北 京 工 業(yè) 大 學(xué)PLC 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)題 目： 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制設(shè)計(jì)學(xué) 院：電子信息與控制工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)： 自 動(dòng) 化學(xué) 號(hào)： 12020219姓 名： 暢攀人指導(dǎo)教師： 張會(huì)清 劉紅云 成 績(jī)：2015年6月 目錄一課程設(shè)計(jì)題目1全自動(dòng)洗衣機(jī)控制的設(shè)計(jì)及組態(tài)2二課程設(shè)計(jì)目的3天工組態(tài)軟件調(diào)試與設(shè)計(jì)3三課程設(shè)計(jì)任務(wù)3四、課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)及設(shè)備4五、課程設(shè)計(jì)整體方案4六、系統(tǒng)設(shè)計(jì)6（一）PLC硬件接線、控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試 6（二）上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)6（三） 下位機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試81. 控制要求 92.I/O地址表9 3.I/O接線圖104.程序流程圖11 5.梯形圖 126.設(shè)計(jì)說(shuō)明147.調(diào)試過(guò)程15七、總結(jié)及感想16八、參考資料16一課程設(shè)計(jì)題目 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制的設(shè)計(jì)及組態(tài) 現(xiàn)在，全自動(dòng)洗衣機(jī)已經(jīng)進(jìn)入了千家萬(wàn)戶之中，極大的方便了人們的日常生活，提高了人們的生活質(zhì)量，使人們從那繁重的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)。 所謂全自動(dòng)洗衣機(jī)，就是將洗衣的全過(guò)程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水)預(yù)先設(shè)定好N個(gè)程序,洗衣時(shí)選擇其中一個(gè)程序,打開(kāi)水龍頭和啟動(dòng)洗衣機(jī)開(kāi)關(guān)后洗衣的全過(guò)程就會(huì)自動(dòng)完成,洗衣完成時(shí)由揚(yáng)聲器發(fā)出響聲。本文是基于三菱FX2N系列PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)梯形圖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)完善的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，以滿足控制要求，實(shí)現(xiàn)洗衣自動(dòng)化的控制。二、課程設(shè)計(jì)目的：在先修課程現(xiàn)代電氣控制技術(shù)中可編程控制器部分學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)松下系列PLC對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)洗滌過(guò)程進(jìn)行控制的編程設(shè)計(jì)與調(diào)試，進(jìn)一步熟悉并掌握PLC的工作原理，了解控制對(duì)象的工藝流程和技術(shù)要求, 運(yùn)用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，初步掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，培養(yǎng)靈活運(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決工程技術(shù)問(wèn)題的能力。通過(guò)使用天工組態(tài)軟件，掌握組態(tài)設(shè)計(jì)的方法及調(diào)試方面的知識(shí)。三課程設(shè)計(jì)任務(wù)：1.用PLC實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)運(yùn)行控制，完成框圖及梯形圖控制程序的編制，并畫(huà)出硬件接線圖，進(jìn)行軟硬件的聯(lián)調(diào)，并用組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控。2.