PLC-全自動(dòng)洗衣機(jī)要點(diǎn)

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1、 《電氣控制與 PLC應(yīng)用》課程設(shè)計(jì)說明書 題 目：全自動(dòng)洗衣機(jī) PLC控制 學(xué)生姓名： 趙金 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 班 級(jí)： 1301 學(xué) 號(hào)： 1310740106 指導(dǎo)教師： 張峰 職稱 教師 完成時(shí)間： 2016-5-25 目錄 一、緒論 .........................................

2、............................................................................................. - 1 - 1.1、全自動(dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀 ......................................................................................... - 1 - 1.2、設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的意義 ................................................................

3、......................... - 1 - 1.3、全自動(dòng)洗衣機(jī)主要實(shí)現(xiàn)功能 ..................................................................................... - 1 - 二、硬件電路的實(shí)現(xiàn) .................................................................................................................. - 2 - 2.1 主控電路設(shè)計(jì) ....

4、........................................................................................................... - 2 - 2.1.1 PLC 簡(jiǎn)介 ......................................................................................................... - 2 - 2.1.2 控制器 I/O 口分配表 ...............................

5、......................................................... - 4 - 2.1.3 全自動(dòng)洗衣機(jī) PLC 控制的硬件圖 ................................................................... - 5 - 2.2 單相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)........................................................................... - 5 - 2.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì) ............

6、................................................................................................... - 7 - 2.4 進(jìn)排水控制電路設(shè)計(jì) ................................................................................................... - 8 - 2.4.1 進(jìn)水閥閥門簡(jiǎn)介 .................................................

7、............................................... - 8 - 2.4.2 進(jìn)水閥門控制電路設(shè)計(jì) .................................................................................. - 10 - 2.4.3 排水閥門簡(jiǎn)介 .................................................................................................. - 11 - 2.4

8、.4 排水閥門控制電路設(shè)計(jì) .................................................................................. - 12 - 2.5 水位檢測(cè)電路設(shè)計(jì) ..................................................................................................... - 13 - 三、軟件程序?qū)崿F(xiàn) ......................................................

9、.............................................................. - 14 - 3.1 軟件開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 ..................................................................................................... - 14 - 3.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)程序流程圖 ...................................................................................

10、...... - 15 - 3.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)功能梯形圖編程實(shí)現(xiàn).......................................................................... - 17 - 3.4 系統(tǒng)調(diào)試 ..................................................................................................................... - 21 - 結(jié)束語 .......................................

11、..................................................................................................... 23 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................... 24 附錄 .......................................

12、......................................................................................................... 25 指令表清單： ......................................................................................................................... 25 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 一、緒論 1.1

13、、全自動(dòng)洗衣機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀 目前洗衣機(jī)是一種耳熟能詳?shù)募矣秒娖鳎?隨著科技的進(jìn)步和人們生活質(zhì)量的 提高，以及人們對(duì)精神文明的高度追求， 那么全自動(dòng)洗衣機(jī)也揭開了面紗， 現(xiàn)在 做的比較好的，國內(nèi)有小天鵝、海爾、榮事達(dá)等等，國外有西門子，博世等等。 這些廠家所生產(chǎn)的全自動(dòng)洗衣機(jī)還是比較好的， 但所謂物以稀為貴， 所以相對(duì)來 說價(jià)格還存在很大的異議。 而人們追求的高質(zhì)量生活， 也就對(duì)這些不是很過問了， 只要買來好用就可以了，所以目前市場(chǎng)上還是有很大的發(fā)展空間。 1.2、設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的意義 全自動(dòng)洗衣機(jī)以其固有的優(yōu)點(diǎn)

14、還是贏得了很多的消費(fèi)者的信賴，應(yīng)用而生， 它將是現(xiàn)在到未來的星星產(chǎn)品， 所以有必要開發(fā)和改善現(xiàn)有的全自動(dòng)洗衣機(jī)， 應(yīng) 用最先進(jìn)的科技技術(shù) ，投入最少的資金。而目前隨著 PLC 價(jià)格下降， PLC 的應(yīng) 用不斷普及，同時(shí)， PLC 本身所具有的：可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、 體積小、功耗低、便于維護(hù)等特點(diǎn)使得 PLC 成為工控領(lǐng)域的首選控制器，所以 可以應(yīng)用該產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)， 從而達(dá)到洗衣機(jī)自動(dòng)化控制， 更多的贏得消費(fèi)者的青 睞。 1.3、全自動(dòng)洗衣機(jī)主要實(shí)現(xiàn)功

