基于PLC的全自动洗衣机的设计Word格式.docx
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5系统调试13
5.1硬件调试13
5.2软件调试
13
6设计心得14
参考文献14
附录...............................................................................................................16
1系统概述
1.1设计的目的
课程设计的主要目的是通过某一生产设备的电气控制装置的设计实践，了解一般电气控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。
通过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。
电气设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求和工艺过程，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。
PLC是传统的继电器技术和计算机技术相结合的产物，所以在工业控制方面，它具有继电器或通用计算机所无法比拟的特点。
1.2设计内容
设计pLC控制器控制端口输出，控制电机接触器线圈输出，以达到控制电机的工作或停止。
两个电机，一个电机应用于洗涤另一个电机用与抽水进水装置。
四个传感器分别用来检测排空检测、高水位检测、中水位检测、低水位检测。
检测信号输入到PLC中相应的开关作为工作输入信号。
多路转换开关有人们操作制定工作模式，多个按钮来控制电源接通或断开。
1.进行总体设计规划，合理分配I/O点，并绘出电气控制线路的原理草图。
2.绘制电气原理图，计算并选择电器元件。
3.编写PLC软件清单并进行模拟调试。
4.编写课程设计说明书。
1.3实现目标
（1）按下启动按钮及水位选择开关，注水直到高（中、低）水位，关水
（2）2s后开始洗涤
（3）洗涤时，正转30s，停2s，然后反转30s，停2s
（4）如此循环5次，总共320s后开始排水，排空后脱水30s
（5）开始清洗，重复
（2）～（5），清洗两遍
（6）清洗完成，报警3s并自动停机
（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）
若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔洗功能（轻柔洗过程自定）
2方案论证
PLC系统的特点：
1）可靠性高，PLC作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。
对工作的环境要求较低，抗外部干扰能力强，平均无故障时间长。
2）使用方便灵活，PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，输入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定，而且在需要时可以随时更换，近年来，PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求，使PLC的使用更加灵活与多变。
3）编程简单，PLC的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识的人员也很统一掌握，特别是梯形图与逻辑功能图，形象直观，动态监测效果逼真，且与计算机控制容易。
单片机系统的特点：
1）要求环境，单片机对环境的适应能力较低，可靠性差。
2）编程和PLC相比难以学习，主要是单片机采用汇编语言或者是C语言，这些高级语言和PLC语言相比，难以学习。
3）功能单一只具有使用中所需要的功能。
但是，它结构简单，处理速度快。
全自动洗衣机采用PLC控制系统将大大提高工作效率，和适应工作环境的能力。
在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由单片机为中心控制系统工作的。
首先由于单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序相对复杂；
其次，在设计控制系统硬件时．要有多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等等
这样增加了硬件的复杂性，隐含较高的故障率无形地增加了维修成本费用，在各种控制系统中广泛运用的PLC能克服单片机的缺点。
它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。
因此在运用中，硬件也相对简单，提高控制系统的可靠性。
另外它的编程语言也相对简单。
3硬件设计
3.1系统原理方框图
图3.1系统原理方框图
