PLC全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計

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摘 要 該畢業(yè)設計介紹了可編程序控制器（PLC）和PLC控制系統(tǒng)的基本知識，包括PLC的定義、特點、分類、技術(shù)指標、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、硬件知識及PLC控制系統(tǒng)等相關知識。由于PLC的性能優(yōu)越，兼具計算機的功能完備，靈活性強，通用性好和繼電接觸器控制簡單易懂，維修方便等雙重優(yōu)點，形成以微電腦為核心的電子控制設備，可編程序控制器是近年來一種極為迅速，應用極為廣泛的工業(yè)控制裝置。采用三菱公司的FX2N系列的PLC，設計了一個簡單的全自動洗衣機控制系統(tǒng)。全自動洗衣機通過了可編程序控制器來實現(xiàn)洗滌過程，省時省力。但這篇設計介紹的PLC僅僅用做教育范例，正常家用洗衣機由于成本有限，性價比要求高，PLC作用于家用電器產(chǎn)品還沒有普及。 關鍵詞：PLC；洗衣機；全自動 目 錄 第1章 PLC的簡介 1 1.1 可編程控制器的概述 1 1.2 PLC的簡介 1 1.2.1 PLC簡介 1 1.2.2 硬件介紹 1 1.2.3 軟件介紹 2 1.2.4 元件介紹 2 1.2.5 PLC的特點 3 1.2.6 硬件設計介紹 3 1.3 三菱PLC的簡介 5 第2章 PLC對全自動洗衣機的控制 6 2.1 PLC對全自動洗衣機進行控制的主要內(nèi)容 6 2.2 PLC對全自動洗衣機進行控制的主要要求 6 2.3 PLC對全自動洗衣機進行控制的主要分析 7 第3章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的PLC方案設計 8 3.1 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置 8 3.1.1 PLC控制全自動洗衣機的輸入/輸出地址表 8 3.1.2 PLC控制全自動洗衣機的輸入/輸出接線圖 9 3.2 全自動洗衣機的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設計 9 3.2.1 全自動洗衣機任務設計分解 9 3.2.2 弄清楚各個狀態(tài)的功能 10 3.2.3 找出各個狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向 11 3.3 根據(jù)流程圖及各個狀態(tài)的功能畫出梯形圖 12 3.3.1 程序設計過程中所有的網(wǎng)絡說明 15 3.3.2 程序設計過程中運用的定時器及計數(shù)器 17 第4章 調(diào)試過程 18 4.1 過程 18 4.2 原件清單 21 第5章 結(jié)論 22 致 謝 23 參考文獻 24 第1章 PLC的簡介 1.1 可編程序控制器的概述 隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已應用于各個領域?，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場的需求迅速反應，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品。為了滿足這一要求，生產(chǎn)設備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性。可編程序控制器正是順應這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎的通用工業(yè)控制裝置。 可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，它具有編程方法簡單易學，功能強、性能價格比高，硬件配套齊全、用戶使用方便、適應性強，可靠性高、抗干擾能力強，系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量少，維修工作量小、維修方便，體積小、能耗低等特點，已經(jīng)成為當代工業(yè)自動化的主要控制設備之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領域得到了廣泛的使用，在其它領域（例如民用和家庭自動化）的應用也得到了迅速的發(fā)展。 