基于PLC的全自動洗衣機的畢業(yè)論文

1、黃淮學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）系 專業(yè)班級 學(xué)號課題名稱學(xué)生姓名指導(dǎo)教師20 年 月 日目錄【摘要】描述了全自動洗衣機控制系統(tǒng)的運作要求。實現(xiàn)了洗衣機進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、報警到自動停機的循環(huán)過程。設(shè)計了相應(yīng)的系統(tǒng)軟件，結(jié)合相應(yīng)的硬件系統(tǒng)，并通過 三菱的F1系列的plc仿真系統(tǒng)模擬出全自動洗衣機的運行過程。此項設(shè)計對提高學(xué)生的動 手能力和幫助學(xué)生對一些理論知識的理解都具有積極作用?！娟P(guān)鍵詞】PLC洗衣機 全自動 控制程序器【Abstract 】：Have described that the full-automatic washing machine controls the systemati

2、c operation request .Have come true the washing machine drains away water from water-entering , cleaning , dehydration , gives an alarm to the circulation process stopping calculation voluntarily . Have designed corresponding system software , having put up full-automatic washing machine operation p

3、rocess combining with the corresponding hardware system ,and the simulated PLC system imitate passing the F1 of Mitsubishi company series .this item designs that the ability and understanding helping a student to a little theory knowledge all have the active effect to getting to work improving a stu

4、dent.KEYWORDPLC Washing machine full-automatic procedure controller可編程控制器是以計算機為核心的通用自動控制裝置，它的功能強、可靠性 強、編程簡單、使用方便、體積小?，F(xiàn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，它以微 軟處理器為核心，用編寫的程序進(jìn)行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等，并通 過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。該設(shè)計主要介紹了全自動洗衣機洗衣的工作原理、控制系統(tǒng)的PLC的造型和資源的配置、控制系統(tǒng)程序設(shè)計與調(diào)試、控制系統(tǒng)PLC程序。根據(jù)全自動洗衣機 的工作原理，利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制，說明了 PLC

5、控制的原理方法，特 點及控制洗衣機的特色。通過本系統(tǒng)的設(shè)計，對三菱的F1系列PLC的特點有了深入的理解。全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了三菱的 F1系列PLC的特點，對按鈕、 電磁閥、開關(guān)等其它一些輸入/輸出點進(jìn)行控制，實現(xiàn)洗衣機洗衣過程的自動化。 充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電用品的個性。在全自動洗衣機中，洗衣機洗滌、脫水程序是由以單片機為中心控制系統(tǒng)工 作的。首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序相對復(fù)雜；其 次，在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時，要有多種電路保護(hù)裝置，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、 過載保護(hù)、過熱保護(hù)以及欠壓保護(hù)等等。這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的 故障率，無形的增加了維修成本費用。在工業(yè)控制

6、系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的 PLC能克服 單片機的確點，它是整模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián) 網(wǎng)功能。因此該設(shè)計中采用了 PLC來實現(xiàn)洗衣機的工作過程。1洗衣機的類別1.1 洗衣機的分類目前，我國洗衣機的分類方法主要有三種： 按自動化程度分類，按洗滌方 式分類，按結(jié)構(gòu)方式分類。1按自動化分類，洗衣機可分為普通型、半自動型、全自動型三類。目前大多是全自動型洗衣機，它是指洗滌、漂洗、脫水各個功能之間的 轉(zhuǎn)換全部不用手工操作而能自動進(jìn)行的洗衣機。 這種洗衣機在選定的工作程序內(nèi) 由機電式程序控制器或微電腦程序控制器適時發(fā)出各種指令，自動完成各個執(zhí)行機構(gòu)的動作，使整個洗衣過程自動化。2按結(jié)構(gòu)方

7、式分類，洗衣機可分為單桶、雙桶、套桶三大類。(1)單桶洗衣機。單桶洗衣機自動化程度較低，多為簡易和普通型，少量的 為半自動型。其主要特點是占地面積小，價格便宜。(2)雙桶洗衣機。雙桶洗衣機實際上就是單桶洗衣機和脫水機的組合。它 的洗衣部分和甩干部分有各自的電動機和定時器。 雙桶洗衣機功能齊全，使用方 便，操作簡單，省電，省水，價格適宜，品種多樣。目前，我國雙桶波輪式洗衣 機占主導(dǎo)地位。雙桶洗衣機。脫水桶壁上沒有許多小孔，甩干電動機高速運轉(zhuǎn)，在強大的離 心力作用下，衣物水分被甩出，并順著排水管排出。(3)套桶洗衣機。該洗衣機的特點是內(nèi)、外兩個立式容器套裝在同一軸心上。波輪式套桶洗衣機多為全自動型

