全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、緒緒 論論.1 1 第第 1 1 述述. .可編程控制器的概述可編程控制器的概述.2 2 1.11.1 可編程控制器的產(chǎn)生及定義可編程控制器的產(chǎn)生及定義 .2 2 1.1.11.1.1 可編程控制器的產(chǎn)生可編程控制器的產(chǎn)生 .2 2 1.1.21.1.2 可編程控制器的定義可編程控制器的定義.3 3 1.21.2 可編程控制器的組成可編程控制器的組成 .3 3 1.31.3 可編程控制器的工作原理可編程控制器的工作原理 .6 6 1.41.4 可編程控制器的分類可編程控制器的分類 .6 6 1.51.5 可編程控制器國內(nèi)外狀況可編程控制器國內(nèi)外狀況 .8 8 第第 2 2 述述. . plcp

2、lc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 .8 8 2.12.1 plcplc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求.8 8 2.1.12.1.1 流程圖功能說明流程圖功能說明 .8 8 2.1.22.1.2 plcplc 程序設(shè)計(jì)的步驟程序設(shè)計(jì)的步驟.9 9 2.22.2 plcplc 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖.1010 2.32.3 可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 .1010 第第 3 3 述述. . 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的分析全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的分析.1212 3.13.1 plcplc 控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的研究意義控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的研究意義.1212

3、 3.23.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工藝要求及動(dòng)作流程全自動(dòng)洗衣機(jī)的工藝要求及動(dòng)作流程 .1313 3.33.3 洗衣機(jī)程序分析洗衣機(jī)程序分析 .1313 3.3.13.3.1 主接線路如下圖所示：主接線路如下圖所示：.1414 3.3.23.3.2 plcplc 硬件連接線路如下圖所示：硬件連接線路如下圖所示：.1515 3.3.33.3.3 設(shè)計(jì)功能順序如下圖所示：設(shè)計(jì)功能順序如下圖所示：.- - 1 1 - - 3.43.4、i/oi/o 口及定時(shí)器口及定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器說明計(jì)數(shù)器說明.- - 2 2 - - 3.53.5 梯形圖梯形圖.- - 3 3 - - 3.63.6 語句表語句表.-

4、- 6 6 - - 3.73.7 操作說明操作說明.- - 8 8 - - 結(jié)結(jié) 論論.- - 9 9 - - 致致 謝謝.- - 1010 - - 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).- - 1111 - - 緒緒 論論 可編程控制器是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐漸發(fā)展起來的以 微處理器為核心，集微電子技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)通信技術(shù)為一體， 以工業(yè)自動(dòng)化控制為目標(biāo)的新型控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠 性高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，可編程控制 器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為，可編程控制器將成為 今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一，pl

5、c、機(jī)器人、cad/cam 將成 為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于 plc 具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi) 部定時(shí)器資源十分豐富。 它的功能主要是：控制功能、數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存與處理功能、通信、聯(lián)網(wǎng)功 能、輸入/輸出接口調(diào)理功能、人機(jī)界面功能。在系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)，可由一臺(tái)計(jì)算機(jī) 與多太 plc 構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)，以便完成較大規(guī) 模的復(fù)雜控制。 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是利用 plc（programmable logic controller）對(duì)全 自動(dòng)洗衣機(jī)的功能部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先我對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行總體的分析，使自己有 一個(gè)大致的總體概念，然后仔細(xì)分析全自動(dòng)洗衣機(jī)。最后根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)

6、的 功能，編譯 plc 的梯形圖。 根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理，利用可編程控制器 plc 實(shí)現(xiàn)控制，說明了 plc 控制的原理方法，特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。通過本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì) fx 系列 plc 的特點(diǎn)有了深入的理解。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了 fx 系列 plc 的特點(diǎn)， 對(duì)按鈕，電磁閥，開關(guān)等其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過 程的自動(dòng)化，由于每遍的洗滌，排水，脫水的時(shí)間由 plc 內(nèi)計(jì)數(shù)器控制，所以 只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時(shí)間定下來，作 為固定程序使用，也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地，數(shù)量及臟污的程度來編程。只要稍 作改變，就可以設(shè)計(jì)出諸如要多洗多甩

