電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)課題：基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)系 別： 電氣與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)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(jī)已經(jīng)作為一件必備實(shí)用家用電器進(jìn)入了千家萬戶。人們迫切需要洗衣機(jī)各項(xiàng)性能得到提升，并且對(duì)洗衣機(jī)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(qiáng)、可靠性高、配制方法靈活等特點(diǎn)是其它控制器所無法匹敵的，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(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以實(shí)現(xiàn)洗衣過程的全自動(dòng)控制。本文結(jié)合任務(wù)設(shè)計(jì)書的要求，以洗衣機(jī)為研究對(duì)象，采用了三菱公司FX2N系列可編程邏輯控制器作為洗衣機(jī)的控制器。對(duì)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了分析，提出了洗衣機(jī)硬件組成及詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本要求。關(guān)鍵字：洗衣機(jī)；全自動(dòng)；可編程邏輯控制器；目錄一、緒 論1二、設(shè)計(jì)要求21) 正常運(yùn)行22) 強(qiáng)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(jì)體會(huì)10參考文獻(xiàn)11一、緒 論全自動(dòng)洗衣機(jī)的出現(xiàn)是洗衣機(jī)制造業(yè)的一個(gè)重大革命，全自動(dòng)洗衣機(jī)包括進(jìn)水、洗滌、排水、脫水等程序，啟動(dòng)洗衣機(jī)后洗衣機(jī)就會(huì)根據(jù)相關(guān)設(shè)置完成相應(yīng)的洗衣程序。全自動(dòng)洗衣機(jī)的出現(xiàn)大大節(jié)省了人力，所以全自動(dòng)洗衣機(jī)從問世至今一直受到消費(fèi)者的偏愛?？删幊炭刂破魇怯?jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(jiǎn)稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)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(jì)就怎樣利用PLC來控制全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)行了研究，并對(duì)其中軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)所規(guī)定的各種要求。二、設(shè)計(jì)要求由進(jìn)水、洗衣、排水和脫水4個(gè)過程組成。洗衣機(jī)的進(jìn)水、洗衣、排水和脫水是通過水位開關(guān)、電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高、中、低水位；電磁進(jìn)水閥起著通/斷水源的作用。進(jìn)水時(shí)，電磁進(jìn)水閥打開，將水注入；排水時(shí)，電磁排水閥打開，將水排出；洗衣時(shí)，洗滌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；脫水時(shí)，脫水桶啟動(dòng)。要求能實(shí)現(xiàn)“正常運(yùn)行”和“強(qiáng)制停止”兩種控制方式1) 正常運(yùn)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(dòng)”按鈕，開始進(jìn)水，達(dá)到設(shè)定的水位后，停止進(jìn)水；進(jìn)水停止2s后開始洗衣；洗衣時(shí)，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(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī)。2) 強(qiáng)制停止：若按下“停止”按鈕，洗衣過程停止，即洗滌電機(jī)和脫水桶轉(zhuǎn)、進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合；可用手動(dòng)排水開關(guān)和手動(dòng)脫水開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)排水和脫水。三、總體方案全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。排水時(shí)，排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。脫水時(shí)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、中、低水位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、中、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)強(qiáng)制停止。排水、脫水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水、脫水。為防止全自動(dòng)洗衣機(jī)在工作過程中，電路發(fā)生短路，損壞電動(dòng)機(jī)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(shí)，能迅速、可靠的斷開電源。為了防止全自動(dòng)洗衣機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間工作下電機(jī)繞組的溫升超過額定值而損壞，采用熱繼電器作為保護(hù)元件，與熔斷器搭配使用，可靠地保護(hù)電動(dòng)機(jī)。