8、。 因其離心桶的外徑小于盛水桶的內(nèi)徑， 故 將外桶和內(nèi)筒套裝在同一個軸心上， 減少了占地面積。其外桶作為盛水容器，內(nèi) 筒作為洗滌、漂洗、離心脫水作用。常見波輪式套桶洗衣機是單電機的，洗滌及 脫水工作由離合器控制。洗滌時波輪轉(zhuǎn)動而脫水桶不轉(zhuǎn)，脫水是波輪與脫水桶一 起旋轉(zhuǎn)。3 按洗滌方式分類，洗衣機可分為波輪式和滾筒式等。(1)波輪式洗衣機。波輪式洗衣機是將洗滌衣物浸泡在水中，靠波輪正、反方向的交替轉(zhuǎn)動或連續(xù)單方向的轉(zhuǎn)動使衣物在水中不斷滾動，而達(dá)到洗凈衣物的目的。主要特點：洗滌能力強、洗滌時間短、結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)水位、成本低、易維修、易操作。(2)滾筒式洗衣機。滾筒式洗衣機的自動化程度高，洗滌性能

9、好，容量大，質(zhì) 量高，2洗衣機的主要部件2.1 洗衣機的電機型號 XD-120WXD-180WXD-180WXD-135W額定電流220V220V220-240V220V額定頻率50HZ50HZ60HZ50HZ額定轉(zhuǎn)速1370137013701370輸出功率120W180w180W135W額定電流1.10A1.75A1.75A1.25A電容量10131310噪音45454545性能特點：啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動電流小、過載能力強、機械特性硬2.2 定時器定時器是普通型波輪式洗衣機中的關(guān)鍵部件之一。 它主要起兩個作用：一 控制洗滌電機和脫水電機運轉(zhuǎn)時間的長短； 二是控制電機預(yù)定的的程序自動的實 現(xiàn)正反轉(zhuǎn)

10、、停轉(zhuǎn)的時間。普通型輪式洗衣機，大多采用發(fā)條定時器。而許多大波輪新水流式洗衣機使 用電動式定時器。2.3 進(jìn)水電磁閥進(jìn)水電磁閥簡稱水閥、注水閥。在全自動洗衣機上，以內(nèi)供用水閥來實現(xiàn)自 動注水和停水。它與水位開關(guān)相互配合，對洗衣機水位高低僅系自動控制。2.3.1 工作原理進(jìn)水閥是一種電磁閥，閥中心是磁芯，鐵芯外為電磁線圈，線圈不通電時， 在小彈簧的作用鐵芯被壓下，封住了橡膠閥上所裝的塑料盤中間的泄壓孔， 這時 書從加壓針孔進(jìn)入控制腔，是進(jìn)水和控制腔的水壓相等。由于橡膠閥上部的受壓面積大于下部的受壓面積，所以橡膠閥被壓緊在閥座上起到封閉作用。 其封閉的可靠性是由鐵芯所受的壓力決定的， 鐵芯的下端與

11、泄壓孔接觸，鐵芯的上端受壓 面積大于下端受益面積，顯然水的壓力越大，鐵芯對泄孔的封閉壓力越大，封閉 越可靠。其水壓低時，閥的封閉性就差，所以對水壓有最低的要求，不能低于 0.3Mpa。2.3.2 主要性能參數(shù)進(jìn)水電磁閥的主要性能參數(shù)見表2-2-1表2-2-1進(jìn)水閥的技術(shù)參數(shù)額定電壓、電氣強度 頻率額定電流（mA使用水溫（0C）水壓范圍（Mpa）密封性能（Mpa）溫度(0C)絕緣電阻（歐姆）220V、50Hz2500V、1min27+/-50-800.02-0.80.02-1751002.4排水電磁閥排水電磁閥是全自動洗衣機特有的電器部件。它是一個受程序控制的自動排水開關(guān)。除了排水功能外，還控制

12、著離合器的狀態(tài)（洗滌或脫水）。排水電磁閥由電磁鐵和排水閥兩部分組成，它們是相互獨立的部件，兩者用 排水閥相互連接起來，在連接板的右端以開口銷與電磁鐵動鐵心連接， 而左端鉤 在排水閥的內(nèi)彈簧上。當(dāng)電磁鐵通電時，將動鐵心往右拉，排水閥就呈打開狀態(tài)。 此時盛水桶內(nèi)的洗滌液便能通過水道和閥門， 從排水孔流出機外。在連接板上還 用螺栓固定著一個位置可調(diào)的定位套， 在動鐵心吸合的過程中，該定位套向右移 動，撥動了離合器上的制動桿，為脫水做準(zhǔn)備。當(dāng)電磁鐵失電時，排水閥在自身 彈簧作用下將鐵心拉出，排水閥關(guān)閉，洗衣機停止排水。同時，離合器上制動桿 靠制動彈簧的作用恢復(fù)原位，為洗滌漂洗過程中波輪轉(zhuǎn)動做好準(zhǔn)備。2