PLC的推廣應用在我國得到了迅猛的發(fā)展，它已經(jīng)廣泛應用在各種機械設備和生產(chǎn)過程的電氣控制裝置中。了解PLC的工作原理，具備設計、調(diào)試和維護PLC控制系統(tǒng)的能力，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)對電氣技術(shù)人員和工科學生的基本要求。 1.2 PLC的簡介 1.2.1 PLC簡介 可編程序控制器是20世紀60年代開始發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制裝置，用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定記數(shù)等功能。高檔PLC還能實現(xiàn)數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)，以及聯(lián)網(wǎng)通信。它具有通用性強、可靠性高、指令系統(tǒng)簡單、編程簡單易學、易于掌握、體積小、維修工作少、現(xiàn)場連接安裝方便等優(yōu)點。廣泛應用于冶金、采礦、建材、石油、化工、機械制造、汽車、電力、造紙、紡織、裝卸、環(huán)保等領域，尤其在機械加工、機床控制上應用廣泛。在自動化領域與CAD/CAM、工業(yè)機器人并稱為工業(yè)自動化的三大支柱。 隨著微處理器技術(shù)的日趨成熟，可編程序控制器的處理速度大大提高，功能不斷完善，性能不斷提高，不但能進行邏輯運算、處理開關量，還能進行數(shù)字運算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)，體積縮小，實現(xiàn)了小型化。 1.2.2 硬件介紹 可編程序控制器的核心是一臺單板機，其外圍配置了相應的接口電路，內(nèi)部配置PLC的硬件包括基本組成部分、I/O擴展部分和外部設備三大部分。 A. CPU CPU即微處理器，實際是一臺單片機，上面除了CPU，還有存儲器和并行接口、竄行接口、時鐘。其作用是： a. 對系統(tǒng)進行管理。 b. 進行程序解釋，根據(jù)用戶程序執(zhí)行輸入、輸出操作等。 B. 存儲器 PLC的存儲器有兩種：一是單片機上帶的存儲器，主要用于存儲系統(tǒng)監(jiān)控程序及系統(tǒng)工作區(qū)間，生成用戶環(huán)境，二是用戶程序存儲器，存儲程序及參數(shù)，用鋰電池作后備，調(diào)試起來方便。 C. 輸入/輸出接口電路 輸入/輸出接口電路是PLC與被控對象聯(lián)系的橋梁。 D. 電源 電源是PLC整機的能源供給中心。PLC系統(tǒng)中有兩種電源：一種是內(nèi)部電源，是PLC主機內(nèi)部電路的工作電源，要求性能穩(wěn)定、工作可靠，一般用開關穩(wěn)壓電源。另一種是外部電源，用于傳輸現(xiàn)場信息或驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)，通常由用戶另備。 1.2.3 軟件介紹 A. 監(jiān)控程序 監(jiān)控程序是由廠家編制的，用于管理、協(xié)調(diào)PLC各部分工作，充分發(fā)揮系統(tǒng)硬件功能，方便用戶使用的通用程序。具有以下功能： a. 系統(tǒng)配置登記及初始化。 b. 系統(tǒng)自診斷。 c. 命令識別與處理。 d. 用戶程序編譯。 e. 模塊化子程序及調(diào)用管理。 B. 用戶程序 用戶程序又稱應用程序，由用戶根據(jù)控制需要用PLC的編程語言編制而成。 C. 用戶程序 用戶程序是由監(jiān)控程序生成的，包括用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶元件分配區(qū)、用戶程序存儲區(qū)、用戶參數(shù)、文件存儲區(qū)等。 D. PLC的內(nèi)部等效電路 PLC是專為工業(yè)控制設計的專用計算機，包括了CPU、存儲器、I/O接線口等硬件。 1.2.4 元件介紹 A. 輸入繼電器 輸入繼電器是PLC接受外部輸入的開關量信號的窗口。PLC通過光耦合器，將外部信號的狀態(tài)讀入并存儲在映像寄存器中。輸入繼電器的狀態(tài)取決于外部輸入信號的狀態(tài)，不可能受用戶程序的控制，因此在梯形圖中絕對不能出現(xiàn)輸入繼電器。 B. 輸出繼電器 輸出繼電器是PLC向外部負載發(fā)送信號窗口。輸出繼電器用來將PLC的輸出信號傳送給輸出模塊，再由后者驅(qū)動外部負載。