PLC全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘 要 該畢業(yè)設(shè)計(jì)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(diǎn)、分類、技術(shù)指標(biāo)、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、硬件知識及PLC控制系統(tǒng)等相關(guān)知識。由于PLC的性能優(yōu)越，兼具計(jì)算機(jī)的功能完備，靈活性強(qiáng)，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(diǎn)，形成以微電腦為核心的電子控制設(shè)備，可編程序控制器是近年來一種極為迅速，應(yīng)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(shè)計(jì)了一個(gè)簡單的全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。全自動洗衣機(jī)通過了可編程序控制器來實(shí)現(xiàn)洗滌過程，省時(shí)省力。但這篇設(shè)計(jì)介紹的PLC僅僅用做教育范例，正常家用洗衣機(jī)由于成本有限，性價(jià)比要求高，PLC作用于家用電器產(chǎn)品還沒有普及。 關(guān)鍵詞：PLC；洗衣機(jī)；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(diǎn) 3 1.2.6 硬件設(shè)計(jì)介紹 3 1.3 三菱PLC的簡介 5 第2章 PLC對全自動洗衣機(jī)的控制 6 2.1 PLC對全自動洗衣機(jī)進(jìn)行控制的主要內(nèi)容 6 2.2 PLC對全自動洗衣機(jī)進(jìn)行控制的主要要求 6 2.3 PLC對全自動洗衣機(jī)進(jìn)行控制的主要分析 7 第3章 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC方案設(shè)計(jì) 8 3.1 全自動洗衣機(jī)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(jī)的輸入/輸出地址表 8 3.1.2 PLC控制全自動洗衣機(jī)的輸入/輸出接線圖 9 3.2 全自動洗衣機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設(shè)計(jì) 9 3.2.1 全自動洗衣機(jī)任務(wù)設(shè)計(jì)分解 9 3.2.2 弄清楚各個(gè)狀態(tài)的功能 10 3.2.3 找出各個(gè)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(gè)狀態(tài)的功能畫出梯形圖 12 3.3.1 程序設(shè)計(jì)過程中所有的網(wǎng)絡(luò)說明 15 3.3.2 程序設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用的定時(shí)器及計(jì)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(xiàn) 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(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場的需求迅速反應(yīng)，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(shè)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(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)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(xué)，功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高，硬件配套齊全、用戶使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)，可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、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(diǎn)，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要控制設(shè)備之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域得到了廣泛的使用，在其它領(lǐng)域（例如民用和家庭自動化）的應(yīng)用也得到了迅速的發(fā)展。 PLC的推廣應(yīng)用在我國得到了迅猛的發(fā)展，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)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(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)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(xué)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(jì)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(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定記數(shù)等功能。高檔PLC還能實(shí)現(xiàn)數(shù)字運(yùn)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(qiáng)、可靠性高、指令系統(tǒng)簡單、編程簡單易學(xué)、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(diǎn)。