PLC技术设计论文.docx
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PLC技术设计论文
中国地质大学
继续教育学院
毕业论文（设计）
鄂州职业大学教学站（点）
2012届电子信息工程专业
题目全自动洗衣机的PLC程序设计和仿真
学号014310111391
学生冯文军
指导教师张璟
评阅教师
2011年12月20日
摘要
近年来，随着科学技术地不断发展和飞速地进步，洗衣机成为了人民日常生活息息相关的家用电器。
洗衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。
基于全自动洗衣机的应用日益广泛，本次设计利用三菱公司生产的PLC控制全自动洗衣机，与传统的继电器逻辑控制系统相比较、洗衣机可靠性、节能性得到了提高。
PLC控制不需要大量的活动部件和电子元器件，他的接线也大大的减少，与此同时系统维修简单、维修时间缩短。
本次论文首先介绍了洗衣机的发展、然后重点介绍了洗衣机的设计，对程序流程图进行了说明，最后系统进行了仿真。
本次论文设计采用了步进顺控指令编辑、根据工艺要求编程简单、可允许双线圈使用，PLC采用了按钮和限位开关的外部输入信号的变化、执行相应的程序，然后输出控制电动机正反转及脱水处理。
最后就本次论文所做的工作进行了总结，并对我自己有了新的看法和要求。
本次设计在基于三菱PLC技术在洗衣机程序领域中的应
用，通过程序设计、上机调试与模拟运行的实践证明，PLC技术在洗衣机程序控制领域中的应用时可行的，具有可靠性高，编程方便、对环境要求低，省元件、省钱、体积小、程序调试方便等优点。
关键词
全自动洗衣机、PLC控制、步进顺控指令、仿真
目录
1、PLC控制系统设计.......................................................................1
1.1PLC控制系统设计的基本原则与步骤........................................1
1.2PLCI/O模块的选择步骤与原则..................................................1
2、自动洗衣机PLC控制.................................................................4
2.1任务介绍......................................................................................4
2.2任务介绍控制要求......................................................................5
2.3控制程序的编制，并画出硬件接线图......................................5
2.4I/O口及定时器/计数器说明.....................................................6
2.5梯形图.........................................................................................7
2.6指令表.........................................................................................8
3、操作说明.........................................................................................11
结束语....................................................................................................12
致谢.........................................................................................................13
参考文献................................................................................................14
绪言
可编程控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC或PC，是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。
在发展过程中，它不断的吸取微型计算机技术，功能不断增强，越来越适合复杂控制任务的要求。
PLC之所以具有生命力，在于它更加符合工业现场和市场的要求：
可靠性高、抗干扰能力强、编程安装使用简便，价格低、寿命长。
与单片机相比，PLC的输入/输出端不需添加太多的中间部件或更多的接口，更接近现场设备，节省了用户的时间和成本。
PLC的下端（输入端）为继电器、晶体管和晶闸管等控制部件，而上端一般是面向用户的微型计算机。
人们应用它时，不需要进行计算机方面的专门培训，就能对可编程控制器进行操作及编程，从而完成各种不同复杂的程度的工业控制任务。
自从1836年继电器问世以来，人们就开始用导线将它们同开关器件巧妙地
连接起来，构成用途各异的逻辑控制或顺序控制。
直到20世纪60年代、70年
代初，可编程控制器问世，随着微电子技术、计算机技术和数据通信技术的飞速
的发展，以及微处理器的出现，PLC产品朝小型和超小型的发展，最终使早期的
PLC从逻辑控制、顺序控制，，发展成为具有逻辑判断、定时、记忆、算数运算、
数据处理、联网通信及PID回路调节等功能的现代PLC,而现在PLC已经成为国
际市场最受欢迎的工业控制产品，用PLC设计自动控制系统已经成为潮流。
全自动洗衣机的PLC的设计和仿真
1、PLC控制系统设计
1.1PLC控制系统设计的基本原则与步骤
1.PLC控制设计的原则
PLC控制系统主要是实现被控对象的要求，提高生产效率产品质量，其设计应遵循以下规则。
（1）最大限度地满足被控制对象的控制要求。
设计前应深入现场调查研究，收集整理，并拟定电气控制方案。
（2）在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经使用及维护方便。
（3）保证控制系统安全可靠。
（4）考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC的容量应适当的留有裕量。
2.PLC控制系统设计的步骤
（1）分析被控对象并提出控制要求
（2）确定输入／输出设备
（3）选择PLC
（4）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路
（5）程序设计
（6）硬件实施
（7）联机调试资源下载
（8）整理和编写技术文件
1.2PLCI/O模块的选择步骤与原则
一般模块的价格的一半以上。
PLC的I/O模块有开关量I/O模块、模拟量I/O模块及各种特殊功能模块等。
不同的I/O模块，其电路及功能也不同，直接影响PLC的应用范围和价格，应当根据实际需要加以选择。
1.开关量I/O模块的选择
开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为PLC内部接受的低电压，并实现PLC内，外信号的电气的隔离。
选择时主要应考虑以下几方面。
（1）输入信号的类型及电压等级
开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流/直流输入三种类型。
选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等，直流输入模块的延时时间较短，还可以直接与解决开关、光点开关等电子输入设备连接：
交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、尘埃的恶劣环境使用。
开关量输入模块的输入信号的电压等级有：
直流5V、12V、24V、48V、60V等。
选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。
一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合，如5V输入模块最远不得超过10米。
距离较远的应选用输入电压等级较高模块。
（2）输入接线方式
开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式。
汇电视的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组有个公共端，各组之间式分隔的，分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，一般选用汇点式的。
（3）注意同时接通的输入点数量
对于选用高密度的输入模块（如32点、48点）等，应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的%60.