程序控制器中存储着多种程序，一旦通过选择开关选好某种程序后，程序控制器便按这种程序自动实施对电动机，按下启动按钮和相应水位选择开关后，洗衣机就按照预先设定好的工作过程开始工作。
电动机驱动式程序控制器又称为机械式程序控制器，它具有程序组合量大，工作可靠，抗干扰能力强，而且能直接控制较大电流等优点，程序控制器具有结构紧凑，操作简便，功能齐全，运行可靠等优点。
目前，机械式程序控制器基本上已被淘汰
3.2主电路
图3.2主电路图
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。
3.3I/O分配
表3.3I/O分配表
功能说明
输入
输出
标准启动按钮
X0
注水
Y0
停车按扭
X1
电动机正转
Y1
高水位选择按钮
X2
电动机反转
Y2
中水位选择按钮
X3
排水
Y3
低水位选择按钮
X4
脱水
Y4
手动排水
X5
报警
Y5
手动脱水
X6
水排空传感器
X7
水位传感器
X10
轻柔启动按钮
X11
3.4I/O接线图
图3.4I/O接线图
洗衣机要实现衣服的洗涤，漂洗和脱水，就要通过上述动作来实现，而这些动作可以通过PLC控制来实现。
同时加上开关和按钮，数码管显示器，蜂鸣报警器和欠电压检测保护电路等，就可以形成完整的PLC控制系统。
通过软件编程达到对整个洗衣过程进行检测控制和用户交互。
此外，在少数全自动洗衣机上，以继电器作各电气工作部件驱动电路的电源开关，由PLC控制继电器触点开关的通断，实现洗衣机的程序运转。
3.5元器件选型
3.5.1电动机的选择
由于家庭提供的电源限制故选单相电容运转式异步电动机。
以3.6公斤全自动洗衣机为例，由于全自动洗衣机的脱水桶直径较大，这一偏心不能不考虑，所以计算时应以洗涤物可能产生前最大偏心为计算依据。
脱水时电机功率比洗涤时要大，在确定电机功率时应以脱水时消耗的功率为依据，也就是说脱水时电机功率就是该洗衣机所确定的电机额定功率。
由于在计算时一些因素如电机转子的转动惯量等没考虑，造成一些偏差，所以3.6公斤全自动洗衣机电机额定功率选为180瓦。
符合全自动洗衣机的功率范围120W～250W。
故选择YY104-180型号单相电容运转式电动机，功率180瓦,额定电压220V，转速1350r/min，电流1.7A
3.5.2水位传感器的选择
对于PLC控制的洗衣机,要求水位的检测必须是连续的,谐振式水位传感器是利用电磁谐振电路LC
作为传感器的敏感元件,将被测物体的变化转变为LC
参数的变化,最终以频率参数输出。
其工作原理是将水位的高低通过导管转换成一个测试内腔气体变化的压力,驱动内腔上方的一块隔膜移动,带动隔膜中心的磁芯在某线圈内移动,从而线圈电感发生变化。
由此引起谐振电路的固有频率随水位变化。
故常采用谐振式水位传感器。
3.5.3可编程控制器的选择
根据输入信号及输出信号的数量，经过初略计算，
输人点数为10点，输出点数为6点；
输人、输出信号都是数字量。
增加20%备用量，以便随时增加控制功能：
输入点数为：
10×
（1+20%）=12
输出点数为：
6×
（1+20%）=7.2
根据I/O点数，可选择FX2N—48MR—001继电器输出PLC。
4软件设计
4.1主流程
图4.1
全自动洗衣机控制系统顺序功能图
PLC
投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。
按下标准清洗启动按钮时开始进水，水满（即水位到达高水位）时停止进水，2s后开始正转洗涤。
正转洗涤30s后暂停，暂停2s后开始反转洗涤。
反转洗涤30s
后暂停，暂停2s
后，若是按下轻柔洗按钮，则电动机正转10S，暂停2s后开始反转洗涤。
反转洗涤10s
后。
若正、反洗涤未满5
次，则返回从正转洗涤开始的动作;
若正、反洗涤满5
次时，则开始排水。
排水水位若下降到低水位时，开始脱水并继续排水。
脱水30s即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。
若未完成2
次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环;
若完成了2
次大循环，则进行洗完报警。
报警3s结束全部过程，自动停机。
若按下停止按钮，可以手动排水和手动脱水
4.2梯形图
5系统调试
5.1硬件调试
硬件调试是利用开发系统、基本检测仪表检查用户系统硬件中存在的故障。
硬件调试可以分为静态调试与动态调试两步进行。
（1）静态调试
静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。
包括检查外部的各种元件或者电路是否有断点。
用万用表检测，先先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。
给板加电，检测所有的插座或是器件的电源端是否符合要求的值。
联机检测。
因为只有用可编程控制器开发系统才能完成对用户系统的调试。
（2）动态调试