15、能 本篇論文所設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能主要包括：自動(dòng)洗滌，自動(dòng)漂洗，自 動(dòng)脫水三個(gè)主要階段，同時(shí)可手控洗滌衣物。 - 1 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 通過 PLC 具體實(shí)現(xiàn)過程為：（1）按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開關(guān)， 注水直到水 位開關(guān)設(shè)定的水位， 關(guān)閉進(jìn)水閥。（2）關(guān)閉進(jìn)水閥后延時(shí) 2s，然后開始洗滌。（3） 洗滌時(shí)，洗衣機(jī)滾筒首先正轉(zhuǎn) 30s，停止 2s，然后再反轉(zhuǎn) 30s，停止 2s（4）如此 循環(huán) 5 次，總共 320s 后開始排水，水排空以后開始脫水，脫水時(shí)間為 30s（ 5） 第一次脫水完成后

16、開始自動(dòng)漂洗，重復(fù)（ 2）～（ 5）的步驟，一共清洗兩遍（ 6） 清洗完成后，洗衣機(jī)報(bào)警 3s 提示洗衣完成并且自動(dòng)停機(jī)（ 7）在自動(dòng)控制的過程 中若按下停車按扭，可進(jìn)入手動(dòng)控制過程，可手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水。 二、 硬件電路的實(shí)現(xiàn) 本篇論文所設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)所包含的硬件電路主要有：主控電路設(shè)計(jì)、 單相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)、 報(bào)警電路設(shè)計(jì)、 進(jìn)排水控制電路設(shè)計(jì)、 水位 檢測(cè)控制電路設(shè)計(jì)等。 2.1 主控電路設(shè)計(jì) 2.1.1 PLC 簡(jiǎn)介 本文設(shè)計(jì)

17、的全自動(dòng)洗衣機(jī)所采用的控制器為三菱公司 FX 2n 系列 PLC—— FX2n-48MR-D 。 可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)， 其硬件結(jié)構(gòu)基本上 與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成有： ⑴、電源 可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。 如果沒有一個(gè)

18、 - 2 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的， 因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去⑵、中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時(shí)， 首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場(chǎng)各輸入

19、裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序， 經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入 I/O 映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性， 近年來對(duì)大型可編程邏輯控制器還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 ⑶、存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器主要包括： 系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。 存放系統(tǒng)軟

20、件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。⑷、輸入輸出接口電路 ①．輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路， 作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。 ②．輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、 選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成， 作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。 ⑸、功能模塊 如計(jì)數(shù)、定時(shí)等功能模塊。 ⑹、通信模塊 - 3 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 主要用于 PLC 與其她控制器之間的通信，如

21、SCI 通信等。 可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(diǎn)： ⑴、系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長；也能進(jìn)行連續(xù)過程的 PID 回路控制；并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動(dòng)化。 ⑵、使用方便，編程簡(jiǎn)單，采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而 無需計(jì)算機(jī)知識(shí)， 因此系統(tǒng)開發(fā)周期短， 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。 另外，可在線修改程序， 改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。 ⑶、能適應(yīng)各種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，遠(yuǎn)高于其她各種機(jī) 型。 正是由于以上特點(diǎn) PLC 被廣泛應(yīng)用于個(gè)工程控制領(lǐng)域。 FX -48MR-

22、D 型 PLC 屬于 FX 2n 系列，具有 48 個(gè) I/O 點(diǎn)數(shù)（輸入 24 點(diǎn)，輸 2n 出 24 點(diǎn)）的基本單元，繼電器輸出型，使用 24V 電源。 2.1.2 控制器 I/O 口分配表 表 2.1 控制器 I/O 口分配表 輸入 輸出 停止 X000 啟動(dòng)洗衣機(jī) Y000 啟動(dòng) X001 進(jìn)水閥 Y001 高水位 X002 正轉(zhuǎn) Y002 中水位 X003 反轉(zhuǎn) Y003 低水位 X004 排水 Y004 排空檢測(cè) X005 脫水 Y0

23、05 高水位檢測(cè) X006 報(bào)警 Y006 中水位檢測(cè) X007 低水位檢測(cè) X010 手動(dòng)排水 X011 手動(dòng)脫水 X012 - 4 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 2.1.3 全自動(dòng)洗衣機(jī) PLC 控制的硬件圖 圖 2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī) PLC 控