廣泛應(yīng)用于冶金、采礦、建材、石油、化工、機(jī)械制造、汽車、電力、造紙、紡織、裝卸、環(huán)保等領(lǐng)域，尤其在機(jī)械加工、機(jī)床控制上應(yīng)用廣泛。在自動化領(lǐng)域與CAD/CAM、工業(yè)機(jī)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(jìn)行邏輯運(yùn)算、處理開關(guān)量，還能進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理、模擬量調(diào)節(jié)，體積縮小，實(shí)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(jī)，其外圍配置了相應(yīng)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(kuò)展部分和外部設(shè)備三大部分。 A. CPU CPU即微處理器，實(shí)際是一臺單片機(jī)，上面除了CPU，還有存儲器和并行接口、竄行接口、時(shí)鐘。其作用是： a. 對系統(tǒng)進(jìn)行管理。 b. 進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(guān)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(jī)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(yīng)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(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，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(guān)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(fù)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(fù)載。在梯形圖中，每一個(gè)輸出繼電器的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)都可以使用多次。 C. 輔助繼電器 輔助繼電器(M)是用軟件實(shí)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(fù)載，是一種內(nèi)部的狀態(tài)標(biāo)志。相當(dāng)于電器控制系統(tǒng)中的中間繼電器。 D. 定時(shí)器 PLC中的定時(shí)器（T）相當(dāng)于繼電器的時(shí)間繼電器。它有一個(gè)設(shè)定值寄存器，一個(gè)當(dāng)前值存儲器，和一個(gè)用來存儲其觸點(diǎn)狀態(tài)的映像寄存器，這三個(gè)存儲單元使用同一個(gè)元件號。 E. 內(nèi)部計(jì)數(shù)器 內(nèi)部計(jì)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(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)脈沖為ON或OFF的持續(xù)時(shí)間，應(yīng)大于PLC的掃描周期，其響應(yīng)速度通常小于數(shù)十赫茲。 1.2.5 PLC的特點(diǎn) A. 編程方法簡單易學(xué) 可編程序控制器采用專門的編程語言，指令少，簡單易學(xué)。 B. 功能強(qiáng)，性價(jià)比高 一臺小型PLC內(nèi)有成千上百個(gè)可供用戶使用的編程元件，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)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(jià)比。 C. 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(qiáng) PLC采用了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，已經(jīng)被認(rèn)為是最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。 E. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、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(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、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(dāng)于幾個(gè)繼電器的大小，因此可以將開關(guān)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(shí)，節(jié)約大量費(fèi)用。 1.2.6 硬件設(shè)計(jì)介紹 A. 機(jī)型選擇 圖1-1 表1-1 FX系列PLC的輸出技術(shù)指標(biāo) 項(xiàng)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(fù)載 電阻負(fù)載 2A/1點(diǎn)，8A/COM 0.3A/1點(diǎn)，0.8A/COM 0.5A/1點(diǎn)，0.8A/COM 感性負(fù)載 AC80VA，120/240V AC36VA/240V DC12W/24V 白熾燈負(fù)載 100W 30W DC1.5W/24V 最小負(fù)載 DC電壓<5V時(shí)2mA AC2.3VA/240V ----- 響應(yīng)時(shí)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(diǎn)數(shù)。 c. ③單元類型：M為基本單元，E為輸入、輸出混合擴(kuò)展單元與擴(kuò)展模塊，EX為輸入專用擴(kuò)展?？?