1、. . . . PLC課程設計論文題目：全自動洗衣機PLC控制指導教師：學號班級完成日期：2012-6-2024 / 24摘要根據全自動洗衣機的工作原理，利用可編程控制器PLC實現控制，說明了PLC控制的原理方法，特點與控制洗衣機的特色。針對典型全自動洗衣機的實際控制要求，運用三菱PLC順序控制步進STL指令編程方法，在I/O分配的基礎上，進行PLC梯形圖程序設計，并對程序運行功能予以分析說明。本全自動洗衣機設計分配有12個輸入點和7個輸出點，采用了7個定時器對電機轉動進行定時，2個計數器對洗衣機進行循環控制，實現了注水-洗滌-排水-脫水自動控制。經過PLC上機模擬調試，與實際控制要求完全一致

2、。關鍵詞：全自動洗衣機；PLC控制。AbstractAccording to the work principle of the full-automatic washer, make use of the programmable logical controller PLC realization control, explain the principle method&

3、#160;of the PLC control, the special features of the characteristics and the control washer. In view of the typical completely automatic washer actual control request,step-by-steps the STL instruction programming method using the Mitsu

4、bishi PLC sequential control,in the I/O assignment foundation carries on the PLC trapezoidal chart programming,and analyzes the explanation to the procedure movement function. This fully automatic washing machine design distribution have 12 input points and seven output points, the seven timer to tu

5、rn for timing motor, two counter cycle of washing machine control and realized water injection-washing-drainage-dehydration automatic control.After the PLC hands-on simulation debugging is completely consistent with the actual control request.Key words: full-automatic washer 

6、0;PLC control. 目錄前言51、系統描述61.1 PLC選型61.1.1 概述61.1.2 I/O 模塊與點數61.1.3 PLC 輸出類型選擇7圖1 整體框架82、資源分配92.1 I/O分配表92.2 所用定時器計數器介紹93、硬件電路103.1 控制主回路103.2 I/O接線圖1111圖3 I/O接線圖114 、軟件分析114.1 軟件設計思路114.2 程序流程圖134.3 順序功能圖144.4 梯形圖程序16圖 6 梯形圖225、心得體會236、參考文獻247、致24前言從古至今，洗衣服都是人類生活中不可避免的一項家務勞動。然而隨著社會的發展，科技的進步，洗衣

7、服也逐漸被機器所替代。從1874年至今，洗衣機經歷了普通型、半自動型、自動型等類型，然而無論是波輪式、攪拌式還是滾筒式，都在朝著智能化，水流方式多樣化，洗衣機方式創造化，設計更趨人性化方向發展。如今智能化的控制已經取代了傳統的工業控制，尤其是PLC的出現與發展帶來了洗衣機的春天。與以往的洗衣機相比，PLC控制具有：抗干擾性強，可靠性高實現功能齊全，外圍電路簡單易學易用系統設計與建造工作量小，時間計算精確，維護方便智能化、實時監控、人性化等優點。這次課程設計主要采用PLC控制技術來設計全自動洗衣機控制系統，使得全自動洗衣機工作效率大大提高。同時，洗衣機的操作更加簡單方便，有利于人們快速學習與使用

8、。該系統采用PLC 為控制核心結構合理、測試方法可靠，它具有較強的靈活性，提高了設備運行的可靠性，縮短產品開發周期，保證新產品各項技術開發的同步性，提高了勞動效率，達到了良好的經濟效果。此外，PLC 可以重復使用，降低了測試經費。它的靈活性、操作方便性也方便測試者隨時輸入、調試和修改控制程序。PLC 又設有串行接口，方便地與計算機進行連接，組成測控系統，給系統的維護和使用帶來了很大方便。1、系統描述1.1 PLC選型1.1.1 概述1、邏輯控制功能：邏輯控制功能是 PLC 最基本功能之一,是 PLC 最基本的應用領域，可取代傳統的 繼電器控制系統，實現邏輯控制和順序控制。在單機控制、多機群控和

9、自動生產線控制方面都有很多成功的應用實例。 2、定時控制功能：定時控制功能是PLC 的最基本功能之一。PLC 中有許多可供用戶使用的定時器，功能類似于繼電器線路中的時間繼電器。定時器的設定值(定時時間)可以在編程時設定，也可以在運動過程中根據需要進行修改，使用方便靈活。同時PLC還提供了高精度的時鐘脈沖，用于準確實時控制。 3、計數控制功能：計數控制功能是 PLC 的最基本功能之一。PLC 為用戶提供許多計數器，計數器計數到某一數值時，產生一個狀態信號(計數值到)，利用該狀態信號實現對某個操作的計數控制。計數器的設定值可以在編程時設定，也可以在運行過程中根據需要進行修改。1.1.2 I/O 模