24、制的硬件圖 如圖 2.1 所示，按鍵 S1-S11分別為不同信號(hào)信號(hào)輸入， COM 口為公共接地端，Y000-Y006 分別為不同控制信號(hào)輸出端， 輸出控制信號(hào)控制執(zhí)行電路的工作 狀態(tài)。 2.2 單相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路設(shè)計(jì) 單相異步電動(dòng)機(jī)主要用于為洗衣機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)提供動(dòng)力， 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路 用于控制電機(jī)的啟停，正反轉(zhuǎn)等，保證全自動(dòng)洗衣機(jī)的各項(xiàng)功能正常運(yùn)行。 根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能設(shè)計(jì)出的單相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路如下： - 5 -

25、 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 圖 2.2 單相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖 如圖 2.2 所示， KQ 為刀開關(guān)，相當(dāng)于洗衣機(jī)的插頭， FU1 為熔斷器，可以 保護(hù)電機(jī)不至于因工作異常導(dǎo)致電流過大而使電機(jī)燒毀。 KM1 、KM2 分別為繼 電器的動(dòng)合觸點(diǎn)，分別控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 電路的工作原理

26、為：當(dāng) KM1 接通時(shí)，電容器串聯(lián)在啟動(dòng)繞組繞組上，則電 流 I 相位約 90，設(shè)此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng) KM1 斷開， KM2 接通時(shí)，電容器從啟動(dòng)繞組切斷到工作繞組中， 則電流 I 工作繞組超前啟動(dòng)繞組相位約 90，從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)，在該電路中實(shí)質(zhì)上是主、副繞組相互交換來實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的， 因此這種單相異步電動(dòng)機(jī)的工作繞組和啟動(dòng)繞組必須是可以互換的。 所以它的工作繞組、啟動(dòng)繞組的線圈匝數(shù)線徑，所占槽位數(shù)都是應(yīng)該完全相同的。 - 6 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書

27、 圖 2.3 單相異步電動(dòng)機(jī)控制電路 如圖 2.3 所示，控制電路工作電壓與 PLC 電源相同，其中 R4 為限流電阻， NPN 型三極管 PE8050 在電路中用作開關(guān)管的功能， PE8050 其耐壓值為 30V，額定電流為 1.5A，所以可在此電路中安全使用。此控制電路的工作必須在啟動(dòng) 信號(hào)為 1 的條件下，當(dāng)正轉(zhuǎn)控制信號(hào)為 1，反轉(zhuǎn)控制信號(hào)為 0 時(shí)，繼電器 KM1 線圈得電，驅(qū)動(dòng)電路中繼電器

28、KM1 常開觸點(diǎn) KM1 閉合，電機(jī)正轉(zhuǎn)。當(dāng)正轉(zhuǎn)控 制信號(hào)為 0，反轉(zhuǎn)控制信號(hào)為 1 時(shí)， KM1 線圈失電，動(dòng)合觸點(diǎn) KM1 斷開，繼電 器 KM2 線圈得電，驅(qū)動(dòng)電路中，繼電器 KM2 的常開觸點(diǎn)閉合，電機(jī)反轉(zhuǎn)。啟動(dòng)信號(hào)為 0 時(shí)，整個(gè)控制電路失電，繼電器 KM1 、KM2 線圈失電，動(dòng)合觸點(diǎn)斷開，電機(jī)停止，洗衣機(jī)停止工作。 2.3 報(bào)警電路設(shè)計(jì) 報(bào)警電路工作于洗衣機(jī)完成洗衣后，自動(dòng)報(bào)警 3s，告知洗衣完成。然后自動(dòng) 停機(jī)。 - 7 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書

29、 圖 2.4 報(bào)警電路電路圖 如圖 2.4 所示，當(dāng)報(bào)警控制信號(hào)為 1 時(shí)，蜂鳴器發(fā)聲報(bào)警。 2.4 進(jìn)排水控制電路設(shè)計(jì) 2.4.1 進(jìn)水閥閥門簡(jiǎn)介 本文所選擇的進(jìn)水電磁閥為海鷹 FCD3-4 型單頭進(jìn)水電磁閥。其控制簡(jiǎn)單， 使用方便，體積小，價(jià)格低，性能優(yōu)良。

30、 - 8 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 圖 2.5 單頭進(jìn)水電磁閥 由圖 2.5 可知，該電磁閥的額定工作電壓為 220V，額定工作電流 26mA。

