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1、 電氣控制與PLC課程設(shè)計 課題：基于PLC的全自動洗衣機 系 別： 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓 名： 河南城建學(xué)院 2014年06 月08 日 摘 要 隨著人們生活水平的不斷提高，洗衣機已經(jīng)作為一件必備實用家用電器進入了千家萬戶。人們迫切需要洗衣機各項性能得到提升，并且對洗衣機的智能化程度有著越來越高的要求。近年來，可編程控制器在我國的迅速發(fā)展，它所具有的功能性強、可靠性高、配制方法靈活等特點是其它控制器所無法匹敵

2、的，因此它被越來越廣泛的應(yīng)用于各類工業(yè)控制領(lǐng)域。 本文講述的是如何利用PLC實現(xiàn)全自動洗衣機的控制，以實現(xiàn)洗衣過程的全自動控制。本文結(jié)合任務(wù)設(shè)計書的要求，以洗衣機為研究對象，采用了三菱公司FX2N系列可編程邏輯控制器作為洗衣機的控制器。對洗衣機的控制系統(tǒng)的總體功能進行了分析，提出了洗衣機硬件組成及詳細(xì)的軟件設(shè)計方案，實現(xiàn)了全自動洗衣機的基本要求。 關(guān)鍵字：洗衣機；全自動；可編程邏輯控制器； 目錄 一、緒 論 1 二、設(shè)計要求 2 1) 正常運行 2 2) 強制停止 2 三、總體方案 3 方案主接線 3 方案外部接線圖 4 方案

3、PLC外部接線及PLC內(nèi)部軟元件分配 4 流程圖 5 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 6 四、程序 7 程序 7 梯形圖 8 五、設(shè)計體會 10 參考文獻 11 一、緒 論 全自動洗衣機的出現(xiàn)是洗衣機制造業(yè)的一個重大革命，全自動洗衣機包括進水、洗滌、排水、脫水等程序，啟動洗衣機后洗衣機就會根據(jù)相關(guān)設(shè)置完成相應(yīng)的洗衣程序。全自動洗衣機的出現(xiàn)大大節(jié)省了人力，所以全自動洗衣機從問世至今一直受到消費者的偏愛。 可編程控制器是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC

4、，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，本課程設(shè)計就怎樣利用PLC來控制全自動洗衣機進行了研究，并對其中軟件設(shè)計、硬件設(shè)計等問題進行了相關(guān)設(shè)計，實現(xiàn)了課程設(shè)計所規(guī)定的各種要求。 二、設(shè)計要求 由進水、洗衣、排水和脫水4個過程組成。洗衣機的進水、洗衣、排水和脫水是通過水位開關(guān)、電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控制，從而實現(xiàn)自動控制的。水位開關(guān)用來控制進水到洗衣機內(nèi)高、中、低水位；電磁進水閥起著通/斷水源的作用。進水時，電磁進水閥打開，將水注入；排水時，電磁排水閥打開，將水排出

5、；洗衣時，洗滌電動機啟動；脫水時，脫水桶啟動。 要求能實現(xiàn)“正常運行”和“強制停止”兩種控制方式 1) 正常運行： 將水位通過水位選擇開關(guān)設(shè)在合適的位置（高、中、低），按下“啟動”按鈕，開始進水，達(dá)到設(shè)定的水位后，停止進水； 進水停止2s后開始洗衣； 洗衣時，正轉(zhuǎn)20s，停2s，然后反轉(zhuǎn)20s，停2s； 如此循環(huán)共5次，總共220s后開始排水，排空后脫水30s； 洗衣過程完成，報警3s并自動停機。 2) 強制停止： 若按下“停止”按鈕，洗衣過程停止，即洗滌電機和脫水桶轉(zhuǎn)、進水電磁閥和排水電磁閥全部閉合； 可用手動排水開關(guān)和手動脫水開關(guān)進行手動排水和脫水。

6、 三、總體方案 全自動洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。排水時，排水閥打開，將水由外桶排出到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由電動機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。脫水時，由電動機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。高、中、低水位開關(guān)分別用來檢測高、中、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動強制停止。排水、脫水按鈕用來實現(xiàn)手動排水、脫水。 為防止全自動洗衣機在工作過程中，電路發(fā)生短路，損壞電動機和電路的各種電氣設(shè)備，因此在主電路中安裝了熔斷器，當(dāng)電路出現(xiàn)短路故障時，能迅速、可靠的斷開電源。為了防止全自動洗衣機在長時間工作下電機繞組的溫升超過額定值而損壞，采用熱繼電器作為保

7、護元件，與熔斷器搭配使用，可靠地保護電動機。 全自動洗衣機的控制部分由PLC來實現(xiàn)，PLC接受各種按鈕及相應(yīng)的行程開關(guān)的信號，經(jīng)PLC處理后輸出各種控制信號，從而實現(xiàn)全自動洗衣機的自動正常運行。 全自動洗衣機控制程序較為簡單，輸入輸出信息不多，考慮留有適當(dāng)余量，本次課程設(shè)計PLC選用有16個輸入點、16個輸出點的三菱FX2N---32MRPLC來實現(xiàn)全自動洗衣機的控制功能。 方案主接線如下： 圖3.1 主接線 方案外部接線圖如下： 圖3.2 外部接線圖 方案PLC外部接線及PLC內(nèi)部軟元件分配如下： 表3.1 PLC外部接線及PLC內(nèi)部軟元件分配表 輸入

