全自动洗衣机课程设计

1、 2009级课程设计说明书模板 全自动洗衣机PLC控制 系 、 部： 电信系 学生姓名： 指导教师： 职称 专 业： 自 动 化 班 级： 完成时间： 摘 要 PLC可编程序控制器：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是: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.该设计描述了全自动洗衣机控制系统的运作要求。实现了洗衣机进水、洗涤、排水、脱水、报警

2、到自动停机的循环过程。设计了相应的系统软件，结合相应的硬件系统实现。 本文采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC 作为核心控制器进行全自动洗衣机控制系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据全自动洗衣机控制系统总体控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配,并进行现场调试关键词：全自动洗衣机控制 ； PLC ； PLC程序设计目录第一章 引言- 1 -1.1 设计背景描述- 1 -第二章 系统设计方案- 3 -2.1 系统功能描述- 3 -2.2 控制方式选择- 3 -2.3 系统控制要求- 5 -2.4 PLC控制系统设计的基本原则-

3、6 -第三章 硬件电路设计- 7 -3.1 PLC选型- 7 -3.2 I/O点分配- 7 -3.3 I/O接线图- 8 -第四章 软件设计- 9 -4.1 全自动洗衣机控制程序流程图- 9 -4.2 梯形图- 10 -4.3 梯形图分析- 12 -第五章 设计总结- 13 -结束语- 14 -参考文献- 15 - 第一章 引言1.1 设计背景描述 古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并不像田园诗描绘的那样充满乐趣、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是辛苦劳累。 现在，全自动洗衣机已经进入了千家万户之中，极大的方便了人们

4、的日常生活，提高了人们的生活质量，使人们从那繁重的体力劳动中解脱出来。 PLC控制与继电器、单片机控制相比可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长。本文是基于三菱FX2N系列PLC的全自动洗衣机梯形图系统的设计，设计完善的全自动洗衣机控制系统，以满足控制要求，实现洗衣自动化的控制。洗衣机的应用现在比较普遍。全自动洗衣机的实物示意图如下图1.1所示。 图1.1 自动洗衣机示意图 所谓全自动洗衣机，就是将洗衣的全过程(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,洗衣完成时由扬声器发出响声。 本文是基于三菱FX2N系

5、列PLC的全自动洗衣机梯形图系统的设计，设计完善的全自动洗衣机控制系统，以满足控制要求，实现洗衣自动化的控制。 第二章 系统设计方案2.1 系统功能描述 全自动洗衣机的由内外桶、进水口、启动和停止按钮、控制器、进水按钮、水位开关、排水口和洗条电机组成。洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的，外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的四周有很多小孔，使内、外桶的水流相通。系统结构框图如下：全自动洗衣机的进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统把进水阀打开，经进水管将水注人外桶，排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水又外桶排到机外。洗衣机正转，反

6、转由洗涤电机驱动波轮正反来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电机带动内桶正转进行甩干；高低水位开关分别用来测高低水位；启动按钮用来启动洗衣机工作；停止按钮用来实现紧急工况下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。2.2 控制方式选择家用洗衣机由家用220V电力拖动，由于PLC相比较于其他的控制技术有以下几个优点 1.实时性 （1）由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提，信号处理时间短，速度快。 （2）基于信号处理和程序运行的速度，PLC经常用于处理工业控制装置的安全联锁保护 （3）更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。2.高可靠性 （1）所有

7、的I/O输入输出信号均采用光电隔离，使工业现场的外电路与控制器内部电路之间电气上隔离。 （2）各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为1020m （3）各模块均采用屏蔽措施，以防止噪声干扰 （4）采用性能优良的开关电源。 （5）对采用的元器件进行严格的筛选。 （6）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采取有效措施，以防止故障扩大。大型控制器还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,以及实现电源模块冗余、IO模块冗余，使可靠性更进一步提高。3.系统配置简单灵活 （1）控制器 产品种类繁多，规模可分大、中、小等。 （2）I/O卡件种类丰富，可根据

8、自控工程实现功能要求不同，而进行不同的配置 （3）满足控制工程需要前提下，I/O卡件可灵活组合。4.丰富的I/O卡件控制器针对不同的工业自控工程的现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等,有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。 另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。5.控制系统采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型控制器以外，绝大多数控制器均采用模块化结构。控制器的各个部件，包括CPU

9、，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。6.价格优势质优价廉，性价比高。7.安装简单，维修方便可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。由于PLC有以上优点且能在恶劣的条件下运行，故选用PLC作为主控制单元。由于家用洗衣机功率较小，故可选用额定功率180W的电机拖动。开发应用PLC 的设计任务分为硬件和软件设计两部分

