1、電氣工程學院課 程 設 計 說 明 書設計題目： 全自動洗衣機PLC控制系統設計 系 別： 電氣工程及其自動化 年級專業： 09級應電 班 學 號： 學生姓名： 指導教師： 電氣工程學院課程設計任務書課程名稱： 電氣控制與PLC課程設計 基層教學單位：電氣工程及自動化系 指導教師： 學號學生姓名（專業）班級09應電 班設計題目全自動洗衣機PLC控制系統設計設計技術參數采用PLC構成全自動洗衣機PLC電氣控制系統。控制要求查閱相關文獻。設計要求1) 根據控制要求，進行電氣控制系統硬件電路設計，包括PLC硬件配置電路。2) 根據控制要求，編制PLC控制程序3) 按要求編寫設計說明書并繪制A1幅面圖

2、紙一張。參考資料1、PLC電氣控制技術 漆漢宏主編 機械工業出版社 20082、圖書館各類期刊文獻相關數據庫3、相關電氣設計手冊周次第一周第二周應完成內容完成全部方案設計：周一、二：查、閱相關參考資料周二至周五：方案設計周六、日：設計方案完善周一、二：完成設計說明書周三、四：繪制A1設計圖紙周五：答辯考核指導教師簽字基層教學單位主任簽字說明：1、此表一式三份，系、學生各一份，報送院教務科一份。 2、學生那份任務書要求裝訂到課程設計報告前面。電氣工程學院 教務科摘要本文主要介紹了基于三菱FX2N系列PLC的全自動洗衣機控制系統，包括總體設計思想、原理分析、電氣設計等內容,全面地闡述了設計方案。實

3、現全自動洗衣機的控制系統有多種，可以采用早期的模擬電路、數字電路或模數混合電路。近年來隨著科技的飛速發展，單片機、PLC的應用不斷地走向深入，同時帶動了傳統控制檢測技術的不斷更新。本文采用日本三菱公司生產的FX2N-32MR型PLC作為可編程控制器進行全自動洗衣機控制系統的設計，并且設計了系統結構圖、工作流程圖、電路原理圖、程序梯形圖、輸入輸出接口功能表以及元器件目錄表等，同時對程序進行了模擬調試，驗證了本設計的可行性。關鍵詞PLC PLC程序設計 可編程控制器 全自動洗衣機目 錄摘要I目 錄II第1章 緒論11.1 設計背景11.2 PLC簡介11.2.1 PLC的定義11.2.2 PLC的

4、特點1第2章 全自動洗衣機PLC控制系統設計32.1 全自動洗衣機的結構和工作原理32.2 全自動洗衣機的控制要求和工作流程42.3 全自動洗衣機的硬件設計72.3.1 元器件的選擇72.3.2 電路設計82.4 全自動洗衣機的軟件設計102.4.1 輸入輸出接口的分配102.4.2 梯形圖設計11第3章 總結18參考文獻19第1章 緒論1.1 設計背景從古至今，洗衣服都是一項難于逃避的家務勞動。隨著時代的進步，手搖洗衣機、蒸汽洗衣機、內燃機洗衣機相繼出現，到了20世紀末，電動洗衣機已走進千家萬戶，解放了人們的雙手。隨著科技的迅速發展，微電腦控制的全自動洗衣機的出現引領了新的發展方向，使洗衣更

5、加智能化。全自動洗衣機的特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉換，整個過程不需要人工操作。這類洗衣機均采用套筒式結構，其進水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預先設計好的程序不斷發出指令，驅動各執行器件動作，整個洗衣過程自動完成。1.2 PLC簡介1.2.1 PLC的定義可編程控制器（PLC）是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產過程。可編程控制器及其有關外部設備，都應按易于與工業控制系統連成一個整體，易于擴充其功能的

6、原則設計。總之，可編程控制器是一臺專為工業環境而設計的計算機，它是將傳統的計算機技術、繼電器技術和通信技術相融合而發展起來的一種新型的控制裝置。在具體的國內工業應用中，由于它不是針對某一具體的工業應用，因此它的硬件應根據實際需要來進行配置，其軟件則根據控制要求進行編寫。1.2.2 PLC的特點（1）可靠性高。PLC作為一種通用的工業控制器，對工作的環境要求較低，抗外部干擾能力強，平均無故障時間長。（2）使用方便靈活。PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結構形式，因此，輸入/輸出信號的數量、形式、驅動能力等都可以根據實際控制要求進行選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換。近年來，PLC的特殊模塊

7、增多，這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。（3）編程簡單。PLC的優越性主要體現在它采用了獨特的、多種面向廣大工程設計人員的編程語言，如指令表、梯形圖、邏輯功能圖、順序功能圖等，程序簡潔明了，適合各類技術人員的傳統習慣，即使是沒有計算機知識的人員也很容易掌握。第2章 全自動洗衣機PLC控制系統設計2.1 全自動洗衣機的結構和工作原理本全自動洗衣機為波輪式套筒洗衣機，由洗滌、脫水系統，進、排水系統，電動機傳動系統，PLC控制系統等部分組成。其結構如下圖所示：圖1 波輪式套筒洗衣機內部結構圖波輪式套筒洗衣機的工作原理：洗衣機的盛水桶和脫水桶是以同一軸心安放的。盛水桶外桶固定，

8、作盛水用；內桶可以旋轉，作脫水用。內桶上有很多小孔，使內外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來控制。進水時，通過控制系統進水閥打開，經進水管將水注入到桶內。排水時，通過控制系統使排水閥打開，將水由外桶排出。洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波輪正、反轉來實現，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過控制系統將離合器合上，由電動機帶動內桶正轉進行甩干。洗滌水位浮球開關用來檢測是否到達洗滌水位，水排空浮球開關用來檢測水是否全部排出。啟動按鈕（開始洗滌按鈕）啟動洗衣機進行洗衣，手動脫水按鈕用來直接選擇脫水模式，手動停止按鈕用來實現洗衣機的暫停和停止。2.2 全自動洗衣機的控制要求和工

