1、河南理工大学课程设计说明书 1 PLC 课程设计论文 题目： 全自动洗衣机 PLC 控制 指导教师： 姓名 学号 班级 完成日期： 2012-6-20 河南理工大学课程设计说明书 2 摘要 根据全自动洗衣机的工作原理，利用可编程控制器 PLC 实现控制，说明了PLC 控制的原理方法，特点及控制洗衣机的特色。 针对典型全自动洗衣机的实际控制要求，运用三菱 PLC 顺序控制步进 STL 指令编程方法，在 I/O 分配的基础上，进行 PLC 梯形图程序设计，并对程序运行功能予以分析说明。本全自动洗衣机设计分配有 12 个输入点和 7 个输出点，采 用了 7 个定时器对电机转动进行定时， 2个计数器对
2、洗衣机进行循环控制，实现了注水 -洗涤 -排水 -脱水自动控制。经过PLC 上机模拟调试，与实际控制要求完全一致。 关键词：全自动洗衣机； PLC 控制 。河南理工大学课程设计说明书 3 Abstract According to the work principle of the full-automatic washer, make use of the programmable logical controller PLC realization control, explain the principle method of the PLC control, the special f
3、eatures of the characteristics and the control washer. In view of the typical completely automatic washer actual control request,step-by-steps the STL instruction programming method using the Mitsubishi PLC sequential control,in the I/O assignment foundation carries on the PLC trapezoidal chart prog
4、ramming,and analyzes the explanation to the procedure movement function. This fully automatic washing machine design distribution have 12 input points and seven output points, the seven timer to turn for timing motor, two counter cycle of washing machine control and realized water injection-washing-
5、drainage-dehydration automatic control.After the PLC hands-on simulation debugging is completely consistent with the actual control request. Key words: full-automatic washer PLC control. 目录 前言 . 5 1、系统描述 . 6 1.1 PLC 选型 . 6 1.1.1 概述 . 6 1.1.2 I/O 模块及点数 . 6 1.1.3 PLC 输出类型选择 . 7 图 1 整体框架 . 8 2、资源分配 . 9
6、 2.1 I/O 分配表 . 9 2.2 所用定时器计数器介绍 . 9 3、硬件电路 . 10 3.1 控制主回路 . 10 3.2 I/O 接线图 . 11 . 11 图 3 I/O 接线图 . 11 4 、软件分析 . 11 4.1 软件设计思路 . 11 4.2 程序流程图 . 13 4.3 顺序功能图 . 14 4.4 梯形图程序 . 16 图 6 梯形图 . 22 5、心得体会 . 23 6、参考文献 . 24 7、致谢 . 24 河南理工大学课程设计说明书 5 前言 从古至今，洗衣服都是人类生活中不可 避免的一项家务劳动。然而随着社会的发展，科技的进步，洗衣服也逐渐被机器所替代。从
7、 1874 年至今，洗衣机经历了普通型、半自动型、自动型等类型，然而无论是波轮式、搅拌式还是滚筒式，都在朝着智能化，水流方式多样化，洗衣机方式创造化，设计更趋人性化方向发展。如今智能化的控制已经取代了传统的工业控制，尤其是 PLC 的出现与发展带来了洗衣机的春天。与以往的洗衣机相比， PLC 控制具有：抗干扰性强，可靠性高实现功能齐全，外围电路简单易学易用系统设计与建造工作量小，时间计算精确，维护方便智能化、实时监控、人性化等优点 。这次课程设计主要采用 PLC 控制技术来设计全自动洗衣机控制系统，使得全自动洗衣机工作效率大大提高。同时，洗衣机的操作更加简单方便，有利于人们快速学习与使用。该系
8、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，降低了测试经费。它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。 PLC 又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统， 给系统的维护和使用带来了很大方便。 河南理工大学课程设计说明书 6 1、系统描述 1.1 PLC 选型 1.1.1 概述 1、逻辑控制功能：逻辑控制功能是 PLC 最基本功能之一 ,是 PLC 最基本的应用领域，可取代传统的 继电器控制系统
9、，实现逻辑控制和顺序控制。在单机控制、多机群控和自动生产线控制方面都有很多成功的应用实例。 2、定时控制功能：定时控制功能是 PLC 的最基本功能之一。 PLC 中有许多可供用户使用的定时器，功能类似于继电器线路中的时间继电器。定时器的设定值 (定时时间 )可以在编程时设定，也可以在运动过程中根据需 要进行修改，使用方便灵活。同时 PLC 还提供了高精度的时钟脉冲，用于准确实时控制。 3、计数控制功能：计数控制功能是 PLC 的最基本功能之一。 PLC 为用户提供许多计数器，计数器计数到某一数值时，产生一个状态信号 (计数值到 )，利用该状态信号实现对某个操作的计数控制。计数器的设定值可以在编
