全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制

1、全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制一、課題背景1、課題背景從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這項(xiàng)勞動(dòng)并不像田園詩(shī)描繪的那樣充滿樂(lè)趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是辛苦勞累。1874年，“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)美國(guó)人比爾·布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)。1880年，美國(guó)又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機(jī)，蒸汽動(dòng)力開(kāi)始取代人力。之后，水力洗衣機(jī)，內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。1911年，美國(guó)試制成功世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開(kāi)端。1922年，電動(dòng)洗衣機(jī)迎來(lái)一種嶄新的洗衣方式攪拌式。攪拌式洗衣

2、機(jī)由美國(guó)瑪依塔格公司研制成功。70年代后期，微電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。90年代，由于電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。全自動(dòng)洗衣機(jī)其特點(diǎn)是能自動(dòng)完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程不需要人工操作。這類洗衣機(jī)均采用套筒式結(jié)構(gòu)，其進(jìn)水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行器件動(dòng)作，整個(gè)洗衣過(guò)程自動(dòng)完成。所用的程序控制器可分為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式和單片機(jī)式。從控制方式的發(fā)展階段上分：全自動(dòng)洗衣機(jī)可分為兩大類：第一類電動(dòng)控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由電動(dòng)元件組成。全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制第

3、二類是電腦控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由微型計(jì)算機(jī)組成。電動(dòng)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)是較早出現(xiàn)的自動(dòng)控制類家用電器，其產(chǎn)品類型還屬于傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品，是自動(dòng)控制的初級(jí)階段。隨著計(jì)算機(jī)的及微電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)正在逐步實(shí)現(xiàn)硬件化。因此，電動(dòng)控制洗衣機(jī)將逐步退出家電舞臺(tái)。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)。它采用可編程序的存貯器, 用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令, 并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出, 控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程. 可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備, 都應(yīng)按易于與各種控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。全

4、自動(dòng)洗衣機(jī)是傳統(tǒng)洗衣機(jī)的一次革新設(shè)計(jì)。改變了傳統(tǒng)需要手動(dòng)的缺點(diǎn)，節(jié)省了人們寶貴的時(shí)間和精力。全自動(dòng)洗衣機(jī)的出現(xiàn)為人們生活帶來(lái)極大方便。2、研究目的和意義目前，大部分洗衣機(jī)的控制普遍采用固定轉(zhuǎn)換時(shí)間間隔的控制方法。為此，采用不依賴數(shù)學(xué)模型的模糊控制方法設(shè)計(jì)洗衣機(jī)控制器，能較好地解決這個(gè)問(wèn)題。另外隨著眾多高科技技術(shù)在日常生活的普遍應(yīng)用，城市空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為保證洗衣機(jī)控制的可靠、穩(wěn)定，選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC是必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，原有的洗衣機(jī)裝置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動(dòng)化的需要?？删幊炭刂破飨匆聶C(jī)控制系統(tǒng)集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技

5、術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便?？删幊炭刂破髯詣?dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)：脫機(jī)手動(dòng)工作；聯(lián)機(jī)自動(dòng)就地工作；上機(jī)控制的單周期運(yùn)行方式；自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停機(jī)控制方式。近年來(lái)PLC的性能價(jià)格比有較大幅度的提高，使得實(shí)際應(yīng)用成為可能。 本系統(tǒng)采用PLC是基于以下四個(gè)原因：全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制PLC具有很高的可靠性，通常的平均無(wú)故障時(shí)間都在30萬(wàn)小時(shí)以上； 抗干擾能力強(qiáng)，目前空中各種電磁干擾日益嚴(yán)重，為了保證全自動(dòng)洗衣機(jī)控制的可

6、靠穩(wěn)定，我們選擇了能夠在惡劣的電磁干擾環(huán)境下正常工作的PLC。3、本文的主要工作二、已知情況、控制要求、設(shè)計(jì)要求全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制圖1. 示意圖1、已知情況本題目用PLC來(lái)模擬并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)洗衣機(jī)的控制功能2、控制要求全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)的控制要求如下：(1)按下起動(dòng)按鈕后，進(jìn)水電磁閥打開(kāi)并開(kāi)始進(jìn)水。達(dá)到高水位時(shí)停止進(jìn)水，進(jìn)入洗滌狀態(tài)。(2)洗滌時(shí)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)洗滌15s暫停3s，再發(fā)轉(zhuǎn)洗滌15s暫停3s，又正轉(zhuǎn)洗滌15s暫停3s.如此循環(huán)反復(fù)30次。(3)洗滌結(jié)束后，排水電磁閥打開(kāi)，進(jìn)入排水狀態(tài)。當(dāng)水位下降到低水位時(shí)，進(jìn)入脫水狀態(tài)并同時(shí)排水，脫水時(shí)間為10s。這樣就完成從進(jìn)水到脫水的一個(gè)大循環(huán)。(4