，EY為輸出專用擴(kuò)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(diǎn)：無標(biāo)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(gè)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(jī)熱備系列，最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為8192點(diǎn)。A系列PLC的最大輸出點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn)。F系列程序控制器的最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為256點(diǎn)。三菱小型 FX 2（N）系列程序控制器的輸入輸出點(diǎn)最大不超過256點(diǎn)。每臺主機(jī)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(gè)。 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(jì)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(diǎn)數(shù)不同及功能分為多個(gè)不同的系列：輸入輸出點(diǎn)數(shù)在30點(diǎn)以內(nèi)可使用FX1S系列，輸入輸出點(diǎn)數(shù)在128個(gè)點(diǎn)以內(nèi)可使用FX1N系列，輸入輸出點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以內(nèi)可使用FX2N系列。 FX2N系列PLC的特點(diǎn)：FX2N是FX2的持續(xù)，基本單元(16~128點(diǎn)) 有繼電器或晶體管輸出，最多可擴(kuò)展到256點(diǎn)，內(nèi)置有8K步RAM (最多可擴(kuò)展到16K步)可選用存儲卡盒,有RAM，EPROM和EEPROM等。優(yōu)點(diǎn)還有：超高速的運(yùn)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(jī)體小型化，比FX2小50%，兼容FX2的編程設(shè)計(jì)備有多種不同的FX2N擴(kuò)展單元及特殊模塊通訊功能，擴(kuò)展模塊低成本模板化，F(xiàn)X2N-xxxBD更多通訊/網(wǎng)絡(luò)功能，RS232，RS422，RS485更便宜的配置兼用，F(xiàn)X0N的擴(kuò)展單元及特殊模塊可增加多一個(gè)通道，如：連接一臺人機(jī)界面顯示單元DU，另外一個(gè)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(diǎn)+256點(diǎn)，狀態(tài)繼電器(S)：1000點(diǎn)，計(jì)數(shù)器(C)：235點(diǎn)，定時(shí)器(T)：256點(diǎn)(積算定時(shí)器1ms 4點(diǎn)，10ms 6點(diǎn))，數(shù)據(jù)寄存器(D)：200點(diǎn)+7800點(diǎn)（按需設(shè)置)，變址寄存器（V，Z)：16點(diǎn)，堆棧指針(P)：128點(diǎn)，中斷指針(I)：15點(diǎn)，內(nèi)附高速計(jì)數(shù)器單向計(jì)數(shù)器：60KHz 2點(diǎn)，10KHz 4點(diǎn)雙向計(jì)數(shù)器：30KHz 1點(diǎn)，5KHz 1點(diǎn)。 第2章 PLC對全自動洗衣機(jī)的控制 2.1 PLC對全自動洗衣機(jī)進(jìn)行控制的主要內(nèi)容 用PLC對全自動洗衣機(jī)進(jìn)行控制，全自動洗衣機(jī)示意圖（如圖2-1所示），全自動洗衣機(jī)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(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥門打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥門打開，將水由外桶排到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動撥盤正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶（內(nèi)桶）并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行脫水甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動排水。 2.2 PLC對全自動洗衣機(jī)進(jìn)行控制的主要要求 PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動。選擇水位，按下啟動按鈕，點(diǎn)控系統(tǒng)打開進(jìn)水閥，自來水經(jīng)進(jìn)水管注入到外桶，當(dāng)水到達(dá)預(yù)設(shè)位置時(shí)，停止進(jìn)水，并啟動洗滌電機(jī)開始洗滌正轉(zhuǎn)。正轉(zhuǎn)洗滌15S后洗滌電機(jī)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(dá)到3次時(shí)，開始排水。 水位下降到低水位時(shí)，啟動洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行脫水并繼續(xù)排水，脫水10S就完成一次從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)。然后再啟動進(jìn)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(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警10S后結(jié)束全過程，自動停機(jī)。 此外，還要求可以按下排水按鈕以實(shí)現(xiàn)手動排水，按下停止按鈕以實(shí)現(xiàn)手動停止、排水、脫水等。 