13、.4.1 電磁鐵電磁鐵有兩種直流和交流，電動式程控式（機械式）全自動洗衣機一般采用 交流式電磁鐵，而微電腦程控器式（電腦式）全自動洗衣機一般采用直流式電磁 鐵。1.交流電磁鐵交流電磁鐵的磁心和銜鐵是由硅鋼疊壓怫接而成的。銜鐵至于鐵心之中。在線圈通電后，鐵心和銜鐵同時被磁化，相對的兩個面上產(chǎn)生了異名磁極這 種吸引力使銜鐵向磁心運動，從而帶動拉桿將閥打開。雖然線圈中電流的方向不 斷發(fā)生變化，但由于鐵心與銜鐵的磁極同時變化，使它們之間出現(xiàn)的總是吸引力。 2.直流電磁鐵直流電磁鐵具有吸引力大、體積小、噪音低和安全性能高等優(yōu)點，它的線 圈分成吸合線圈和保持線圈兩組，由其內(nèi)部的微動開關(guān)控制這兩組線圈的工作

14、。 線圈和鐵心用環(huán)氧樹脂灌裝加固和密封。2.4.2排水閥排水閥裝配于排水閥體之外，為彈簧將橡膠閥壓在閥體的底部，使橡膠閥的 環(huán)形密封環(huán)產(chǎn)生少量的變形，保持水不從閥口泄露，橡膠閥的右端環(huán)形邊被閥蓋壓緊。 排水閥桿嵌在橡膠閥上，與橡膠閥成一體，裝于排水閥拉桿內(nèi)部的內(nèi)彈簧與排水閥連接板連接，在排水閥關(guān)閉時，連接板抵在排水拉桿上，這時內(nèi)彈簧的彈力對排水閥來說是內(nèi)力，對排水閥不起作用。排水時，電磁鐵通電，動鐵心被吸入，牽引排水閥連接拉桿拉動內(nèi)彈簧，同 時連接板上的定位套推動制動桿使處于脫水狀態(tài)。只要連接板的左端一離開排水 拉桿，內(nèi)彈簧就不再是排水閥的內(nèi)力，而變成了外力，它要與外彈簧的彈力和橡 膠閥的彈力

15、相平衡，當(dāng)內(nèi)彈力的拉力（即連接不能的拉力）大于外彈簧的彈力時， 外彈簧被壓縮，帶動橡膠閥向右移動，把閥拉離閥座，排水開始。這些動作都是 在電磁鐵得電的瞬間完成的。因為內(nèi)彈簧的剛度比外彈簧的剛度大，加上裝配排 水閥連接板時，內(nèi)彈簧已有了一定的預(yù)緊力，因而在牽引排水過程中，內(nèi)彈簧并 不需要產(chǎn)生很大的拉伸變形，也就可以使橡膠閥向右移動較大的距離， 從而保證 足夠的排水速度。處于正常的排水閥開啟量時橡膠閥左端與閥體平面的距離應(yīng)小 于10mm。閥體多由半透明塑料制成，從外部可以看到閥的開啟量。2.5水位開關(guān)水位開關(guān)也叫壓力開關(guān)，是一種氣壓式電觸點開關(guān)。它是利用洗衣桶內(nèi)水位 高低不同所產(chǎn)生的不同壓力，來控

16、制進(jìn)水閥的開啟和關(guān)閉。此外，它還負(fù)責(zé)進(jìn)水 與洗滌之間的轉(zhuǎn)換。2.5.1 工作原理水位開關(guān)由三部分組成；（1）壓力傳感部分有橡皮膜下部的氣室組成；（2） 電氣開關(guān)部分由中間的的一組觸電、 簧片及開關(guān)小壓簧組成；（3）壓力控制部分 包括上部的頂心、壓力彈簧以及調(diào)整壓力的凸輪、 杠桿等。水位開關(guān)的氣室經(jīng)過 軟管與洗衣機外筒連接起來。平時，橡皮膜處于平衡狀態(tài)，當(dāng)水注進(jìn)外筒后，水 首先將貯氣室封閉起來，一部分的空氣來不及跑出而被封閉在貯氣室里。由于貯氣室與水位開關(guān)的氣室間用壓力軟管相連通， 貯氣室的壓力也就與水位開關(guān)氣室 的壓力相同，隨著外桶中水位的上升，貯氣室、壓力軟管和水位開關(guān)氣室間的空 氣不斷的被