31、 圖 2.6 海鷹 FCD3-4 型單頭進(jìn)水電磁閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 - 9 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 進(jìn)水閥的結(jié)構(gòu)圖如圖 2.6 所示，未通電時(shí)， 電磁線圈 13 無電流通過， 動(dòng)鐵芯 7 的橡膠堵頭 6 在復(fù)位彈簧 8 作用下，將閥門接盤 5 的中心孔 D 封閉。此時(shí)注入水經(jīng)過濾網(wǎng) 16 流入進(jìn)水腔 B 內(nèi)，再經(jīng)由閥門接盤 5 的平面孔 A 流八平衡腔 E 內(nèi)， 平衡腔 E 內(nèi)的注入水不能外泄。由于注入的自來水有一定的水壓，而橡膠皮閥 門 4 平衡腔 E 側(cè)的受壓面積大于其進(jìn)水腔 B 的受壓面積，使作用于橡膠閥門 4

32、 的 E 側(cè)壓大于 B 側(cè)壓力。因此橡膠閥門 4 在 E 側(cè)壓力的作用下緊緊地壓在閥體 3 出水通道 C 右端的閥座上，將出水通道 C 封閉，注入水不能流入 C 內(nèi)，進(jìn)水 閥呈關(guān)閉狀態(tài)。 接通電源后，電磁線圈 13 有交流電流流過，產(chǎn)生的磁力吸引鐵芯 7 和橡膠 堵頭 6 向右移動(dòng)，閥門接盤 5 的中心孔 D 被打開，平衡腔內(nèi)的注入水從中心孔 D 流出。中心孔 D 的面積大于平衡孔 A 的面積． E 腔內(nèi)的注入水從中心孔 D 流出 的流量遠(yuǎn)大于平衡孔 A 流入的流量，使 E 腔內(nèi)水的壓力很快下降，橡膠閥門 4 在 B 側(cè)壓力大于 E 側(cè)

33、壓力的作用下向右鼓起，進(jìn)水閥呈開啟狀態(tài)，注入水從進(jìn)水閥過濾網(wǎng)，經(jīng)進(jìn)水腔 B 和出水通道 C 流入盛水桶內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)水。到達(dá)設(shè)定水位后， 水位監(jiān)測(cè)元件向微處理器輸入水位監(jiān)測(cè)信號(hào)， 程控器對(duì)進(jìn)水閥停止供電。進(jìn)水閥閉合，停止進(jìn)水，與此同時(shí)，電動(dòng)機(jī)得到指令運(yùn)行而進(jìn)入洗滌程序。 2.4.2 進(jìn)水閥門控制電路設(shè)計(jì) - 10 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 圖 2.7 進(jìn)水閥門

34、控制電路 如圖 2.7 所示，當(dāng)進(jìn)水閥控制信號(hào)為 1 時(shí)，繼電器 KM4 線圈得電，繼電器動(dòng)合觸點(diǎn)閉合， 進(jìn)水電磁閥工作， 當(dāng)進(jìn)水電磁閥控制信號(hào)為 0 時(shí)，繼電器線圈失電，動(dòng)合觸點(diǎn)斷開，進(jìn)水閥自動(dòng)關(guān)閉，停止進(jìn)水。 2.4.3 排水閥門簡(jiǎn)介 本文設(shè)計(jì)所使用的排水閥為外排水式排水閥， 外排水式即將排水閥設(shè)在洗衣 桶之外。外排水式排水閥主要由牽引機(jī)構(gòu)與閥門兩部分構(gòu)成。 圖 2.

35、8 排水閥牽引機(jī)構(gòu) 洗滌時(shí)，電磁閥不得電，銜鐵處在被拉出位置，排水閥關(guān)閉（不流水） ，當(dāng) 有放水或兼有甩干程序時(shí)， 電磁閥端子上得電， 瞬間產(chǎn)生巨大的磁力， 使銜鐵能 很快被吸入，并將排水閥門打開，開始排水。 - 11 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 圖 2.9 排水閥門機(jī)械

36、結(jié)構(gòu) 外排水閥安裝于排水管的閥座上，排水管接在洗衣桶出水口上。排水閥的開啟和關(guān)閉由排水拉帶控制。 在排水拉帶放松時(shí)， 橡膠閥在排水閥彈簧力的作用下壓緊在閥座上，依靠橡膠閥口的彈性變形起到封閉作用。當(dāng)排水拉帶被拉起時(shí)， 排水拉帶克服彈簧力， 將橡膠閥拉起， 水即從橡膠閥與閥座間的開口流出。 橡膠閥另一端由排水閥蓋壓緊在閥座上而不能漏水。 2.4.4 排水閥門控制電路設(shè)計(jì) 圖 2.10 排水閥門控制電路