在梯形圖中，每一個輸出繼電器的常開觸點和常閉觸點都可以使用多次。 C. 輔助繼電器 輔助繼電器(M)是用軟件實現(xiàn)的，它們不能接受外部的輸入信號，也不能直接驅(qū)動外部負載，是一種內(nèi)部的狀態(tài)標志。相當于電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。 D. 定時器 PLC中的定時器（T）相當于繼電器的時間繼電器。它有一個設定值寄存器，一個當前值存儲器，和一個用來存儲其觸點狀態(tài)的映像寄存器，這三個存儲單元使用同一個元件號。 E. 內(nèi)部計數(shù)器 內(nèi)部計數(shù)器（C）用來對PLC的內(nèi)部映像寄存器（X、Y、M和S）提供的信號計數(shù)，計數(shù)脈沖為ON或OFF的持續(xù)時間，應大于PLC的掃描周期，其響應速度通常小于數(shù)十赫茲。 1.2.5 PLC的特點 A. 編程方法簡單易學 可編程序控制器采用專門的編程語言，指令少，簡單易學。 B. 功能強，性價比高 一臺小型PLC內(nèi)有成千上百個可供用戶使用的編程元件，可以實現(xiàn)復雜的控制功能。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性價比。 C. 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強 PLC產(chǎn)品已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。 D. 可靠性高，抗干擾能力強 PLC采用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，已經(jīng)被認為是最可靠的工業(yè)控制設備之一。 E. 系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量少 PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝、調(diào)試工作量大大減少。 F. 維修工作量小，維修方便 PLC的故障率很低，且有完善的自診斷功能。用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。 G. 體積小，能耗低 小型PLC的體積相當于幾個繼電器的大小，因此可以將開關柜的體積縮小到原來的1/2甚至1/10，故可以省下大量的配線和附件，減少很多安裝接線工時，節(jié)約大量費用。 1.2.6 硬件設計介紹 A. 機型選擇 圖1-1 表1-1 FX系列PLC的輸出技術(shù)指標 項目 繼電器輸出 晶閘管輸出 晶體管輸出 外部電源 最大為AC1240V或DC30V AC85~242V DC5~30V 最大負載 電阻負載 2A/1點，8A/COM 0.3A/1點，0.8A/COM 0.5A/1點，0.8A/COM 感性負載 AC80VA，120/240V AC36VA/240V DC12W/24V 白熾燈負載 100W 30W DC1.5W/24V 最小負載 DC電壓<5V時2mA AC2.3VA/240V ----- 響應時間 OFF→ON 100ms 1ms <0.2ms ON→OFF 10ms 10ms <0.2ms 開路漏電流 ----- AC2.4mV/240V DC0.1mA/30V 電路隔離 繼電器隔離 光電晶閘管隔離 光耦合器隔離 a. ①子系列名稱，例如1S、1N、2N等。 b. ②輸入、輸出的總點數(shù)。 c. ③單元類型：M為基本單元，E為輸入、輸出混合擴展單元與擴展模塊，EX為輸入專用擴展模快，EY為輸出專用擴展模塊。 d. ④輸出形式：R為繼電器輸出，T為晶體管輸出，S為雙向晶體管輸出。 e. ⑤電源和輸入輸出類型等特點：無標記為DC輸入，AC電源；D為DC輸DC電源。 1.3 三菱PLC的簡介 三菱PLC有如下系列：Q系列，AnS系列，QnA系列，A系列和FX系列前四個系列的PLC為模塊型?？砂匆笈渲?。FX系列PLC為單元型，內(nèi)含CPU、電源和固定搭配的輸入/輸出。Q4AR系列為雙機熱備系列，最大輸入輸出點數(shù)為8192點。A系列PLC的最大輸出點數(shù)為2048點。F系列程序控制器的最大輸入輸出點數(shù)為256點。三菱小型 FX 2（N）系列程序控制器的輸入輸出點最大不超過256點。每臺主機可連模擬輸入、模擬輸出、高速記數(shù)、定位等特殊功能模塊，不超過8個。 FX系列在日本三菱的姬路制作所生產(chǎn)。