17、壓縮，隨之壓強也成比例的上升，這樣就把外桶中的水壓轉(zhuǎn)換成了空 氣壓力，并作用在橡皮膜上。當(dāng)水注到預(yù)定的水位時，氣室內(nèi)的壓力也升高到一 定值。當(dāng)它足以克服壓力彈簧通過頂心作用加在彈簧片上的力時，就推動簧片向上移動。當(dāng)簧片移動預(yù)定位置后，開關(guān)下壓簧將推動動簧片彎到另一個方向， 從 而使動簧片上的公共觸點與常閉觸點分離，而與常開觸點接觸，這樣就向程控器 發(fā)出了 “水位已到”的信號，由程控器來控制進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，隨即進(jìn)入洗滌程當(dāng)完成洗衣程序后，程控器向排水電磁鐵發(fā)出信號，排水閥開啟并排水。歲著水位的下降，氣室內(nèi)的壓力也逐漸減小，在壓力彈簧的作用下，頂心和橡皮 膜逐漸下移，到了某一程度時動彈簧又彎向上方

18、，常開與常閉觸點都恢復(fù)原位， 等待下一個進(jìn)水程序，此時水位開關(guān)雖然復(fù)位，但并不影響洗衣機繼續(xù)排水。旋轉(zhuǎn)凸輪使杠桿上下移動，從而改變壓力彈簧的壓縮程度。如果壓力彈簧 的壓縮長度大，則壓力氣室內(nèi)的壓力要高一些才能將動簧片推到預(yù)定位置，以此達(dá)到控制水位的目的02.5.2 水位開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)如表2-2-5表2-2-5水位開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)配用程序 控制器電氣強度（交流）額定電壓（V）額定電流（A）氣密性（kPa）接觸電阻 （歐）絕緣 電阻（兆 歐）電動式程 序控制器1.525037.6 1min1002500微電腦式 程序控制 器0.0162.6離合器減速離合器就是全自動洗衣機中完成降速并傳遞扭矩

19、的部件。2.6.1 結(jié)構(gòu)和工作原理目前大多數(shù)洗衣機采用減速離合器。它有四根軸（1）洗滌輸入軸（2）下 半軸（3）中半軸（4）洗滌輸入軸談減速離合器的工作原理。全自動洗衣機在洗滌、排水和脫水之間是自動轉(zhuǎn)換的，這些轉(zhuǎn)換由排水電磁 閥和制動桿來控制。當(dāng)排水電磁鐵吸合時，定位套就想上運動一段距離，使得制動桿克服制動彈 簧的作用力被推向上方，制動彈簧的中心軸做逆時針方向轉(zhuǎn)動， 連接在制動桿另 一端的剎車被迫向下移動，與脫水軸上的剎車盤產(chǎn)生間隙，脫水因此失去控制， 也就可以順利的進(jìn)行脫水轉(zhuǎn)動了。同時，制動桿將棘爪撥叉上的調(diào)節(jié)螺釘頂向上 方，也就使撥叉克服彈簧的壓力，繞彈簧的中心軸做順時針方向轉(zhuǎn)動， 于是棘

20、爪 拾起，放松了對棘輪的限制，這樣被棘輪扭轉(zhuǎn)一個小角度的方絲離合簧雜自身彈 力的作用下恢復(fù)原來的位置，抱緊離合套。當(dāng)大皮帶在電動機的帶動下順時針旋 轉(zhuǎn)時，可以產(chǎn)生巨大的摩擦力，使離合套和下半軸（脫水軸）聯(lián)為一體，脫水工 作就可以順利進(jìn)行了。2.6.2 主要技術(shù)參數(shù)減速離合器主要技術(shù)參數(shù)： 額定傳動功率：200W 洗滌傳動比：5.2: 1輸出啟動力矩：0.45N.m脫水軸正轉(zhuǎn)制動力矩：3-6N.m 制動桿開啟力矩：35N.m額定洗滌力矩：12.5N.m；脫水傳動比:1:1脫水軸正轉(zhuǎn)啟動力矩：15N.m脫水軸反轉(zhuǎn)制動力矩：15N.m脫水制動時間：10 s2.7熔斷器熔斷器時低壓配電系統(tǒng)和電力拖動系

21、統(tǒng)中起過載和短路保護(hù)作用的電器。 使 用時，熔體用接于被保護(hù)的電路中，當(dāng)流過熔斷器的電流大于規(guī)定值時， 以自身 產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷，從而自動切斷電路，實現(xiàn)過載和短路保護(hù)。熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用維護(hù)方便、價格低廉、分?jǐn)嗄芰^高、限流能力良好等優(yōu)點。適用范圍本品適用于交流50Hz(60Hz),額定電壓380V,額定電流5A及以下的工業(yè)電氣 裝置的配電設(shè)備中，作為線路過載或短路保護(hù)之用。型號及其含義RT 18_ - _ X/口熔斷體額定電流 Rated current of the fuse-link帶指示燈代號 Code with pllafiamp熔斷額定電流Rated cu