动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的期间内部故障、期间连接逻辑错误等的一种硬件检测。
动态调试的一般方法是由近及远、有分到合。
软件调试是通过对拥护程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。
程序后，编辑，查看程序是否有逻辑错误。
如果出现故障，应返回编程环境，检查梯形图的错误并修改程序在进行调试，如此反复直至调试成功。
6设计心得
经过一个星期的努力终于完成了本次课程设计，但是现在回想起来做课程设计整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，从困苦中学到了很多知识。
课程设计是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析，和解决实际问题，锻炼时间能力的重要环节。
是对我们实际能力的具体训练和考察过程
。
通过本系统的设计，对三菱FX2N系列PLC的特点有了深入的理解。
全自动洗衣机控制系统利用了三菱FX2N系列PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。
该系统采用PLC
为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。
此外，PLC
可以重复使用，降低了测试经费。
它灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。
又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。
但与此同时，该系统还有很多地方需要完善和进一步加强。
例如，洗衣过程中有些衣物的洗涤对水温也有要求，这就需要添加个温度传感器，并把相应的程序添加进去；
不同衣物洗涤时有不同的洗涤强度要求，这就要求全自动洗衣机在正常工作模式下有不同的工作模式，如“标准”、“轻洗”。
随着现在人们生活的快节奏，对全自动洗衣机要求越来越高，有些高级白领和工作狂们就需要一台衣服放入洗衣机，设定参数后就能在一段时间后洗涤完毕，并且无需照看、添加洗衣粉，洗涤完毕就自动烘干，拿出来就可即穿的。
这就需要对此进行软硬件进行改进和升级。
经过这次课程设计我也学到了很多，不光是知识本身还有思维过程的锻炼。
比如，在这次设计中我就发现自己的想法太片面，缺乏开放性，在电器匹配上存在不匹配。
我明白了学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。
参考文献
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附录
语句表
0LDX000
1ANIX011
2LDIX000
3ANDX011
4ORB选择轻柔洗或者标准洗
5LDX002
6ANIX003
7ANIX004
8LDX003
9ANIX004
10ANIX004
11ORB
12LDX004
13ANIX002
14ANIX004
15ORB选择高中低水位
16ANB
17ORMO
18ANIX001
19OUTM0
20LDM0
21ANIY001
22ANIY002
23ANIYOO4
24MPS
25ANIX010
26OUTY000开始注水
27MPP
28OUTT0K20暂停两秒
31LDT0
32ANIY002
33ANIY003
34MPS
35ANIT1
36ANIT7
38MRD
39ANDX000
40OUTT1K300标准洗正转30s
43MPP
44ANDX011
45OUTT7K100轻柔洗正转10s
48LDT1
49ORT7
50OUTT7
53LDT2K20暂停2S
54ANIY001
55ANIY003
56MPS
57ANIT3
58ANIT8
59OUTY002
60MRD
61ANDX000
62OUTT3K300标准洗反转30S
65MPP
66ANDX011
67OUTT8K100轻柔洗反转10S
70LDT3
71ORT8
72OUTT4K20停止2S
75LDT4
76RSTT1
78OUTC1K5重复5次
81LDC1
82OUTY003
83LDX007开始排水
84MPS
85ANIT5
86OUTY004
87MPP
88OUTT5K300脱水30S
91LDC2K2重复两次
95RSTT1
97LDC2
98MPS
99ANIT6
100OUTY005报警3S
101MPP
102OUTT6K30
105RSTT0
107LDX001按下停止按钮
108ANDX005
109ORY003
110OUTY003手动脱水
111LDX001按下停止按钮
112ANDXOO6
113ORY004
114OUTY004手动排水
115END
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