7、的牛仔類衣物，輕洗輕甩的羊毛類衣物 以及通用的標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序，充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電用品的個(gè)性。 第第 1 1 述述. .可編程控制器的概述可編程控制器的概述 1.1 1 可編程控制器的產(chǎn)生及定義可編程控制器的產(chǎn)生及定義 1.1.11.1.1 可編程控制器的產(chǎn)生可編程控制器的產(chǎn)生 20 世紀(jì)是人類科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的一個(gè)世紀(jì)，電器控制技術(shù)也有繼電器控 制過度到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。各種工業(yè)用計(jì)算機(jī)控制產(chǎn)品的出現(xiàn)，對(duì)提高機(jī)械設(shè) 備自動(dòng)控制性能起到關(guān)鍵的作用。進(jìn)入 21 世紀(jì)，各種自動(dòng)控制產(chǎn)品在向著控制 可靠，操作簡單，通用性強(qiáng)，價(jià)格低廉的方向發(fā)展，是自動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)越來越 容易。自動(dòng)控制裝置的研究，是為了最大限度

8、的滿足人們對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求。 在 1969 年，美國數(shù)字設(shè)備公司（dec）首先研制出第一臺(tái)符合要求的控制 器，即可編程邏輯控制器，并在美國 ge 公司的汽車自動(dòng)裝置上試用成功。此 后，這項(xiàng)研究技術(shù)迅速發(fā)展，從美國、日本、歐洲普及到全世界。我國從 1976 年開始研制，1977 年應(yīng)用與工業(yè)控制。目前以有型號(hào)數(shù)百種?？删幊炭刂破鲬?yīng) 具備的 10 項(xiàng)指標(biāo)： (1)編程簡單，可在現(xiàn)場(chǎng)修改和調(diào)試程序； (2)維護(hù)方便，采用插入式，模塊結(jié)構(gòu)； (3)可靠性高于繼電器控制系統(tǒng)； (4)體積小于繼電器控制柜； (5)成本可與繼電器控制系統(tǒng)相競爭； (6)能與管理中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信； (7)輸入量是 11

9、5v 交流電壓（美國電網(wǎng)電壓 110） ； (8)輸出量為 115v，輸出電流在 2a 以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥； (9)系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，原系統(tǒng)只需要作很小改動(dòng)； (10)用戶程序存儲(chǔ)器容量至少 4kb。 1.1.21.1.2 可編程控制器的定義可編程控制器的定義 iec 在 1987 年對(duì)可編程控制器下的定義是： 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而 設(shè)計(jì)；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)、記數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令；并通過數(shù)字式或模擬式輸 入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都 按易于與工

10、業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)充其功能 的原則設(shè)計(jì)。 1.21.2 可編程控制器的組成可編程控制器的組成 plc 硬件組成：plc 的硬件主要由中央處理器（cpu） 、存儲(chǔ)器、輸入單 元、輸出單元、通信接口、擴(kuò)展接口電源等部分組成。其中，cpu 是 plc 的 核心，輸入單元與輸出單元是連接現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備與 cpu 之間的接口電路， 通信接口用于與編程器、上位計(jì)算機(jī)等連接。 1.中央處理單元（cpu） 同一般的微機(jī)一樣，cpu 是 plc 的核心。plc 中 所配置的 cpu 隨機(jī)型不同而不同，常用有三類：通用微處理器（如 z80、8086、80286 等） 、單片微處理器（如 8031、

11、8096 等）和位片式微處理 器(如 amd29w 等) 。小型 plc 大多采用 8 位通用微處理器和單片微處理器； 中型 plc 大多采用 16 位通用微處理器或單片微處理器；大型 plc 大多采用 高速位片式微處理器。 目前，小型 plc 為單 cpu 系統(tǒng)，而中、大型 plc 則大多為雙 cpu 系統(tǒng)， 甚至有些 plc 中多達(dá) 8 個(gè) cpu。對(duì)于雙 cpu 系統(tǒng)，一般一個(gè)為字處理器， 一般采用 8 位或 16 位處理器；另一個(gè)為位處理器，采用由各廠家設(shè)計(jì)制造的 專用芯片。字處理器為主處理器，用于執(zhí)行編程器接口功能，監(jiān)視內(nèi)部定時(shí) 器，監(jiān)視掃描時(shí)間，處理字節(jié)指令以及對(duì)系統(tǒng)總線和位處理器

