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2.3.3排水和进水系统………………………………………………4
2.4.4电动机及传动系统………………………………………...5
第三章系统设计方案…………………………………………...5
3.1.1控制系统的比较………………………………………………5
3.2.2洗衣机的PLC控制系统概述………………………………6
3.3.3I/O点分配………………………………………………………7
3.4.4I/O接线图………………………………………………………7
第四章软件设计……………………………………………………9
4.1.1控制方案………………………………………………………9
4.2.2全自动洗衣机控制程序流程图…………………………9
4.3.3全自动洗衣机步进梯形图………………………………………10
4.4.4系统调试…………………………………………………………14
第五章心得与体会………………………………………………15
第六章参考文献………………………………………………16
第一章引言
1.1.1系统背景描述
现在,全自动洗衣机已经进入了千家万户之中,极大的方便了人们的日常生活,提高了人们的生活质量,使人们从那繁重的体力劳动中解脱出来。
所谓全自动洗衣机,就是将洗衣的全过程(泡浸-洗涤-漂洗-脱水)预先设定好N个程序,洗衣时选择其中一个程序,打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成,洗衣完成时由扬声器发出响声。
本文是基于三菱FX2N系列PLC的全自动洗衣机梯形图系统的设计,设计完善的全自动洗衣机控制系统,以满足控制要求,实现洗衣自动化的控制。
1.2.2系统控制要求
(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)输入点:
输出点:
启动X1低水位检测X11启动洗衣机Y0停止X2手动排水X12进水阀Y1高水位X3手动脱水X13正转Y2中水位X4反转Y3低水位X5排水Y4排空检测X6脱水Y5高水位检测X7报警Y6中水位检测X102.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)
3.I/O编址4.编程并调试
第二章全自动洗衣机的原理和构造
2.1.1全自动套筒洗衣机内部结构图。
图2全自动套筒洗衣机内部结构图
2.2.2洗涤脱水系统
它主要有盛水桶,洗涤桶和波轮组成。
盛水桶又称为外桶,主要用来盛放洗涤液。
盛水桶固定在钢制底板上,通过4根吊杆悬挂在洗衣机箱体上。
电动机,离合器,排水阀等部件都装在桶底下面。
洗涤桶又称为脱水桶或者离心桶,也称为内桶,它的主要功能是用来盛放衣物,在洗涤或漂洗时配合波轮完成洗涤或漂洗功能,在脱水时便成为离心式的脱水桶。
波轮是全自动洗衣机中对衣物产生机械作用的主要部件。
按波轮的形状来分,基本上有小波轮(直径在160mm左右)的涡卷式水流和大波轮(直径在300mm左右)新水流两类。
2.3.3排水和进水系统
波轮式全自动洗衣机的进排水系统都采用了电磁阀控制。
为了对桶内的水位进行检测和控制,洗衣机上都安装有水位控制器(水位开关)。
波轮式全自动套桶洗衣机使用最多的水位开关是空气压力式开关,主要有气压传感器装置,控制装置及电触点开关3部分组成,用来监视水位的高低。
此外电磁阀分进水和排水电磁阀,进水电磁阀是洗衣机上的自动进水开关,它受水位开关动断触点的控制。
而排水电磁阀是全自动洗衣机上的自动排水装置,同时还起改变离合器工作状态。
进水、排水电磁阀是采用电流流过线圈形成磁场的原理,洗衣机电磁阀在进,排水时使用,220V交流电压与电磁阀线圈接通,形成磁场,电磁线圈吸合。
自动打开香蕉阀门,洗衣机里的水就顺着管道流出去了。
断电后,电磁阀线圈失去电流,磁场消失,电磁铁松开,橡胶阀门自动关闭,洗衣机里的水就流不出去了。
2.4.4电动机及传动系统
波轮式全自动套桶洗衣机的电动机及传动系统主要由电动机和离合器组成,离合器又有普通离合器和减速离合器两种。
其中普通离合器用在采用小波轮的套桶洗衣机上,这种洗衣机在洗涤或者漂洗时波轮的转速和脱水时离心桶的转速相同,目前各种大波轮新水流套桶洗衣机普遍采用减速离合器,它在洗涤,漂洗时波轮的转速较慢,而脱水时离心桶的转速较快。
