自动洗衣机PLC课程设计

1、电气与PLC控制技术课程设计论文题目 自动洗衣机PLC控制 系 别 信息与电子工程学院 专 业 电子信息工程 班 级 13电本1班 学 号 000000000000 学生姓名 吴鱼 指导教师（签名） 王 完成时间 2016 年 6 月 18 日 课程设计成绩评定表评价内容标 准分值得分1选题能体现课程的培养目标，难度和工作量较大，有较强的创新性。102设计圆满完成课程设计中各项要求，设计书设计科学、先进，计算准确；图、表绘制及技术要求符合国家标准。有较大创新和较大实用价值；立论正确，结构严谨结论明确。设计书中分析、计算、实验正确、严密，对专业知识综合训练程度高，课程设计报告撰写规范。603陈述

2、回答问题有理有据，体现出较宽泛的知识面，思维敏捷、逻辑性强。陈述清晰、正确、逻辑性强，基本概念清楚，语言流畅、精炼。204表现在整个课程设计阶段能够独立分析并解决问题，完成相关部分的设计。10总 评摘 要随着人们生活水平的不断提高，洗衣机已经作为一件必备实用的家用电器进入了千家万户。人们对洗衣机依赖性的加强也必然要求着洗衣机的各相性能得到同步加强，要求着洗衣机适应各种不同使用环境的能力得到进一步提升。近年来，可编程控制器在我国的迅速发展，它所具有的功能性强、可靠性高、配制方法灵活等特点是其它控制器所无法匹敌的，因此，它被越来越广泛的应用于各类工业控制领域并加快了向民众生活进军的步法。本文讲述的

3、是如何利用 PLC 实现全自动洗衣机的控制，实现洗衣、清水、脱水的全自动控制。本文结合任务设计书的要求，以洗衣机为研究对象，采用了三菱公司 FX1N 系列可编程逻辑控制器作为洗衣机的控制器。对洗衣机的控制系统的总体功能进行了分析，阐述了可编程逻辑控制器的组成和工作原理。并提出了洗衣机硬件的各组成模块及详细的硬件模块设计方案。本设计改善了洗衣机系统的控制品质，并真正地达到了实时全自动控制的要求。关键字： 洗衣机； 全自动； 可编程逻辑控制器； 控制 目 录前言1第一章 应用PLC实现控制系统的设计21.1 设计要求21.2 工作原理21.3 方案选择3第二章 系统的硬件设计42.1主电路设计42

4、.2 控制电路设计52.3 主要元器件的选择.7第三章 系统的程序设计83.1 编程软件.83.2 控制流程图.93.3 SFC图.10第四章 调试124.1硬件调试124.2 软件调试124.3运行调试12心得体会13参考文献14III前言 全自动洗衣机将洗衣的全过程泡浸、洗涤、漂洗、脱水预先设定好N个程序，洗衣时选择其中一个程序，打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成，洗衣完成时由蜂鸣器发出响声,而且洗衣机采用高分子聚合塑钢材料作为外箱体，不怕水，不腐烂，永不生锈，耐碰撞，防漏电，机身轻便，易于搬动,还不占位,特意添加的抗老化剂，令外箱体历久弥新。目前,目前市场上出售的全自动

5、洗衣机大体分为三类,为前置式侧开门滚筒式洗衣机、波轮上开门洗衣机与搅拌式洗衣机。全自动洗衣机的发明是洗衣机发明的一个 重大革命，设计人员设计的洗衣机程序使这款洗衣机更加智能化。它不仅大大节省了人力，而且还进一步扩大了机洗衣物的范围。省去了手洗的麻烦和去干洗店的费用。使用全自动洗衣机洗衣时可以根据衣物质地、体积，在微电脑控制板上选择水流的强弱、时间的长短以及水量的多少。所以洗衣机问世至今，自动洗衣机一直都受到消费者的偏爱。可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmabl

6、e Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，本课题就怎样利用PLC来控制全自动洗衣机进行了研究，对其中软件设计、硬件设计等问题进行了分析和研究，实现了全自动洗衣机的正常运行和强制性停止功能。本课程设计的主要内容：1. 方案选择与系统结构设计。2. 输入输出与PLC机型的选择。3. I/O地址的分配。4. 程序状态图的设计。5. SFC图的编写及调试。 第一章应用PLC实现控制系统的设计1.1设计要求PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。 按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满(至高

7、低水位)时停止进水,2秒后开始洗涤。洗涤时正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水降到低位）开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。若完成了3次大循环，则进行洗报警10秒结束全部过程，自动停机。 此外按排水按钮可实现手动排水。1.2工作原理全自动洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通

