基于PLC設(shè)計全自動洗衣機(jī)

-.z.Shaan*iUniversityofTechnology課程設(shè)計說明書基于PLC控制全自動洗衣機(jī)的設(shè)計【摘要】本文論述了PLC的根本原理以及全自動洗衣機(jī)的工作原理。提出了實現(xiàn)用PLC模擬控制全自動洗衣機(jī)運(yùn)行的方法。該方法是依據(jù)全自動洗衣機(jī)的功能設(shè)計梯形圖，并把梯形圖輸入到PLC中實現(xiàn)模擬控制?；贕*DEVELOPER設(shè)計了梯形圖，并進(jìn)展了仿真。仿真結(jié)果說明，該設(shè)計到達(dá)了設(shè)計要求。本文主要介紹了課題的根本概況，講述了本次課程設(shè)計的總體任務(wù)要求，介紹了西門子PLC和三菱PLC的概況。以及整體的設(shè)計思路，也就是在整個課程設(shè)計過程中需要做什么來到達(dá)題目的要求。最終驗證后證明本文的設(shè)計成果到達(dá)了題目的要求?！娟P(guān)鍵詞】PLC;梯形圖；步進(jìn)順控指令ThedesignoftheautomaticwashingmachinebasedonPLCPanQi〔Grade14，class1401，MajorElectricalengineeringanditsautomation，ElectricalEngineeringDept，Shan*iUniversityofTechology，hanzhong723000，Shan*i〕Tutor：KangJinhui【Abstract】ThispaperdiscussesthebasicprincipleofPLCandtheworkingprincipleofautomaticwashingmachine.PutforwardtheimplementationusingPLCsimulationmethodtocontrolthefull-automaticwashingmachineoperation.Themethodisbasedonthefunctionoftheautomaticwashingmachinedesignofladderdiagram,theladderdiagraminputandtorealizethesimulationcontrolPLC.BasedontheG*DEVELOPERladderdiagramisdesigned,andasimulationwascarriedout.Thesimulationresultsshowthatthedesignmeetsthedesignrequirements.Thisarticlemainlyintroducedthebasicsituationofthesubject,tellsthestoryoftheoverallmissionofthiscurriculumdesignrequirements,thispaperintroducesthegeneralsituationofSiemensPLCandmitsubishiPLC.Aswellastheoveralldesignidea,thatis,whatneedstobedoneinthewholeprocessofcoursedesigntomeettheneedsofthetitle.Afterverificationintheendprovetobeofthisarticledesignstosuittherequirementsofthesubject.【Keywords】PLC;LadderDiagram;StepLadderInstruction.

目錄第一章概述 51.1題目容及要求 51.2D*DEVELOPER簡介 61.3三菱PLC和西門子PLC的簡介 7第二章設(shè)計分析 82.1設(shè)計思路 82.2總體流程 82.3輸入、輸出點分配 82.4主控制電路 102.5PLC接線圖 112.6仿真 12第三章梯形圖133.1總體梯形圖解析..133.2局部梯形圖解析16第四章調(diào)試184.0調(diào)試總結(jié)19第五章致 20參考文獻(xiàn) 21附錄22第1章緒論1.1題目的容及要求本次設(shè)計基于PLC的全自動洗衣機(jī)控制，采用PLC控制開發(fā)的周期短，開發(fā)本錢低，可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場控制。PLC控制具有實時性、信號處理時間短、速度快、更能滿足各個領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制工程，可靠性高，豐富的I/O卡件，質(zhì)優(yōu)價廉，性價比高，安裝簡單，維修方便，PLC控制能在高粉塵、高噪聲、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因為它是整體模塊，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，所以在使用中，硬件相對簡單，編程語言也相對簡單，并且測試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)設(shè)計的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。本設(shè)計以操作簡單、使用可靠、維護(hù)修理方便作為主要設(shè)計方向。設(shè)計的目的：〔1〕進(jìn)一步掌握和穩(wěn)固PLC控制的根本知識?！?〕掌握PLC程序的設(shè)計及調(diào)試方法?！?〕學(xué)會查閱有關(guān)專業(yè)資料及設(shè)計手冊。研究的具體容：〔1〕深入了解洗衣機(jī)的開展、構(gòu)造及控制要求?！?〕控制系統(tǒng)設(shè)計。包括硬件設(shè)計，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設(shè)計，編程方法。〔3〕對編寫好的編譯程序進(jìn)展實際調(diào)試并仿真。