常閉觸點時： 接T4常閉觸點后： 七．總結與感想 為期一周的全自動洗衣機PLC課程設計落下帷幕，可以說此次PLC課程設計是自己最有成就感的一次實踐經歷，讓我收獲頗豐，不僅鞏固了書本上學到的PLC知識，更鍛煉了自己的動手能力，三人小組成功完成了全自動洗衣機的控制設計。 幾天的課程設計，讓我加深了對PLC的認識和理解，也知道了PLC應用于工業(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習，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。 此次課設我主要負責洗衣機下位機程序，查完資料后，根據(jù)已學知識開始動手編寫PLC程序，此次課設總共牽涉到個定時器，我就一個定時器一個定時器編、循序漸進，從T0到T6定時。整體編寫完成后，開始仿真，仿真過程中出現(xiàn)了很多錯誤，通過分析梯形圖加以修改，經過不斷嘗試總算設計成功。在與上位機結合后，因為上位機只能識別輔助繼電器RX，所以講所有按鈕都改成RX，在設置按鈕時，R1 =1，中間要加空格，否則不被識別。 最后，我們還進行了拓展，加上了數(shù)碼管，可以根據(jù)衣服多少自定義電機正反轉周期，突破了給定的設計要求。三個臭皮匠，頂個諸葛亮。團隊的力量是不可估量的。 八．參考資料 [1] 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 [2] 賀哲榮,石帥軍. 流行PLC實用程序及設計（三菱FX2系列）. 西安：西安電子科技大學出版社，2006.3 [3] 三菱電機.FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC編程手冊.2005 [4]百度文庫，電氣控制與PLC課程設計.2009