基于三菱PLC的全自動洗衣機(jī)的設(shè)計

1、摘要 1第1章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 21.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 21.2 PLC I/O 模 塊 的 選 擇 步 驟 與 原則 3第2章 全自動洗衣機(jī)PLC控制 62.1 任務(wù)介紹 62.2 控制要求 72.3 控制程序的編制，并畫出硬件接線圖 82.4 I/O 口及定時器/計數(shù)器說明 112.5 梯形圖 122.6 指令表 14第3章操作說明 16第4章 課程設(shè)計總結(jié) 17第5章致謝 18參考文獻(xiàn) 19附錄：總接線圖IPLC可編程序控制器：PLC英文全稱 Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專

2、為在工 業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行 邏輯運(yùn)算，順序控制，定時，計數(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PLC是基于電子計算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器。它源于繼電控 制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實現(xiàn)控制， 而主要靠運(yùn)行 存儲于PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實現(xiàn)控制。入出信息變換、可靠物理實現(xiàn)，可以說是PLC實現(xiàn)控制的兩個基本要點(diǎn)。 入出信息變換靠運(yùn)行存儲于 PLC內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)。PLC程序既有生產(chǎn) 廠家的系統(tǒng)程序（不可更改），又有用戶自行開發(fā)的應(yīng)用（用戶）程序。系統(tǒng)程

3、序 提供運(yùn)行平臺，同時，還為PLC程序可靠運(yùn)行及信號與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的公共 處理。用戶程序由用戶按控制要求設(shè)計。什么樣的控制要求，就應(yīng)有什么樣的用 戶程序?？煽课锢韺崿F(xiàn)主要靠輸人（INPUT及輸出（OUTPUT電路。PLC的I/O 電路，都是專門設(shè)計的。輸入電路要對輸入信號進(jìn)行濾波，以去掉高頻干擾。而 且與內(nèi)部計算機(jī)電路在電上是隔離的， 靠光耦元件建立聯(lián)系。輸出電路內(nèi)外也是 電隔離的，靠光耦元件或輸出繼電器建立聯(lián)系。 輸出電路還要進(jìn)行功率放大，以 足以帶動一般的工業(yè)控制元器件，如電磁閥、接觸器等等。I/O電路是很多的，每一輸入點(diǎn)或輸出點(diǎn)都要有一個I或O電路。PLC有多I/O用點(diǎn)，一般也就有多

4、少個I/O用電路。但由于它們都是由高度集成化的 電路組成的，所以，所占體積并不大。輸入電路時刻監(jiān)視著輸入狀況，并將其暫 存于輸入暫存器中。每一輸入點(diǎn)都有一個對應(yīng)的存儲其信息的暫存器。輸出電路要把輸出鎖存器的信息傳送給輸出點(diǎn)。輸出鎖存器與輸出點(diǎn)也 是對應(yīng)的。這里的輸入暫存器及輸出鎖存器實際就是 PLC處理器I/O 口的寄存器。 它們與計算機(jī)內(nèi)存交換信息通過計算機(jī)總線，并主要由運(yùn)行系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn)。把輸人暫存器的信息讀到PLC的內(nèi)存中，稱輸入刷新。PLC內(nèi)存有專門開辟的存放輸 入信息的映射區(qū)。這個區(qū)的每一對應(yīng)位（bit ）稱之為輸入繼電器，或稱軟接點(diǎn)。 這些位置成1,表示接點(diǎn)通，置成0為接點(diǎn)斷。由于它

5、的狀態(tài)是由輸入刷新得到 的，所以，它反映的就是輸入狀態(tài)。第一章PLC控制系統(tǒng)設(shè)計1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn) 品質(zhì)量。因此，在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則：1. 最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。 這就要求設(shè)計人員在設(shè) 計前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進(jìn)的國內(nèi)、 國外資料。同時要注意和現(xiàn)場的工程管理人員、 工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊 密配合，擬定控制方案，共同解

6、決設(shè)計中的重點(diǎn)問題和疑難問題。2. 保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠保證PLC控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要 原則。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確 保控制系統(tǒng)安全可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在 非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。3. 力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和 社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的增加。 因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地

7、降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、 經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、 成本低，不宜盲目追求自動化和高 指標(biāo)。4. 適應(yīng)發(fā)展的需要由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時 要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工 藝的改進(jìn)。1.2 PLC I/O模塊的選擇步驟與原則一般I /O模塊的價格占PLC價格的一半以上。PLC的I /O模塊有開關(guān)量I /O模塊、模擬量I/O模塊及各種特殊功能模塊等。不同的I /0模塊，其電路 及功能也不同，直接影響PLC的應(yīng)用