三菱姬路制作所累計已生產(chǎn)超過三百萬臺 FX系列PLC。目前FX系列PLC為中國內(nèi)地銷量最多的小型PLC。FX系列PLC根據(jù)輸入輸出點數(shù)不同及功能分為多個不同的系列：輸入輸出點數(shù)在30點以內(nèi)可使用FX1S系列，輸入輸出點數(shù)在128個點以內(nèi)可使用FX1N系列，輸入輸出點數(shù)在256點以內(nèi)可使用FX2N系列。 FX2N系列PLC的特點：FX2N是FX2的持續(xù)，基本單元(16~128點) 有繼電器或晶體管輸出，最多可擴展到256點，內(nèi)置有8K步RAM (最多可擴展到16K步)可選用存儲卡盒,有RAM，EPROM和EEPROM等。優(yōu)點還有：超高速的運算速，0.08微秒比FX2的0.48微秒快六倍，容量極大，8K步(最大16K步)比FX2大四倍，機體小型化，比FX2小50%，兼容FX2的編程設計備有多種不同的FX2N擴展單元及特殊模塊通訊功能，擴展模塊低成本模板化，F(xiàn)X2N-xxxBD更多通訊/網(wǎng)絡功能，RS232，RS422，RS485更便宜的配置兼用，F(xiàn)X0N的擴展單元及特殊模塊可增加多一個通道，如：連接一臺人機界面顯示單元DU，另外一個連接編程器；或連接二臺DU豐富的軟元件輔助繼電器(M)：3072點+256點，狀態(tài)繼電器(S)：1000點，計數(shù)器(C)：235點，定時器(T)：256點(積算定時器1ms 4點，10ms 6點)，數(shù)據(jù)寄存器(D)：200點+7800點（按需設置)，變址寄存器（V，Z)：16點，堆棧指針(P)：128點，中斷指針(I)：15點，內(nèi)附高速計數(shù)器單向計數(shù)器：60KHz 2點，10KHz 4點雙向計數(shù)器：30KHz 1點，5KHz 1點。 第2章 PLC對全自動洗衣機的控制 2.1 PLC對全自動洗衣機進行控制的主要內(nèi)容 用PLC對全自動洗衣機進行控制，全自動洗衣機示意圖（如圖2-1所示），全自動洗衣機的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的。外桶固定，用作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，用作脫水（甩干）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)、外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥門打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥門打開，將水由外桶排到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機驅(qū)動撥盤正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶（內(nèi)桶）并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行脫水甩干。高、低水位開關分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。 2.2 PLC對全自動洗衣機進行控制的主要要求 PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。選擇水位，按下啟動按鈕，點控系統(tǒng)打開進水閥，自來水經(jīng)進水管注入到外桶，當水到達預設位置時，停止進水，并啟動洗滌電機開始洗滌正轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)洗滌15S后洗滌電機暫停，暫停3S后開始洗滌反轉(zhuǎn)，洗滌反轉(zhuǎn)15S后暫停3S，又開始洗滌正轉(zhuǎn)……如此循環(huán)，若正、反洗滌達到3次時，開始排水。 水位下降到低水位時，啟動洗滌電動機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行脫水并繼續(xù)排水，脫水10S就完成一次從進水到脫水的大循環(huán)。然后再啟動進水洗滌，如此循環(huán)3次大循環(huán)，如果完成了3次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警10S后結(jié)束全過程，自動停機。 此外，還要求可以按下排水按鈕以實現(xiàn)手動排水，按下停止按鈕以實現(xiàn)手動停止、排水、脫水等。 