具體動(dòng)作過(guò)程要求如下：（1） 按下啟動(dòng)按扭及水位選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)始進(jìn)水，直到高（中、 低）水 位，然后關(guān)水；（2）2秒后開(kāi)始洗滌；（3）洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒；（4） 如此循環(huán)5次，總共320秒后開(kāi)始排水，排空后脫水30秒；（5） 開(kāi)始清洗，重復(fù)（1）（4），清洗兩遍；（6） 清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)；（7） 若按下停車(chē)按扭，可手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水（不計(jì)數(shù)）。3控制要求根據(jù)動(dòng)作要求設(shè)計(jì)和制作實(shí)驗(yàn)板，設(shè)計(jì)I/O接口，畫(huà)出I/O接線圖，編寫(xiě)PLC程序，在PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備上調(diào)試并運(yùn)行。4用天工（或組態(tài)王）組態(tài)軟件構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)，并與PLC進(jìn)行聯(lián)調(diào)。 5設(shè)計(jì)成果 完成整個(gè)系統(tǒng)上位機(jī)和下位機(jī)程序的編寫(xiě)和調(diào)試，寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。四、課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)及設(shè)備 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)：綜合科技樓708運(yùn)動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備： TVT90DT PLC訓(xùn)練裝置（含F(xiàn)PX系列PLC主機(jī)）微型電子計(jì)算機(jī)（PC機(jī)）；自制實(shí)驗(yàn)板； 天工組態(tài)軟件。五、課程設(shè)計(jì)整體方案全自動(dòng)洗衣機(jī)的由進(jìn)水口、啟動(dòng)和停止按鈕、控制器、進(jìn)水按鈕、水位開(kāi)關(guān)、排水口和洗條電機(jī)組成。其中進(jìn)水和排水分別有進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來(lái)執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)把進(jìn)水閥打開(kāi)，經(jīng)進(jìn)水管將水注入洗衣機(jī)內(nèi)，排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水閥打開(kāi)，將水又外桶排到機(jī)外。洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動(dòng)波輪正反來(lái)實(shí)現(xiàn)。脫水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干；高低水位開(kāi)關(guān)分別用來(lái)測(cè)高低水位；啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作；停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)緊急工況下手動(dòng)停止進(jìn)水排水脫水及報(bào)警；排水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。 由控制要求可知，全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作流程圖如圖2-1所示。首先接通電源，用戶根據(jù)衣物的多少及大小進(jìn)行水位的選擇。再按下啟動(dòng)按鈕，開(kāi)始進(jìn)水洗滌衣物。使用PLC控制時(shí)，輸入設(shè)備主要有啟動(dòng)按鈕，水位選擇按鈕（高水位選擇按鈕、中水位選擇按鈕、低水位選擇按鈕），水位開(kāi)關(guān)（高水位開(kāi)關(guān)、中水位開(kāi)關(guān)、低水位開(kāi)關(guān)），排水按鈕及脫水按鈕等。輸出設(shè)備主要有進(jìn)水電磁閥，洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器，洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，排水電磁閥，脫水離合器及報(bào)警蜂鳴器等。下位機(jī)： 根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)動(dòng)作要求，可知整個(gè)洗滌過(guò)程中，需用到7個(gè)定時(shí)器，進(jìn)水完暫停定時(shí)器T0，正轉(zhuǎn)定時(shí)器T1，正轉(zhuǎn)暫停定時(shí)器T2，反轉(zhuǎn)定時(shí)器T3，反轉(zhuǎn)暫停定時(shí)器T4，脫水定時(shí)器T5，報(bào)警定時(shí)器T6。