10、程时设定，也可以在运行过程中根据需要进行修改。 1.1.2 I/O 模块及点数 输入 /输出接口通常也称 I / O 单元或 I / O 模块，是 PLC 与工业生产现场之间 的连接通道。 PLC 输入接口 -用户设 备需输入 PLC 的各种控制信号，如限位开关、操作按钮、 选择开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量 (要通过模数变换进 入机内 )等，通过输入接口电路将这些信号转换成中央处理单元能够接收和处理的信 号，用这些数据作为 PLC 对被控制对象进行控制的依据。 PLC 输出接口 -路将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电 信号输出，以驱动电磁阀、接触器、电
11、机等被控设备的执行元件。 I / O 接口的作用：电平转换功能：由于外部输入设备和输出设备所需的信号电平是多种多样的 ， 而 PLC 内 部 CPU 的处理的信号是标准电平信号。 I / O 接口的类型：开关量输入 /输出接口模拟量输入 /输出接口输入 /输出 （ I/O）点数： PLC 的 I/O 点数是指 PLC 的 I/O 接口所能接受的输入信号个数河南理工大学课程设计说明书 7 和输出信号个数的总和。本次设计的全自动洗衣机需要 8 个输入点， 11 个输出点。 1.1.3 PLC 输出类型选择 PLC 的输出类型有继电器和晶体管两种类型，两者的工作参数差别较大， 1、继电器和晶体管输出
12、工作原理继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路） ，通常应用于自动控制电路中。电磁式继电器是一种机电元件，通过机械动作来实现触点的通断，是有触点元件。晶体管是一种电子元件，它是通过基极电流来控制集电极与发射极的导通。它是无触点元件。 2、继电器与晶体管输出的主要差别：由于继电器与晶体管工作原理的不同，导致了两者的工作参数存在了较大的差异。 （ 1）驱动负载不同 继电器型可接交流 220V 或直流 24V 负载，没有极性要求；晶体管型只能接直流 24V 负载，有极性要求。继电器的负载电流比较大可以达到 2A，晶体管负载电流为 0.2-0.3A。同时与负
13、载类型有 关。 （ 2）响应时间不同继电器响应时间比较慢（ 约 10ms-20ms ）晶体管响应时间比 较快约， 0.2ms-0.5ms， Y0、 Y1 甚至可以达到 10 us。 （ 3）使用寿命不同继电器由于是机械元件受到动作次数的寿命限制，且与负载容量有关，随着负载容量的增加，触点寿命几乎按级数减少。晶体管是电子原件只有老化，没有使用寿命限制。 3、 继电器与晶体管输出选型原则继电器型输出驱动电流大，响应慢，有机械寿命，适用于驱动中间继电器、接触器的线圈、指示灯等动作频率不高的场合。晶体管输出驱动电流小，频率高，寿命长，适用于控制伺服控制器、固态继电器等要求频率高、寿命长的应用场合。在高
14、频应用 场合，如果同时需要驱动大负载，可以加其他设备（如中间继电器，固态继电器等）方式驱动。 综上所述：全自动洗衣机控制采用三菱公司的 FX2N 系列整体式 PLC。根据设计要求 ，故选择 PLC 的型号为 FX2N-32MR001。 1.2 全自动洗衣机系统概述 本设计是以 三菱 FX2N 系列 PLC 为控制器。 全自动洗衣机基本结构由进水口、轻柔洗标准洗开关、停止按钮、內桶、外河南理工大学课程设计说明书 8 桶、波盘、控制器、排水按钮、 高水位选择开关、中水位选择开关、低水位选择开关、排水口、洗涤电机、脱水按钮等构成。 当给洗衣机通电时， X1 作为标准洗和轻柔洗选择开关。当选择标准洗时
15、，洗衣机将按照标准洗流程工作，选择轻柔洗时按照标准洗流程工作。标准洗与轻柔洗的区别是在工作时电机正传与反转的时间不同，轻柔洗的时间少。 控制系统结构图如图 1 所示： 入机接口 辅助元件 执行元件 传感器 图 1 整体框架 P L C 轻柔洗、标准洗 选择开关 停止按钮 高水位选择开关 中水位选择开关 低水位选择开关 手动排水开关 手动脱水开关 脱水完毕按钮 电磁进水闸线圈 电磁排水闸线圈 接触器线圈 电磁进水闸 电磁排水闸 洗涤电动机 蜂鸣器 高水位浮球开关 中水位浮球开关 低水位浮球开关 水排空浮球开关 河南理工大学课程设计说明书 9 2、资源分配 2.1 I/O 分配表 输入元件 地址编
16、号 输出元件 地址编号 启动切换开关 X1 启动洗衣机 Y0 停止切换开关 X0 进水阀控制 Y1 高水位 X2 电机正转 Y2 中水位 X3 电机反转 Y3 低水位 X4 排水控制 Y4 排空检测传感器 X5 脱水控制 Y5 高水位检测传感器 X6 报警控制 Y6 中水位检测传感器 X7 低水位检测传感器 X10 手动排水 X11 手动脱水 X12 手动脱水完毕按钮 X13 表 1 I/O 分配表 2.2 所用定时器计数器介绍 标准洗流程共用到 7 个定时器， 2 个计数器。 T0：在进水达到指定位置时，停止进水，定时器到两秒时电机开始正转，洗衣机开始搅拌洗衣。 T1：此定时器为电机在转动时
17、正转 30 秒定时。 T2：电机正转 30 秒后，要停两秒，此定时器为定时 2 秒。 T3：电机反转 30 秒定时作用。 T4：电机反转 30 秒后，停 2 秒定时作用。 T5：脱水 30 秒定时作用。 T6：脱水完成后定时报警 2 秒作用。 C0：循环 5 次正转反转计时作用。 C1：循环两次洗衣过程。 河南理工大学课程设计说明书 10 3、硬件电路 3.1 控制主回路 洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。 洗涤完成由蜂鸣器报警 。 全自动洗衣机的线路是由主回路和控制回路组成的。 主回路如图 2 所示： 图 2 控制主回路 为防止全自动洗衣机在工作过程中，电路发生短路，损坏电动机和电路中的各种电气设备，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。全自动洗衣的电机容量较小，主电路中的熔断器可同时作为控