7、)經(jīng)過(guò)3次上述大循環(huán)后，洗衣機(jī)自動(dòng)報(bào)警。報(bào)警10s后，自動(dòng)停機(jī)。3、設(shè)計(jì)要求根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備工作方面及其它方面的需要，本次設(shè)計(jì)要達(dá)到如下設(shè)計(jì)要求：(1)要求本次設(shè)計(jì)的控制裝置采用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn);(2) 要能完全滿足控制要求；(3) 要按照電氣設(shè)計(jì)慣例，提供短路、過(guò)載、聯(lián)鎖等故障保護(hù)措施；(4) 本次設(shè)計(jì)的控制裝置應(yīng)由實(shí)驗(yàn)箱等部分組成，要盡量與生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行一全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制體化安裝，具體安裝尺寸另行商定；(5)操作屏上要有完整的信號(hào)指示，包括對(duì)各工作步的指示，以及電源、啟動(dòng)、停止、故障等指示；三、總體設(shè)計(jì)思路根據(jù)已知情況、控制要求、設(shè)計(jì)要求，全自動(dòng)洗衣機(jī)的 PLC-控制裝置的設(shè) 5全自動(dòng)洗衣

8、機(jī)的PLC控制計(jì)可按照“大而化小，分而治之”的思路，劃分為以下5個(gè)部分，依序進(jìn)行，各部分的設(shè)計(jì)任務(wù)分配如下：(1) 程序設(shè)計(jì)及調(diào)試擬采用切換法，完成程序的設(shè)計(jì)，并在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行模擬調(diào)試；(2)電氣設(shè)計(jì)完成電氣線路原理圖、元件位置圖、接線圖、互連圖、元件明細(xì)表的設(shè)計(jì)；(3)安裝、接線、聯(lián)合測(cè)試完成電氣元件的安裝、接線、并對(duì)程序與線路進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試；(4)后期工作說(shuō)明操作過(guò)程、擬定常見(jiàn)故障排除方案、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等。下面按照這個(gè)總體設(shè)計(jì)思路的任務(wù)安排，逐步展開(kāi)。四、程序設(shè)計(jì)及調(diào)試1 、PLC選型及I/O分配圖全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制根據(jù)設(shè)計(jì)要求、控制要求，選定PLC的型號(hào)為：F1N-/40M 控

9、制規(guī)模：16256點(diǎn) 內(nèi)置8K容量的RAM存儲(chǔ)器，最大可以擴(kuò)展到16K CPU運(yùn)算處理速度0.08S/基本指令 在FX2N系列右側(cè)可連接輸入輸出擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊 基本單元內(nèi)置2軸獨(dú)立最高20kHz定位功能(晶體管輸出型）全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)的I/0分配：輸人 輸出X0：?jiǎn)?dòng)按鈕Y0：進(jìn)水電磁閥控制KA1 Y1：電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM1 Y2：電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM2 X1：限位開(kāi)關(guān)SQ1 X2：限位開(kāi)關(guān)SQ2Y3：排水電磁閥控制KA2 Y4：脫水離合器控制KA3Y5：報(bào)警蜂鳴器KA42、 編程PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)順控程序、程序工作過(guò)程簡(jiǎn)析、編程元件明細(xì)表本程序梯形圖如圖2：全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC

10、控制圖2. 全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC梯形圖全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制由上述可得全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)的指令表如圖3,，圖4所示。圖3. 全自動(dòng)洗衣機(jī)程序指令表1全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制圖4. 全自動(dòng)洗衣機(jī)程序指令表2全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制本程序中所用到的PLC內(nèi)部的編程元件及其作用如表1所示。表1. PLC編程元件明細(xì)表全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制五、電氣設(shè)計(jì)1、 PLC外部接線原理圖PLC外部接線原理圖如圖5所示。圖5. PLC外部接線原理圖2、 全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)備電氣接線線原理圖全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)備電氣接線線原理圖如圖6所示。（暫缺）圖6. 全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)備電氣接線線原理圖3、全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)備電氣元件明細(xì)表參考

11、電氣控制與PLC應(yīng)用（胡漢文 丁如春主編，人民郵電出版社，2009.5）第9章設(shè)計(jì)樣例，擬定本順控設(shè)備電氣元件明細(xì)表如表2所示。表2. 全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)備-電氣元件明細(xì)表（不完整）全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制（暫缺）全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制六、 后期工作1、操作過(guò)程簡(jiǎn)要說(shuō)明1）PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準(zhǔn)備好啟動(dòng)；2）啟動(dòng)時(shí)開(kāi)始進(jìn)水；3）水滿(上限位)時(shí)停止進(jìn)水并開(kāi)始洗滌正轉(zhuǎn)；4）正轉(zhuǎn)15s后暫停；5）暫停3s后開(kāi)始洗滌反轉(zhuǎn)；6）反轉(zhuǎn)15s后暫停；7）暫停3s后，返回從正洗開(kāi)始的動(dòng)作；8）循環(huán)30次開(kāi)始排水；9）水位下降到低水位時(shí)開(kāi)始脫水井繼續(xù)排水；10）脫水10s即完成一次從進(jìn)水到排水的大循