（4）输入门槛电平
为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。
门槛电平越高，抗干扰性越强，传输距离也越远，具体可参阅PLC说明书。
2.开关量输出模块的选择
开关量输出模块是将PLC内部低电平信号转换驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。
选择时注意应考虑以下几方面。
（1）输出方式
开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。
继电器输出地价格便宜，既可以用于驱动交流负载，而且使用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合，对于频繁通断的负载，应选择晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。
但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。
（2）输出接线方式
开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式。
分组式输出是几个输出点为一组，一直有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。
选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。
一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。
（3）驱动能力
开关量输出模块的输出电流（驱动能力）必须大于PLC外接输出设备的额定电流，用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。
如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。
（4）注意同时接通的输出的输出点数量
选择开关量输出模块时，还考虑能同时接通的输出点数量。
同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，如一个220V/2A的8点输出模块，每个输出点可以承受2A的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是16A（8*2A），通常要比值小得多。
一般来讲，同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的%60。
（5）输出的最大电流与负载类型、环境等因素有关
开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的最大电流。
另外，晶闸管的最大输出电流随着环境温度升高会降低，在实际使用中也也要注意。
3.模拟量I/O模块的选择
模拟量I/O模块的注意功能是数据转换，并于PLC内部想了，同时为了安全也有电气隔离功能，模拟量输入（A/D）模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成PLC内部可接受的数字量；模拟量输出（D/A）模块是将PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出。
典型模拟量I/O模块的量程为-10V~+10V,0~+10V,4~20mA等，可根据实际需要选用，同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。
一些PLC制造厂家还提供特殊模拟量输入模块，可用来直接接收低电平信号（如RTD、热电偶等信号）。
4.特殊功能模块的选择
目前，PLC制造厂家相继推出了一些具有特殊功能的I/O模块，有点还推出了自带CPU的智能型I/O模块，如高速计数器，凸轮模拟器，位置控制模块、PID控制模块、通信模块等。
2、全自动洗衣机的PLC控制
2.1任务介绍
1.课题名称：
全自动洗衣机的PLC控制
2.工艺要求及动作流程
全自动洗衣机的的实物图如下所示
全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。
外桶固定，作盛水用。
内桶可以旋转，作为脱水用。
内桶的四周有很多小孔，使内桶的水流相通。
该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，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。
排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶并不旋转。
脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶并正转进行甩干。
高、低水位开关分别用来检
测高、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。
2.2任务介绍控制要求
PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。
