3-1全自动洗衣机控制解析

全自动洗衣机的PLC控制步进指令及应用之一任务目标任务分析相关知识任务实施知识链接能力测试研讨与练习主要内容掌握PLC的状态软元件及应用。掌握PLC的状态转移图和步进顺控指令的表达形式及对应关系。掌握单流程状态转移图的编程。任务目标任务分析设计一个用PLC控制的工业洗衣机的控制系统。其控制要求如下：启动时，首先进水，到高水位时停止进水，开始洗涤。正转洗涤15s，暂停3s后反转洗涤15s，暂停3s后再正转洗涤，如此反复30次。洗涤结束后，开始排水，当水位下降到低水位时，进行脱水（同时排水），脱水时间为10s。这样完成一次从进水到脱水的大循环过程。经过3次上述大循环后（第2、第3次为漂洗），进行洗衣完成报警，报警10s后结束全过程，自动停机。相关说明波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安装的。外桶固定，作为盛水用，内桶可以旋转，作为脱水（甩干）用。内桶的四周有许多小孔，使内、外涌的水流相通。洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，控制系统使排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电机拖动，通过电磁离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。电磁离合器失电，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。水位高低分别由高低水位开关进行检测。启动按钮用来启动洗衣机工作。流程图状态转移图状态继电器步进顺控指令状态转移图的编程方法编程注意事项相关知识流程图是由一些图框和流程线组成的，其中图框表示各种操作的类型，图框中的文字和符号表示操作的内容，流程线表示操作的先后次序。流程图有工艺流程图、控制流程图、系统流程图及程序流程图等多种类型。电机循环正反转工作流程图如左边所示。流程图状态转移图又称状态流程图，它是一种用状态继电器来表示的顺序功能图，是FX2N系列PLC专门用于编制顺序控制程序的一种编程方式。如何将流程图转化为状态转移图呢？一是将流程图中的每一个工序（或阶段）用PLC的一个状态继电器来替代；二是将流程图中的每个阶段要完成的工作（或动作）用PLC的线圈指令或功能指令来替代；三是将流程图中各个阶段之间的转移条件用PLC的触点或电路块来替代；四是流程图中的箭头方向就是PLC状态转移图中的转移方向。状态转移图将整个控制过程按任务要求分解，其中的每一个工序都对应一个状态（即步），并分配状态继电器搞清楚每个状态的功能、作用找出每个状态的转移条件和方向根据控制要求或工艺要求，画出状态转移图设计状态转移图的方法和步骤电动机循环正反转控制的状态转移图可以将复杂的控制任务或控制过程分解成若干个状态。相对某一个具体的状态来说，控制任务简单了，给局部程序的编制带来了方便。整体程序是局部程序的综合，只要搞清楚各状态需要完成的动作、状态转移的条件和转移的方向，就可以进行状态转移图的设计。这种图形很容易理解，可读性很强，能清楚地反映全部控制的工艺过程。状态转移图的特点类别符号、点数用途初始状态S0~S9，10点用于SFC的初始状态返回状态S10~S19，10点用于返回原点状态一般状态S20~S499，480点用于SFC的中间状态掉电保持状态S500~S899，400点用于保持停电前状态信号报警状态S900~S999，100点用作报警元件状态继电器步进顺控指令（STL/RET）状态的三要素：驱动负载、指定转移方向和转移条件。其中指定转移方向和转移条件是必不可少的，驱动负载则要视具体情况，也可能不进行实际负载的驱动。状态转移图的编程原则为：先进行负载的驱动处理，然后进行状态的转移处理。状态的转移使用SET指令，不连续转移用OUT指令。在状态转移程序中，所谓的“有电”或“开启”或“激活”可以理解为该段程序被扫描执行；而“无电”或“关闭”或“未激活”则可以理解为该段程序被跳过，未能扫描执行。状态转移图的编程方法与STL步进触点相连的触点应使用LD或LDI指令，步进程序的最后一定要使用RET指令。初始状态可由其他状态驱动，但初始状态可用M8002或M8000进行驱动。STL触点可以直接驱动或通过别的触点驱动Y、M、S、T等元件的线圈和应用指令。不同的STL触点可以驱动同一软元件的线圈。在步的活动状态的转移过程中，相邻两步的状态继电器会同时ON一个扫描周期，可能会引发瞬时的双线圈问题。同一定时器的线圈不可以在相邻的步使用；避兔不能同时接通的两个输出同时动作。编程注意事项并行流程或选择流程中每一分支状态的支路数不能超过8条，总的支路数不能超过16条。若为顺序不连续转移（即跳转），不能使用SET指令进行状态转移，应改用OUT指令进行状态转移。