37、 - 12 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 排水閥控制電路工作原理與圖 2.7 進(jìn)水閥門控制電路原理相同，在此不再贅 述。 2.5 水位檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 圖 2.11 水位檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 如圖 2.11 所示，水位檢測(cè)電路的工作原理是通過桶內(nèi)三個(gè)水位感應(yīng)電極感應(yīng) 水位，當(dāng)水位到達(dá)低水位感應(yīng)電極時(shí)， 低水位所接開關(guān)管導(dǎo)通， 低水位輸出信號(hào)

38、 端輸出低電平， PLC 捕捉電平后執(zhí)行相關(guān)程序，高水位與低水位工作原理相同。 通過各模塊電路的組合調(diào)試， 由 PLC 控制的全制動(dòng)洗衣機(jī)的硬件電路設(shè)計(jì)基 本完成。 - 13 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 三、軟件程序?qū)崿F(xiàn) 根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能要求，軟件設(shè)計(jì)主要完成以下功能： （ 1）按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開關(guān)后，洗衣機(jī)啟動(dòng)，并且開始注水，直到水位上升到開關(guān)設(shè)定的水位，關(guān)閉進(jìn)水閥。 （ 2

39、）關(guān)閉進(jìn)水閥后延時(shí) 2s，然后自動(dòng)開始洗滌。 （ 3）洗滌時(shí)，洗衣機(jī)滾筒首先正轉(zhuǎn) 30s，停止 2s，然后再反轉(zhuǎn) 30s，停止 2s。 （ 4）如此循環(huán) 5 次，總共 320s后開始排水，水排空以后開始脫水，脫水時(shí)間為 30s。 （ 5）第一次脫水完成后開始自動(dòng)漂洗，重復(fù)（ 2）～（ 5）的步驟，一共清洗兩遍。 （ 6）清洗完成后，洗衣機(jī)報(bào)警 3s 提示洗衣完成并且自動(dòng)停機(jī)。 （ 7）在自動(dòng)控制的過程中若按下停車按扭，可進(jìn)入手動(dòng)控制過程，手動(dòng)控制主要包括可手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水。 3.1 軟件開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介

40、本 設(shè) 計(jì)所 使 用 的 編 程 環(huán) 境 為 三菱 公 司 開 發(fā)的 PLC 編 程 軟件 GX Developer8.52。該軟件適用于 Q、QnU、QS、QnA、 AnS、AnA 、FX 等全系列 可編程控制器。支持梯形圖、指令表、 SFC、 ST 及 FB、 Label 語言程序設(shè)計(jì)， 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫 PLC 程序 功能。使用簡(jiǎn)單，操作方便，是 PLC 編程人員比較親賴的開發(fā)環(huán)境之一。

41、- 14 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 圖 3.1 GX Developer8.52 啟動(dòng)畫面 圖 3.2 GX Developer8.52 工作界面 3.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)程序流程圖

42、 - 15 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 開始 水位選擇 啟動(dòng)進(jìn)水 到達(dá)預(yù)設(shè)水位 暫停 2s 正轉(zhuǎn) 30 s 暫停 2s 反轉(zhuǎn) 30 s 暫停 2s 否 是否已洗滌 5次 是 排水 到達(dá)水位 脫水 30s 否 是否反復(fù)洗滌 3 次 是 報(bào)警 3 s 停機(jī) 是否手動(dòng)排水 是否手動(dòng)脫水 是

43、 是 手動(dòng)排水 手動(dòng)脫水 圖 3.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)程序流程圖 - 16 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 3.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)功能梯形圖編程實(shí)現(xiàn) 本設(shè)計(jì)所采用的編程方法主要為采用步進(jìn)梯形指令構(gòu)成步進(jìn)梯形圖。 步進(jìn)梯形指令簡(jiǎn)稱步進(jìn)指令。三菱 FX 系列 PLC 有兩條步進(jìn)指令： STL 和 RET，STL是步進(jìn)開始指令， RET 是步進(jìn)結(jié)束之令。利用這兩條指令就可以很方便地對(duì)順序控制系統(tǒng)的功能圖進(jìn)行編程。 下面根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)所需要實(shí)現(xiàn)的功能對(duì)梯形圖進(jìn)行分析。