10、。顺序控制的编程步骤如下：1. 列出PLC输入输出点分配表。2. 根据系统控制要求画出顺序控制的状态流程图。3. 根据状态流程图编写出相应的梯形图。4. 调试程序。2.3 系统控制要求 PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低） 时停止进水。（2）2秒后开始洗涤。（3）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。（4） 如此循环3次后开始排水，排空后（水位下降到低位）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。（5） 若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作

11、，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。（6）报警10秒结束全部过程，自动停机。（7） 此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。2.4 PLC控制系统设计的基本原则 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：1. 充分发挥PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。2. 保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，

12、以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下(如突然掉电再上电、按钮按错等)，也能正常工作。3. 在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。4. 由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。第三章 硬件电路设计3.1 P

13、LC选型 PLC是一种用作数字控制的专用电子计算机，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。它是整体模块形式，由它作为洗衣机控制系统，在硬件设计上就相对简单点。通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择抵挡的三菱FX2N系列FX2N-32MR，可以完全满足其要求，FX2N-32MR有32个I/O，根据输入，输出口的总点数，考虑留有适当余量，采用三菱FX2N-32MR型PLC如图3.1所示，可满足设计要求。 如图3.1 三菱FX2N-32MR实物3.2 I/O点分配 表1 P

14、LC的I/O分配表输入输出元件端口作用元件端口作用SB1X0启动按钮YV1Y0进水电磁阀SB2X1停止按钮KM1Y1电机正转接触器SB3X2排水按钮KM2Y2电机反转接触器SL1X3高水位开关YV2Y3排水电磁阀SL2X4低水位开关YC1Y4脱水电磁离合器KM3Y5报警蜂鸣器3.3 I/O接线图图3.3 PLC的I/O接线图 第四章 软件设计4.1 全自动洗衣机控制程序流程图图4.1 全自动洗衣机控制流程图4.2 梯形图 工步介绍： s0 初始化 s20洗衣机进水 s21电动机正转 s22电动机反转 s23洗衣机脱水 s24报警4.3 梯形图分析 按下启动按钮，X0为ON，进入工步S20，y0

15、为ON，打开进水电磁阀。当水位到达高水位时，X3为ON，M0自锁，同时断开进水电磁阀，同时T0为ON，记时2秒。进入工步2，电动机正转，开始接通Y1（正向洗涤），并启动定时器T1。15s后，T1触点动作，使Y1为OFF，停止正向洗涤，并启动定时器T2。经过3s的暂停，T2触点为ON，进入工步S22.电动机反转，开始反向洗涤，并启动定时器T3。反洗15s后，T3触点动作，使Y2(反转洗涤)为OFF，停止反向洗涤，并启动定时器T4。经过3s的定时，T4动作，使计数器C0计一次时，同时判段记数次数若为3，并且X4（底水位）接通则进2工步S23, 同时复位C0.若不为3则进入工步S21重新进行从正向洗

16、涤开始到反向洗涤结束的小循环只到 C0是3为止。当C0满3且进入工步S23（脱水）后，边排水边脱水同时 T5记时10秒，10秒后C1通记数一次若C1不为3则进入工步s20开始大循环，若C1是3则进入工步S24,开始报警接通Y5（报警）同时T6记时10秒后T6触点通，复位S20-S24,程序结束。第五章 设计总结可编程控制器(PLC)技术是一门实践性很强的专业课，可编程控制器技术在当今社会发展异常迅速，各生产厂家也推出了许多强大的新型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。在这次设计以前

17、，我对PLC一点也不懂，对指令感觉好模糊，当我拿到课程设计任务书时，感觉把课题完整的做出来太难了，但后来通过在PLC实验室不断的调试程序以及老师的耐心指导，经过两周的时间，我终于把设计完成了，但由于是初次进行此类的设计，难免有些地方想得不够周到、详细，控制系统也存在着一定的缺陷，程序的设计不是很简便，PLC的I/O口接线图画得也不是很好,但看着自己的设计成果，心里也有一种成就感，即使自己所做的东西不够完美。通过这次课程设计，我了解了PLC基本逻辑指令的应用，理解了区间比较指令的应用范围，熟悉了SFC编程的方法和技巧，知道怎样去设计一个PLC应用程序，也感觉得到了PLC在控制方面的巨大优势和潜力

18、，同时也更增强了我学好PLC的决心和信心。 在这次课程设计的过程中，由于PLC编程软件存在一定的局限性,从而导致在把程序导入Word时发生了很大的困难,我们只能通过屏幕捕捉、图形剪切，最后才能完整的把所要求的程序写在Word里，如果有更好的编程软件,相信我们会把PLC学得更好,课程设计也会做得更有质量。在此要感谢我的指导老师罗老师对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。结束语该系统采用PLC 为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。此外，PLC 可以重复使用，降低了