（1）按下启动按钮及水位选择开关，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。
（2）2秒后开始洗涤。
（3）洗涤时，正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。
（4）如此循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水位下降到低位）开始脱水并排水。
脱水10秒即完成一次进水全部的控制动作，进行下一次大循环；若完成3次循环，则进行报警。
（5）报警10秒结束全部过程，自动停机。
（6）报警10秒结束全部全部过程，自动停机。
（7）此外按排水按钮可以实现手动排水；按停车按钮可停止进水、排水、脱水及报警。
2.3三控制程序的编制，并画出硬件接线图
（1）PLC硬件接线图如下
（2）设计功能顺序如下图所示
2.4I/O及定时器/计数器说明
I/O分配表如下：
类别
元件
端子号
作用
输入
SB1
X0
启动按钮
SB2
X1
停止按钮
SB3
X2
排水按钮
SL1
X3
高水位开关
类别
SL2
X4
低水位开关
输出
YV1
Y0
进水电磁阀
KM1
Y1
电机正转接触器
KM2
Y2
电机反转接触器
YV2
Y3
排水电磁阀
YC1
Y4
脱水电磁离合器
KM3
Y5
报警蜂鸣器
定时器、计数器说明：
类别
器件号
设定值
作用
定时器
计时器
T0
2s
进水侯暂停时间
T1
15s
正转洗涤计时
T2
3s
正洗暂停计时
T3
15s
反转洗涤计时
T4
3s
反洗暂停计时
T5
10s
脱水计时
T6
10s
洗完报警计时
计数器
C0
3
正、反洗循环计数
C1
3
脱水计数
2.5梯形图
工步介绍：
s0初始化→s20洗衣机进水→s21电动机正转→s22电动机反转→s23洗衣机脱水→s24报警
2.6指令表
3、操作说明
按下启动按钮，X0为0N，进入工步S20,Y0为ON，打开进水电磁阀。
当水位到达高水位时，X3为ON，M0自锁，同时断开进水电磁阀，同时T0为ON，记时2秒。
进入工步2，电动机正转，开始接通Y1（正向洗涤），并启动定时器T1。
15秒后，T1触点动作，使Y1为OFF，停止正向洗涤，并启动定时器T2。
经过3秒的暂停，T2触点为ON，进入工步S22，电动机反转，开始反向洗涤，并启动定时器T3。
反洗15秒后，T3触点动作，使Y2（反转洗涤）为OFF，停止反向洗涤，并启动定时器T4。
经过3秒的定时，T4动作，使计数器C100计一次时，同时判断计数次数若为3，并且X4（低水位）接通则进2工步S23，同时复位C100，
若不为3则进入工步S21重新进行从正向洗涤开始到反向洗涤结束的小循环只到
C100是3为止。
当C100满3且进入工步S23（脱水）后，边排水边脱水同时，
T5计时10秒，10秒后C101通计数一次若C101不为3则进入工步S20开始大
循环，若C101是3则进入工步S24，开始报警接通Y5（报警）同时T6计时10
秒后，T6接触通，复位S20~S24程序结束。
结束语
经过几周的努力我的毕业论文设计终于完成了，但是现在我回想起来做的毕业设计的整个过程，颇有感悟，其中有苦也有甜，艰辛同时又充满了乐趣，不过乐趣尽在其中！
通过毕业论文的设计，没有接受任务之前，觉得毕业设计只是对这几年所学习的知识的一种的单纯的总结，但是通过这次毕业论文的设计我发现毕业论文不仅仅是对所学的知识的的一种回顾，也是是对自己的能力的一种提高。
这次论文设计要求我们基于全自动控制洗衣机PLC的程序设计，这种设计对我们将来的工作岗位有很大帮助，尽管有很多地方的不足，但是我通过自己的努力完成了设计，这也是我的一种成功。
而在这次论文里，我从新的认识到作为一名机电专业的学生对电气原理图的了解更应该有深刻的认识，知道它的重要性，要看得懂，给你一张电气原理图，那你要能够写出梯形图。
查找资料也是一件繁琐的事情，虽然网上有资料但是要找到真正的有用的资料也不是一件容易的事，需要耐心查找。
这次的课程的设计使我把可编程控制器的理论知识用在实践中，实现了理论和实践相结合，从中更懂得理论是实践的基础，实践有能检验理论的正确性，让我受益匪浅，对我以后工作遇到问题或者继续学习将会产生巨大的帮助和影响。
5、致谢
从陌生到开始接触，从了解到熟悉，这是每个人学习事物所必经的一般过程，我对全自动洗衣机的PLC控制程序设计的认识过程亦是如此。
经过三个月的努力，我相信这次毕业设计一定能为三年的大学生涯划上一个圆满的句号，为将来的事业奠定坚实的基础。
在这次设计过程中得到了指导老师张璟老师的大力支持，从下发课题到论文初稿再到定稿，都有张璟老师无微不至的关心和细心的指导在此表示感谢，同时感谢所有指导过我的老师和帮助过我的同学，特别是张璟老师的悉心指导，使我受益匪浅。
参考文献
[1]郭艳萍主编电气控制与PLC应用人民邮电出版社
[2]徐锋主编PLC应用技术西安电子科技大学出版社
[3]王永华主编可编程控制器应用技术高等教育出版社
[4]钱如竹主编快修家用洗衣机
[5]汪晓平主编PLC可编程控制系统开发案例
[6]孙平主编电气控制与PLC
[7]张运波主编工厂电气控制技术
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