可编程序控制器.docx

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可编程序控制器

机电控制传动课程设计

题  目：

全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试

学  院：

    工学院、职业技术教育学院   

专  业：

    机械设计制造及其自动化   

学生姓名：

  卢学文  学号：

  10550301  

指导教师：

       王冬云       

完成时间：

  2014 年 4月 26日  

成  绩：

1.  绪论  1

2.  系统描述与控制要求  1

2.1.  系统描述  1

2.1.1 全自动洗衣机的基本结构  1

2.1.2 全自动洗衣机的工作原理  1

2.2.  控制要求  1

3.  硬件设计  2

3.1.  选控制器  2

3.2.  硬件电路设计  2

3.3.  硬件控制电路设计  3

4.  软件设计  4

4.1.  系统流程图  4

4.2.  I/O分配图  5

4.3.  T型图  6

4.4.  对应指令程序代码  9

5.  设计心得  12

6.  参考文献  12

1. 绪论

可编程序控制器（PLC）是微机技术与继电器常规控制技术相结合的产物，是近年来发展最迅速应用最广泛的工业自动控制装置之一。

它以其可靠性高、逻辑功能强、体积小、可在线修改控制程序、具有远程通信联网功能、易于与计算机接口、能对模拟量进行控制、具备高速计数与位控制等高性能模块等优异功能，日益取代有大量继电器、时间继电器、计数继电器等组成的传统继电器-接触器控制系统，在机械、化工、电力、轻工业等工业领域得到广泛应用。

本设计采用三菱公司的FX2N系列可编程控制器。

而本次设计为全自动洗衣机梯形图控制程序的设计与调试，主要介绍了全自动洗衣机的工作原理，控制系统的PLC的选型和资源的配置，控制系统程序设计与调试，控制系统PLC程序。

1.系统描述与控制要求

2.1.系统描述

2.1.1 全自动洗衣机的基本结构

全自动洗衣机主要部分由洗涤系统、传动系统、给排水系统、支撑构件、电气控制系统和箱体组成，还包括安全开关、进水电磁阀、水位开关、电源开关、微电脑控制器、排水阀电磁阀、减速离合器和电动机等部分。

2.1.2 全自动洗衣机的工作原理

洗衣机的进水、排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀执行。

洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现。

脱水时，由脱水电磁离合器合上、排水电磁阀吸合，洗涤电动机正转进行甩干。

洗涤完成由蜂鸣器报警。

2.2.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 10001 低水位检测10009     启动洗衣机00001

停止 10002 手动排水 10010     进水阀  00002

高水位10003 手动脱水 10011     正转   00003

中水位10004              反转   00004

低水位10005              排水   00005

排空检测10006             脱水   00006

高水位检测10007            报警   00007

中水位检测10008

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.硬件设计

3.1.选控制器

PLC有以下优点：

可编程控制器是一种专门用于工业环境的、以开关量逻辑控制为主的自动控制装置；它具有存储控制程序的存储器，能够按照控制程序，将输入的开关量进行逻辑运算、定时、计算和算术运算等处理后，以开关量的形式输出，控制各种机械或生产过程。

可编程控制器之所以能够得到迅速发展和广泛应用，主要是由于它具有以下特点。

（1）可靠性高、抗干扰能力强 用软件实现大量的开关量逻辑运算，克服了因继电器触头接触不良而造成的故障；输入采用直流低电压，更加可靠、安全；面向工业环境设计，采取了滤波、屏蔽、隔离等抗干扰措施，适用于各种恶劣的环境，远远超过了传统的继电器控制系统和一般的控制系统。

（2）编程简单、易于掌握 PLC采用梯形图方式编写程序，与继电器控制逻辑的设计相似，具有直观、简单、易于掌握的优点。

（3）功能完善、灵活方便 随着PLC的发展，其功能更加完善，不仅具有开关量逻辑控制功能和步进、计数功能而且还具有模拟量处理、温度控制、位置控制、网络通信等功能。

（4）体积小、质量轻、功耗低 

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。

通过论证，PLC作为洗衣机控制器比较好。

3.2.硬件电路设计

（1）三菱FX2N系列PLC

本次设计主要采用FX2N系列PLC，它主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出（I/O）接口电路、电源、扩展单元、外围设备等部分构成。

可编程控制器的主要性能指标：

1）输入输出（I/O点数）I/O点数是指可编程控制器外部输入、输出端子数的总和。

2）存储容量 存储容量是指可编程控制器内部用于存放用户程序的存储器容量，一般以步为单位，二进制16位即一个字为一步。

3）扫描速度一般以执行1000步指令所需时间来衡量，也有以执行一步指令所需时间来计算。

4）功能扩展能力 可编程控制器除了主模块之外，通常都可配备一些可扩展模块，以适应各种需要，如A/D模块、D/A模块。

5）指令系统 指令控制系统是指一台可编程控制器指令总和。

（2）电机的选择

由于家庭提供的电源限制故选单相电容式转式异步电动机。

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洗衣机所确定的电机的额定功率。

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型号单相电容式转式电动机，功率180瓦，额定电压220V，转速1350r/min，电流1.7A。

（3）电磁阀

电磁阀是电磁线圈通电后产生磁力吸引克服弹簧的压力带动阀芯动作，就一电磁线圈，结构简单，价格便宜，只能实现开关；电磁阀通过线圈驱动，只能开或关，比起调节阀等其它种类执行器易于安装维护。

更显著的是所组成的自控系统简单得多，价格要低得多。

由于电磁阀是开关信号控制，与工控计算机连接十分方便。

在当今电脑普及，价格大幅下降的时代，电磁阀的优势就更加明显。

电磁阀响应时间可以短至几个毫秒，即使是先导式电磁阀也可以控制在几十毫秒内。

由于自成回路，比之其它自控阀反应更灵敏。

设计得当的电磁阀线圈功率消耗很低，属节能产品；还可做到只需触发动作，自动保持阀位，平时一点也不耗电。

电磁阀外形尺寸小，既节省空间，又轻巧美观。

因此，在洗衣机的给排水系统中，电磁阀有着至关重要的作用。

（4）发光二极管

用于指示洗衣机工作状态。

连接在控制回路中，几十毫安就可以使二极管发光指示作用。

用它成本低、功耗小、性能稳定、适应家庭电器应用。

3.3.硬件控制电路设计

3.软件设计

4.1.系统流程图

按下启动按扭,开始进水;进水到规定高度,使水位开关接通,实现洗涤正转,并停止进水,2秒后开始洗涤,洗涤正转30S后,停止2秒,反转30S后,停2秒。

计数器加1,累计洗涤次数;若未满5次则重复进行洗涤,直至洗涤达到5次,开始排水.由于排水,水位降低,当水位低于规定下限水位时,排空检测开关接通,开始脱水,脱水30S后,计数器加1,脱水停止.然后再返回到进水动作重复上述过程3次,报警3秒并停机。

4.2.I/O分配图

输入点地址号

信号名称

输出点地址号

信号名称

X0

启动

Y0

启动洗衣机

X1

停止

Y1

进水阀

X3

高水位

Y2

正转

X4

中水位

Y3

反转

X5

低水位

Y4

排水

X6

排空检测

Y5

脱水

X7

高水位监测

Y6

报警

X10

中水位监测

X11

低水位监测

X12

手动排水

X13

手动脱水

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