2.3 PLC對全自動洗衣機進行控制的主要分析 PLC對全自動洗衣機的控制不同與一般的簡單流程控制，該過程屬于帶有分支流程的控制問題，具有明顯的跳轉(zhuǎn)、循環(huán)控制流程，因此該過程需使用一種重要的編程工具—中間繼電器（如M0、M1等）。 圖2-1 全自動洗衣機示意圖 由控制要求可知，全自動洗衣機示意圖（如圖2-1所示）。首先打開電源，用戶根據(jù)衣物的多少及大小進行水位的選擇，并有相應的指示燈指示。再按下啟動按鈕，開始進水洗滌衣物。使用PLC控制時，輸入設備主要有電源按鈕，啟動按鈕，水位選擇按鈕（高水位選擇按鈕、中水位選擇按鈕、低水位選擇按鈕），水位開關（高水位開關、中水位開關、低水位開關），排水按鈕及脫水按鈕等。輸出設備主要有電源指示燈，水位選擇按鈕信號燈（高水位選擇信號燈、中水位選擇信號燈、低水位選擇信號燈），進水電磁閥，洗滌電動機正轉(zhuǎn)接觸器，洗滌電動機反轉(zhuǎn)接觸器，排水電磁閥，脫水離合器及報警蜂鳴器等。 第3章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的PLC方案設計 3.1 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的PLC選型和資源配置 根據(jù)題目要求和題目分析，該系統(tǒng)需要10個輸入點和10個輸出點，水位開關在此使用行程開關代替。 3.1.1 PLC控制全自動洗衣機的輸入/輸出地址表。 表3-1 輸入/輸出地址表 輸入 輸出 功能 元件 PLC地址 功能 元件 PLC地址 電源按扭 SB1 X0 進水電磁閥 YV1 Y0 啟動按扭 SB2 X1 排水電磁閥 YV2 Y1 停止按扭 SB3 X2 洗滌電動機正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 Y2 排水按扭 SB4 X3 洗滌電動機反轉(zhuǎn)接觸器 KM2 Y3 水位選擇按扭 高水位SB5 X4 脫水電磁離合器 YC Y4 中水位SB6 X5 報警蜂鳴器 HA Y5 低水位SB7 X6 電源指示 HL1 Y6 水位開關 SQ1 X7 水位指示 HL2 Y7 SQ2 X10 HL3 Y10 SQ3 X11 HL4 Y11 3.1.2 PLC控制全自動洗衣機的輸入/輸出接線圖 圖3-1 輸入/輸出外部接線圖 3.2 全自動洗衣機的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設計 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（流程圖）的設計，是運用狀態(tài)編程思想解決順序控制問題的過程。該過程可以分為任務分解、弄清楚每個狀態(tài)的功能、找出每個狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件及方向、設置初始狀態(tài)共4個階段。 3.2.1 全自動洗衣機任務設計分解。 根據(jù)控制要求，將洗衣機的工作過程分解為以下幾個工序（狀態(tài)）。 表3-2 工作過程的分解 電源開關 M0 正、反洗滌次數(shù) M6 進水 M1 排水 M7 正轉(zhuǎn)洗滌 M2 脫水 M8 暫停 M3 洗滌次數(shù) M9 反轉(zhuǎn)洗滌 M4 報警 M10 暫停 M5 3.2.2 弄清楚各個狀態(tài)的功能。 表3-3 各個狀態(tài)的功能 M0 使電源導通 Y6為ON M1 使進水電磁閥打開進水 Y0為ON M2 正轉(zhuǎn)洗滌15S Y2為ON，定時T0 K150 延時15秒 M3 暫停3S 定時器T1，K30 M4 反轉(zhuǎn)洗滌15S Y3為ON，定時T2 K150延時15秒 M5 暫停3S 定時T3，K30 M6 正、反轉(zhuǎn)洗滌計數(shù) 計數(shù)C0，K3 M7 使排水電磁閥打開排水及C0復位 Y1為ON 復位C0 M8 使脫水電磁離合器吸合脫水及排水10S Y1、Y2、Y4為ON 定時T4，K100 M9 洗滌次數(shù)計數(shù) 計數(shù)C1，K3 M10 報警、蜂鳴器工 作及C1復位 Y5為ON，復位C1 定時T5，K100 3.2.3 找出各個狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向 圖3-2 全自動洗衣機運行流程圖 3.3 根據(jù)流程圖及各個狀態(tài)的功能畫出梯形圖 圖3-3 全自動洗衣機運行梯行圖 3.3.1 程序設計過程中所用的網(wǎng)絡說明 A. 