22、rrent of the fuse設(shè)計序號Design order number有填料封閉管式熔斷器Power-filled cartridge2.8 蜂鳴箱TYPEUNIFHXY26AO403WHXY26AO406WHXY26AO409WHXY26AO412WHXY26AO424WMin.SoundOutput at 10cmdB8383838383RatedvoltageVDC3691224Operati ng VoltageVDC2.5 3.54.5 7.571191520 28Resonan tFrequen cyHz400+ 100400+ 100400+ 100400+ 10040

23、0+ 100 Max. Current onstimp tionmA3030303030TonenatureContinuousContinuousContinuousContinuousContinuo usQperati ng Tempera tureC-20 +60-20 +60-20 +60-20 +60-20 +60Storage Tempera tureC-30 +70-30 +70-30 +70-30 +70-30 +70Weightg12121212122.9 電容特征：1.長方形阻燃塑料外殼，焊片或引線結(jié)構(gòu)引出。2. 體積小、重量輕、具有良好的自愈性。3. 應(yīng)用ZnAI邊沿加

24、厚蒸發(fā)工藝，電性能良好，可靠性高4. 耐沖擊及電流大，抗電強度高。5. 適用于50Hz/60Hz交流電動機的啟動和運轉(zhuǎn)，特別適用于電風(fēng)扇等具有小型電機的電器上。主要參數(shù)：容量范圍：0.4uF-50uF電壓范圍：250VAC-500 VAC容量偏差： 5%, 10% , 15%測試電壓：極間：1075倍額定電壓，1min,50Hz,無永久擊穿或電弧產(chǎn)生； 極殼：2倍額定電壓+1000VAC,1min絕緣電阻：極間1000MQ uF 極殼 3000 MIQ uF3可編程序控制技術(shù)3.1 PLC的定義及特點3.1.1 PLC的定義可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計

25、，它采用可編程序的儲存器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、 定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作命令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制 各種類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則而設(shè)計。3.1.2 PLC 的特點PLC 時綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點及計算機的靈活、方便的優(yōu)點而設(shè)計 制造和發(fā)展的，這就使PLC具有許多其它控制器無法相比的特點。(1)可靠性高，抗干擾能力強(2)通用性強，使用方便(3)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便(4)編程語言簡單、易學(xué)、便于掌握(5)系統(tǒng)設(shè)計周期短(6)對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(7)安

26、裝簡單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小3.2 PLC的應(yīng)用和發(fā)展前景3.2.1 PLC的應(yīng)用PLC是以微處理器為核心，綜合了計算機技術(shù)、自動化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動斷控制裝置，它具有可靠性高、體積小、功能 強、程序設(shè)計簡單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列優(yōu)點，因而在冶金、能源、 化工、交通、電力等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，成為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱( PLC 機器人和CAD/CAM之一。3.2.2 PLC的發(fā)展前景為了適應(yīng)市場的各方面的需求，各生產(chǎn)廠家對PLC不斷進(jìn)行改進(jìn)，推出功能更強、結(jié)構(gòu)更完善的新產(chǎn)品。這些新產(chǎn)品總體來說，朝兩個方向發(fā)展：一個是超小型、專用化和低價格的方向發(fā)展，以進(jìn)行單機控

27、制；另一個是向大型、 高速、多功能和分布式全自動網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，以適應(yīng)現(xiàn)代化的大型工廠、企 業(yè)自動化的需要。3.3 PLC的基本組成及工作原理3.3.1 PLC的基本組成主機圖3-1 PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在圖3-1中，PLC的主機由微處理器（CPU、傳感器（EPROMRAM、/U入/ 輸出模塊、外設(shè)I/O接口、通信接口及電源組成。對于整體式的 PLC這些部 件都在同一個極殼內(nèi)。而對于模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC個部件獨立封裝，稱為模塊， 個模塊通過機架和電纜連接在一起。主機內(nèi)的各個部分均通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接。 根據(jù)實際控制對象的需要配備一定的外部設(shè)備，可構(gòu)成不同的PLC控制

28、系統(tǒng)。下面分別介紹PLC各組成部分及其作用：（1） 處理單元（CPU CPI PLC的控制中樞，PLC在CPU的控制下有條不紊的工作，從而實現(xiàn)對現(xiàn)場的各個設(shè)備進(jìn)行控制。CPU的具體作用如下：1 .接受、存儲用戶程序2 .以掃描方式接收來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)3 .執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。4 .響應(yīng)外部的請求(2)存儲器可編程控制器有兩種存儲器，即系統(tǒng)存儲器(EPROM和用戶存儲器 (RAM)。系統(tǒng)存儲器用來存放系統(tǒng)管理程序，用戶不能訪問和修改這部分存儲器 的內(nèi)容。用戶存儲器用來存放編制的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。存放工作數(shù)據(jù)狀 態(tài)的用戶存儲器部分也數(shù)據(jù)存儲區(qū)。它包括輸