12、進(jìn)行控制等。 位處理器為從處理器，主要用于處理位操作指令和實(shí)現(xiàn) plc 編程語言向機(jī)器 語言的轉(zhuǎn)換。位處理器的采用,提高了 plc 的速度，使 plc 更好地滿足實(shí)時(shí) 控制要求。 在 plc 中 cpu 按系統(tǒng)程序賦予的功能，指揮 plc 有條不紊地進(jìn)行工作， 歸納起來主要有以下幾個(gè)方面：1） 接收從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。 2）診斷電源、plc 內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯(cuò)誤等。3） 通過輸 入接口接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映象寄有器或數(shù)據(jù)寄存器中。4） 從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過解釋后執(zhí)行。5） 根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果，更新 有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映象寄存器的內(nèi)容，通過輸出單元

13、實(shí)現(xiàn)輸出控制。 有些 plc 還具有制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。 2存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器主要有兩種：一種是可讀/寫操作的隨機(jī)存儲(chǔ)器 ram，另 一種是只讀存儲(chǔ)器 rom、prom 、eprom 和 eeprom。在 plc 中，存儲(chǔ) 器主要用于存放系統(tǒng)程序、用戶程序及工作數(shù)據(jù)。 系統(tǒng)程序是由 plc 的制造廠家編寫的，和 plc 的硬件組成有關(guān)，完成 系統(tǒng)診斷、命令解釋、功能子程序調(diào)用管理、邏輯運(yùn)算、通信及各種參數(shù)設(shè) 定等功能，提供 plc 運(yùn)行的平臺(tái)。系統(tǒng)程序關(guān)系到 plc 的性能，而且在 plc 使用過程中不會(huì)變動(dòng)，所以是由制造廠家直接固化在只讀存儲(chǔ)器 rom、prom 或 eprom 中，用戶不

14、能訪問和修改。 用戶程序是隨 plc 的控制對(duì)象而定的，由用戶根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制 要求而編制的應(yīng)用程序。為了便于讀出、檢查和修改，用戶程序一般存于 cmos 靜態(tài) ram 中，用鋰電池作為后備電源，以保證掉電時(shí)不會(huì)丟失信息。 為了防止干擾對(duì) ram 中程序的破壞，當(dāng)用戶程序經(jīng)過運(yùn)行正常，不需要改變， 可將其固化在只讀存儲(chǔ)器 eprom 中。現(xiàn)在有許多 plc 直接采用 eeprom 作 為用戶存儲(chǔ)器。 工作數(shù)據(jù)是 plc 運(yùn)行過程中經(jīng)常變化、經(jīng)常存取的一些數(shù)據(jù)。存放在 ram 中，以適應(yīng)隨機(jī)存取的要求。在 plc 的工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，設(shè)有存放輸入輸 出繼電器、輔助繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等邏

15、輯器件的存儲(chǔ)區(qū)，這些器件的 狀態(tài)都是由用戶程序的初始設(shè)置和運(yùn)行情況而確定的。根據(jù)需要，部分?jǐn)?shù)據(jù) 在掉電時(shí)用后備電池維持其現(xiàn)有的狀態(tài)，這部分在掉電時(shí)可保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) 區(qū)域稱為保持?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。 由于系統(tǒng)程序及工作數(shù)據(jù)與用戶無直接聯(lián)系，所以在 plc 產(chǎn)品樣本或使 用手冊(cè)中所列存儲(chǔ)器的形式及容量是指用戶程序存儲(chǔ)器。當(dāng) plc 提供的用戶 存儲(chǔ)器容量不夠用，許多 plc 還提供有存儲(chǔ)器擴(kuò)展功能。 3輸入/輸出單元 輸入/輸出單元通常也稱 i/o 單元或 i/o 模塊，是 plc 與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)之間的連接部件。 plc 通過輸入接口可以檢測(cè)被控對(duì)象的各 種數(shù)據(jù)，以這些數(shù)據(jù)作為 plc 對(duì)被控制對(duì)象進(jìn)行控制的

16、依據(jù)；同時(shí) plc 又通 過輸出接口將處理結(jié)果送給被控制對(duì)象，以實(shí)現(xiàn)控制目的。 由于外部輸入設(shè)備和輸出設(shè)備所需的信號(hào)電平是多種多樣的，而 plc 內(nèi) 部 cpu 的處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以 i/o 接口要實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。i/o 接 口一般都具有光電隔離和濾波功能，以提高 plc 的抗干擾能力。另外，i/o 接口上通常還有狀態(tài)指示，工作狀況直觀，便于維護(hù)。 plc 提供了多種操作電平和驅(qū)動(dòng)能力的 i/o 接口，有各種各樣功能的 i/o 接口供用戶選用。i/o 接口的主要類型有：數(shù)字量（開關(guān)量）輸入、數(shù)字量 （開關(guān)量）輸出、模擬量輸入、模擬量輸出等。 常用的開關(guān)量輸入接口按其使用的電源不同有三