8、范圍和價格，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際需要加以選擇。1.2.1開關(guān)量I /0模塊的選擇1、開關(guān)量輸入模塊的選擇開關(guān)量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的開關(guān)信號，將信號轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號，并實現(xiàn)PLC內(nèi)、外信號的電氣隔離。選擇時主要應(yīng)考慮 以下幾個方面：1）輸入信號的類型及電壓等級開關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流/直流輸入三種類型。選擇時 主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號和周圍環(huán)境因素等。 直流輸入模塊的延遲時間較短，還可 以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適 合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。開關(guān)量輸入模塊的輸入信號的電壓等級有：直流 5V、12V、24V、48V、

9、 60V等；交流110V、220V等。選擇時主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間 的距離來考慮。一般5V、12V、24V用于傳輸距離較近場合，如 5V輸入模塊 最遠(yuǎn)不得超過10米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級較高的模塊。2）輸入接線方式開關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式。匯點(diǎn)式的開關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個公共端（COM ；而分組式的開關(guān)量輸入模塊是將輸 入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個輸入點(diǎn)）有一個公共端，各組之間是分隔的。分 組式的開關(guān)量輸入模塊價格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入信號之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。3）注意同時接通的輸入點(diǎn)數(shù)量對于選用高密度的輸入模塊（如32點(diǎn)、48點(diǎn)等

10、），應(yīng)考慮該模塊同時接通的 點(diǎn)數(shù)一般不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的60%。4）輸入門檻電平為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗 干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱 PLC說明書。2、開關(guān)量輸出模塊的選擇開關(guān)量輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號轉(zhuǎn)換成驅(qū)動外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號，并實現(xiàn)PLC內(nèi)外信號的電氣隔離。選擇時主要應(yīng)考慮以下幾個方面：1）輸出方式開關(guān)量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。繼電器輸出的價格便宜，既可以用于驅(qū)動交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時承受瞬時過電壓和過電流的能力 較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動作

11、速度較慢（驅(qū)動感性負(fù)載時，觸點(diǎn)動作頻率不 得超過1HZ、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場合。對于頻 繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出， 它們屬于無觸點(diǎn)元件。但晶 閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。2）輸出接線方式開關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式。分組式輸出是幾個輸出點(diǎn)為一組，一組有一個公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動不同電源的外部輸出設(shè)備； 分隔式輸出是每一個輸出點(diǎn)就有一個 公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時主要根據(jù)PLC輸出設(shè)備的電源類型和電 壓等級的多少而定。一般整體式 PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。3）驅(qū)動能

12、力開關(guān)量輸出模塊的輸出電流（驅(qū)動能力）必須大于PLC外接輸出設(shè)備的額定 電流。用戶應(yīng)根據(jù)實際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。 如果實 際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無法直接驅(qū)動，可增加中間放大環(huán)節(jié)。4）注意同時接通的輸出點(diǎn)數(shù)量選擇開關(guān)量輸出模塊時，還應(yīng)考慮能同時接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時接通輸出設(shè)備的累計電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，如一個220VZ 2A的8點(diǎn)輸出模塊，每個輸出點(diǎn)可承受 2A的電流，但輸出公共端允許通過的電流并 不是16A（8X 2A）,通常要比此值小得多。一般來講，同時接通的點(diǎn)數(shù)不要超出 同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60%。5）輸出的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等

13、因素有關(guān)開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。另外，晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會降低，在實際使用中也應(yīng)注意。1.2.2模擬量I / 0模塊的選擇模擬量I /0模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與 PLC內(nèi)部總線相連，同時為 了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A/D）模塊是將現(xiàn)場由傳感器檢測而產(chǎn) 生的連續(xù)的模擬量信號轉(zhuǎn)換成 PLC內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出（D/A）模塊 是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號輸出。典型模擬量I /0模塊的量程為-10V+10V 0+10V 420mA等，可根據(jù)實 際需要選用，同時還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。一些

14、PLC制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號（如RTD熱電偶等信號）。1.2.3、特殊功能模塊的選擇目前，PLC制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的I /0模塊，有的還推出了自帶CPU勺智能型I /0模塊，如高速計數(shù)器、凸輪模擬器、位置控制模塊、PID控制模塊、通信模塊等。20第二章 全自動洗衣機(jī)PLC控制2.1 任務(wù)介紹2.1.1 .課題名稱：全自動洗衣機(jī) PLC控制2.1.2 工藝要求及動作流程洗衣機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)在比較普遍。全自動洗衣機(jī)的實物示意圖如下圖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，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩水）用

15、。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，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, 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 動機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將 離合器合上，由洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。 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。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進(jìn)水、 排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。2.2 控制要求PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動。（1）按下啟動按扭及水位選擇開