2個(gè)計(jì)數(shù)器C100與C200，正反轉(zhuǎn)各5次為一次洗滌周期，循環(huán)2次。并且可根據(jù)衣物多少自定義正反轉(zhuǎn)周期。這些定時(shí)器，計(jì)數(shù)器均可在下位機(jī)梯形圖中實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)：在洗衣開(kāi)始時(shí)，需要選擇高（中/低）水位，并且當(dāng)注水到該水位時(shí)，停止注水。可見(jiàn)高中低水位處用三個(gè)液位傳感器，還需一個(gè)排空檢測(cè)傳感器，共4個(gè)傳感器，一個(gè)啟動(dòng)按鈕X1，一個(gè)停止按鈕X2，高中低三個(gè)選擇水位按鈕，手動(dòng)排水與手動(dòng)脫水按鈕各一個(gè)，在上位機(jī)中編程可實(shí)現(xiàn)。六、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（一）PLC硬件接線、控制程序設(shè)計(jì)與調(diào)試（二）上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)天工組態(tài)軟件設(shè)計(jì)天工組態(tài)是基于Windows 98NT平臺(tái)的工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件，可以方便的為您構(gòu)造功能強(qiáng)大、穩(wěn)定可靠的工業(yè)控制管理系統(tǒng)。天工組態(tài)軟件包括以下版本：開(kāi)發(fā)版（UCMake）、運(yùn)行版（UCView）、網(wǎng)絡(luò)版（NetView）和學(xué)習(xí)版（UCDemo）。開(kāi)發(fā)版、運(yùn)行版和網(wǎng)絡(luò)版按照“點(diǎn)數(shù)”分為不同的規(guī)格，滿足不同客戶的需要。 開(kāi)發(fā)版（UCMake）是天工組態(tài)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，是用戶進(jìn)行工程開(kāi)發(fā)的工具。內(nèi)置畫(huà)面制作系統(tǒng)、程序語(yǔ)言、設(shè)備管理器等。每個(gè)開(kāi)發(fā)版只能在一臺(tái)PC機(jī)上運(yùn)行，在不大于自身點(diǎn)數(shù)的運(yùn)行環(huán)境（UCView）或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（UCNet）下運(yùn)行八個(gè)小時(shí)，它支持網(wǎng)絡(luò)功能并能重復(fù)使用。運(yùn)行版（UCView）是天工組態(tài)的運(yùn)行環(huán)境，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序與天工組態(tài)支持的智能硬件（下位機(jī)）通訊，支持網(wǎng)絡(luò)功能。每個(gè)運(yùn)行版只能安裝在工程現(xiàn)場(chǎng)的一個(gè)終端上，并能無(wú)限時(shí)在線運(yùn)行。上位機(jī)模型：畫(huà)面程序（液位傳感器控制程序）：if (Y2=1) then Y8=Y8+5;if (R12=1 and R15=1) thenY8=Y8+0;endif;if (R13=1 and R16=1) thenY8=Y8+0;endif; if (R14=1 and R17=1) thenY8=Y8+0;endif; else Y8=Y8+0;endif;if (Y8>=40) thenR17 = 1; else R17 = 0;endif; if (Y8>=60) thenR16 = 1; else R16 = 0;endif; if (Y8>=80) thenR15 = 1; else R15 = 0;endif;if (Y5=1 and Y8 >0) thenY8=Y8-5; else Y8=Y8+0;endif; if (Y8<=0) thenR19 = 1; else R19 = 0;endif; （三）下位機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試 1.控制要求：根據(jù)動(dòng)作要求設(shè)計(jì)和制作實(shí)驗(yàn)板，設(shè)計(jì)I/O接口，畫(huà)出I/O接線圖，編寫(xiě)PLC程序，畫(huà)出梯形圖，在PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備上調(diào)試并運(yùn)行。