9、作流程本全自動洗衣機要求能實現“自動運行”和“手動運行”兩種控制方式。1.自動運行具體控制要求如下：（1）按下“開始洗滌”按扭，開始進水，達到洗滌水位后，停止進水；（2）進水停止2s后開始洗衣；（3）洗衣時，正轉5s，停2s，然后反轉5s，停2s，依此循環；（4）洗衣15min后開始排水，水排空后脫水5min；（5）然后再進水，重復（1）（4）步，循環2次；（6）洗衣完成后蜂鳴器報警10s并自動停機。2.手動運行具體控制要求如下：（1）當進水或洗衣時按下“手動停止”按扭，洗衣過程中止，即電機停轉，進水電磁閥和排水電磁閥全部閉合；此時若按下“開始洗滌”按鈕，將繼續洗衣；若按下“手動脫水”按鈕，則

10、進水電磁閥閉合，排水電磁閥打開，開始進行排水、脫水，最后停機。（2）當脫水時按下“手動停止”按扭，脫水過程中止，即電機停轉；此時若按下“開始洗滌”按鈕，將重新洗衣；若按下“手動脫水”按鈕，則進水電磁閥閉合，排水電磁閥打開，開始進行排水、脫水，最后停機。（3）當脫水時，若安全蓋打開，則洗衣機暫停脫水，直到安全蓋閉合再繼續脫水，或者按“手動停止”按鈕，使之停機。自動運行過程如下圖：圖2 自動工作流程圖手動運行過程如下圖：圖3 手動工作流程圖2.3 全自動洗衣機的硬件設計2.3.1 元器件的選擇（1）PLC的選擇本設計所用PLC采用日本三菱公司生產的FX2N系列機型中的FX2N-32MR型，此PLC

11、有16個輸入接口和16個輸出接口，輸出接口為繼電器型。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進的系列，由于FX2N系列具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點，程式執行更快，全面補充了通信功能，適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，擁有強大的靈活性和控制能力。（2）電動機的選擇本洗衣機的電動機選用了家用電器常用的單相電容運轉式異步電動機。洗衣機設計容量為3.6公斤，故電機額定功率選為180W；洗衣轉速175r/min，脫水轉速1200r/min。綜上，選擇YY104-180型單相電容運轉式異步電動機，額定功率180W，額定電壓220V，額定轉速1350r/min，額定電流1.

12、7A。（3）其他元器件參數見下表：文字符號名稱數量規格型號備注M電動機1YY104-180單相電容運轉式異步電動機SB1SB3手動按鈕3LAY37洗滌-綠色，停止-紅色，脫水-藍色G1安全蓋開關1-開蓋-打開，盒蓋-閉合F1洗滌水位浮球開關1-常開F2水排空浮球開關1-常閉KM1KM4交流接觸器4DJX-9線圈電壓：AC220VL1、L2指示燈2AD16-22LED顯示，AC220VYA1進水電磁閥1-線圈電壓：AC220V，常閉YA2排水電磁閥1-線圈電壓：AC220V，常開FR熱繼電器1JR16B-20/3-FU熔斷器1RT16-32X熔體2ATC隔離變壓器1BK-100電壓比1:1，AC

13、220VLH電磁離合器1-常開FM蜂鳴器1-AC220VPLC可編程序控制器1FX2N-32MR繼電器輸出表1 元器件目錄表2.3.2 電路設計主電路圖設計如下：圖4 主電路圖圖中FU為熔斷器，用于主電路的短路保護，FR為熱繼電器，用于電動機的過載保護。通過FM3和FM4的開閉使電位器串聯到電動機繞組上，從而得到兩種轉速。當FM1和FM3閉合時，電機低速正轉洗衣，當FM2和FM3閉合時，電機低速反轉洗衣，當FM1和FM4閉合時，電機高速正轉脫水。PLC控制電路如下圖：圖5 PLC控制電路圖PLC供電回路采用隔離變壓器TC，以防止電源干擾。2.4 全自動洗衣機的軟件設計2.4.1 輸入輸出接口的

14、分配PLC輸入輸出接口的分配使用情況如下表：輸入輸出輸入端口文字符號工位名稱輸出端口文字符號工位名稱X000SB1開始洗滌按鈕Y000KM1電機正轉接觸器X001SB2手動停止按鈕Y001KM2電機反轉接觸器X002SB3手動脫水按鈕Y002KM3電機高速接觸器X003F1洗滌水位浮球開關Y003KM4電機低速接觸器X004F2水排空浮球開關Y004L1洗滌狀態指示燈X005G1安全蓋開關Y005L2脫水狀態指示燈X006FR電動機熱保護開關Y006FM蜂鳴器Y007YA1進水電磁閥繼電器Y010YA2排水電磁閥繼電器Y011LH離合器繼電器表2 輸入輸出接口功能表2.4.2 梯形圖設計（1）初始狀態（2）加水狀態（3）正轉洗滌狀態（4）反轉洗滌狀態（5）排水狀態（6）脫水狀態（7）安全蓋保護狀態（8）洗滌次數計數狀態（9）蜂鳴器報警狀態第3章 總結通過本次的課程設計，我對以前學習的知識的有了更深刻的理解，鍛煉了自己分析問題，解決問題的能力。通過這次設計實踐，我熟練地掌握了三菱PLC編程仿真軟件GX Developer、GX Simulator和GX Works2的使用方法，對于三菱PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在理論的運用中，鍛煉了我的動手能力，也提高