电动机同时作为洗涤和脱水时的动力源,普遍采用主,副绕组完全对称的电容式电动机。
由于一般全自动套桶洗衣机的额定洗涤容量较大,因此电动机的功率较大。
第三章系统设计方案
3.1.1控制系统的比较
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,单片机对环境的要求高。
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。
3.2.2洗衣机的PLC控制系统概述
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。
典型的PLC控制系统的硬件组成框图如图1所示:
图1PLC控制系统的硬件组成框图
综上所述,全自动洗衣机的I/O点不多,选择抵挡的三菱FX2N系列FX2N---32MR,可以完全满足其要求,FX2N---32MR有32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-32MR型PLC,可满足设计要求。
3.33I/O点分配
I/O地址
信号名称
功能说明
备注
X001
启动按钮
开启洗衣机运行
常开
X002
停止按钮
关闭洗衣机运行
X003
高水位开关
选择高水位
X004
中水位开关
选择中水位
X005
低水位开关
选择底水位
X006
排空检测开关
排空时接通
X007
高水位检测开关
高水位时有信号
X010
中水位检测开关
中水位时有信号
X011
低水位检测开关
低水位时有信号
X012
手动排水
选择手动排水
X013
手动脱水
选择手动脱水
Y001
启动洗衣机
开启洗衣机
通有效
Y002
进水阀
开启进水阀
Y003
电动机正转线圈
电动机正转
Y004
电动机反转线圈
电动机反转
Y005
排水阀
开启排水
Y006
脱水电磁离合器
开启脱水
Y007
报警
启动报警
Y000
高水位指示灯
表明高水位
Y010
中水位指示灯
表明中水位
Y011
低水位指示灯
表明低水位
表1I/O地址分配表
3.4.4I/O接线图
图3I/O外部接线图
说明:
启动按钮:
SB1高水位检测开关:
SQ2脱水电磁阀:
YC
停车按钮:
SB2中水位检测开关:
SQ3报警扬声器:
SPK
高水位档:
K1低水位检测开关:
SQ4高水位指示灯Y009
中水位档:
K2启动洗衣机:
Y1中水位指示灯Y010
低水位档:
K3进水电磁阀:
YV1低水位指示灯Y011
手动排水:
K4排水电磁阀:
YV2
手动脱水:
K5电动机正转:
KM1
排空检测开关:
SQ1电动机反转:
KM2
第四章软件设计
4.1.1控制方案
在工业控制领域,许多的控制过程都可用顺序控制的方式来实现,使用步进指令实现顺序控制既方便又便于阅读修改,所以在全自动洗衣机的梯形图控制中,采用步进顺序指令来实现控制。
利用状态寄存器S0-S499中的一部分来编写步进梯形图进行控制。
PLC顺序控制编程的主要依据是状态流程图,运用STL和RET步进指令进行编程。
利用SET置位指令将某状态的状态继电器元件置位后,该状态的步进点闭合,这时顺序控制进入该状态。
当转移至下一状态的条件满足时,利用SET置位指令又将下一状态的状态寄存器置位,这时顺序控制进入下一个状态,而上一个状态寄存器自动复位。
顺序控制的编程步骤如下:
1.列出PLC输入输出点分配表。
2.根据系统控制要求画出顺序控制的状态流程图。
3.根据状态流程图编写出相应的梯形图。
4.调试程序。
4.2.2全自动洗衣机控制程序流程图
图4全自动洗衣机控制流程图
4.3.3全自动洗衣机梯形图
4.4.4系统调试
连接好PLC,打开软件,选定合适的通信端口。
首先用软件远程使PLC停止工作,RUN灯熄灭。
然后把编好的程序写入PLC,再用软件启动PLC,发现PLC的RUN指示灯亮,程序运行时,按下启动按钮X1,置位状态寄存器S20,控制进水阀开始进水。
由外部跟定液位信号,比如选定高水位洗涤,则闭合X3,过一会儿再闭合X7,相当于已达到高水位,从而置位S21,S20自动复位,关闭进水,同时启动T0计时器暂停2s。
计时完毕,T0常开点闭合,置位S22,洗衣机开始正转,并开启T1计时器计时30s。