2.I/O地址表： I/O地址信號(hào)名稱(chēng)功能說(shuō)明備注X1/R10啟動(dòng)按鈕開(kāi)啟洗衣機(jī)運(yùn)行常開(kāi)X2/R11停止按鈕關(guān)閉洗衣機(jī)運(yùn)行常開(kāi)X3/R12高水位開(kāi)關(guān)選擇高水位常開(kāi)X4/R13中水位開(kāi)關(guān)選擇中水位常開(kāi)X5/R14低水位開(kāi)關(guān)選擇底水位常開(kāi)X6/R15高水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)高水位時(shí)有信號(hào)常開(kāi)X7/R16中水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)中水位時(shí)有信號(hào)常開(kāi)X8/R17低水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)低水位時(shí)有信號(hào)常開(kāi)X9/R19排空檢測(cè)開(kāi)關(guān)排空時(shí)接通常開(kāi)X12手動(dòng)拍水選擇手動(dòng)排水常開(kāi)X13手動(dòng)脫水選擇手動(dòng)脫水常開(kāi)Y1啟動(dòng)洗衣機(jī)開(kāi)啟洗衣機(jī)通有效Y2進(jìn)水閥開(kāi)啟進(jìn)水閥通有效Y3電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)線圈電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)通有效Y4電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)線圈電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)通有效Y5排水閥開(kāi)啟排水通有效Y6脫水電磁離合器開(kāi)啟脫水通有效Y7報(bào)警啟動(dòng)報(bào)警通有效3.I/O接線圖：注： 啟動(dòng)按鈕：SB1 高水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)：SQ1 脫水電磁閥：YC 停止按鈕：SB2 中水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)：SQ2 報(bào)警揚(yáng)聲器：SPK高水位檔：K1 低水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)：SQ3 啟動(dòng)洗衣機(jī)：Y1 中水位檔：K2 手動(dòng)排水：K4 排水電磁閥：YV2低水位檔：K3 進(jìn)水電磁閥：YV1 排空檢測(cè)開(kāi)關(guān)：SQ1 手動(dòng)脫水：K5 電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)：KM1 電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)：KM24.暫停2s到達(dá)指定液位開(kāi)始注水選擇水位開(kāi)始程序流程圖：正轉(zhuǎn)30s暫停2s反轉(zhuǎn)30s暫停2s循環(huán)五次？否 是排水排空？否 是脫水30s重復(fù)2次？否是報(bào)警3s 停止5.下位機(jī)梯形圖：6.梯形圖設(shè)計(jì)說(shuō)明：（側(cè)重點(diǎn)）啟動(dòng)注水過(guò)程：按下X1啟動(dòng)按鈕，X1常開(kāi)觸點(diǎn)接通，Y1接通，洗衣機(jī)啟動(dòng)，按下X3/X4/X5按鈕，選擇高/中/低水位，同時(shí)Y2接通，洗衣機(jī)開(kāi)始注水，X6/X7/X8為液位傳感器，當(dāng)注水高度打到所選液位時(shí)，X6/X7/X8接通，因此輔助繼電器R2接通，R2常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，Y2斷開(kāi)，完成注水，因?yàn)镽2接通，定時(shí)器T0接通，定時(shí)2s。正反轉(zhuǎn)洗衣過(guò)程：暫停2s后，T0接通,T0常開(kāi)觸點(diǎn)接通，R3導(dǎo)通，因此Y3，T1導(dǎo)通，洗衣機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)30s,30s后T1常閉斷開(kāi)，Y3斷開(kāi)，正轉(zhuǎn)停止，同時(shí)T1常開(kāi)閉合，R4接通，T2導(dǎo)通，定時(shí)2s(暫停2s)后，T2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，R5導(dǎo)通，因此Y4，T3導(dǎo)通，洗衣機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)30s,30s后T3常閉斷開(kāi)，Y4斷開(kāi)，停止反轉(zhuǎn)，同時(shí)T3常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，R6導(dǎo)通，定時(shí)2s(暫停2s)。 正反轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)過(guò)程：當(dāng)X1（點(diǎn)動(dòng)）啟動(dòng)按鈕按下時(shí)，計(jì)數(shù)器C100清0，彈起后C100計(jì)數(shù)從5開(kāi)始，T4每導(dǎo)通一次，計(jì)數(shù)器自減1一次。難點(diǎn)：當(dāng)T4定時(shí)2s后，常閉打開(kāi)，常開(kāi)閉合。