44、 特殊輔助繼電器 M8002 為初始化脈沖，僅在運(yùn)行開始瞬間接通。此條指令作用為在系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)激活初始狀態(tài) S0。 X002 為停止開關(guān)信號(hào)輸入端子， X012 與 X013 分別為手動(dòng)排水與手動(dòng)脫水控制開關(guān)信號(hào)輸入端子， Y005、Y006 分別表示排水與脫水控制信號(hào)輸出端子。此段梯形圖完成的功能為： 在停車開關(guān)按下后根據(jù) X012、X013 狀態(tài)分別實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水與脫水。 X001 為啟動(dòng)信號(hào)輸入端子，此段梯形圖完成狀態(tài) S0 對(duì)應(yīng)功能，即：在無停 止信號(hào)的前提

45、下，清零計(jì)數(shù)器 C1（計(jì)數(shù)器 C1 功能將在后面程序中具體說明） ，同時(shí)如果啟動(dòng)開關(guān)按下，激活狀態(tài) S20。 - 17 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 此段梯形圖為狀態(tài) S20 所對(duì)應(yīng)的功能， X003、X004、X005 分別為高、低、中三個(gè)水位選擇開關(guān)信號(hào)輸入端子， X007、X010、X011 分別為高、中、低三種水位檢測(cè)狀態(tài)的信號(hào)輸入端子， Y002 為進(jìn)水控制信

46、號(hào)輸出端子。此段梯形圖功能為：清零計(jì)數(shù)器 C0(計(jì)數(shù)器 C0 功能將在后面程序中具體說明 )，打開進(jìn)水閥，開始進(jìn)水，同時(shí)根據(jù)設(shè)定的水位， 檢測(cè)水位是否到達(dá)設(shè)定水位， 如果到達(dá)則激活狀態(tài) S21。 此段梯形圖為狀態(tài) S21 所對(duì)應(yīng)的功能，主要完成關(guān)閉進(jìn)水閥后延時(shí) 2s 的功 能。延時(shí)時(shí)間到后激活狀態(tài) S22。定時(shí)器 T0 定時(shí)時(shí)間為 2s。 此段梯形圖為狀態(tài) S22 所對(duì)應(yīng)的功能，狀態(tài) S22 主要完成啟動(dòng)洗衣機(jī)滾桶，

47、 正轉(zhuǎn) 30s，時(shí)間到達(dá)后，激活狀態(tài) S23。Y001 為啟動(dòng)信號(hào)輸出端子， Y003 為洗 衣機(jī)滾筒正轉(zhuǎn)控制信號(hào)輸出端子，定時(shí)器 T1 定時(shí)時(shí)間為 30s。 - 18 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 此段梯形圖為狀態(tài) S23 所對(duì)應(yīng)的功能，主要完成洗衣機(jī)洗滌時(shí)， 滾筒正轉(zhuǎn) 30s 完成后的停止轉(zhuǎn)動(dòng) 2s 的功能。定時(shí)器 T2 定時(shí)時(shí)間為 2s。 此段梯形圖為狀態(tài)

48、 S24 所對(duì)應(yīng)的功能，狀態(tài) S24 主要完成洗衣機(jī)滾筒反轉(zhuǎn)30s，時(shí)間到后，激活狀態(tài) S25 的功能。 Y004 為洗衣機(jī)滾筒反轉(zhuǎn)控制信號(hào)輸出端子，定時(shí)器 T3 定時(shí)時(shí)間為 30s。 此段梯形圖為狀態(tài) S25 所對(duì)應(yīng)的功能，完成的主要功能為：洗衣機(jī)滾筒停轉(zhuǎn)2s，同時(shí)判斷洗滌過程是否已經(jīng)進(jìn)行了 5 次循環(huán)了，如果沒有，激活狀態(tài) S22，繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行從狀態(tài) S20 到狀態(tài) S25 的程序，如果洗滌已經(jīng)完成了 5 次循環(huán)過程了，激活狀態(tài) S26。定時(shí)器 T4 定時(shí)時(shí)間為 2s，C0 計(jì)數(shù)器用于

49、記錄洗滌循環(huán)次數(shù)，每完成一次洗滌過程計(jì)數(shù)器 C0 加 1，設(shè)定值為 5。 - 19 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 此段梯形圖為狀態(tài) S26 所對(duì)應(yīng)的功能，該主要功能為：在完成 5 次洗滌之后，自動(dòng)排水，排完水后激活狀態(tài) S27。Y005 為排水控制信號(hào)輸出端子， X006 為檢測(cè)排空信號(hào)輸入端子。 此段梯形圖為狀態(tài) S27