29、入、輸出數(shù)據(jù)映像區(qū)，定時器 /計 數(shù)器預(yù)置數(shù)和當(dāng)前的數(shù)據(jù)區(qū)，存放中間結(jié)果的緩沖區(qū)。(3)輸入/輸出模塊PLC 的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程，實際生產(chǎn)過程中的信號電平時多種多樣 的，外部執(zhí)行機構(gòu)所需的電平也是各不相同的， 而可編程控制器的CPUT處理的 信號只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，這樣就需要相應(yīng)的I/O模塊彳乍為CPUf工業(yè)生產(chǎn)的橋梁， 進(jìn)行信號電平的轉(zhuǎn)換。3.3.2 PLC的基本工作原理PLC是一種存儲程序的控制器。用戶根據(jù)某一對象的具體控制要求，編制好控制程序后，用編程器將程序鍵入到PLC的用戶程序存儲器中寄存。PLC 的控制功能就是通過運行用戶程序來實現(xiàn)的。PLC掃描工作方式主要分三個階段：輸入采樣、

30、程序執(zhí)行、輸出刷新。(1)輸入采樣PLC在開始執(zhí)行程序之前，首先掃描入端子，按順序?qū)?所有輸入信號，讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映象寄存器中，這個過程稱 為輸入采樣。PLC在運行程序時，所需的輸入信號不是現(xiàn)時取輸入端子 上的信息，而是取輸入映象寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個采樣 結(jié)果的內(nèi)容不會改變，只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。(2)程序執(zhí)行PLC完成了采樣工作后，按順序從 0000號地址開始的 程序進(jìn)行掃描執(zhí)行，并分別從輸入映象寄存器、輸出映象寄存器以及輔 助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行運算處理。再將程序執(zhí)行完畢之前(3)輸出刷新在執(zhí)行到END的命令時，即執(zhí)行完用戶所有的程序后，P

31、LC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進(jìn)行輸出，驅(qū)動用戶 設(shè)備。3.4 PLC的編程語言(1)梯形圖與繼電器控制區(qū)別梯形圖語言形象直觀，類似電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制電路圖。邏輯關(guān)系 明顯，電氣技術(shù)人員容易接受。讀同一控制電路，繼電器控制原理圖和梯形圖的 收入、輸出信號、控制過程等效。但兩者有本質(zhì)的區(qū)別：繼電器控制原理圖使用 是硬件繼電器和定時器，靠硬件連接組成控制線路。而PLC的梯形圖使用的是內(nèi) 部繼電器、定時器/計數(shù)器等，靠軟件實現(xiàn)控制。(2)梯形體程序簡介1 .梯形圖程序按行從上至下，每一行從左到右順序編寫。PLC程序執(zhí)行順序與梯形圖的編寫一致。2 .梯形圖左邊垂直線稱左母線，右邊稱

32、為右母線。左母線右側(cè)放置輸入接 點和內(nèi)部繼電器觸點。梯形圖觸點有兩種，即常開觸點和常閉觸點。3 .梯形圖最右側(cè)必須放置輸出器件。PLC的輸出器件用圓圈表示，圓圈可以 表示內(nèi)部繼電器線圈，輸出繼電器線圈或定時器 /計數(shù)器的邏輯運算結(jié)果。其邏 輯動作只有在線圈接通后，對應(yīng)的觸點才動作。輸出線圈直接與右母線相連，輸 出線圈只能并聯(lián)不能用聯(lián)。4 .梯形圖程序中的觸點可以任意申、并聯(lián)，而輸出線圈只能并聯(lián)不能用聯(lián)。5 .輸出線圈只對應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位，不能直接驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備。6 .梯形圖中每個編程元件應(yīng)按一定規(guī)則加標(biāo)字母數(shù)字用。3.4.2 助記符語言PLC的助記符語言是PLC的命令語句表達(dá)式，它與計算機匯

33、編語言相類似。用戶可以直觀地根據(jù)梯形圖寫出助記符語言程序，并通過編程器送到PLC中。3.4.3 功能圖語言功能圖語言是一種類似于數(shù)字邏輯電路圖的編程語言，熟悉數(shù)字電路的人比較容易掌握。3.4.4 順序功能圖語言順序功能圖常用來編制控制類程序，可以將一個復(fù)雜的控制過程分解為一 些具體的工作狀態(tài)，把這些具體的狀態(tài)依據(jù)依一定順序控制要求，組合成整體的控制程序。4. 三菱FX系列PLC的簡介4.1 FX系列PLC的特點(1) 先進(jìn)美觀的外部結(jié)構(gòu)三菱公司FX系列PLC吸收了整體式和模塊式可編程序控制器的優(yōu)點，它的基本單元、擴展單元和擴展模塊的高 度和寬帶相同。它們的相互連接不用基板，僅用扁平電纜連接，緊