10、塊與點數輸入/輸出接口通常也稱 I / O 單元或 I / O 模塊，是 PLC 與工業生產現場之間 的連接通道。 PLC 輸入接口-用戶設備需輸入 PLC 的各種控制信號，如限位開關、操作按鈕、 選擇開關、行程開關以與其它一些傳感器輸出的開關量或模擬量(要通過模數變換進 入機)等，通過輸入接口電路將這些信號轉換成中央處理單元能夠接收和處理的信 號，用這些數據作為 PLC 對被控制對象進行控制的依據。 PLC 輸出接口-路將中央處理單元送出的弱電控制信號轉換成現場需要的強電 信號輸出，以驅動電磁閥、接觸器、電機等被控設備的執行元件。 I / O 接口的作用：電平轉換功能：由于外部輸入設備和輸出

11、設備所需的信號電平是多種多樣的，而PLC 部 CPU 的處理的信號是標準電平信號。 I / O 接口的類型：開關量輸入/輸出接口模擬量輸入/輸出接口輸入/輸出（I/O）點數：PLC 的I/O點數是指 PLC 的I/O 接口所能接受的輸入信號個數和輸出信號個數的總和。本次設計的全自動洗衣機需要 8 個輸入點，11 個輸出點。1.1.3 PLC 輸出類型選擇PLC 的輸出類型有繼電器和晶體管兩種類型，兩者的工作參數差別較大， 1、繼電器和晶體管輸出工作原理繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（又稱輸出回路） ，通常應用于自動控制電路中。電磁式繼電器是一種機電元件，通

12、過機械動作來實現觸點的通斷，是有觸點元件。晶體管是一種電子元件，它是通過基極電流來控制集電極與發射極的導通。它是無觸點元件。 2、繼電器與晶體管輸出的主要差別：由于繼電器與晶體管工作原理的不同，導致了兩者的工作參數存在了較大的差異。 （1）驅動負載不同 繼電器型可接交流 220V 或直流 24V 負載，沒有極性要求；晶體管型只能接直流24V負載，有極性要求。繼電器的負載電流比較大可以達到 2A，晶體管負載電流為0.2-0.3A。同時與負載類型有關。 （2）響應時間不同繼電器響應時間比較慢（ 約 10ms-20ms ）晶體管響應時間比 較快約，0.2ms-0.5ms，Y0、Y1甚至可以達到 10

13、 us。 （3）使用壽命不同繼電器由于是機械元件受到動作次數的壽命限制，且與負載容量有關，隨著負載容量的增加，觸點壽命幾乎按級數減少。晶體管是電子原件只有老化，沒有使用壽命限制。3、繼電器與晶體管輸出選型原則繼電器型輸出驅動電流大，響應慢，有機械壽命，適用于驅動中間繼電器、接觸器的線圈、指示燈等動作頻率不高的場合。晶體管輸出驅動電流小，頻率高，壽命長，適用于控制伺服控制器、固態繼電器等要求頻率高、壽命長的應用場合。在高頻應用 場合，如果同時需要驅動大負載，可以加其他設備（如中間繼電器，固態繼電器等）方式驅動。 綜上所述：全自動洗衣機控制采用三菱公司的 FX2N 系列整體式PLC。根據設計要求

14、，故選擇PLC的型號為FX2N-32MR001。1.2 全自動洗衣機系統概述本設計是以三菱FX2N系列PLC為控制器。全自動洗衣機基本結構由進水口、輕柔洗標準洗開關、停止按鈕、內桶、外桶、波盤、控制器、排水按鈕、高水位選擇開關、中水位選擇開關、低水位選擇開關、排水口、洗滌電機、脫水按鈕等構成。當給洗衣機通電時，X1作為標準洗和輕柔洗選擇開關。當選擇標準洗時，洗衣機將按照標準洗流程工作，選擇輕柔洗時按照標準洗流程工作。標準洗與輕柔洗的區別是在工作時電機正傳與反轉的時間不同，輕柔洗的時間少。控制系統結構圖如圖1所示：入機接口 輕柔洗、標準洗 選擇開關 停止按鈕 高水位選擇開關 中水位選擇開關 低水

15、位選擇開關 手動排水開關 手動脫水開關 脫水完畢按鈕輔助元件 電磁進水閘線圈 電磁排水閘線圈 接觸器線圈PLC執行元件 電磁進水閘 電磁排水閘 洗滌電動機 蜂鳴器傳感器 高水位浮球開關 中水位浮球開關 低水位浮球開關 水排空浮球開關圖1 整體框架2、資源分配2.1 I/O分配表輸入元件地址編號輸出元件地址編號啟動切換開關X1啟動洗衣機Y0停止切換開關X0進水閥控制Y1高水位X2電機正轉Y2中水位X3電機反轉Y3低水位X4排水控制Y4排空檢測傳感器X5脫水控制Y5高水位檢測傳感器X6報警控制Y6中水位檢測傳感器X7低水位檢測傳感器X10手動排水X11手動脫水X12手動脫水完畢按鈕 X13表1 I

16、/O分配表2.2 所用定時器計數器介紹標準洗流程共用到7個定時器，2個計數器。T0：在進水達到指定位置時，停止進水，定時器到兩秒時電機開始正轉，洗衣機開始攪拌洗衣。T1：此定時器為電機在轉動時正轉30秒定時。T2：電機正轉30秒后，要停兩秒，此定時器為定時2秒。T3：電機反轉30秒定時作用。T4：電機反轉30秒后，停2秒定時作用。T5：脫水30秒定時作用。T6：脫水完成后定時報警2秒作用。C0：循環5次正轉反轉計時作用。C1：循環兩次洗衣過程。3、硬件電路3.1 控制主回路洗衣機的進水、排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥執行。洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現。脫水時，由脫水電磁離