系統(tǒng)的控制要求：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關(guān)，注水直到高〔中、低〕水位，關(guān)水?！?〕2秒后開場洗滌?！?〕洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒后暫停，暫停2秒后開場反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌30秒后暫停，暫停2秒?！?〕如此循環(huán)5次，總共320秒后開場排水，排空后開場脫水30s?！?〕開場清洗，重復(fù)〔2〕〔5〕，清洗兩遍?！?〕清洗完成，報警3s并自動停機(jī)。〔7〕假設(shè)按下停車按鈕，可手動排水〔不脫水〕和手動脫水〔不計數(shù)〕。1.2D*DEVELOPER簡介G*Developer是三菱PLC的編程軟件。適用于Q、QNU、QS、QNA、ANS、ANA、F*等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB、Label語言程序設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)展程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能。軟件的共G*Developer能夠制作Q系列，QNA系列，A系列〔包括運(yùn)動控制〔SCPU〕〕,F*系列的數(shù)據(jù),能夠轉(zhuǎn)換成GPPQ,此外，選擇F*系列的情況下，還能變換成F*GP(DOS),F*GP(WIN)格式的文檔。利用Windows的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠?qū)*cel,Word等作成的說明數(shù)據(jù)進(jìn)展復(fù)制，粘貼，并有效利用。程序的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)號編程用標(biāo)號編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認(rèn)識軟元件的而能夠根據(jù)標(biāo)示制作成標(biāo)準(zhǔn)程序。功能塊FB是以提高順序程序的開發(fā)效率為目的而開發(fā)的一種功能。把開發(fā)順序程序時反復(fù)使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開發(fā)變得容易。此外，零件化后，能夠防止將其運(yùn)用到別的順序程序時的順序輸入錯誤。只要在任意的回路模式上加上名字〔宏定義名〕登錄〔宏登錄〕到文檔，然后輸入簡單的命令就能夠讀出登錄過的回路模式，變更更有靈活性，能夠簡單設(shè)定和其他站點的由于連接對象的指定被圖形化而構(gòu)筑成復(fù)雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡單的設(shè)定。能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接。1.3三菱PLC和西門子PLC的簡介三菱PLC英文名又稱：MITSUBISHProgrammableLogicController，它采用一類可編程的存儲器，用于其部存儲程序，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。三菱PLC在中國市場常見的有以下型號：FR-F*1NFR-F*1SFR-F*2NFR-F*3UFR-F*2NCFR-AFR-Q〕?？删幊绦蚩刂破鞒司哂懈具壿嬛噶詈筒竭M(jìn)指令外，還具有許多功能指令，如F*0N系列具有20條根本指令，51條功能指令；而F*2N系列具有27條根本邏輯指令和298條功能指令。所以，不同系列的可編程序控制器，其功能指令相差很多。功能指令實際上是執(zhí)行一個個功能不同的子程序的調(diào)用，他既能簡化程序設(shè)計，又能完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理、數(shù)值運(yùn)算，實現(xiàn)高難度控制。德國西門子〔SIEMENS〕公司生產(chǎn)的可編程控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子〔SIEMENS〕公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC〔如S7-200〕，小規(guī)模性能要求的PLC〔如S7-300〕和中、高性能要求的PLC〔如S7-400〕等。SIMATICS7-200PLCS7-200PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200PLC是一種疊裝式構(gòu)造，它的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。指令豐富、可靠性高、適應(yīng)性好、構(gòu)造緊湊、便于擴(kuò)展、性能價格比高。S7-200PLC可提供4個不同的根本型號與8種CPU可供選擇使用。其規(guī)?？梢詮膸c上到幾百點。第2章設(shè)計分析2.1設(shè)計思路按下電源開關(guān)，開場進(jìn)水洗滌衣服。要使用PLC來實現(xiàn)洗衣機(jī)的全自動，它的輸入設(shè)備主要有電源按鈕，啟動按鈕，水位選擇按鈕〔高、中、低〕，排水和脫水按鈕等。輸出設(shè)備主要有電動機(jī)，電磁閥。首先翻開電源，用戶根據(jù)衣服的多少和大小進(jìn)展水位的選擇；按下啟動按扭洗衣機(jī)自動運(yùn)行，按下停頓按鈕可手動排水和手動脫水。