基于PLC的全自动洗衣机

1、1. 引言 11 PLC的基本概念PLC(Programmable logic Controller)，可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。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(Programmable Logic Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑

2、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，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC 12 PLC的基本结构 1.2.1 中央处理单元(CPU) 中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经

3、过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 1.2.2 存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 1.2.3 电源 PLC的电源在整个系统中起着十分重要得作用。如果没有一个良好的、可*得电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去 13 PLC的工作原理当

4、PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 输入采样阶段： 在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 用户程序执行阶段 ：在用户程序执行阶段

5、，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 输出刷新阶段 ：当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。1.4 PLC的未来展望 21世纪，PLC会

6、有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed

7、Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。1.5 松下FP1介绍FP1是日本松下电工公司生产的小型PLC产品。有C14、C16、C24、C40、C56。C后阿拉伯数字是输入、输出点之和。FP1是近代功能非常强的小型机。主机控制单元内有高速计数器。可输入频率高达10KHZ的脉冲。并可同时输入两路脉冲。另外输出频率可调的脉冲信号。该机有8个中断源的中断优先权管理。主机控制单元还配有RS232口，可实现PLC与PC机之间的通讯。除了主机控制单元以外，与

8、之配套的还有扩展单元、智能单元和链接单元。扩展单元为I/O扩展点数的模块，由E8E40系列组成。利用此模块可以将I/O点数扩展至152点。智能单元主要为A/D，D/A模块。当需要对模拟量进行测量和控制时，可以连接智能单元。链接单元，通过远程I/O可实现主FP系统进行I/O数据通讯，从而实现一台主控制单元的控制。1RS232口。通过该口与PC机通讯编程。2运行监视指示灯当运行程序“RUN”的LED亮。当控制单元中止执行程序时，“PROG”的LED亮。当发生自诊断错误时，“ERR”的LED亮。当检测到异常的情况时或出现“WATCHDOG”定时故障。“ALARM”的LED亮。3电池座为了使控制单元断

9、电时，仍能保持有用的信息。在控制单元，设有蓄电池，电池的寿命一般为36年。4存储器和主存储器插座5方式选择开关RUN：运行REMOTE：两者之间PROG：编程6输出端子：C24有8点7输入端子：C24有16点8电位器：V0、V1电位器可从外部调节PLC的手动拨盘寄存器的数值。输入0255的模拟量。V0：DT9040，V1：KT9041上机检查：一输入信号：1开关（SB0SB15）SB0SB3，SB8SB11不带自锁：红色开关SB4SB7，SB12SB15带自锁：黄色开关24个拨码器（A1A4）二输出信号：1输出信号（Y0Y7）2蜂鸣器检查：电源：电源开关合上后，DC24V批示灯亮，且用电压表检

10、查DC24V。若电压大于22V则合格。一输入单元检查：工作方式打到PROG档。所有COM端与DC24V电源正极相连。1.对开关检查拨码器的开关拨向OFF。导线一端插入X7，另一端插入每个开关插孔，按下对应开关，指示灯INPUT7是否亮，如果亮则合格。导线一端联自锁开关，导线另一端X0XF，按下自锁开关，INPUT0INPUTF是否全亮。如果亮则合格。2.对拨码器检查拨码器的开关拨向ON每个拨码器从09看相应的指示灯是否全亮。二输出单元检查：对输出指示灯检查：导线一端插入DC24V正极，另一端依次插到发光二极管插孔，看是否亮。对蜂鸣器检查：导线一端与DC24V，另一端与蜂鸣器插孔，则蜂鸣器响。F

11、P1中，X、WX均为I/O区的输入继电器，X以位寻址，WX以字寻址。FP1的C40最大可扩展为120点。C40+初级扩展数+次级扩展数=40+40+40=120。特殊功能继电器，内部继电器（R），不能外部输出，只能内部使用。其地址R0R62共达1008个。特殊内部继电器（R），有特殊用途的专门内部继电器。其地址R9000R903F。1）标志继电器：数据比较标志、强制性标志等等。2）特殊控制继电器：不受编程控制的特殊继电器。R9013初始闭合继电器：当运行时第一次扫描时闭合，从第二次扫描断开并保持断开状态。R9010始终闭合继电器。3）信号源继电器R9018R901E这7个继电器都是不用编程自动

12、产生脉冲信号的继电器。R901A：以0.1s为周期重复通/断状态的时钟脉冲继电器。R901B：以0.2s为周期重复通/断状态的时钟脉冲继电器。R901C：以1s为周期重复通/断状态的时钟脉冲继电器。定时器（T）定时器的触点是定时器指令（TM）的输出。如果定时器指令的定时时间到，与共同标号的触点动作。（编号T0T99）。计数器（C）计数器的触点是计数器指令（CT）的输出。当计数器指令计数功能完毕。与其同标号的触点动作。（编号T100T143）。可以看出计数器编号和定时器编号相连的。总和共144个不变。定时器/计数器设定值寄存器（SV）SV是存放最初的预置值。其标号与定时器/计数器相对应（SV0S