计时完毕,T1常开点闭合,置位S23,开启暂停2s的T2计时器。
计时完毕,T2常开点闭合,置位S24,控制电动机反转,同时开启T3计时器计时30s。
计时完毕,T3常开点闭合,从而置位S25,开启暂停2s计时器T4。
计时到时,并启动计时器C0,计数一次,同时返回S22,直到计数器计到5次时,即正反转320s后,置位S26,开始排水.当排空后,X5有信号,从而置位S27,启动脱水,并保持排水,同时开启T5计时器计时30s。
计时到时,T5常开点闭合,C1计数一次,同时返回S20,直到C1计时2次时,即反复清洗二次后,C1常开点闭合,置位S28,开启报警电路,扬声器发出响声提示洗衣完成,同时启动T6计时器,控制报警声3s后停止,之后返回到S0,程序停止。
在每一步顺序运行时,上一步的状态寄存器均自动复位。
在程序运行中,闭合X2,各状态寄存器均无信号,通过选择手动排水和手动脱水档位,可实现手动排水和手动脱水功能。
实现轻柔洗功能,需按下轻柔洗档位X15,原理与上面类似。
第五章总结与体会
两周的时间渐渐过去了,课程设计也接近了尾声。
在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对在PLC课程中来所学知识的单纯总结,但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。
课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验,而且也是对自己能力的一种提高。
通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。
自己要学习的东西还太多,以前老是觉得自己什么东西都会,什么东西都懂,有点眼高手低。
通过这次课程设计,我才明白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。
两周的一起编程,两周的一起奋斗,在整个过程中我们遇到了很多困难,但是会一起去查资料,解决问题,这是一个很有趣的过程,让我们明白一起奋斗的乐趣。
在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了,同学之间互相帮助,有什么不懂的大家在一起商量,听听不同的看法对我们更好的理解知识,所以在这里非常感谢帮助我的同学。
在此要感谢我们的课程设计指导蔡老师对我们悉心的照顾,感谢老师给我们的帮助。
在设计过程中,我通过查阅大量有关资料,与同学交流经验和自学,并向老师请教等方式,使自己学到了不少知识,也经历了不少艰辛,但收获同样巨大。
在整个设计中我懂得了许多东西,也培养了我独立工作的能力,树立了对自己工作能力的信心,相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力,使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。
虽然这个设计做的也不太好,但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富,使我终身受益。
第五章参考文献
[1]谢文辉,张志芳.PLC应用技术易读通.北京:
中国电力出版社,2008
[2]常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.北京:
机械工业出版社,2008.2
[3]贺哲荣,石帅军.流行PLC实用程序及设计(三菱FX2系列).西安:
西安电子科技大学出版社,2006.3
[4]夏路易,石宗义.电路原理图与电路板设计教程.北京:
北京希望电子出版社,2002.6
[5]廖常初.PLC基础及应用.第2版.北京.机械工业出版社.2007
[6]王兆晶.维修电工(高级).北京.机械工业出版社.2007
[7]熊幸明.工厂电气控制技术.北京.清华大学出版社.2005
[8]黄净.电气控制与可编程序控制器.北京.机械工业出版社.2004
[9]三菱电机.FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC编程手册.2005
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