自动洗衣机PLC课程设计.docx
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自动洗衣机PLC课程设计
摘要
自从全自动洗衣机诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。
设计方法也开始多种多样，从而使全自动洗衣机显得更加智能化。
可编程控制器（PLC）以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活,而且结构简单，抗干扰能力强。
三菱FX2N系列可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统的要求与特点。
本设计选择三菱FX2N-24MR为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和指令表进行编程，实现了全自动洗衣机控制系统的自动化。
在整个设计程序的脱水、报警以及程序结束的处理操作过程中，使用上升沿动作开关使相应动作更快捷。
总之，整体梯形图的设计简练，有很强的可读性及操作性。
关键词：
PLC；电气控制；自动化
目录
摘要………………………………………………………………….....
第一章全自动洗衣机的基本工作原理………………………………3
1.1基本工作原理………………………………………………………3
1.2全自动洗衣机控制系统……………………………………………4
第二章全自动洗衣机的硬件设计……………………………………5
2.1全自动洗衣机的主电路图…………………………………………5
2.2I/O分布图…………………………………………………………6
2.3I/O接线图…………………………………………………………7
2.4全自动洗衣机PLC控制系统的要求………………………………7
第三章全自动洗衣机的软件设计……………………………………8
3.1软件设计框图……………………………………………………8
3.2设计流程图………………………………………………………8
3.3设计分析…………………………………………………………10
3.4梯形图……………………………………………………………11
3.5指令表……………………………………………………………12
3.6程序分析…………………………………………………………14
第四章结论………………………………………………………15
4.1程序调试……………………………………………………15
4.2设计感想……………………………………………………15
参考文献
第1章全自动洗衣机基本工作原理
1.1全自动洗衣机的工作原理
洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水、脱水4个过程组成。
在半自动洗衣机中，这4个过程分别用相应的按钮开关来控制。
全自动洗衣机中，这4个过程可做到全自动依次运行，直至洗衣结束。
全自洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一心安放的，内桶可以旋转，作为脱水用。
内桶的周围有许多小孔，使内桶和外桶的水流相通，洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。
进水时通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。
排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。
洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。
脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。
高、中、低水位控制开关分别用来检测高、中、低水位。
启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。
排水按钮用来实现手动排水。
普通洗衣机的工作流程示意图如图1.1所示：
图1.1普通洗衣机的工作流程示意图
1.2全自动洗衣机控制系统。
1.控制系统图
控制系统图如图1.2所示
图1.2全自动洗衣机控制系统图
第2章全自动洗衣机的硬件设计
2.1全自动洗衣机的主电路图
图2.1主电路图
其中KM0、KM1、KM2、KM3、KM4、KM5分别是输出继电器的常开按钮，主电路中运用一台电机完成洗衣机的正转、反转、脱水工作，两个电磁阀分别在通电的情况下完成向机内进水和向机外排水，另外用一个指示灯完成报警工作。
PLC是一种用作数字控制的专用电子计算机，它根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，再通过输出接口去控制各种执行机构动作。
它主要由CPU、存储器、I/O接口模板三部分。
它是整体模块形式，由它作为洗衣机控制系统，在硬件设计上就相对简单点。
通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择抵挡的三菱FX2N系列FX2N---24MR，可以完全满足其要求，FX2N---24MR有20个I/O，根据输入，输出口的总点数，考虑留有适当余量，采用三菱FX2N-2MR型PLC，可满足设计要求。
2.2I/O分布表
输入继电器
输出继电器
功能作用
名称
地址
功能作用
名称
地址
启动
SB0
X0
进水
KM0
Y0
高水位
SH
X14
正转
KM1
Y1
中水位
SM
X15
反转
KM2
Y2
低水位
SL
X16
排水
KM3
Y3
高水位传感器
SB1
X1
脱水
KM4
Y4
中水位传感器
SB2
X2
报警
KM5
Y5
低水位传感器
SB3
X3
空水位传感器
SB4
X4
表2.2I/O分布表
2.3I/O接线图
图2.3I/O接线图
2.4全自动洗衣机的PLC控制系统的要求
1、按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、低）水位，关水；
2、2秒后开始洗涤；
3、洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒暂停，停2秒；
4、如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒；
5、开始清洗，重复
（1）~（4），清洗两遍；
6、清洗完成，报警3秒并自动停机。
第3章全自动洗衣机的软件设计
3.1软件设计框图
程序开始
程序结束
相应的判断处理
（正传、反转、排水、脱水、报警）及执行
图4.1设计框图
3.2设计流程图
全自动洗衣机的过程包括启动、进水、洗涤、排水和脱水等功能。
在实现控制过程中，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断、比较和选择，再经信息线路反馈给洗衣机各控制执行机构，决定洗衣机的工作状态。
如图4-2所示，由PLC控制洗衣机各种动作流程图。
控制流程图如下所示：
图4.2
由上图可知，PLC在系统中是处中心位置，水位开关是PLC的输入信号控制开关，进水阀、排水阀和电机是洗衣机各种动作的执行机构。
其中进水阀和排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态;电机的工作状态也由控制中心PLC给定信号来决定的，而电机的正反转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。
另外由于洗衣机工作过程是顺序过程，所以利用PLC机的控制系统是可行的。
3.3设计分析
根据前面的编号表盒系统结构图以及全自动洗衣机的PLC控制系统程序工艺流程图可知，实现自动控制要设置7个计时器和2个计数器
T0——暂停2sT1——正转30s
T2——暂停2sT3——反转30s
T4——暂停2sT5——脱水30s
T6——报警3s
C0——正反转洗涤5次
C1——大循环2次
4.4梯形图
4.4指令表
4.6程序分析
设计中使用了X0作为启动按钮，X14,X15,X16分别作为水位选择按钮，同时X1,X2,X3分别作为水位传感器，以及空水位传感器X4。
按下启动按钮之后，洗衣机自动运行，在程序设计的小循环部分使用了C0作为计数器来完成5次循环，用C1计数器来完成2次大循环。
为了避免干扰和增加系统敏感性，所以选择了T5,T6计数器的上升沿来触发相应的动作，在整个程序的脱水、报警以及程序结束的处理操作过程中，使用上升沿动作开关使相应动作更快捷。
第4章结论
5.1程序调试
基于PLC的全自动洗衣机控制系统，结合程序流程图运用梯形图和指令表对相应的功能进行实现。
然而在程序调试过程中遇到了开关动作冲突的现象，本来想要一个输出继电器动作而结果却是两个或多个同时产生相应。
使用STL指令，再结合PLC有关实验设备经过反复的调试之后得到了预期的结果。
总之，整体梯形图的设计简练，有很强的可读性及操作性。
5.2设计感想
为期一个星期的PLC课程设计结束了，在这一个星期里，我感觉自己收获很大。
首先，在完成自己课程设计的过程中，我对课本知识又有了更进一步的掌握和认识；其次，在对有关PLC编程及仿真器件的运用过程中，对相应的操作也有了更深刻的掌握；最后，在把理论与实践相结合的过程中，对于具体问题寻求解决方法，这都要求自己能够具体问题具体分析。
特别是在解决一个现实控制问题的时候才能把书上所学的知识真正的运用到现实中，从而锻炼自己遇到问题、思考问题、解决问题的能力。
这次的课程设计是一次自我知识和能力的检验，同时也是为以后积累的一笔财富。
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