17、合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動機正轉進行甩干。洗滌完成由蜂鳴器報警。全自動洗衣機的線路是由主回路和控制回路組成的。 主回路如圖2所示：圖2 控制主回路為防止全自動洗衣機在工作過程中，電路發生短路，損壞電動機和電路中的各種電氣設備，因此在主電路中安裝了熔斷器，當電路出現短路故障時，能迅速、可靠的斷開電源。全自動洗衣的電機容量較小，主電路中的熔斷器可同時作為控制電路的短路保護，所以在主電路中使用熔斷器就足夠了。3.2 I/O接線圖通過PLC來實現電動機的正反轉，并且實現洗衣機按預先設置的程序自動執行，完成洗衣。當需要手動排水與脫水時，可強制止自動程序的運行，跳出自動切換到手動操作。圖3 I/O

18、接線圖4 、軟件分析4.1 軟件設計思路由于采用梯形圖或指令表方式來編程已為廣大電氣技術人員所接受，但是對于步進控制程序的編寫，難度將大大增加。且各個元件之間的連鎖、互動關系極其復雜，畫出的梯形圖往往達到數百航，通常要由熟練地電氣工程師憑借經驗才能完成。另外，如果不再提醒圖上加注是，程序的可讀性也很差。因此為了解決這一問題，三菱可編程控制器引入了順序功能圖（SFC）。借助這一先進的編程方法，初學者也能方便地編寫出復雜的稅控程序，有效解決了經驗設計法所存在的問題，在提高設計效率的同時方便了程序的修改、閱讀、調試。因此本設計是以順序功能圖為基礎。編寫好順序功能圖程序后，可以利用編程軟件自動轉化為順

19、序功能圖或指令表。采用的軟件是三菱公司的GX Developer編程軟件。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、 ST與FB、Label語言程序設計，網絡參數設定，可進行程序的線上更改、監控與調試，具有異地讀寫PLC程序功能。順序功能圖設計思路：利用M8002進行初始化，X1是一個選擇開關，當X1打到標準洗檔位上時，洗衣機按照標準洗流程工作，當打到輕柔洗檔位時，洗衣機按照輕柔洗流程工作。標準洗與輕柔洗區別在于電機正轉反轉時間不同。接著開始進水，選擇不同的水位開關（X2、X3、X4），注水量將不同。進水完成，等待2秒后電機開始正轉3

20、0秒，停兩秒，再反轉30秒，停兩秒，如此往復5遍。完成5遍之后排水，在這一步要復位計數器C0，同時在這一步利用X0可以選擇手動排水和手動脫水，X0為選擇開關。排水完畢后（利用的是排空檢測傳感器X5），接下來是脫水30秒，完成后返回到S20步，循環執行2遍。整個洗衣過程完畢，接下來是報警3秒后自動關機。手動排水時：排空后按下X12手動脫水按鈕，開始手動脫水，脫水完畢按下按鈕X13，手動脫水完畢。4.2 程序流程圖注水高（中、低）水位，停水停2S電機正傳30s停2S初始狀態電機反傳30s停2S循環5次排水脫水30s循環2次清洗完成，報警3s手動排水手動脫水停機圖4 程序流程圖1、按下啟動按鈕與水位

21、選擇開關，注水直到高（中、低）水位，關水。2、2s后開始洗滌。3、洗滌時，正轉30s，停2s，然后反轉30s，停2s。4、如此循環5次，總共320s后開始排水，排空后脫水30s。5、開始清洗，重復（2）（5），清洗兩遍。6、清洗完成，報警3s并自動停機。7、按下停止按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數）。4.3 順序功能圖由于標準洗和輕柔洗流程大致一樣，只是時間不一樣。因此在這里給出了標準洗的順序功能圖：圖 5 順序功能圖4.4 梯形圖程序以下為在編寫好順序功能圖之后，轉化來的梯形圖程序，如圖7。圖 6 梯形圖5、心得體會經過一周的努力我們的全自動洗衣機 PLC 課程設計終于完成了,讓

22、我們收獲頗豐，不僅熟悉了全自動洗衣機的工作工程，還更加了解了梯形圖編程。一段時間的課程設計，讓我們加深了對PLC 的認識和理解，也知道了PLC應用于工業控制的優點所在，更重要的是讓我們看到了自己知識的匱乏，也堅定了以后要不斷的學習，不斷的向身邊的人虛心請教， 同時要借助于圖書館和網絡來 擴展自己的知識面的決心。也只有這樣，在以后的社會競爭中，我們才能有立足之地，才能有所作為。另外通過本次課程設計發現課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。這次課程設計要求設計一個全自動洗衣機控制，自行設計這對我們將來踏上工作崗位是非常有幫助的。于是本次設計過程中我們完全按照軟件設計步驟的要求來進行，從課題分析開始，再進行總體設計、