34、密 拼裝后組成一個整齊的長方體。其體積小，很適于在電機一體化產(chǎn)品 中使用。(2) 多種系列機型供用戶選擇 FX0s、FX0N和F X 2 N外觀相似，其性能和價格上還是有某些差別(見表4-4-1)型號條I/O點數(shù)步進(jìn) 指令用戶程序步 數(shù)功能指 令通信功 能模擬量模 塊基本指 令F X 2 N16-256內(nèi)附8 k步2 9 8強有2 72RAMFX2N的功能最強，可用于要求很高的系統(tǒng)。由于不同的FX系列PLC可供不同的用戶系統(tǒng)選用，避免了功能的浪費，使用戶用最少的投資來滿足系統(tǒng)的要求。(3)靈活多變的系統(tǒng)配置FX系列PLC的系統(tǒng)配置靈活，用戶除了可以選用不同型號的FX系列PLC外，還可以選用各種

35、擴展單元和擴展模塊，組成不 同I/O點和不同功能的控制系統(tǒng)。4.2 FX2N 系列 PLCFX2N FX系列中功能最強、速度最高的微型可編程控制器。其基本單元 如表4-4-2所示，擴展單元如表4 -4-3所示。用戶存儲器容量可擴展到1 6 K步。I/O點最大可擴展到2 5 6點。 它有2 7條基本指令，基本指令的執(zhí)行 速度超過了很多大型PLCo有多種特殊功能模塊，使用特殊功能模塊和功能擴 展板，可實現(xiàn)模擬控制、位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。F X 2 N有3 0 0 0多點輔助繼電器、1 0 0 0點狀態(tài)繼電器、 200點 16位加計數(shù)器、35點32位加/減計數(shù)器、800多點16位數(shù)據(jù)寄存器、12

36、8點跳 步指針、15點中斷指針。這為應(yīng)用程序的設(shè)計提供了豐富的資源。表4-4-2 FX2N 系列PLC基本單元擴展模塊繼電器 輸出可用點數(shù)型號可控硅輸出晶體管輸出輸入點數(shù)輸出 點數(shù)FX2N-16MR-00124-32FX2N-16MR-00188FX2N-32MR-00124-32FX2N-32MR-001FX2N-32MR-0011616FX2N-48MR-00148-64FX2N-48MR-001FX2N-48MR-0012424X2N-64MR-00148-64X2N-64MR-001X2N-64MR-0013232FX2N-80MR-00148-64FX2N-80MR-001FX2N-

37、80MR-0014040FX2N-128MR-001FX2N-128MR-0064644.2 FX系列PLC的內(nèi)部資源FX 系列PLC的內(nèi)部有CPU存儲器、輸入/輸出接口單元等硬件資源，按 存儲設(shè)數(shù)據(jù)的性質(zhì)吧這些數(shù)據(jù)寄存器 RAMOT名為輸入繼電器區(qū)，復(fù)雜繼電器 區(qū)，狀態(tài)繼電器區(qū)，定時器、計數(shù)器區(qū)，數(shù)據(jù)寄存器區(qū)，變址寄存器區(qū)等。4.3 .1 輸入繼電器（X）與輸出28電器（Y）輸入繼電器（X）是PLC接收外部的輸入的開關(guān)量信號的窗口。 PLC將外部信 號的狀態(tài)讀入并存儲在輸入映像寄存器內(nèi)，即輸入繼電器中。外部輸入電路接通 時對應(yīng)的映像寄存器為ON（“1”狀態(tài)）。表示輸入繼電器常開觸點閉合，常閉

38、觸 點斷開。輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于外部輸入信號，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)輸入繼電器線圈。輸出繼電器（Y） PLC向外部負(fù)載發(fā)送信號的窗口。輸出繼電器用來將可編程 序控制器的輸出信號傳送給輸出模塊，再向后者驅(qū)動外部負(fù)載。4.3.2輔助繼電器區(qū)PLC內(nèi)部有很多輔助繼電器（M）,輔助繼電器和PLC外部無任何直接關(guān) 系，它的線圈只能由PLC內(nèi)部程序控制。它的常開常閉觸點只能在 PLC內(nèi) 部編程時使用，且可無限次自由使用，但不是直接驅(qū)動外部負(fù)載。外部負(fù) 載只能由輸出繼電器觸點驅(qū)動。FX2N系列PLC的輔助繼電器有通用輔助繼 電器、斷電保護(hù)輔助繼電器和特殊輔助繼電器。5 P