電源開關網(wǎng)絡 當?shù)谝淮伟聪耂B1，X0常開觸點閉合，常閉觸點斷開，Y6輸出線圈有效，電源接通，電源指示燈HL1亮。Y6常開觸點閉合，實現(xiàn)自鎖，中間繼電器M0得電，M0常開觸點閉合，常開觸點斷開。Y6，M0始終得電。當?shù)诙伟聪耂B1，X0常開觸點閉合，常開觸點斷開，Y6輸出線圈有效，電源斷開，指示燈HL1熄滅。Y6常開斷開，常閉閉合，M0也失點，常開斷開，常閉閉合，恢復初始狀態(tài)。所以當SB1按下奇數(shù)次時表示接通電源；當按下偶數(shù)次時表示切斷電源。接通電源時，Y6輸出線圈有效，控制電源指示燈亮。T5常閉與Y6線圈串聯(lián)，實現(xiàn)聯(lián)鎖，當洗滌完畢后實現(xiàn)自動停機。 B. 水位選擇網(wǎng)絡 水位選擇包括高水位，中水位和低水位選擇，分別由SB5(X4)，SB6(X5)，SB7(X6)實現(xiàn)。當按下SB5，X4常開觸點閉合，Y7輸出線圈有效，高水位指示燈HL2亮，Y7的常開觸點閉合，分別實現(xiàn)自鎖和為下一步啟動進水做準備，Y10，Y11常閉觸點與Y7線圈串聯(lián)實現(xiàn)聯(lián)鎖。當按下SB6時，X5的常開觸點閉合，Y10線圈輸出有效，中水位指示燈HL3亮。Y10的常開觸點同樣分別實現(xiàn)自鎖和為下一步啟動進水做準備。Y7，Y10與Y11線圈串聯(lián)實現(xiàn)聯(lián)鎖控制。低水位選擇時與高水位工作模式一樣。用戶根據(jù)衣物的多少可設置水位的高低，選擇不同的水位均有相應的指示燈發(fā)亮。 C. 啟動進水網(wǎng)絡 按下SB2啟動按鈕，X1常開觸點閉合，M1中間繼電器輸出線圈有效，M1常開觸點閉合，分別實現(xiàn)自鎖和導通Y0，使Y0輸出線有效，因為上一步水位選擇時Y7，Y10，Y11中有一個是閉合的，所以當M1常開觸點閉合后Y0就輸出有效，進水電磁閥打開，給洗衣機進水。同時由M9的常開與C1的常閉組成的串聯(lián)網(wǎng)絡與X1并聯(lián)，其功能是實現(xiàn)洗滌三次循環(huán)，即在未達到洗滌三次時會再次進行進水洗滌的過程。M2常閉觸點與M1線圈串聯(lián)是實現(xiàn)聯(lián)鎖，X2常閉觸點與M1線圈串聯(lián)是實現(xiàn)手動實現(xiàn)停止進水。 D. 正轉(zhuǎn)洗滌網(wǎng)絡 當洗衣機的水位達到預設水位時，Y7，Y10，Y11其中與之相對應的一條之路將導通，M2中間繼電器輸出線圈有效。M2常開觸點閉合，分別實現(xiàn)了自鎖和導通Y2和T0。Y2與T0輸出線圈有效。洗滌電動機正轉(zhuǎn)接觸器閉合，同時定時器開始計時，計時時間為15S。M6的常開與C0常閉組成的串聯(lián)網(wǎng)絡與X7，X10，X11并聯(lián)，目的是實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)三次小循環(huán)。即在未達到正反轉(zhuǎn)三次的情況下會再次進行正反轉(zhuǎn)洗滌過程。M3常閉觸點與M2線圈串聯(lián)是實現(xiàn)聯(lián)鎖。 E. 暫停3S網(wǎng)絡 當T0定時器的計時時間到達時，T0常開觸點閉合。由于M2常開觸點在上一網(wǎng)絡中已經(jīng)閉合。M3中間繼電器輸出線圈有效，M3常閉觸點斷開，M2輸出線圈失效。M3常開觸點閉合實現(xiàn)自鎖和導通定時器T1，同時為下一步反轉(zhuǎn)洗滌網(wǎng)絡做準備。T1導通后T1開始計時。M4常閉觸點與M3線圈串聯(lián)是實現(xiàn)聯(lián)鎖功能。當進行下一網(wǎng)絡時自動斷開此網(wǎng)絡。 F. 反轉(zhuǎn)洗滌網(wǎng)絡 當T1定時器的計時時間到達時，T1常開觸點閉合，M3常開觸點在上一網(wǎng)絡中已經(jīng)閉合。所以M4中間繼電器輸出線圈有效。M4常開觸點閉合實現(xiàn)自鎖和Y3與T2。同時為下一網(wǎng)絡執(zhí)行做準備。M4常閉觸點斷開，使M3輸出線圈失效。Y3導通后其輸出線圈有效，電動機正轉(zhuǎn)洗滌接觸器閉合，洗衣機開始反轉(zhuǎn)洗滌。同時T2定時器開始計時，計時時間為3S。M5常閉觸點與M4線圈串聯(lián)也是實現(xiàn)聯(lián)鎖功能，即在執(zhí)行下一網(wǎng)絡是自動切斷本網(wǎng)絡。 G. 暫停3S網(wǎng)絡2 當T2定時器的即使時間到達時，T2常開觸點閉合，由于M4在上一網(wǎng)絡中已經(jīng)閉合，所以M5中間繼電器輸出線圈有效。