8、过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。全自动洗衣机的实物示意图如下图1所示。 图1 自动洗衣机示意图1.3 方案选择PLC是一种专用电子计算机，它根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，再通过输出接口去控制各种执行机构动作。它主要由CPU、存储器、I/O接口模板三部分构成。它能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，可轻松应对潮湿环境。用PLC控制的全自动洗衣机结构框图如图2所示 图2 PLC控制的全自动洗

9、衣机结构框图第二章 系统的硬件设计2.1主电路设计全自动洗衣机通过PLC来实现电动机的正反转，并且实现洗衣机按预先设置的程序自动执行，完成洗衣。当需要手动排水与脱水时，可以强制止自动程序的运行，掏出自动切换到手动操作。为防止全自动洗衣机在工作过程中，电路发生短路，损坏电动机和电路的各种电气设备，因此在主电路中安装了熔断器，当电路出现短路故障时，能迅速、可靠的断开电源。全自动洗衣机的电机容量较小，主电路中的熔断器可同时作为控制电路的短路保护，所以在主电路中使用熔断器就足够了。PLC部分和开关电源那的熔断器也是为了防止电路过电流，保护电路和电路中的电器元件。全自动洗衣机在长时间工作下，为了防止电机

10、绕组的温升超过额定值而损坏，采用热继电器作为保护元件，与熔断器搭配使用，可靠地保护电动机。人机接口部分的按钮等都选择低压电器元件，保护操作者的安全。全自动洗衣机的PLC控制系统主接线路如图3所示。 图3 全自动洗衣机的PLC控制系统主接线路2.2控制电路设计2.2.1 PLC的选择三菱FX1N-32MR有16个输入点，16个输出点，通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机控制程序较为简单，输入输出信息不多，考虑留有适当余量，采用三菱FX1N-32MR型PLC可满足设计要求。3.2.2 I/O口及定时器/计数器说明I/O口分配表：如表1所示 表1 I/O分配表类别元件端子号作用输入SB1 X0启动按

11、钮SB2X1停止按钮SB3X2排水按钮SQ1X3高水位开关SQ2X4低水位开关输出YA1Y0进水电磁阀线圈KM1Y1电机正转接触器线圈KM2Y2电机反转接触器线圈YA2Y3排水电磁阀线圈YA3Y4脱水电磁离合器线圈FMY5报警蜂鸣器定时器、计数器说明：如表2所示表2 定时器、计数器说明类别器件号设定值作用定时器T02S进水候暂停时间T115s正转洗涤计时T23s正洗暂停计时T315s反转洗涤计时T43s反洗暂停计时T510s脱水计时T610s洗完报警计时计数器C03次正、反洗循环计数PLC控制电路连线如图4所示 图4 PLC控制电路 2.3主要器件的选择2.3.1电动机的选择由于家庭提供的电源

12、限制故选单相电容运转式异步电动机。以3.6公斤全自动洗衣机为例，由于全自动洗衣机的脱水桶直径较大，这一偏心不能不考虑，所以计算时应以洗涤物可能产生前最大偏心为计算依据。脱水时电机功率比洗涤时要大，在确定电机功率时应以脱水时消耗的功率为依据，也就是说脱水时电机功率就是该洗衣机所确定的电机额定功率。由于在计算时一些因素如电机转子的转动惯量等没考虑，造成一些偏差，所以3.6公斤全自动洗衣机电机额定功率选为180瓦。符合全自动洗衣机的功率范围120W250W。故选择YY104-180型号单相电容运转式电动机，功率180瓦,额定电压220V，转速1350r/min，电流1.7A。2.3.2 传感器的选择

13、 对于PLC控制的洗衣机,要求水位的检测必须是连续的,谐振式水位传感器是利用电磁谐振电路LC 作为传感器的敏感元件,将被测物体的变化转变为LC 参数的变化,最终以频率参数输出。其工作原理是将水位的高低通过导管转换成一个测试内腔气体变化的压力,驱动内腔上方的一块隔膜移动,带动隔膜中心的磁芯在某线圈内移动,从而线圈电感发生变化。由此引起谐振电路的固有频率随水位变化。故常采用谐振式水位传感器。第三章 系统的程序设计3.1 编程软件编程软件采用三菱公司为其生产的PLC而设计的编程软件GX Developer 8.86版本。适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯

14、形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能,结构化程序的编写(分部程序设计)，可制作成标准化程序, 在其它同类系统中使用。本软件包适用于三菱（MITSUBISHI FA）FX0N/1N/1S/2N/2NC、AnS/AnA、MELSEC-全系列工控PLC系统的程序编制。GX Developer的特点：1. 软件的共通化 GX Developer能够制作Q系列，QnA系列，A系列（包括运动控制（SCPU）,FX系列的数据,能够转换成GPPQ,GPPA格式的文档。 此外，选择FX系列的情况下，还能变换成FXG

15、P(DOS),FXGP(WIN)格式的文档。 2. 利用Windows的优越性，使操作性飞跃上升3. 程序的标准化 4. 能够简单设定和其他站点的链接 5. 能够用各种方法和可编程控制器CPU连接 6. 丰富的调试功能 3.2控制流程图如下图5所示 图 5 控制流程图3.3 SFC图 图6 状态图转移图状态器0：按停止键X001时，回到状态器0初始化计数器C0，防止洗衣机下次工作计数不准确。状态器20：按下启动按钮X000时启动进水电磁阀线圈Y000，同时计时器T0开始计时，当T0计满2秒后断开进水电磁阀线圈Y000，常开Y000起自锁作用。状态器21：当T0计满2秒时，启动电机正转接触器线圈

16、Y001，同时正转计时器T1开始计时，满15秒后断开Y001，同时暂停计时器T2开始计时。 状态器22：当T2计满3秒后，启动电机反转接触器线圈Y002，同时反转计数器T3开始计时，计满15秒后断开Y002，启动计时器T4，当T4满3秒后启动计数器C0并计数1次，同时断开计数器T4，防止对洗衣机重复返回正反洗状态。状态器23：当C0计满三次后启动排水电磁阀线圈Y003、脱水电磁离合器线圈Y004，同时计时器T5开始计时，计满10秒断开Y003、Y004;否则重新返回状态器21，状态器24：当T5计满10秒后启动蜂鸣器FM，洗完报警计时，同时T6开始计时，满10秒后断开蜂鸣器，完成全自动洗衣过程

17、。此外：当停止按钮X001按下时，条件满足7、8、9、10，无论此时洗衣机处于何种状态都将返回状态器0；当需要直接脱水时，直接按下脱水按钮X002进入状态器23完成脱水。需要注意的是：条件12需要加上C0的自锁，否则状态将出错；还有开始洗衣前应先选择高/低水位Y003/Y004后再按启动按钮X000。 第四章 调试4.1硬件调试连接好外围器件，接通电源，检查可编程控制器是否可以正常工作，接头是否接触良好，然后把其与电脑的通信口连接。4.2 软件调试将编写好的SFC图通过GX developer下载到三菱FX1N-32MR中，进行下一步的调试。4.3运行调试在硬件与软件调试正确的基础上，打开可编

18、程控制器的“RUN”开关进行调试；观察运行的情况是否正确，以确定PLC的控制系统设计符合要求。实验结果如下图： 图7 运行结果图心得体会电气与PLC控制技术是大学里面一门实践性很强的专业课，PLC当今社会发展异常迅速，新型PLC、各种特殊模块和通信联网器件，使可编程控制器成为集微机技术、自动化技术、通信技术于一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具，学好PLC对我们非常重要。这次课程设计为全自动洗衣机PLC控制，一路走来，感慨颇多，起初设计没半点头绪，自己也没多准备，课本知识也没吃透，上网随便找了篇范文跟着上面的程序照抄了一边，然后就一直不成功，首先是二级线圈重复，然后我就

19、用辅助继电器代替，这下程序检查没错误了，可下载到三菱FX1N里面就乱码了，这时候想死的心都有了，于是我便在书上找类似的符号，想找出解决的方法，网上程序画的是常开触点S20？可怎么书上说的是状态S20，仔细看完书上SFC的内容才明白了问题出在哪里，网上那程序压根就是错的，好后悔，后悔在这错误的程序上浪费了大把时间，后悔没把书本的知识弄懂。于是，改正了前面的错误，我便找到了方向-利用SFC图实现这次课程设计，不过该从何下手呢？SFC那次实验课我刚好请假了，又心塞了，无奈又得请教舍友，诸如STEP、JUMP、TRAN这样的功能也是刚接触，自己琢磨了好久都没弄出个所以然。当得知2班老师有求他们学生也是做这个课程设计并且实现的功能一样时，我似乎又看到了希望，拿过来参考了一下，当发现他们在重复正反洗涤3次是直接把正洗反洗状态连续写三遍我也是醉了，问了那2班的同学他说他老师也不