12、環(huán)過(guò)程；11）若完成3次大循環(huán)，洗完報(bào)警10s后自動(dòng)停機(jī)；12）可以按“啟動(dòng)”按鈕繼續(xù)下一次大循環(huán)；2、常見(jiàn)故障及其排除方案(1)檢查PLCRUN， Y0（進(jìn)水）是否亮?沒(méi)有點(diǎn)亮：程序錯(cuò)誤解決方案：程序重編(2)檢查PLC能否完成1個(gè)工作流程?不能：程序錯(cuò)誤解決方案：程序重編(3)檢查PLC能否從反轉(zhuǎn)回到正轉(zhuǎn)開(kāi)始新一輪循環(huán)? 不能：程序錯(cuò)誤解決方案：程序重編(4)待進(jìn)行到最后1步(報(bào)警10s)之后，自動(dòng)停機(jī)? 不能：預(yù)停程序錯(cuò)誤解決方案：修改預(yù)停程序3、編寫并提交(課程)設(shè)計(jì)說(shuō)明書全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制“課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書”應(yīng)包括以下內(nèi)容：(1)封面(2)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(3)摘要(4)目錄(5)

13、已知情況、控制要求、設(shè)計(jì)要求(6)總體設(shè)計(jì)思路(7)程序設(shè)計(jì)及調(diào)試(8)電氣設(shè)計(jì)(9)*安裝、接線、聯(lián)合測(cè)試(10)后期工作(11)課程設(shè)計(jì)總結(jié)(12)致謝(13)主要參考文獻(xiàn)及資料全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制七、尚存在的問(wèn)題及方案建議本設(shè)計(jì)方案雖然“設(shè)計(jì)簡(jiǎn)約，考慮面廣，滿足要求”，但至少存在以下2個(gè)問(wèn)題尚未解決：(1)隨時(shí)停止工作：在設(shè)過(guò)程中，為了簡(jiǎn)化操作過(guò)程，對(duì)PLC未加裝停止按鈕，這樣不利于實(shí)際應(yīng)用。(2) 程序繁瑣：程序不夠精簡(jiǎn)，在實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)增加生產(chǎn)廠商的成本。全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制八、課程設(shè)計(jì)總結(jié)剛開(kāi)始做PLC實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，覺(jué)得很難，連試驗(yàn)報(bào)告書上特別簡(jiǎn)單的程序也讀不懂，通過(guò)不斷學(xué)習(xí)

14、和鉆研并且上機(jī)實(shí)驗(yàn)，再加上本次課程設(shè)計(jì)，我已經(jīng)可以獨(dú)立編寫較為復(fù)雜的程序，當(dāng)然，還存在許多問(wèn)題，經(jīng)驗(yàn)尚且不足，但是專業(yè)里別的同學(xué)和指導(dǎo)老師對(duì)我進(jìn)行了輔導(dǎo)，克服了好多問(wèn)題，通過(guò)和組員的合作，都獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在平時(shí)的PLC實(shí)驗(yàn)中，王老師通過(guò)逐步深入引導(dǎo)我們學(xué)習(xí)PLC，最終我們就能獨(dú)立編寫程序，而不是總是抄寫。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我們還得到了老師的幫助與意見(jiàn)。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，不是每一個(gè)問(wèn)題都能自己解決，向老師請(qǐng)教或向同學(xué)討論是一個(gè)很好的方法，不是有句話叫做思而不學(xué)者殆。做事要學(xué)思結(jié)合。建議采取以下方案解決：(1) 隨時(shí)停機(jī)問(wèn)題：在開(kāi)始加一個(gè)常閉開(kāi)關(guān)(2) 程序繁瑣：改變部分思路。全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控

15、制九、致謝這次課程設(shè)計(jì)基本上涵蓋了我們所學(xué)習(xí)的PLC程序的大部分知識(shí)點(diǎn)，課程設(shè)計(jì)題目要求不僅要求對(duì)課本知識(shí)有較深刻的了解，同時(shí)要求程序設(shè)計(jì)者由較強(qiáng)的思維能力和操作動(dòng)手能力。這次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)PLC程序的編程、程序的錄入、以及在上機(jī)操作調(diào)試有了很大的提高。大部分同學(xué)只關(guān)心程序運(yùn)行的結(jié)果，而對(duì)程序的創(chuàng)新絲毫不在意。這是非常不可取的，因?yàn)橥趧?dòng)腦思考創(chuàng)新中我們會(huì)有更多收獲，學(xué)到更多的知識(shí)。做課程設(shè)計(jì)不僅讓我們修補(bǔ)了以前學(xué)習(xí)的漏洞，也讓我明白了一個(gè)道理：學(xué)習(xí)好PLC這門技術(shù)，需要自己對(duì)它有興趣，而且要自己肯于動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)。最后該感謝幫助我的同學(xué)和老師。首先該感謝這門課程任教的王老師給我們精心的講解和適用的資料。感謝同學(xué)們對(duì)我學(xué)習(xí)上的交流和幫助，還得感謝學(xué)校給我