17、種類型：直流輸入接口、 交流輸入接口和交/直流輸入接口。 4通信接口 plc 配有各種通信接口，這些通信接口一般都帶有通信處理 器。plc 通過這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機(jī)、其它 plc、計(jì)算機(jī)等設(shè)備 實(shí)現(xiàn)通信。plc 與打印機(jī)連接，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打印；與監(jiān) 視器連接，可將控制過程圖像顯示出來；與其它 plc 連接，可組成多機(jī)系統(tǒng) 或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)?？刂?。 與計(jì)算機(jī)連接，可組成多級(jí)分布式控制系 統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。遠(yuǎn)程 i/o 系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。 1.31.3 可編程控制器的工作原理可編程控制器的工作原理 plc 是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進(jìn)

18、行工作的。即在 plc 運(yùn)行時(shí)， cpu 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲(chǔ)器中的程序，按指令步序號(hào) （或地址號(hào)）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順 序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的 掃描。在每次掃描過程中，還要完成對(duì)輸入信號(hào)的采樣和對(duì)輸出狀態(tài)的刷新等 工作。 plc 的一個(gè)掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段： plc 在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸 入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對(duì)應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中， 即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進(jìn)入程序執(zhí)行階段。plc 在程序執(zhí)行

19、階段： 按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運(yùn)算和處理后， 其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí) 行而改變。輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài) 在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶 閘管）輸出，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)輸出設(shè)備工作 1.41.4 可編程控制器的分類可編程控制器的分類 plc 產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對(duì) plc 的分類，通常根據(jù) 其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和 i/o 點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。 1按結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù) plc 的結(jié)構(gòu)形式，可將 plc 分為整體式和模塊式兩 類

20、 （1）整體式 plc 整體式 plc 是將電源、cpu、i/o 接口等部件都集中裝在一 個(gè)機(jī)箱內(nèi)， 具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型 plc 一般采用這種 整體式結(jié)構(gòu)。整體式 plc 由不同 i/o 點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元 組成?；締卧獌?nèi)有 cpu、i/o 接口、與 i/o 擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與 編程器或 eprom 寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元內(nèi)只有 i/o 和電源等，沒有 cpu?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式 plc 一般還可配 備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。 （2）模塊式 plc 模塊式 plc 是將

21、 plc 各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模 塊，如 cpu 模塊、i/o 模塊、電源模塊（有的含在 cpu 模塊中）以及各種功 能模塊。模塊式 plc 由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插 座上。這種模塊式 plc 的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)， 而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型 plc 一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。 還有一些 plc 將整體式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式 plc。 疊裝式 plc 其 cpu、電源、i/o 接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠 電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置， 還可做得體積小巧

22、。 2按功能分類 根據(jù) plc 所具有的功能不同，可將 plc 分為低檔、中檔、 高檔三類。 （1）低檔 plc 具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān) 控等基本功能，還可有少量模擬量輸入輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、 通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。 （2）中檔 plc 除具有低檔 plc 的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入輸出、 算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程 i/o、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。 有些還可增設(shè)中斷控制、pid 控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng). （3）高檔 plc 除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號(hào)算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、 位

23、邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算及其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表及表格傳送功能等。 高檔 plc 機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng) 絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。 3按 i/o 點(diǎn)數(shù)分類 根據(jù) plc 的 i/o 點(diǎn)數(shù)的多少，可將 plc 分為小型、中 型和大型三類。(1).小型 plci/o 點(diǎn)數(shù) 2048 點(diǎn)；多 cpu，16 位、32 位處理器，用戶存 儲(chǔ)器容量 816k 如：s7-400 德國西門子公司 ge- ge 公 司 c-2000 立石公司 k3 三菱公司等 1.51.5 可編程控制器國內(nèi)外狀況可編程控制器國內(nèi)外狀況 世界上 plc 產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個(gè)流