M5常開觸點閉合，實現(xiàn)自鎖和導通T3定時器，T3定時器同時開始計時，計時時間為3S。同時為下一步計時網(wǎng)絡做準備。M6常閉觸點與M5線圈串聯(lián)實現(xiàn)聯(lián)鎖功能，即在執(zhí)行計數(shù)網(wǎng)絡時斷開此網(wǎng)絡。 H. 正、反洗滌循環(huán)計數(shù)網(wǎng)絡 當T3定時器計時時間到達時，T3常開觸點閉合，由于M5常開觸點在上一網(wǎng)絡中已經(jīng)閉合，所以此時M6輸出線圈有效。M6常閉觸點斷開，斷開上一網(wǎng)絡使M5線圈無效。M6常開觸點閉合，實現(xiàn)自鎖和導通C0計數(shù)器。C0導通后便開始計數(shù)，設置次數(shù)為三次。在下一網(wǎng)絡中的M5常開觸點閉合，為其導通做準備。M2、M7常閉觸點與M6線圈串聯(lián)實現(xiàn)聯(lián)鎖功能。 I. 排水網(wǎng)絡 當C0計數(shù)器的計數(shù)達到三次時，C0常開觸點閉合。由于M6常開觸點在上一網(wǎng)絡中已經(jīng)閉合，此時M7輸出線圈有效，則M7常閉觸點斷開，M6輸出線圈失效；M6常開觸點閉合，其一時實現(xiàn)自鎖的目的；其二是導通Y1與C0使C0復位。在下一網(wǎng)絡的M7常開觸點閉合是為下一步的正常工作做準備。X3與M6、C0并聯(lián)，是為了實現(xiàn)手動排水。M8常閉與X2常閉線圈串聯(lián)，M8是實現(xiàn)聯(lián)鎖功能。當M8輸出線圈有效時，M7輸出線圈斷開失效。X2常閉是為了實現(xiàn)手動停止排水。Y1導通后排水電磁閥打開，洗衣機開始排水，同時C0也被復位。 J. 脫水、排水10秒網(wǎng)絡 在排水網(wǎng)絡中，洗衣機一直進行排水的過程，當洗衣機中的水位降低到低水位時，X6常開觸點閉合M7常開在上一網(wǎng)絡中已閉合，則此時M8中間繼電器輸出線圈有效。此時M8常閉觸點斷開，使得M7線圈失效；一個M8常開觸點實現(xiàn)自鎖，另一個導通Y4及T4，在正轉(zhuǎn)洗滌網(wǎng)絡和排水網(wǎng)絡中的M8常開觸點閉合，道通Y1與Y2。下一網(wǎng)絡中的M8常開觸點也閉合，為下一步的網(wǎng)絡執(zhí)行做準備。M9常閉與M8線圈串聯(lián)實現(xiàn)聯(lián)鎖，X2串聯(lián)是實現(xiàn)手動停止，Y1線圈有效則排水電磁閥打開進行排水；Y2、Y4線圈有效時，洗滌電動機正轉(zhuǎn)接觸器閉合、脫水電磁離合器閉合實現(xiàn)脫水，同時T4定時器開始計時，計時時間為10S。 K. 洗滌循環(huán)次數(shù)計數(shù)網(wǎng)絡 當T4定時器的計時時間到達時T4常開觸點閉合。M9輸出線圈有效，M9常開觸點斷開，M8輸出線圈失效。M9常開觸點閉合，一個實現(xiàn)自鎖，還有一個實現(xiàn)導通C1計數(shù)器。下一網(wǎng)絡中的M9為導通其網(wǎng)絡做準備。C1計數(shù)器的設置值為3，達到三次后便動作。M1常閉觸點和M10常閉都是實現(xiàn)聯(lián)鎖，當執(zhí)行下一指令時斷開此網(wǎng)絡。 L. 報警10秒、停機網(wǎng)絡 當C1計數(shù)器計數(shù)達到設置值3時，其常開觸點閉合，M10輸出線圈有效。M10常閉觸點斷開，則M9線圈失效。M10常開觸點閉合，Y5輸出線圈有效，報警蜂鳴器開始蜂鳴報警。T5也開始計時，計時時間為10S。同時C1計數(shù)器也被復位。M0常閉觸點串聯(lián)其中是實現(xiàn)聯(lián)鎖，X2常閉觸點是手動實現(xiàn)停止報警。當T5定時器的計時時間到達后，電源網(wǎng)絡中的T5常閉觸點斷開，Y6失電，電源斷開，洗衣機自動停機，一次洗衣過程結(jié)束。 3.3.2 程序設計過程中運用的定時器及計數(shù)器 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的PLC程序設計中，為實現(xiàn)自動控制，需設置6個定時器和2個記書數(shù)器 T0——正轉(zhuǎn)定時，定時預置值為150。 T1——正洗暫停定時，定時預置值為30。 T2——反轉(zhuǎn)定時，定時預置值為150。 T3——反洗暫停定時，定時預置值為30。 T4——脫水定時，定時預置值為100。 T5——報警定時，定時預置值為100。 C0——正、反洗滌循環(huán)記數(shù)，記數(shù)預置值為3。 