2.3 PLC對全自動洗衣機(jī)進(jìn)行控制的主要分析 PLC對全自動洗衣機(jī)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(jī)示意圖 由控制要求可知，全自動洗衣機(jī)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(jìn)行水位的選擇，并有相應(yīng)的指示燈指示。再按下啟動按鈕，開始進(jìn)水洗滌衣物。使用PLC控制時(shí)，輸入設(shè)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(guān)（高水位開關(guān)、中水位開關(guān)、低水位開關(guān)），排水按鈕及脫水按鈕等。輸出設(shè)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(jìn)水電磁閥，洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器，洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，排水電磁閥，脫水離合器及報(bào)警蜂鳴器等。 第3章 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC方案設(shè)計(jì) 3.1 全自動洗衣機(jī)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(gè)輸入點(diǎn)和10個(gè)輸出點(diǎn)，水位開關(guān)在此使用行程開關(guān)代替。 3.1.1 PLC控制全自動洗衣機(jī)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(jìn)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(jī)正轉(zhuǎn)接觸器 KM1 Y2 排水按扭 SB4 X3 洗滌電動機(jī)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(bào)警蜂鳴器 HA Y5 低水位SB7 X6 電源指示 HL1 Y6 水位開關(guān) 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(jī)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(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的設(shè)計(jì) 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（流程圖）的設(shè)計(jì)，是運(yùn)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(wù)分解、弄清楚每個(gè)狀態(tài)的功能、找出每個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件及方向、設(shè)置初始狀態(tài)共4個(gè)階段。 3.2.1 全自動洗衣機(jī)任務(wù)設(shè)計(jì)分解。 根據(jù)控制要求，將洗衣機(jī)的工作過程分解為以下幾個(gè)工序（狀態(tài)）。 表3-2 工作過程的分解 電源開關(guān) M0 正、反洗滌次數(shù) M6 進(jìn)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(bào)警 M10 暫停 M5 3.2.2 弄清楚各個(gè)狀態(tài)的功能。 表3-3 各個(gè)狀態(tài)的功能 M0 使電源導(dǎo)通 Y6為ON M1 使進(jìn)水電磁閥打開進(jìn)水 Y0為ON M2 正轉(zhuǎn)洗滌15S Y2為ON，定時(shí)T0 K150 延時(shí)15秒 M3 暫停3S 定時(shí)器T1，K30 M4 反轉(zhuǎn)洗滌15S Y3為ON，定時(shí)T2 K150延時(shí)15秒 M5 暫停3S 定時(shí)T3，K30 M6 正、反轉(zhuǎn)洗滌計(jì)數(shù) 計(jì)數(shù)C0，K3 M7 使排水電磁閥打開排水及C0復(fù)位 Y1為ON 復(fù)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(shí)T4，K100 M9 洗滌次數(shù)計(jì)數(shù) 計(jì)數(shù)C1，K3 M10 報(bào)警、蜂鳴器工 作及C1復(fù)位 Y5為ON，復(fù)位C1 定時(shí)T5，K100 3.2.3 找出各個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件和轉(zhuǎn)移方向 圖3-2 全自動洗衣機(jī)運(yùn)行流程圖 3.3 根據(jù)流程圖及各個(gè)狀態(tài)的功能畫出梯形圖 圖3-3 全自動洗衣機(jī)運(yùn)行梯行圖 3.3.1 程序設(shè)計(jì)過程中所用的網(wǎng)絡(luò)說明 A. 電源開關(guān)網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)?shù)谝淮伟聪耂B1，X0常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)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(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)自鎖，中間繼電器M0得電，M0常開觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)斷開。Y6，M0始終得電。當(dāng)?shù)诙伟聪耂B1，X0常開觸點(diǎn)閉合，常開觸點(diǎn)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(diǎn)，常開斷開，常閉閉合，恢復(fù)初始狀態(tài)。所以當(dāng)SB1按下奇數(shù)次時(shí)表示接通電源；當(dāng)按下偶數(shù)次時(shí)表示切斷電源。