13、V143）。定时器/计数器经过值寄存器（EV）EV是存放经过值，随着程序变化而变化。当它的内容为0时，定时器/计数器的触点动作。通用数据寄存器（DT）用来存储内部处理的数据。同R继电器不同，它不带任何触点。特殊数据寄存器（DT），有特殊用途的寄存器。编号为（DT9000DT9069），常数（K、H），K是十进制数 ，H是十六进制数，索引寄存器（IX、IY），作寄存器用，其它操作数的修正值（地址修正、常数修正）。2. 设计要求、目的全自动洗衣机，按下SB1按钮启动时开始进水。水满（即水位到达高水位）时停止进水并开始洗涤正转，正洗15秒后暂停。暂停3秒后开始洗涤反转，反转15秒后暂停。暂停3秒后，

14、若正、反转未满3次，则返回从正洗开始的动作，若正、反洗满3次时开始排水。水位下降到低水位时开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次从进水到排水的大循环过程。若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成3次大循环，则进行洗完报警。报警10秒后结束全部过程，自动停机。3. 设计的具体实现 1) PLC投入运行，系统处于初始状态准备好启动;2) 启动时开始进水；3）水满（上限位）时停止进水并开始洗涤正转；4）正转15S后暂停；5）暂停3S后开始洗涤反转；6）反转15S后暂停；7）暂停3S后，若正、反转未满3次时，返回头从正洗开始的动作；8）正、反洗涤满3次时则开始排水；9

15、) 水位下降到低水位是开始脱水并继续排水；10）脱水10S即完成一次从进水到排水的大循环过程；11）若完成3次大循环，洗完报警10S后自动停机。4. 系统程序流程图图4.1 系统程序流程图5. 系统动作流程图 图5.1 系统动作流程图6. 外部输入/输出点（I/O）设计 输入点： 输出点：启 动-X0 报 警-Y0高水位-X1 进水阀门-Y1低水位-X2 正 转-Y2停 止-X3 反 转-Y3 排水阀门-Y4 脱 水-Y5 启动洗衣机-Y67. PLC电机控制外部接线图图7.1 PLC电机控制外部接线图8. FP1型全自动洗衣机控制梯形图图8.1 FP1型全自动洗衣机控制梯形图按下启动按钮SB

16、1，X0 常开触点闭合，输出继电器Y6得电为“1”，同时Y6常开触点闭合自锁；Y6常开触点闭合使输出及电气Y1得电为“1”，进水阀门打开，开始注水。到高水位时，X1常闭触点断开，进水阀门关闭；同时X1常开触点闭合，内部辅助继电器R20得电为“1”，R20常开触点闭合，输出继电器Y2得电为“1”，洗衣机开始正转洗涤；同时计时器T1得电，15s后T1常闭触点断开，Y2断电，正转洗涤停止。同时，T1常开触点闭合，计时器T2得电，3s后T2常开触点闭合，输出继电器Y3得电为“1”，洗衣机开始反转洗涤，同时T3得电，15s后T3常开触点闭合，T4得电，3s后T4常开触点闭合，计数器CT100计数1次；T

17、4常闭触点断开，计时器T1、T2、T3、T4失电复位，T4失电后常开触点恢复闭合，R20得电后，Y2得电，开始正转洗涤，如此循环3次，计数器CT100计数3次后，C100常开触点闭合，输出继电器Y4得电为“1”，排水阀门打开排水，待排水降至低水位时，输入继电器X2常闭触点断开，Y4失电为“0”，停止排水，同时X2常开触点闭合，输出继电器Y5得电为“1”，开始脱水，同时Y5常开触点闭合，Y4得电，继续排水，同时计时器T5得电，10s后T5常闭触点断开，Y5失电为“0”，脱水停止；同时T5常开触点闭合，计数器CT101计数1次。同时T5常开触点闭合，高水位进水阀开始注水，开始第2次大循环，如此循环

18、3次，计数器CT101常开触点闭合，输出继电器Y0得电为“1”，报警器报警，同时计数器T6得电，10s后T6常闭触点断开，Y0失电为“1”，停止报警，自动洗衣过程完成。9.程序语句10. 总结通过这次课程设计，使我更深刻的了解了PLC的原理及广泛应用，更加明白了科技的日新月异，在这学期中对这门课的学习让我明白可编程控制器在生活中的使用是非常的普及。科技是第一生产力，强大的科技力量都是由许多的复杂的知识等作为基础的。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。自己实践才能明白许多道理，本次课程设计不仅锻炼了我们的动手动脑能力，而且让我们明白团队合作的重要性。分工到位，大家一起动脑思考，即可学知识，又能温习知识，何乐而不为。课程实际是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践