C1——洗滌次數(shù)記數(shù)，記數(shù)預置值為3。 第4章調(diào)試過程 4.1過程 打開FXGP_WIN-C軟件圖4-1，點擊菜單欄中的“文件”，打開新文件，在PLC類型設置對話框中選擇FX2N/FX2NC,確認。 圖4-1 FXGP_WIN-C軟件圖 在打開的窗口中輸入PLC的梯形圖如圖4-2。 圖4-2 FXGP_WIN-C軟件圖窗口圖 程序輸好后，點擊工具欄中的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后點擊“指令表視圖”，出現(xiàn)PLC的指令表，共進兩百步如圖4-3。 圖4-3 指令表視圖 轉(zhuǎn)換完成后，連接PLC的硬件接線，包括PLC、線圈、接觸器、電阻、指示燈、電磁閥、電磁離合器、蜂鳴器。用數(shù)據(jù)線將PLC與計算機連接。PLC打到“STOP”狀態(tài)。上述步驟完成后，點擊工具欄的“PLC”，選擇傳送——“寫出”如圖4-4。 圖4-4 指令表視圖 在PLC程序?qū)懭雽υ捒蛑羞x擇范圍設置，起始步為0，終止步為200。單擊確認如圖4-5。 圖4-5 PLC程序圖 數(shù)據(jù)傳送完畢后，將PLC打到“RUN”狀態(tài)，點擊工具欄的“監(jiān)控/測試”進入原件控制點擊“開始控制”。按照洗衣機的控制過程進行操作如圖4-6。 圖4-6 洗衣機的控制過程進行操作圖 當調(diào)試結(jié)果滿足控制要求時說明次程序滿足設計要求。完成后點擊“停止監(jiān)控”。拆除接線，調(diào)試成功。 4.2 原件清單 表4-1 原件清單 原件名稱 符號 額定值 數(shù)量 按鈕 SB 220V/5A 7 PLC PLC FX2n-32R 1 行程開關 SQ 220V/5A 3 接觸器 KM 220V/50HZ 3 電磁閥 YV 220V/5A 2 電磁離合器 YC 220V/5A 1 指示燈 HL 10V/1A 4 電阻 R 210Ω 4 蜂鳴器 HA 220V/2A 1 熔斷器 FU 220V/5A 2 第5章 結(jié)論 通過對電氣自動化專業(yè)相關知識這些年的學習，我對這個專業(yè)的基礎知識有一定的了解，并對我的日常工作與學習幫助甚大。但是由于理論知識與實踐有所脫節(jié)，導致對所學內(nèi)容沒有及時消化和吸收。畢業(yè)課題設計正好給了我動力，讓我勇敢的走出去調(diào)查實踐，當然做畢業(yè)設計并不僅僅是為了去實踐。 通過做畢業(yè)設計，讓我清楚還有哪些知識沒有掌握，還有哪些知識需要鞏固，在21世紀，科技與人才最重要，特別是技術(shù)型人才更是難能可貴。在做設計的過程中，我深深的體會到自動化技術(shù)已經(jīng)遍及千家萬戶，自動化技術(shù)已在悄然改變我們的生活。 校園生活即將結(jié)束，畢業(yè)設計是我離開校園前做的一張“有形”的答卷。我更是盡自己最大的努力將它優(yōu)化到最好。這不僅僅是對我學習的總結(jié)，也是我從學生過渡到社會人的踏板。 致 謝 本論文設計在吳尉尉老師的悉心指導和嚴格要求下完成，從課題選擇到具體的寫作過程，無不凝聚著吳老師的心血和汗水，在我的畢業(yè)論文寫作期間，吳老師為我提供了種種專業(yè)知識上的指導和一些富于創(chuàng)造性的建議，沒有這樣的幫助和關懷，我不會這么順利的完成畢業(yè)論文。在此向吳老師表示深深的感謝和崇高的敬意。 在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機會向在這些年給予了我?guī)椭椭笇У乃欣蠋煴硎居芍缘闹x意，感謝他們這些年來的辛勤栽培。不積跬步何以至千里，各位任課老師認真負責，在他們的悉心幫助和支持下，我才能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。 同時，在論文寫作過程中，我還參考了有關的書籍和論文，在這里一并向有關的作者表示謝意。 參考文獻 [1] 廖常初.PLC基礎及應用.第2版. 北京.機械工業(yè)出版社.2007 [2] 王兆晶.維修電工（高級）.北京.機械工業(yè)出版社.2007 [3] 熊幸明.工廠電氣控制技術(shù).北京.清華大學出版社.2005 [4] 黃凈.電氣控制與可編程序控制器.北京.機械工業(yè)出版社.2004 [5] 廖常初.S7-300/400PLC應用技術(shù).北京.機械工業(yè)出版社.2005 [6] 三菱電機.FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC編程手冊.2005 第 23 頁 共 26 頁