39、LC控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用5.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控制對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。以此，在設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)時， 應(yīng)遵循以下基本原則：（1）最大限度的滿足被控對象的控制要求（2）在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、實用、維修 方便。（3）保證系統(tǒng)控制的安全、可靠 。（4）考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時，應(yīng)適當(dāng)留有余地。5.2 PLC5.3 PLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，PLC控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括如下幾點：（1）選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)

40、和傳感器等）、輸出 設(shè)備（繼電器、接觸器和信號燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象（電動機、 電磁閥）。（2） PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇 PLC對于 保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)具重要作用。（3）分配I/O點，繪制電氣連接接口圖，考慮必要的安全保護(hù)措施。（4）設(shè)計控制程序。包括設(shè)計梯形圖、程序清單或控制系統(tǒng)流程圖。(5)必要時還需設(shè)計控制臺。(6)編制系統(tǒng)的技術(shù)文件，包括說明書、電氣圖及電氣元件明細(xì)表等。5.4 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一半步驟設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的一半設(shè)計步驟如圖 5-1所示圖5-1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟6 系統(tǒng)硬件的設(shè)計6.1 系統(tǒng)硬

41、件分析全自動洗衣機的工作過程包括啟動、進(jìn)水、洗滌、排水和脫水等功能。在 實現(xiàn)控制過程中，各種采用信息都是通過控制中心進(jìn)行各種判斷、比較和選擇，在經(jīng)信息線 路反饋給洗衣機各控制執(zhí)行機構(gòu)，決定洗衣機的工作狀態(tài)。如圖 4-1所示，由 PLC控制洗衣機各種動典型的新系統(tǒng)控制圖：進(jìn)水因圖6-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由圖6-1可知，PLC在系統(tǒng)中式處中心位置的，水位開關(guān)是 PLC的輸入信號 控制開關(guān)、進(jìn)水閥、排水閥和電機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電機的工作狀態(tài)也由可知中心PLC給定信號來決定，而電機的正反狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。 另外由于洗衣機工

42、作過程是順序過程，所以利用PLC作為洗衣機的控制系統(tǒng)是可 行的。6.2 全自動洗衣機的控制系統(tǒng)的運作要求：波輪式全自動洗衣機的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）上以同一個中心安裝的。外桶固定作為盛水桶，內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作為脫水桶。內(nèi)桶的四周有許多小孔，使內(nèi) 外桶的水流相通。洗衣機的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電閥和排水電閥控制。進(jìn)水時，控制系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，將水注入外桶，排水時，使排水閥打開，將水由外桶排到機外。 洗滌和脫水由同一臺電機拖動，通過電磁離合器來控制，將動力傳遞給洗滌波輪 或甩干桶（內(nèi)桶）。電磁離合器失電，電動機帶動洗滌波輪實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)進(jìn)行洗 滌；電磁離合器得電，電動機帶動內(nèi)桶單向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行甩干

43、（此時波輪不轉(zhuǎn)）。水位高低分別由高低水位開關(guān)進(jìn)行檢測。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。6.3 控制要求：啟動時：首先進(jìn)水，到高水位時停止進(jìn)水，開始洗滌。正轉(zhuǎn) 15s,暫停3s 后反轉(zhuǎn)洗滌15s,暫停3s后再正傳洗滌，如此反復(fù)30次。洗滌結(jié)束后，開始排水，當(dāng)水位 下降到低水位時，進(jìn)行脫水（同時排水），脫水時間為10s。這樣完成完成一次 從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)過程。經(jīng)過3次上述大循環(huán)后（第2、3次為漂洗），進(jìn)行洗衣完成報警，報警 10s后結(jié)束全過程，自動停機。6.4 機型選擇和編號分配PLC 是一種用作數(shù)字控制的專用電子計算機。它根據(jù)用戶給的指令，通過 輸入接口現(xiàn)場采樣信息執(zhí)行邏輯或數(shù)值運算， 在通過輸出接口去控制各種執(zhí)行機 構(gòu)動作。它和單片機一樣，主要有 CPU存儲器、I/O接口模塊三部分。它是整 體模塊形式，因此又他作為洗衣機控制系統(tǒng)，在硬件設(shè)計上就相對簡單點。通過 對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的分析，可知全自動洗衣機的 I/O點不多，選擇三菱FX系列可以 完全滿足其要求如表2-2-6所示：表2-2-6 輸入/輸出設(shè)備點的分配輸入設(shè)備點編號輸入編號輸出設(shè)備輸出啟動開關(guān)X0進(jìn)水電磁閥Y0電機止轉(zhuǎn)控制Y1局水包開關(guān)X3電機反轉(zhuǎn)拴制Y2排水電磁閥