接通電源時(shí)，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(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，當(dāng)洗滌完畢后實(shí)現(xiàn)自動停機(jī)。 B. 水位選擇網(wǎng)絡(luò) 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(shí)現(xiàn)。當(dāng)按下SB5，X4常開觸點(diǎn)閉合，Y7輸出線圈有效，高水位指示燈HL2亮，Y7的常開觸點(diǎn)閉合，分別實(shí)現(xiàn)自鎖和為下一步啟動進(jìn)水做準(zhǔn)備，Y10，Y11常閉觸點(diǎn)與Y7線圈串聯(lián)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。當(dāng)按下SB6時(shí)，X5的常開觸點(diǎn)閉合，Y10線圈輸出有效，中水位指示燈HL3亮。Y10的常開觸點(diǎn)同樣分別實(shí)現(xiàn)自鎖和為下一步啟動進(jìn)水做準(zhǔn)備。Y7，Y10與Y11線圈串聯(lián)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制。低水位選擇時(shí)與高水位工作模式一樣。用戶根據(jù)衣物的多少可設(shè)置水位的高低，選擇不同的水位均有相應(yīng)的指示燈發(fā)亮。 C. 啟動進(jìn)水網(wǎng)絡(luò) 按下SB2啟動按鈕，X1常開觸點(diǎn)閉合，M1中間繼電器輸出線圈有效，M1常開觸點(diǎn)閉合，分別實(shí)現(xiàn)自鎖和導(dǎo)通Y0，使Y0輸出線有效，因?yàn)樯弦徊剿贿x擇時(shí)Y7，Y10，Y11中有一個(gè)是閉合的，所以當(dāng)M1常開觸點(diǎn)閉合后Y0就輸出有效，進(jìn)水電磁閥打開，給洗衣機(jī)進(jìn)水。同時(shí)由M9的常開與C1的常閉組成的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與X1并聯(lián)，其功能是實(shí)現(xiàn)洗滌三次循環(huán)，即在未達(dá)到洗滌三次時(shí)會再次進(jìn)行進(jìn)水洗滌的過程。M2常閉觸點(diǎn)與M1線圈串聯(lián)是實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，X2常閉觸點(diǎn)與M1線圈串聯(lián)是實(shí)現(xiàn)手動實(shí)現(xiàn)停止進(jìn)水。 D. 正轉(zhuǎn)洗滌網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)洗衣機(jī)的水位達(dá)到預(yù)設(shè)水位時(shí)，Y7，Y10，Y11其中與之相對應(yīng)的一條之路將導(dǎo)通，M2中間繼電器輸出線圈有效。M2常開觸點(diǎn)閉合，分別實(shí)現(xiàn)了自鎖和導(dǎo)通Y2和T0。Y2與T0輸出線圈有效。洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器閉合，同時(shí)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間為15S。M6的常開與C0常閉組成的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與X7，X10，X11并聯(lián)，目的是實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)三次小循環(huán)。即在未達(dá)到正反轉(zhuǎn)三次的情況下會再次進(jìn)行正反轉(zhuǎn)洗滌過程。M3常閉觸點(diǎn)與M2線圈串聯(lián)是實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。 E. 暫停3S網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)T0定時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，T0常開觸點(diǎn)閉合。由于M2常開觸點(diǎn)在上一網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)閉合。M3中間繼電器輸出線圈有效，M3常閉觸點(diǎn)斷開，M2輸出線圈失效。M3常開觸點(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)自鎖和導(dǎo)通定時(shí)器T1，同時(shí)為下一步反轉(zhuǎn)洗滌網(wǎng)絡(luò)做準(zhǔn)備。T1導(dǎo)通后T1開始計(jì)時(shí)。M4常閉觸點(diǎn)與M3線圈串聯(lián)是實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能。當(dāng)進(jìn)行下一網(wǎng)絡(luò)時(shí)自動斷開此網(wǎng)絡(luò)。 F. 反轉(zhuǎn)洗滌網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)T1定時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，T1常開觸點(diǎn)閉合，M3常開觸點(diǎn)在上一網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)自鎖和Y3與T2。同時(shí)為下一網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行做準(zhǔn)備。M4常閉觸點(diǎn)斷開，使M3輸出線圈失效。Y3導(dǎo)通后其輸出線圈有效，電動機(jī)正轉(zhuǎn)洗滌接觸器閉合，洗衣機(jī)開始反轉(zhuǎn)洗滌。同時(shí)T2定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間為3S。M5常閉觸點(diǎn)與M4線圈串聯(lián)也是實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能，即在執(zhí)行下一網(wǎng)絡(luò)是自動切斷本網(wǎng)絡(luò)。 