2.2設(shè)計流程如下列圖1.12.3輸入、輸出點分配洗衣機(jī)的IO分配表如下列圖1.2PLC輸入端所接外部輸入器件PLC輸出入端所接外部輸出入器件*1啟動按鈕SB0Y1啟動*2停頓按鈕SB1Y2進(jìn)水電磁閥YA1*3高水位選擇開關(guān)Y3正轉(zhuǎn)接觸器KM1*4中水位選擇開關(guān)Y4反轉(zhuǎn)接觸器KM2*5低水位選擇開關(guān)Y5排水*6排空檢測Y6脫水*7高水位檢測SQ1Y7報警*10中水位檢測SQ2*11低水位檢測SQ3*12手動排水*13手動脫水開場水位選擇暫停2秒先正傳洗劑30秒暫停2秒反轉(zhuǎn)洗劑30秒暫停2秒N正反轉(zhuǎn)洗劑5次Y排空后脫水30秒秒N清洗兩次Y報警2秒停頓2.4控制主電路全自動洗衣機(jī)的電機(jī)正反轉(zhuǎn)圖圖1.3分析：輸出觸點Y3得電，與之相連電機(jī)的主觸點〔正傳〕KM1閉合，電機(jī)運(yùn)行在正轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)輸出觸點Y4得電，與之相連電機(jī)的主觸點〔反轉(zhuǎn)〕KM2閉合，電機(jī)運(yùn)行在反轉(zhuǎn)狀態(tài)。2.5PLC接線圖如下列圖1.42.6仿真本次設(shè)計采用三菱公司的G*DEVELOPER編程軟件進(jìn)展編程，該軟件使用方便。翻開G*DEVELOPER編程軟件，新建時要根據(jù)PLC型號來選擇，這樣才能把你編的程序下載到PLC中調(diào)試時不會出錯。第3章梯形圖3.1總體梯形圖解析分析：按下啟動按鈕*1，輔助繼電器M1得電，為全自動洗衣機(jī)啟動做好準(zhǔn)備。選擇水位開關(guān)*3(高水位)、*4(中水位)、*5(低水位)，當(dāng)水位上升到達(dá)預(yù)設(shè)的水位高度停頓注水。停頓2秒后，洗衣機(jī)開場正傳30秒，停頓2秒后，洗衣機(jī)開場反轉(zhuǎn)30秒。重復(fù)上述動作5次后，然后進(jìn)展排水和脫水持續(xù)30秒。重復(fù)上述動作2次。完成后洗衣機(jī)報警3秒。當(dāng)按下停頓按鈕，全自動洗衣機(jī)可以通過手動按鈕*12(排水)和手動按鈕*13(脫水)進(jìn)展操作。3.2局部梯形圖解析分析：按下啟動按鈕*1，輔助繼電器M1得電并且保持，為全自動洗衣機(jī)運(yùn)行做好準(zhǔn)備，*2為停頓按鈕。*3、*4、*5分別為高水位選擇開關(guān)、中水位選擇開關(guān)、低水位選擇開關(guān)。*7、*10、*11分別為高水位限位開關(guān)、中水位限位開關(guān)、低水位限位開關(guān)。當(dāng)按下停頓按鈕*2，通過跳轉(zhuǎn)指令P1進(jìn)展可手動排水〔不脫水〕和手動脫水〔不計數(shù)〕。分析：當(dāng)全自動洗衣機(jī)完成注水后停頓2秒，正傳30秒，停頓2秒，反轉(zhuǎn)30秒后，既完整洗劑過程一次，根據(jù)題目要求需要循環(huán)5次，故采用計數(shù)器C0進(jìn)展循環(huán)計數(shù)5次，才能正確完成洗劑過程。分析：當(dāng)洗衣機(jī)完成洗劑過程進(jìn)入清洗過程時，需要重新開場注水進(jìn)展循環(huán)兩次，通過計數(shù)器C1進(jìn)展循環(huán)。清洗完成后洗衣機(jī)報警，工作完畢。分析：當(dāng)按下停頓按鈕*2，程序通過跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)展手動操作，當(dāng)按下手動按鈕*12〔手動排水〕，洗衣機(jī)進(jìn)展手動排水不脫水；當(dāng)按下手動按鈕*13〔手動脫水〕，洗衣機(jī)進(jìn)展手動脫水不計數(shù)。第4章調(diào)試總結(jié)通過這次全自動洗衣機(jī)plc控制及運(yùn)行，知道自己在這門課程中所學(xué)到的知識能應(yīng)用到實際生活中，真的很開心。不過在設(shè)計過程中也遇到很多問題，例如：PLC接線圖如何畫出來，在實驗里又沒法做；程序的運(yùn)行，調(diào)試了很屢次，其中的一次是手動排水〔不脫水〕、脫水〔不計數(shù)〕以及運(yùn)用軟件怎樣模擬程序，這個問題困擾了我很長時間，通過查閱相關(guān)資料并且在教師的指導(dǎo)下最終攻克了這一難題。讓我們的程序得已正常工作。我覺得這次全自動洗衣機(jī)用PLC控制設(shè)計能夠運(yùn)行成功，有以下幾點原因：1.與我們所學(xué)的專業(yè)知識是分不開的。2.我們組的共同探討和努力的成果。3.輔導(dǎo)教師的認(rèn)真教學(xué)和耐心指導(dǎo)起到關(guān)鍵性的作用。在設(shè)計過程中，讓我也學(xué)到了很多東西，例如：啟保停電路設(shè)計的方法和技巧，跳轉(zhuǎn)指令的使用，順序控制中如何解決公用兩步組成的小閉環(huán)等。本次課程設(shè)計使我深有感觸，只要付出就有回報，遇到問題多與教師同學(xué)交流，利用網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)。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)，努力提高自己的知識和綜合素質(zhì)?？傊f事開頭難，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。第5章致課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn)實際問題、提出實際問題、分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際學(xué)習(xí)能力、動手能力的具體訓(xùn)練和考察過程。在此全自動洗衣機(jī)設(shè)計過程中,在學(xué)習(xí)新知識的同時，把在課程中學(xué)到的理論知識運(yùn)用到實際作品設(shè)計、操作中，更進(jìn)一步地熟悉了PLC的構(gòu)造及掌握了其工作原理和具體的使用方法與相關(guān)元器件的使用方法，了解了可編程控制器的開發(fā)和制作及課程設(shè)計報告的編寫。