所以T1斷開(kāi)，T1一斷開(kāi)，R4，R5，R6都斷開(kāi)，所以定時(shí)器T1，T2，T3，T4均斷開(kāi)，之后Y3接通，T1接通，所以在一瞬間從反轉(zhuǎn)完畢停2s又回到了正轉(zhuǎn)30s,從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)。排水脫水過(guò)程：當(dāng)正反轉(zhuǎn)都循環(huán)5次后，C100常閉斷開(kāi)，常開(kāi)閉合，R7導(dǎo)通，開(kāi)始排水，R19常開(kāi)觸點(diǎn)，為排空檢測(cè)傳感器，當(dāng)排水排空后，R19閉合，T5導(dǎo)通，開(kāi)始脫水30s，30s后，T5常閉斷開(kāi)，常開(kāi)閉合。循環(huán)2次過(guò)程：脫水30s后，T5常開(kāi)閉合，循環(huán)第一次時(shí)，C200常閉仍閉合，因此執(zhí)行RET R2，即將R2復(fù)位，常開(kāi)斷開(kāi)，常閉閉合，如此Y2接通，開(kāi)始進(jìn)水，當(dāng)進(jìn)水到指定液位高度時(shí)，X6/X7/X8液位傳感器導(dǎo)通，R2導(dǎo)通，接著正反轉(zhuǎn)繼續(xù)循環(huán)五次，與第一次相同再循環(huán)一遍。執(zhí)行兩遍后，C200常閉斷開(kāi)，常開(kāi)閉合，因此R9導(dǎo)通，Y7導(dǎo)通報(bào)警，T6定時(shí)器導(dǎo)通，定時(shí)3s（報(bào)警三秒）后，T6常閉斷開(kāi)，停止工作。 手動(dòng)排水脫水過(guò)程：按下停止按鈕X2，X2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，再按下手動(dòng)排水（脫水）按鈕X12（X13），常開(kāi)觸點(diǎn)閉合后，Y5/Y6導(dǎo)通，開(kāi)始排水/脫水。7.調(diào)試過(guò)程： 不接T4常閉觸點(diǎn)時(shí)： 接T4常閉觸點(diǎn)后：七總結(jié)與感想 為期一周的全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC課程設(shè)計(jì)落下帷幕，可以說(shuō)此次PLC課程設(shè)計(jì)是自己最有成就感的一次實(shí)踐經(jīng)歷，讓我收獲頗豐，不僅鞏固了書(shū)本上學(xué)到的PLC知識(shí)，更鍛煉了自己的動(dòng)手能力，三人小組成功完成了全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制設(shè)計(jì)。幾天的課程設(shè)計(jì)，讓我加深了對(duì)PLC的認(rèn)識(shí)和理解，也知道了PLC應(yīng)用于工業(yè)控制的優(yōu)點(diǎn)所在，更重要的是讓我看到了自己知識(shí)的匱乏，也堅(jiān)定了以后要不斷的學(xué)習(xí)，不斷的向身邊的人虛心請(qǐng)教，同時(shí)要借助于圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò)來(lái)擴(kuò)充自己的知識(shí)面的決心。也只有這樣，在以后的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)中，自己才能有立足之地，才能有所作為。此次課設(shè)我主要負(fù)責(zé)洗衣機(jī)下位機(jī)程序，查完資料后，根據(jù)已學(xué)知識(shí)開(kāi)始動(dòng)手編寫(xiě)PLC程序，此次課設(shè)總共牽涉到個(gè)定時(shí)器，我就一個(gè)定時(shí)器一個(gè)定時(shí)器編、循序漸進(jìn)，從T0到T6定時(shí)。整體編寫(xiě)完成后，開(kāi)始仿真，仿真過(guò)程中出現(xiàn)了很多錯(cuò)誤，通過(guò)分析梯形圖加以修改，經(jīng)過(guò)不斷嘗試總算設(shè)計(jì)成功。在與上位機(jī)結(jié)合后，因?yàn)樯衔粰C(jī)只能識(shí)別輔助繼電器RX，所以講所有按鈕都改成RX，在設(shè)置按鈕時(shí)，R1 =1，中間要加空格，否則不被識(shí)別。最后，我們還進(jìn)行了拓展，加上了數(shù)碼管，可以根據(jù)衣服多少自定義電機(jī)正反轉(zhuǎn)周期，突破了給定的設(shè)計(jì)要求。三個(gè)臭皮匠，頂個(gè)諸葛亮。團(tuán)隊(duì)的力量是不可估量的。八參考資料1 常曉玲. 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.22 賀哲榮,石帥軍. 流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)（三菱FX2系列）. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.33 三菱電機(jī).FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC編程手冊(cè).20054百度文庫(kù)，電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì).2009