STL触点右边不能紧跟着使用入栈（MPS）指令。STL指令不能与MC、MCR指令一起使用。在FOR、NEXT结构中、子程序和中断程序中，不能有STL程序块，但STL程序块中可允许使用最多4级嵌套的FOR、NEXT指令。需要在停电恢复后继续维持停电前的运行状态时，可使用S500～S899停电保持状态继电器。编程注意事项（续）输入输出输入元件作用输入继电器输出元件作用输出继电器SB1启动按钮X0KA1进水电磁阀Y0SQ1高水位开关X1KM1电机正转控制Y1SQ2低水位开关X2KM2电机反转控制Y2KA2排水电磁阀控制Y3KA3脱水电磁离合器控制Y4KA4报警蜂鸣器控制Y5任务实施——I/O分配任务实施——硬件接线任务实施——梯形图编程任务实施——状态转移图编程任务实施——状态转移图编程输入程序。静态调试。动态调试。其他测试。调试所谓单流程就是指状态转移只可能有一种顺序，没有其他可能。由单流程构成的状态转移图就叫作单流程状态转移图。现实当中并非所有的顺序控制都为一种顺序，含有多种顺序（或路径）的叫分支流程。知识链接--单流程（1）根据控制要求，列出PLC的I/O分配表，画出I/O接线图；（2）将整个工作过程按工作步序进行分解，每个工作步序对应一个状态，将其分为若干个状态；（3）理解每个状态的功能和作用，即设计驱动程序；（4）找出每个状态的转移条件和转移方向；（5）根据以上分析，画出控制系统的状态转移图；（6）根据状态转移图写出指令表。知识链接--单流程编程方案与步骤控制要求为：三盏彩灯HL1、HL2、HL3，按下起动按钮后HL1亮，1s后HL1灭HL2亮，1s后HL2灭HL3亮，1s后HL3灭，1s后HL1、HL2、HL3全亮，1s后HL1、HL2、HL3全灭，1s后HL1、HL2、HL3全亮，1s后HL1、HL2、HL3全灭，1s后，HL1亮……如此循环；随时按停止按钮停止系统运行。单流程编程实例之一任务实施——I/O分配任务实施——程序设计控制要求为：具有手动和自动控制功能，手动时，各动作能分别操作；自动时，按下启动按钮后，从原点开始按图3－13所示的流程运行一周回到原点；图中SQ1～SQ4为行车进退限位开关，SQ5、SQ6为吊钩上、下限位开关。用步进指令设计一个电镀槽生产线的控制程序XO：自动/手动转换，X1：右限位，X2：第二槽限位，X3：第三槽限位，X4：左限位；X5：上限位，X6：下限位，X7：停止，X10：自动位起动，Xll：手动向上，X12：手动向下，X13：手动向右，X14：手动向左，YO：吊钩上，Y1：吊钩下，Y2：行车右行，Y3：行车左行，Y4：原点指示。I/O分配外部接线图系统程序控制要求如下：手动操作时，每个动作均能单独操作，用于将机械手复位至原点位置；连续运行时，在原点位置按起动按钮，机械手按图3-16所示连续工作一个周期。一个周期的工作过程如下：原点→下降→夹紧（T）→上升→右移→下降→放松（T）→上升→左移到原点，时间T由教师现场规定。能力测试——机械手的控制系统X0：自动/手动转换，X1：停止，X2：自动起动，X3：上限位，X4：下限位，X5：左限位，X6：右限位，X7：手动向上，X10：手动向下，X11：手动左移，X12：手动向右，X13：手动夹紧/放松；Y0：夹紧／放松，Y1：上升，Y2：下降，Y3：左移，Y4：右移，Y5：原点指示。系统I/O分配如下：机械手动作示意图设计程序（40分）根据系统控制要求及PLC的I/O分配，试设计其状态转移图。设计接线图（20分）

根据系统控制要求，设计其系统接线图。系统调试（40分）输入程序、静态调试、动态调试、其它测试。调试启动按钮S01用来开启运料小车，停止按钮S02用来手动停止运料小车。按S01小车从原点启动，KM1接触器吸合使小车向前运行直到碰SQ2开关停，KM2接触器吸合使甲料斗装料5s，然后小车继续向前运行直到碰SQ3开关停，此时KM3接触器吸合使乙料斗装料3s，随后KM4接触器吸合，小车返回原点直到碰SQ1开关停止，KM5接触器吸合使小车卸料5s后完成一次循环。配料小车的PLC控制PLC控制运料小车示意图要求小车连续循环与单次循环可按S07自锁按钮进行选择，当S07为“0”时小车连续循环，当S07为“1”时小车单次循环；根据要求画其状态转移图。配料小车（1）的状态转移图见右图。SQ7小车连续循环，按停止按钮S02小车完成当前运行环节后，立即返回原点，直到碰到SQ1开关停止；再按启动按钮S01小车重新运行；根据要求画其状态转移图。配料小车（2）的状态转移图见图要求连续做3次循环后自动停止，中途按停止按钮S02则小车完成一次循环后才能停止；根据要求画出其状态转移图。配料小车（3）的状态转移图见右图。启动按钮S01用来开启运料小车，停止按钮S02用来手动停止运料小车。按S01小车从原点启动，KM1接触器吸合使小车向前运行直到碰SQ2开关停，KM2接触器吸合使甲料斗装料5s，随后KM4接触器吸