24、派是美國產(chǎn)品，一個(gè)流派 是歐洲產(chǎn)品，一個(gè)流派是日本產(chǎn)品。美國和歐洲的 plc 技術(shù)是在相互隔離情況 下獨(dú)立研究開發(fā)的，因此美國和歐洲的 plc 產(chǎn)品有明顯的差異性。而日本的 plc 技術(shù)是由美國引進(jìn)的，對(duì)美國的 plc 產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推 產(chǎn)品定位在小型 plc 上。美國和歐洲以大中型 plc 而聞名，而日本則以小型 plc 著稱。 我國 plc 產(chǎn)品我國有許多廠家、科研院所從事 plc 的研制與開發(fā)，如中 國科學(xué)院自動(dòng)化研究所的 plc-0088，北京聯(lián)想計(jì)算機(jī)集團(tuán)公司的 gk-40，上 海機(jī)床電器廠的 cky-40，上海起重電器廠的 cf-40mr/er，蘇州電子計(jì)算機(jī) 廠的

25、 yz-pc-001a，原機(jī)電部北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所的 mpc-00l/20、kb- 20/40，杭州機(jī)床電器廠的 dkk02，天津中環(huán)自動(dòng)化儀表公司的 djk-s- 84/86/480，上海自立電子設(shè)備廠的 kki 系列，上海香島機(jī)電制造有限公司的 acmy-s80、acmy-s256，無錫華光電子工業(yè)有限公司（合資）的 sr- 10、sr-20/21 等。 第第 2 2 述述. . plc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 2.12.1 plcplc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 plc 的內(nèi)部控制結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)、微機(jī)相似，但其接口電路不同,編程語言也 不一致。因此 plc 控制系統(tǒng)

26、與微機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)過程不完全相同，需要根據(jù) plc 本身的特點(diǎn)、性能進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 為實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以及生產(chǎn)效率和產(chǎn)品產(chǎn)量的進(jìn)一步提高最大 限度地發(fā)揮 plc 控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。plc 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下步驟： 2.1.12.1.1 流程圖功能說明流程圖功能說明 （1）根據(jù)生產(chǎn)的工藝分析控制要求：如需要完成的動(dòng)作（動(dòng)作順序、動(dòng)作 條件及必須的保護(hù)和聯(lián)鎖） 、操作方式（手動(dòng)、自動(dòng)；連續(xù)、單周期及單步等） 。 （2）根據(jù)控制要求確定所需要的用戶輸入、輸出設(shè)備、據(jù)此確定 plc 的 i/o 點(diǎn)數(shù)。 （3）選擇 plc。 （4）分配 plc 的 i/o 接口，設(shè)計(jì) i/o 電氣接口接圖。

27、 （5）進(jìn)行 plc 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制臺(tái)（柜）的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。 在設(shè)計(jì)傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)時(shí)，必須在控制線路（接線程序）設(shè)計(jì)完成后，才 能進(jìn)行控制臺(tái)（柜）設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。采用 plc 控制，可以使整個(gè)工程的周期 縮短。 2.1.22.1.2 plc 程序設(shè)計(jì)的步驟程序設(shè)計(jì)的步驟 （1）繪制系統(tǒng)流程圖 （2）設(shè)計(jì)梯形圖 （3）根據(jù)梯形圖編制程序清單 （4）用編程其將程序鍵入到 plc 的用戶程序存儲(chǔ)器中，并檢驗(yàn)后鍵入的 程序是否正確 （5）調(diào)試和修改程序，直到滿足要求為止 （6）控制臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)施工完成后進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試 2.22.2 plcplc 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖 圖 2.1 系統(tǒng)設(shè)

28、計(jì)流程圖 2.32.3 可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試的主要步驟： （1）深入了解和分析被控對(duì)象的工藝條件和控制要求 a、被控對(duì)象就是受控的機(jī)械、電氣設(shè)備、生產(chǎn)線或生產(chǎn)過程。 b、控制要求主要指控制的基本方式、應(yīng)完成的動(dòng)作、自動(dòng)工作循環(huán)的組成、 必要的保護(hù)和聯(lián)鎖等。對(duì)較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，還可將控制任務(wù)分成幾個(gè)獨(dú)立部 分，這種可化繁為簡，有利于編程和調(diào)試。 （2）確定 i/o 設(shè)備 根據(jù)被控對(duì)象對(duì) plc 控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的用戶輸入、輸 出設(shè)備。常用的輸入設(shè)備有按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、傳感器等，常用的輸 出設(shè)備