8、輸出 輸入繼電器 電路元件 作用 輸出繼電器 電路元件 作用 X000 SB1 啟動按鈕 Y000 KA1 進水電磁閥控制 X001 SB2 高水位選擇 Y001 KM1 電動機正轉(zhuǎn)控制 X002 SB3 中水位選擇 Y002 KM2 電動機反轉(zhuǎn)控制 X003 SB4 低水位選擇 Y003 KA2 排水電磁閥控制 X004 SB5 手動排水 Y004 KM1 洗衣機脫水控制 X005 SB6 手動脫水 Y005 KA4 報警蜂鳴器控制 X006 SB7 停止按鈕 T0 T0 進水后定時2s X00

9、7 SQ1 高水位檢測 T1 T1 電機正轉(zhuǎn)定時20s X010 SQ2 中水位檢測 T2 T2 正轉(zhuǎn)后定時2s X011 SQ3 低水位檢測 T3 T3 電機反轉(zhuǎn)定時20s X012 SQ4 排水檢測 T4 T4 反轉(zhuǎn)后定時2s T5 T5 脫水定時30s T6 T6 報警定時3s C100 C100 循環(huán)計數(shù)5次 流程圖如下： 圖3.3 流程圖 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如下： 圖3.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 四、程序 編程軟件采用三菱公司為其生產(chǎn)的PLC而設(shè)計的編程軟件GX Developer 8.

10、86版本。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及FB、Label語言程序設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試，具有異地讀寫PLC程序功能,結(jié)構(gòu)化程序的編寫(分部程序設(shè)計)，可制作成標(biāo)準(zhǔn)化程序, 在其它同類系統(tǒng)中使用。 程序如下： LD M8002 SET S0 STL S0 RST C100 LD X0 ANI X4 ANI X5 SET S20 LD X4 ANI X5 SET S26 LD X5 ANI X4 SET S27 STL S20 LDI X6 OUT

11、 Y0 LD X1 AND X7 LD X2 AND X10 ORB LD X3 AND X11 ORB SET S21 STL S21 OUT TO K20 LD T0 SET S22 STL S22 LDI X6 OUT Y1 OUT T1 K200 LD T1 SET S23 STL S23 OUT T2 LD T2 SET S24 STL S24 LDI X6 OUT Y2 OUT T3 K200 LD T3 SET S25 STL S25 OUT T4 K20 LD T4 OUT C100 K5 LD C100 A

12、ND T4 SET S26 LDI C100 AND T4 SET S20 STL S26 LDI X6 OUT Y3 LD X12 SET S27 STL S27 LDI X6 ANI X4 OUT Y4 LDI X4 ANI X6 OUT Y1 OUT T5 K200 LD T5 SET S28 STL S28 LDI X6 OUT Y5 OUT T6 K30 LD T6 SET S0 RET 梯形圖如下： 圖4.1 梯形圖 五、設(shè)計體會 電氣控制與PLC是一門實踐性很強的專業(yè)課，PLC當(dāng)今社會發(fā)展異常迅速，各生產(chǎn)廠家

13、也推出了許多強大的新型PLC，使PLC成為集微機技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置，成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強有力的工具，因此學(xué)好PLC對我們非常重要。 這次課程設(shè)計要求設(shè)計一個全自動洗衣機，經(jīng)過兩個星期終于完成了，回顧起這次PLC課程設(shè)計，感慨頗多，也的確從中學(xué)到了許多知識，學(xué)會了怎樣把課本理論知識運動到實際中去。從開始得到老師給定課題后就著手準(zhǔn)備，我們查閱了很多的資料，并認(rèn)真的閱讀這些與我們設(shè)計相關(guān)的資料。在做設(shè)計時，復(fù)習(xí)了很多專業(yè)課的知識，同時也發(fā)現(xiàn)了知識上存在的漏洞，這使得我們的專業(yè)知識得到了鞏固和提高。在這次設(shè)計中遇到了不少困難，也出了一些小錯誤，但最終還是圓滿完成了此次的課程設(shè)計。 課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，也是對自己能力的一種提高。這次課程設(shè)計使我們明白了自己知識的欠缺，自己要學(xué)習(xí)的東西還有很多。在以后的工作、生活中我們都將會不斷的學(xué)習(xí)、提高自己知識和綜合素質(zhì)。 參考文獻 [1] 史國生.電氣與可編程控制器技術(shù)（三菱FX系列）第三版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010 [2] 張憲.電氣制圖與識圖.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [3] 潘月琴.全自動洗衣機的維修【M】．北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社,2004 [4] 熊幸明.電氣控制與PLC.北京：機械工業(yè)出版社,2010