16、關(guān)，開始進(jìn)水，水滿（即水位到達(dá)高低） 時停止進(jìn)水。（2）2秒后開始洗滌。（3） 洗滌時，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)行洗完報警。（6）報警10秒結(jié)束全部過程，自動停機(jī)。（7）此外按排水按鈕可實現(xiàn)手動排水；按停車按扭可停止進(jìn)水、排水、脫 水及報警。2.3 控制程序的編制，并畫出硬件接線圖2.3.1主接線路如下

17、圖 所示：主接線圖232 PLC硬件連接線路如下圖所示:2.3.3設(shè)計功能順序如下圖所示:第-辛循環(huán)2.4、I/O 口及定時器/計數(shù)器說明I/O 口分配表：類別元件端子號作用輸入SB1X0啟動按鈕SB2X1停止按鈕SB3X2排水按鈕SL1X3咼水位開關(guān)SL2X4低水位開關(guān)輸出YV1Y0進(jìn)水電磁閥KM1Y1電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM2Y2電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器YV2Y3排水電磁閥YC1Y4脫水電磁離合器KM3Y5報警蜂鳴器定時器、計數(shù)器說明:類別器件號設(shè)定值作用疋時器TO2S進(jìn)水候暫停時間T115s正轉(zhuǎn)洗滌計時T23s正洗暫停計時T315s反轉(zhuǎn)洗滌計時T43s反洗暫停計時T510s脫水計時T610s洗完報警計時

18、計數(shù)器CO3次正、反洗循環(huán)計數(shù)C13次脫水（大循環(huán)）計數(shù)2.5梯形圖工步介紹：S0 初始化s20洗衣機(jī)進(jìn)水s21電動機(jī)正轉(zhuǎn)s22電動機(jī)反轉(zhuǎn)S23洗衣機(jī)脫水S24報警2.6 指令表0D80021illSO1 3SO4IPS5wmi5ESIS203ZESIS2352413NPF14OD磯15SEIS2017UiS2018onrooo19NFS20JDD321OJID22MB23fflK24onMK2027onWO28m29ID0230onIDD33132wID33SEIS2135uS2136MPS37UlW053901Hl4041fflT142oin伽43OUTHlMm45AH11246oinnK

19、I 5049w50UIT151OB1125253T254oinT2ISO畀o叮N258NPI59T250SEIS2252LDS2253N?S64IHFW0666OB1135758T369OUIffl02TOOUI71T2mMI|73on13K15O?6T7wroX00278anT9MfJi80LD1381ORIM8203JI1484DUT11BO87OUTm83MFT09AE1490DUTC100B93HF5W)C10095onV00396AIDX0Q497SETS23RSTcino101圧102MIC100103SETS21105DS23106onfill： 4108oinOUTW3rsKO

20、O111MPS112T5113OUTC1C1E3116NED117刖C101118SET込120ESTCHOI122冊123C101124SET頸126II12T01JI眥12SoinrsE100131re132ZBSI$QS24137珈第三章、操作說明按下啟動按鈕，X0為ON進(jìn)入工步S20, yO為ON打開進(jìn)水電磁閥。當(dāng)水 位到達(dá)高水位時，X3為ON M0自鎖，同時斷開進(jìn)水電磁閥，同時 TO為ON記 時2秒。進(jìn)入工步2,電動機(jī)正轉(zhuǎn)，開始接通丫1 （正向洗滌），并啟動定時器T1。 15s后，T1觸點(diǎn)動作，使丫1為OFF停止正向洗滌，并啟動定時器 T2。經(jīng)過3s 的暫停，T2觸點(diǎn)為ON進(jìn)入工步S

21、22.電動機(jī)反轉(zhuǎn)，開始反向洗滌，并啟動定時 器T3。反洗15s后，T3觸點(diǎn)動作，使丫2（反轉(zhuǎn)洗滌）為OFF停止反向洗滌，并 啟動定時器T4。經(jīng)過3s的定時，T4動作，使計數(shù)器C100計一次時，同時判段 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 T5 記時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,開始報警接通丫5 （報警）同時T6記時10秒后T

22、6 觸點(diǎn)通，復(fù)位S20S24,程序結(jié)束。第四章 課程設(shè)計總結(jié)隨著畢業(yè)日子的到來，課程設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè) 計終于完成了。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的 單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。 通過這次課程 設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計，我 才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)， 努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次課程設(shè)計

23、中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫 助，有什么不懂的大家在一起商量， 聽聽不同的看法對我們更好的理解知識， 所 以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。我的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困 難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的 感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以 為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會用的時 候才是真的學(xué)會了。在此要感謝我們的指導(dǎo)老師羅老師、朱老師和李老師對我們悉心的指 導(dǎo)，感謝老師們給我們的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同 學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式， 使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不 少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西， 也培養(yǎng)了我獨(dú)立工 作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常 重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索 的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到 的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。第五章 致謝通過課程設(shè)計， 我深刻的體會到了實踐和理論的區(qū)別