29、有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。 （3）選擇合適的 plc 類型 根據(jù)已確定的用戶 i/o 設(shè)備，統(tǒng)計(jì)所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的點(diǎn)數(shù)，選 擇合適的 plc 類型，包括機(jī)型、容量的選擇、 i/o 模塊的選擇、電源模塊的 選擇等。 （4）分配 i/o 點(diǎn) 分配 plc 的輸入輸出點(diǎn)，編制出輸入/輸出分配表或者畫出輸入/輸出端子 的接線圖。接著就可以進(jìn)行 plc 程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜或操作臺(tái)的設(shè) 計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工。 （5）設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)梯形圖程序 根據(jù)工作功能圖表或狀態(tài)流程圖等設(shè)計(jì)出梯形圖即編程。這一步是整個(gè)應(yīng) 用系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最核心工作，也是比較困難的一步，要設(shè)計(jì)好梯形圖，首先要十 分熟悉控制要求

30、，同時(shí)還要有一定的電氣設(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 （6）將程序輸入 plc 當(dāng)使用簡易編程器將程序輸入 plc 時(shí)，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令助記 符，以便輸入。當(dāng)使用可編程序控制器的輔助編程軟件在計(jì)算機(jī)上編程時(shí)，可 通過上下位機(jī)的連接電纜將程序下載到 plc 中去。 （7）進(jìn)行軟件測(cè)試 程序輸入 plc 后，應(yīng)先進(jìn)行測(cè)試工作。因?yàn)樵诔绦蛟O(shè)計(jì)過程中，難免會(huì)有 疏漏的地方。因此在將 plc 連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上去之前，必需進(jìn)行軟件測(cè)試，以 排除程序中的錯(cuò)誤，同時(shí)也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。 （8）分配輸入/輸出點(diǎn) 一般輸入點(diǎn)和輸入信號(hào)、輸出點(diǎn)和輸出控制是一一對(duì)應(yīng)的。 分配好后，按 系統(tǒng)配置的通道與

31、接點(diǎn)號(hào)，分配給每一個(gè)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，即進(jìn)行編號(hào)。 在個(gè)別情況下，也有兩個(gè)信號(hào)用一個(gè)輸入點(diǎn)的，那樣就應(yīng)在接入輸入點(diǎn)前，按 邏輯關(guān)系接好線（如兩個(gè)觸點(diǎn)先串聯(lián)或并聯(lián)） ，然后再接到輸入點(diǎn)。 （9）確定 i/o 通道范圍 不同型號(hào)的 plc ，其輸入/輸出通道的范圍是不一樣的，應(yīng)根據(jù)所選 plc 型號(hào)，查閱相應(yīng)的編程手冊(cè)，決不可“張冠李戴” 。必須參閱有關(guān)操作手 冊(cè)。 （10）部輔助繼電器 內(nèi)部輔助繼電器不對(duì)外輸出，不能直接連接外部器件，而是在控制其他繼 電器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或數(shù)據(jù)處理用。 從功能上講，內(nèi)部輔助繼 電器相當(dāng)于傳統(tǒng)電控柜中的中間繼電器。 未分配模塊的輸入/輸出繼電器區(qū)以

32、及未使用 1 ： 1 鏈接時(shí)的鏈接繼電器區(qū)等均可作為內(nèi)部輔助繼電器使用。根 據(jù)程序設(shè)計(jì)的需要，應(yīng)合理安排 plc 的內(nèi)部輔助繼電器，在設(shè)計(jì)說明書中應(yīng)詳 細(xì)列出各內(nèi)部輔助繼電器在程序中的用途，避免重復(fù)使用。參閱有關(guān)操作手冊(cè)。 （11）分配定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 plc 的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量分別見有關(guān)操作手冊(cè)。plc 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 及步驟，plc 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法 。在了解了 plc 程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體 地編制程序了。編制 plc 控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程 方法。 圖解法編程，圖解法是靠畫圖進(jìn)行 plc 程序設(shè)計(jì)。為此，不少 plc 生產(chǎn)廠家在自己的 plc 中增加了步進(jìn)順