50、所對(duì)應(yīng)的功能， 狀態(tài) S27 主要完成排完水后對(duì)衣物進(jìn)行脫水 30s，同時(shí)判斷是否對(duì)衣物已經(jīng)清洗了兩遍，如果未達(dá)到兩遍，則再次激活狀態(tài) S20，重復(fù)狀態(tài) S20 到 S27 的程序，如果清洗次數(shù)達(dá)到兩遍后，激活狀態(tài)S28。 Y006 為脫水控制信號(hào)輸出端子，定時(shí)器 T5 的定時(shí)時(shí)間為脫水時(shí)間 30s。計(jì)數(shù)器 C1 記錄清洗次數(shù)， 設(shè)定值為 3，因?yàn)榈谝淮斡?jì)數(shù)器加 1 并不是清洗過程，所以要完成兩次清洗，計(jì)數(shù)器 C1 的設(shè)定值應(yīng)設(shè)為 3。 - 20 - 河南理工

51、大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 此段梯形圖為狀態(tài) S28 所對(duì)應(yīng)的功能，此狀態(tài)對(duì)應(yīng)的功能為：在完成上述所有洗滌過程后自動(dòng)報(bào)警 3s，然后回到初始狀態(tài)。 Y007 為報(bào)警控制信號(hào)輸出端子，定時(shí)器 T6 定時(shí)時(shí)間為報(bào)警時(shí)間 3s。 以上所有狀態(tài)工作的條件都是在停止開關(guān)未接通的情況下。 只要停止開關(guān)一接通，則結(jié)束自動(dòng)控制過程， 進(jìn)入手動(dòng)控制階段， 手動(dòng)控制主要包括可手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水，根據(jù)手動(dòng)輸入信號(hào)決定所完成的控制功能。 3.4 系

52、統(tǒng)調(diào)試 連接好 PLC，打開軟件，選定合適的通信端口。首先用軟件遠(yuǎn)程使 PLC停止工作， RUN燈熄滅。然后把編好的程序?qū)懭?PLC，再用軟件啟動(dòng) PLC，發(fā)現(xiàn) PLC 的 RUN指示燈亮，程序運(yùn)行時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕 X001，置位狀態(tài)寄存器 S20，控制 進(jìn)水閥開始進(jìn)水。由外部跟定液位信號(hào)，比如選定高水位洗滌，則閉合 X003,過一會(huì)兒再閉合 X007，相當(dāng)于已達(dá)到高水位，從而置位 S21，S20 自動(dòng)復(fù)位，關(guān)閉進(jìn)水，同時(shí)啟動(dòng) T0 計(jì)時(shí)器暫停 2s。計(jì)時(shí)完畢， T0 常開點(diǎn)閉合，置位 S22，洗衣機(jī)開始正轉(zhuǎn)，并開啟 T1 計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí) 30s。計(jì)時(shí)完畢， T

53、1 常開點(diǎn)閉合，置位 S23，開啟暫停 2s 的 T2 計(jì)時(shí)器。計(jì)時(shí)完畢， T2 常開點(diǎn)閉合，置位 S24，控制電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，同時(shí)開啟 T3 計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí) 30s。計(jì)時(shí)完畢， T3 常開點(diǎn)閉合，從而置位 S25，開啟暫停 2s 計(jì)時(shí)器 T4。計(jì)時(shí)到時(shí)， 并啟動(dòng)計(jì)時(shí)器 C0，計(jì)數(shù)一次，同時(shí)返回 S22，直到計(jì)數(shù)器計(jì)到 5 次時(shí)，即正反轉(zhuǎn) 320s 后，置位 S26，開始排水 . 當(dāng)排空后，X011 有信號(hào)，從而置位 S27, 啟動(dòng)脫水，并保持排水，同時(shí)開啟 T5 計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí) 30s。 - 21 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 計(jì)時(shí)到時(shí)， T5