G. 暫停3S網(wǎng)絡(luò)2 當(dāng)T2定時(shí)器的即使時(shí)間到達(dá)時(shí)，T2常開觸點(diǎn)閉合，由于M4在上一網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)自鎖和導(dǎo)通T3定時(shí)器，T3定時(shí)器同時(shí)開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間為3S。同時(shí)為下一步計(jì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)做準(zhǔn)備。M6常閉觸點(diǎn)與M5線圈串聯(lián)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能，即在執(zhí)行計(jì)數(shù)網(wǎng)絡(luò)時(shí)斷開此網(wǎng)絡(luò)。 H. 正、反洗滌循環(huán)計(jì)數(shù)網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)T3定時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)，T3常開觸點(diǎn)閉合，由于M5常開觸點(diǎn)在上一網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)閉合，所以此時(shí)M6輸出線圈有效。M6常閉觸點(diǎn)斷開，斷開上一網(wǎng)絡(luò)使M5線圈無效。M6常開觸點(diǎn)閉合，實(shí)現(xiàn)自鎖和導(dǎo)通C0計(jì)數(shù)器。C0導(dǎo)通后便開始計(jì)數(shù)，設(shè)置次數(shù)為三次。在下一網(wǎng)絡(luò)中的M5常開觸點(diǎn)閉合，為其導(dǎo)通做準(zhǔn)備。M2、M7常閉觸點(diǎn)與M6線圈串聯(lián)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能。 I. 排水網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)C0計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)達(dá)到三次時(shí)，C0常開觸點(diǎn)閉合。由于M6常開觸點(diǎn)在上一網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)閉合，此時(shí)M7輸出線圈有效，則M7常閉觸點(diǎn)斷開，M6輸出線圈失效；M6常開觸點(diǎn)閉合，其一時(shí)實(shí)現(xiàn)自鎖的目的；其二是導(dǎo)通Y1與C0使C0復(fù)位。在下一網(wǎng)絡(luò)的M7常開觸點(diǎn)閉合是為下一步的正常工作做準(zhǔn)備。X3與M6、C0并聯(lián)，是為了實(shí)現(xiàn)手動排水。M8常閉與X2常閉線圈串聯(lián)，M8是實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能。當(dāng)M8輸出線圈有效時(shí)，M7輸出線圈斷開失效。X2常閉是為了實(shí)現(xiàn)手動停止排水。Y1導(dǎo)通后排水電磁閥打開，洗衣機(jī)開始排水，同時(shí)C0也被復(fù)位。 J. 脫水、排水10秒網(wǎng)絡(luò) 在排水網(wǎng)絡(luò)中，洗衣機(jī)一直進(jìn)行排水的過程，當(dāng)洗衣機(jī)中的水位降低到低水位時(shí)，X6常開觸點(diǎn)閉合M7常開在上一網(wǎng)絡(luò)中已閉合，則此時(shí)M8中間繼電器輸出線圈有效。此時(shí)M8常閉觸點(diǎn)斷開，使得M7線圈失效；一個(gè)M8常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自鎖，另一個(gè)導(dǎo)通Y4及T4，在正轉(zhuǎn)洗滌網(wǎng)絡(luò)和排水網(wǎng)絡(luò)中的M8常開觸點(diǎn)閉合，道通Y1與Y2。下一網(wǎng)絡(luò)中的M8常開觸點(diǎn)也閉合，為下一步的網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行做準(zhǔn)備。M9常閉與M8線圈串聯(lián)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，X2串聯(lián)是實(shí)現(xiàn)手動停止，Y1線圈有效則排水電磁閥打開進(jìn)行排水；Y2、Y4線圈有效時(shí)，洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器閉合、脫水電磁離合器閉合實(shí)現(xiàn)脫水，同時(shí)T4定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間為10S。 K. 洗滌循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)T4定時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)T4常開觸點(diǎn)閉合。M9輸出線圈有效，M9常開觸點(diǎn)斷開，M8輸出線圈失效。M9常開觸點(diǎn)閉合，一個(gè)實(shí)現(xiàn)自鎖，還有一個(gè)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通C1計(jì)數(shù)器。下一網(wǎng)絡(luò)中的M9為導(dǎo)通其網(wǎng)絡(luò)做準(zhǔn)備。C1計(jì)數(shù)器的設(shè)置值為3，達(dá)到三次后便動作。M1常閉觸點(diǎn)和M10常閉都是實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，當(dāng)執(zhí)行下一指令時(shí)斷開此網(wǎng)絡(luò)。 L. 