33、控指令。在畫完各個(gè)步進(jìn)的狀態(tài)流程圖 之后，可以利用步進(jìn)順控指令方便地編寫控制程序。 第第 3 3 述述. . 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的分析分析 3.13.1 plcplc 控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的研究意義控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的研究意義 plc 控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的編程語言容易掌握，是電控人員熟悉的梯形語言， 使用術(shù)語依然是“繼電器”一類術(shù)語，大部分與繼電器觸頭的連接相對(duì)應(yīng)，使 電控人員一目了然。plc 控制使用簡單，它的 i/o 已經(jīng)做好，輸入輸出信號(hào)可 直接連接，非常方便，而輸出口具有一定驅(qū)動(dòng)能力，其輸出觸頭容易達(dá) 220v- 2aplc 是專門應(yīng)用手工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制裝置，再系統(tǒng)軟硬

34、件上采用抗干擾措施 當(dāng)工作程序需要改變時(shí)，只需改變 plc 的內(nèi)部，重新編程而無需對(duì)外圍進(jìn)行重 新改動(dòng)。 從這些方面突出了使用 plc 控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的優(yōu)越性。 plc 機(jī)型：日本三凌公司的 f 系列 plc。 3.23.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工藝要求及動(dòng)作流程全自動(dòng)洗衣機(jī)的工藝要求及動(dòng)作流程 洗衣機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)在比較普遍。全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如下圖 1 所示。 進(jìn)水口啟動(dòng)按鈕停止按鈕 排水按鈕 控制器 高水位開關(guān) 低水位開關(guān) 排水口 內(nèi)桶 外桶 波盤 洗滌電機(jī) 圖 1 自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖 全自動(dòng)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，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（

35、甩水）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)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、 反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)， 通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水 位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用 來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)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(dòng)排水。 3.33.3 洗衣機(jī)程序分析洗衣機(jī)程序分析 plc 投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備

36、好啟動(dòng)。 （1） 按下啟動(dòng)按扭及水位選擇開關(guān)，開始進(jìn)水，水滿（即水位到達(dá)高低） 時(shí)停止進(jìn)水。 （2）2 秒后開始洗滌。 （3）洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn) 15 秒后暫停，暫停 3 秒后開始反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌 15 秒后暫停，暫停 3 秒。 （4） 如此循環(huán) 3 次，總共 180 秒后開始排水，排空后（水位下降到低位） 開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 10 秒即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。 （5） 若未完成 3 次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次 大循環(huán)；若完成了 3 次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報(bào)警。 （6）報(bào)警 10 秒結(jié)束全部過程，自動(dòng)停機(jī)。 （7） 此外按排水按鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；按停車按扭可停

37、止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào) 3.3.13.3.1 主接線路如下圖所示：主接線路如下圖所示： n a b c 主主接接線線圖圖 km2 m pe 3 km1 qs fu fr 3.3.23.3.2 plcplc 硬件連接線路如下圖所示：硬件連接線路如下圖所示： x000 x001 x002 x003 x004 com y000 y001 y002 y003 y004 y005 com y ya a1 1 k km m1 1 k km m2 2 y ya a2 2 y ya a3 3 y yh h 三三菱菱 f fx x- -2 2n n 系系列列 2 22 20 0 l l n n n l s sb

38、 b3 3 ( (排排水水按按紐紐) ) s sb b2 2( (停停止止按按紐紐) ) s sb b1 1 ( (啟啟動(dòng)動(dòng)按按紐紐) ) 2 2（底底水水位位） 1 1（高高水水位位） 2 22 20 0 3.3.33.3.3 設(shè)計(jì)功能順序如下圖所示：設(shè)計(jì)功能順序如下圖所示： 3.43.4、i/oi/o 口及定時(shí)器口及定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器說明計(jì)數(shù)器說明 i/oi/o 口分配表：口分配表： 類別元件端子號(hào)作用 sb1x0 啟動(dòng)按鈕 sb2x1 停止按鈕 sb3x2 排水按鈕 sl1x3 高水位開關(guān) 輸 入 sl2x4 低水位開關(guān) yv1y0 進(jìn)水電磁閥 km1y1 電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器 km2y2 電