54、 常開點(diǎn)閉合， C1 計(jì)數(shù)一次，同時(shí)返回 S20，直到 C1計(jì)時(shí) 3 次時(shí)，即反復(fù)洗滌兩次后， C1常開點(diǎn)閉合，置位 S28，開啟報(bào)警電路，揚(yáng)聲器發(fā)出響聲提示洗衣完成，同時(shí)啟動(dòng) T6 計(jì)時(shí)器，控制報(bào)警聲 3s 后停止，之后返回到 S0, 程序停止。在每一步順序運(yùn)行時(shí)，上一步的狀態(tài)寄存器均自動(dòng)復(fù)位。 在程序運(yùn)行中，閉合 X2，各狀態(tài)寄存器均無信號(hào)，通過選擇手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水檔位，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水功能。若要實(shí)現(xiàn)輕柔洗功能，需添加X000作為輕柔洗檔位，把 X001 設(shè)為標(biāo)準(zhǔn)洗檔位，輕柔洗的過程可以通過一些計(jì)時(shí)器把正反轉(zhuǎn)的時(shí)間設(shè)定的小一些。編程和上述基本類似。

55、 - 22 - 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 結(jié)束語 經(jīng)過將近一周的全自動(dòng)洗衣機(jī) PLC 課程設(shè)計(jì)，讓我們收獲頗豐， 不僅熟悉了全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程， 同時(shí)了解到了其內(nèi)部硬件電路的構(gòu)成、 每部分電路的設(shè)計(jì)等，還學(xué)會(huì)了 PLC 軟件開發(fā)環(huán)境

56、的使用、各種編程指令的應(yīng)用等。此次軟件編程使用的主要為步進(jìn)指令。步進(jìn)指令簡(jiǎn)單，直觀，易于閱讀，使用它來控制洗衣機(jī)的工作過程，很是方便。 通過此次課程設(shè)計(jì)的鍛煉，讓我們加深了對(duì) PLC 的認(rèn)識(shí)和理解，也知道了 PLC 應(yīng)用于工業(yè)控制的優(yōu)點(diǎn)所在， 更重要的是讓我們看到了自己知識(shí)的匱乏， 也堅(jiān)定了以后要不斷的學(xué)習(xí)， 不斷的向身邊的人虛心請(qǐng)教， 同時(shí)要借助于圖書館和網(wǎng)絡(luò)來擴(kuò)充自己的知識(shí)面的決心。 也只有這樣， 在以后的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)中， 自己才能有立足之地，才能有所作為。

57、 23 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 參考文獻(xiàn) [1] 董愛華 . 可編程控制器原理及應(yīng)用 . 北京：中國電力出版社， 2009 [2] 謝文輝 , 張志芳 . PLC 應(yīng)用技術(shù)易讀通 . 北京：中國電力出版社， 2008 [3] 常曉玲 . 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2008.2 [4] 賀哲榮 , 石帥軍 . 流行 PLC實(shí)

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59、S、 FX1N、 FX2N、 FX2NC編程手冊(cè) .2005 24 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 附錄： 指令表清單： 0 LD M8002 30 SET S21 1 SET S0 32 MPP 3 LD X002 33 AND X005 4 M

60、PS 34 AND X011 5 AND X012 35 SET S21 6 OUT Y005 37 STL S21 7 MPP 38 LDI X002 8 AND X013 39 OUT T0 K20 9 OUT Y006 42 AND T0 10 STL S0 43 SET S22 11 LDI X002 45 STL S22 12 RST C1 46 LDI X002 14 AND X001 47 OUT Y001 15 SET S20 48 OUT Y003 17 STL S20 49 OUT T1 K300 18

61、 LDI X002 52 AND T1 19 RST C0 53 SET S23 21 OUT Y002 55 STL S23 22 MPS 56 LDI X002 23 AND X003 57 OUT T2 K20 24 AND X007 60 AND T2 25 SET S21 61 SET S24 27 MRD 63 STL S24 28 AND X004 64 LDI X002 29 AND X010 65 OUT Y001 25 河南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 66 OUT Y004 10

62、9 SET S28 67 OUT T3 K300 111 MPP 70 AND T3 112 ANI C1 71 SET S25 113 SET S20 73 STL S25 115 STL S28 74 LDI X002 116 LDI X002 75 OUT T4 K20 117 OUT Y007 78 AND T4 118 OUT T6 K30 79 OUT C0 K5 121 AND T6 82 MPS 122 SET S0 83 AND C0 124 END 84 SET S26 86 MPP 87 ANI C0 88 SET S22 90 STL S26 91 LDI X002 92 OUT Y005 93 AND X006 94 SET S27 96 STL S27 97 LDI X002 98 OUT Y001 99 OUT Y006 100 OUT T5 K300 103 AND T5 104 OUT C1 K3 107 MPS 108 AND C1 26