全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制部分由PLC來實(shí)現(xiàn)，PLC接受各種按鈕及相應(yīng)的行程開關(guān)的信號(hào)，經(jīng)PLC處理后輸出各種控制信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)的自動(dòng)正常運(yùn)行。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制程序較為簡(jiǎn)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(jì)PLC選用有16個(gè)輸入點(diǎn)、16個(gè)輸出點(diǎn)的三菱FX2N-32MRPLC來實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)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輸出輸入繼電器電路元件作用輸出繼電器電路元件作用X000SB1啟動(dòng)按鈕Y000KA1進(jìn)水電磁閥控制X001SB2高水位選擇Y001KM1電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制X002SB3中水位選擇Y002KM2電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制X003SB4低水位選擇Y003KA2排水電磁閥控制X004SB5手動(dòng)排水Y004KM1洗衣機(jī)脫水控制X005SB6手動(dòng)脫水Y005KA4報(bào)警蜂鳴器控制X006SB7停止按鈕T0T0進(jìn)水后定時(shí)2sX007SQ1高水位檢測(cè)T1T1電機(jī)正轉(zhuǎn)定時(shí)20sX010SQ2中水位檢測(cè)T2T2正轉(zhuǎn)后定時(shí)2sX011SQ3低水位檢測(cè)T3T3電機(jī)反轉(zhuǎn)定時(shí)20sX012SQ4排水檢測(cè)T4T4反轉(zhuǎn)后定時(shí)2sT5T5脫水定時(shí)30sT6T6報(bào)警定時(shí)3sC100C100循環(huán)計(jì)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(jì)的編程軟件GX Developer 8.86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(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)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(jì))，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 M8002SET S0STL S0RST C100LD X0ANI X4ANI X5SET S20LD X4ANI X5SET S26LD X5ANI X4SET S27STL S20LDI X6OUT Y0LD X1AND X7LD X2AND X10ORBLD X3AND X11ORBSET S21STL S21OUT TO K20LD T0SET S22STL S22LDI X6OUT Y1OUT T1 K200LD T1SET S23STL S23OUT T2LD T2SET S24STL S24LDI X6OUT Y2OUT T3 K200LD T3SET S25STL S25OUT T4 K20LD T4OUT C100 K5LD C100AND T4SET S26LDI C100AND T4SET S20STL S26LDI X6OUT Y3LD X12SET S27STL S27LDI X6ANI X4OUT Y4LDI X4ANI X6OUT Y1OUT T5 K200LD T5SET S28STL S28LDI X6OUT Y5OUT T6 K30LD T6SET S0RET梯形圖如下：圖4.1 梯形圖五、設(shè)計(jì)體會(huì)電氣控制與PLC是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課，PLC當(dāng)今社會(huì)發(fā)展異常迅速，各生產(chǎn)廠家也推出了許多強(qiáng)大的新型PLC，使PLC成為集微機(jī)技術(shù)、自動(dòng)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(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的一種強(qiáng)有力的工具，因此學(xué)好PLC對(duì)我們非常重要。這次課程設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)全自動(dòng)洗衣機(jī)，經(jīng)過兩個(gè)星期終于完成了，回顧起這次PLC課程設(shè)計(jì)，感慨頗多，也的確從中學(xué)到了許多知識(shí)，學(xué)會(huì)了怎樣把課本理論知識(shí)運(yùn)動(dòng)到實(shí)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?cè)O(shè)計(jì)相關(guān)的資料。在做設(shè)計(jì)時(shí)，復(fù)習(xí)了很多專業(yè)課的知識(shí)，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了知識(shí)上存在的漏洞，這使得我們的專業(yè)知識(shí)得到了鞏固和提高。在這次設(shè)計(jì)中遇到了不少困難，也出了一些小錯(cuò)誤，但最終還是圓滿完成了此次的課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，也是對(duì)自己能力的一種提高。這次課程設(shè)計(jì)使我們明白了自己知識(shí)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(huì)不斷的學(xué)習(xí)、提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。參考文獻(xiàn)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，20102 張憲.電氣制圖與識(shí)圖.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20053 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