39、機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 yv2y3 排水電磁閥 yc1y4 脫水電磁離合器 輸 出 km3y5 報(bào)警蜂鳴器 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器說明：定時(shí)器、計(jì)數(shù)器說明： 類別器件號(hào)設(shè)定值作用 t02s 進(jìn)水候暫停時(shí)間 t115s 正轉(zhuǎn)洗滌計(jì)時(shí) t23s 正洗暫停計(jì)時(shí) t315s 反轉(zhuǎn)洗滌計(jì)時(shí) t43s 反洗暫停計(jì)時(shí) t510s 脫水計(jì)時(shí) 定 時(shí) 器 t610s 洗完報(bào)警計(jì)時(shí) c0 3 次正、反洗循環(huán)計(jì)數(shù) 計(jì)數(shù)器 c1 3 次脫水（大循環(huán)）計(jì)數(shù) 本次設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)可實(shí)現(xiàn)功能如下介紹：首先，在按鈕的作用下，可向洗衣機(jī)自動(dòng)進(jìn) 水，在水位達(dá)到上位限時(shí)，可自動(dòng)進(jìn)水結(jié)束，下一步開始正轉(zhuǎn) 30 秒與反轉(zhuǎn) 30 秒自動(dòng)清洗衣 物，重復(fù)

40、五次后開始把第一次清洗衣物后的污水排出，重新注入干凈的清水，如此再循環(huán)三 次，可實(shí)現(xiàn)衣物的清洗干凈，此后，開始衣物的脫水，脫水六十秒后，洗衣機(jī)報(bào)警提醒并自 動(dòng)停機(jī)。 1、 按下開關(guān)按鈕 sb1； 2 、注水直到上位限，關(guān)水； 3、 注水后開始洗滌； 4、 洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn) 30 秒，停 2 秒，然后反轉(zhuǎn) 30 秒，停 2 秒； 5、 如此循環(huán) 5 次，總共 320 秒后開始排水； 6、 排水完后重新開始清洗，重復(fù)三次，至清洗干凈； 7、 清洗完成后，開始脫水 60 秒； 8、 脫水時(shí)間到后，報(bào)警 3 秒并自動(dòng)停機(jī) 3.53.5 梯形圖梯形圖 工步介紹： s0 初始化 s20 洗衣機(jī)進(jìn)水 s21 電

41、動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) s22 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn) s23 洗衣機(jī)脫水 s24 報(bào)警 3.6 語句表語句表 3.73.7 操作說明操作說明 按下啟動(dòng)按鈕，x0 為 on，進(jìn)入工步 s20，y0 為 on，打開進(jìn)水電磁閥。當(dāng)水位到達(dá)高水 位時(shí)，x3 為 on，m0 自鎖，同時(shí)斷開進(jìn)水電磁閥，同時(shí) t0 為 on，記時(shí) 2 秒。進(jìn)入工步 2， 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，開始接通 y1（正向洗滌） ，并啟動(dòng)定時(shí)器 t1。15s 后，t1 觸點(diǎn)動(dòng)作，使 y1 為 off，停止正向洗滌，并啟動(dòng)定時(shí)器 t2。經(jīng)過 3s 的暫停，t2 觸點(diǎn)為 on，進(jìn)入工步 s22.電動(dòng) 機(jī)反轉(zhuǎn)，開始反向洗滌，并啟動(dòng)定時(shí)器 t3。反洗 15s 后，t3 觸點(diǎn)

42、動(dòng)作，使 y2(反轉(zhuǎn)洗滌)為 off，停止反向洗滌，并啟動(dòng)定時(shí)器 t4。經(jīng)過 3s 的定時(shí)，t4 動(dòng)作，使計(jì)數(shù)器 c100 計(jì)一次時(shí)， 同時(shí)判段記數(shù)次數(shù)若為 3，并且 x4（底水位）接通則進(jìn) 2 工步 s23, 同時(shí)復(fù)位 c100.若不為 3 則進(jìn)入工步 s21 重新進(jìn)行從正向洗滌開始到反向洗滌結(jié)束的小循環(huán)只到 c100 是 3 為止。 當(dāng) c100 滿 3 且進(jìn)入工步 s23（脫水）后，邊排水邊脫水同時(shí) t5 記時(shí) 10 秒，10 秒后 c101 通記數(shù)一次若 c101 不為 3 則進(jìn)入工步 s20 開始大循環(huán)，若 c101 是 3 則進(jìn)入工步 s24,開始 報(bào)警接通 y5（報(bào)警）同時(shí) t6 記時(shí) 10 秒后 t6 觸點(diǎn)通，復(fù)位 s20s24,程序結(jié)束。 結(jié)結(jié) 論論 經(jīng)過這段時(shí)間的努力，終于完成