報(bào)警10秒、停機(jī)網(wǎng)絡(luò) 當(dāng)C1計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)達(dá)到設(shè)置值3時(shí)，其常開觸點(diǎn)閉合，M10輸出線圈有效。M10常閉觸點(diǎn)斷開，則M9線圈失效。M10常開觸點(diǎn)閉合，Y5輸出線圈有效，報(bào)警蜂鳴器開始蜂鳴報(bào)警。T5也開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)時(shí)間為10S。同時(shí)C1計(jì)數(shù)器也被復(fù)位。M0常閉觸點(diǎn)串聯(lián)其中是實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖，X2常閉觸點(diǎn)是手動實(shí)現(xiàn)停止報(bào)警。當(dāng)T5定時(shí)器的計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)后，電源網(wǎng)絡(luò)中的T5常閉觸點(diǎn)斷開，Y6失電，電源斷開，洗衣機(jī)自動停機(jī)，一次洗衣過程結(jié)束。 3.3.2 程序設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用的定時(shí)器及計(jì)數(shù)器 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC程序設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)自動控制，需設(shè)置6個(gè)定時(shí)器和2個(gè)記書數(shù)器 T0——正轉(zhuǎn)定時(shí)，定時(shí)預(yù)置值為150。 T1——正洗暫停定時(shí)，定時(shí)預(yù)置值為30。 T2——反轉(zhuǎn)定時(shí)，定時(shí)預(yù)置值為150。 T3——反洗暫停定時(shí)，定時(shí)預(yù)置值為30。 T4——脫水定時(shí)，定時(shí)預(yù)置值為100。 T5——報(bào)警定時(shí)，定時(shí)預(yù)置值為100。 C0——正、反洗滌循環(huán)記數(shù)，記數(shù)預(yù)置值為3。 C1——洗滌次數(shù)記數(shù)，記數(shù)預(yù)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(diǎn)擊菜單欄中的“文件”，打開新文件，在PLC類型設(shè)置對話框中選擇FX2N/FX2NC,確認(rèn)。 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(diǎn)擊工具欄中的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后點(diǎn)擊“指令表視圖”，出現(xiàn)PLC的指令表，共進(jìn)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(jì)算機(jī)連接。PLC打到“STOP”狀態(tài)。上述步驟完成后，點(diǎn)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(shè)置，起始步為0，終止步為200。單擊確認(rèn)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(diǎn)擊工具欄的“監(jiān)控/測試”進(jìn)入原件控制點(diǎn)擊“開始控制”。按照洗衣機(jī)的控制過程進(jìn)行操作如圖4-6。 圖4-6 洗衣機(jī)的控制過程進(jìn)行操作圖 當(dāng)調(diào)試結(jié)果滿足控制要求時(shí)說明次程序滿足設(shè)計(jì)要求。完成后點(diǎn)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(guān) 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(guān)知識這些年的學(xué)習(xí)，我對這個(gè)專業(yè)的基礎(chǔ)知識有一定的了解，并對我的日常工作與學(xué)習(xí)幫助甚大。但是由于理論知識與實(shí)踐有所脫節(jié)，導(dǎo)致對所學(xué)內(nèi)容沒有及時(shí)消化和吸收。畢業(yè)課題設(shè)計(jì)正好給了我動力，讓我勇敢的走出去調(diào)查實(shí)踐，當(dāng)然做畢業(yè)設(shè)計(jì)并不僅僅是為了去實(shí)踐。 通過做畢業(yè)設(shè)計(jì)，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(jì)，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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(xué)習(xí)的總結(jié)，也是我從學(xué)生過渡到社會人的踏板。 致 謝 本論文設(shè)計(jì)在吳尉尉老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)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(dǎo)和一些富于創(chuàng)造性的建議，沒有這樣的幫助和關(guān)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(jī)會向在這些年給予了我?guī)椭椭笇?dǎo)的所有老師表示由衷的謝意，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(rèn)真負(fù)責(zé)，在他們的悉心幫助和支持下，我才能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)，順利完成畢業(yè)論文。 同時(shí)，在論文寫作過程中，我還參考了有關(guān)的書籍和論文，在這里一并向有關(guān)的作者表示謝意。 參考文獻(xiàn) [1] 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