全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC

1、西南科技大學(xué)電氣專業(yè)方向設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)名稱： 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng) 姓 名： 王 皓 冉 學(xué) 號(hào): 班 級(jí)： 電氣0902 指導(dǎo)教師： 張 春 峰 起止日期： 2012-10-152012-11-15 西南科技大學(xué)信息工程學(xué)院制方 向 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)學(xué)生班級(jí)： 電氣0902 學(xué)生姓名： 王皓冉 學(xué)號(hào)： 設(shè)計(jì)名稱： 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 起止日期： 2012-10-152012-11-15 指導(dǎo)教師： 張春峰 設(shè)計(jì)要求：一、控制要求1、按下啟動(dòng)按鈕及水位選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)始進(jìn)水直到高(中、 低)水位，關(guān)水；2、2秒后開(kāi)始洗滌；3、洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)8秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)8秒，停2秒；4、如此循環(huán)3次

2、，總共60秒后開(kāi)始排水，排空后脫水10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、若按下停止按扭，可手動(dòng)排水(不脫水)和手動(dòng)脫水(不計(jì)數(shù))。二、設(shè)計(jì)任務(wù)1、根據(jù)控制要求，編制全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制應(yīng)用程序；2、設(shè)計(jì)一個(gè)上位機(jī)監(jiān)控界面（用組態(tài)軟件MCGS）；3、完成系統(tǒng)聯(lián)機(jī)調(diào)試；4、根據(jù)設(shè)計(jì)報(bào)告模板要求撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。 方 向 設(shè) 計(jì) 學(xué) 生 日 志時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容2012-10-152012-10-30查看關(guān)于PLC和組態(tài)軟件的有關(guān)知識(shí)；學(xué)習(xí)老師給予的資料；學(xué)習(xí)使用組態(tài)軟件和松下PLC；2012-10-312012-11-03根據(jù)設(shè)計(jì)要求深入學(xué)習(xí)PLC知識(shí)；

3、2012-11-042012-11-09設(shè)計(jì)外部I/O端口；熟悉松下PLC編程環(huán)境并完成梯形圖；2012-11-1011-15到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行調(diào)試，并用MCGS組態(tài)軟件繪制仿真系統(tǒng)，再進(jìn)行不斷的調(diào)試；2012-11-16到老師處答辯； 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)摘要本課題需研究出可靠性高、易于操作的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制方法，該系統(tǒng)采用PLC控制，主要包括電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、離合器控制、進(jìn)排水電磁閥控制、循環(huán)控制、保護(hù)和聯(lián)鎖。研究的具體內(nèi)容包括：深入洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)及控制要求；控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；包括硬件設(shè)計(jì)，選擇松下PLC，各硬件模塊的介紹，軟件設(shè)計(jì)，端口懸著，編程方法； 對(duì)編寫(xiě)好的編譯程序進(jìn)行實(shí)際調(diào)試并用MCGS組態(tài)

4、軟件仿真仿真；關(guān)鍵詞全自動(dòng)洗衣機(jī)；松下PLC；MCGS組態(tài)軟件；軟件編程；控制要求； Automatic washing machine control system designSummary:The issues need to come up with a high reliability, easy to operate automatic washing machine control method, the system adopts PLC control, including motor reversing control, clutch control, into the d

5、rainage solenoid valve control, loop control, protection and interlock.The specific content of the study include:(1) In-depth structure of the washing machine and control requirements;(2) control system design; including hardware design, select Panasonic PLC, the introduction of hardware modules, so

6、ftware design, port hanging programming method;(3) the preparation of a good compiler actually debugging MCGS configuration software simulation simulation;Keyword: Automatic washing machine; Panasonic PLC;MCGS configuration software,;software programming and control requirements;一、設(shè)計(jì)目的和意義傳統(tǒng)的洗衣機(jī)采用繼電器

7、控制的優(yōu)點(diǎn)是裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、抗干擾能力強(qiáng)。但是，這也是隨之帶來(lái)的一些問(wèn)題，如絕大多數(shù)控制繼電器都是長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞，而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時(shí)也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡(jiǎn)單的改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。這種電路接線多，只適用于小型的控制電路。采用PLC控制比繼電器控制好的多，我們采用PLC來(lái)控制。 （1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電

8、路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。（2） 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。（3） 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。（4） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造，PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。二、控制要求1、按下啟動(dòng)按鈕及水位

9、選擇開(kāi)關(guān)，開(kāi)始進(jìn)水直到高(中、 低)水位，關(guān)水；2、2秒后開(kāi)始洗滌；3、洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)8秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)8秒，停2秒；4、如此循環(huán)3次，總共60秒后開(kāi)始排水，排空后脫水10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、若按下停止按扭，可手動(dòng)排水(不脫水)和手動(dòng)脫水(不計(jì)數(shù))。三、設(shè)計(jì)方案論證 PLC構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)這類(lèi)系統(tǒng)的被控對(duì)象通常比較多，分布在一個(gè)較大的區(qū)域內(nèi)，相互之間比較遠(yuǎn)，而且，被控對(duì)象之間經(jīng)常的交換數(shù)據(jù)和信息。這種系統(tǒng)的控制器采用若干個(gè)相互之間具有通信能力的PLC構(gòu)成，系統(tǒng)地上位機(jī)可以采用PLC，也可以采用工控機(jī)。如圖1所示。圖1由于本次

10、設(shè)計(jì)的系統(tǒng)只有1臺(tái)被控電機(jī)以及數(shù)量不是很多的其他被控對(duì)象，采用PLC集中控制方法，單臺(tái)PLC進(jìn)行多個(gè)對(duì)象的控制，只要適當(dāng)?shù)倪x用PLC，完全能夠完成任務(wù)。4、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、程序流程圖首先，我們按下啟動(dòng)按鈕程序開(kāi)始，洗衣機(jī)開(kāi)始進(jìn)水檢測(cè)到高水位然后電機(jī)正轉(zhuǎn)8S暫停2S然后開(kāi)始反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)8S暫停2S此過(guò)程需要三次洗滌循環(huán)；三次正反轉(zhuǎn)洗滌后，開(kāi)始排水但檢測(cè)到低水位時(shí)開(kāi)始脫水10S此次循環(huán)兩次，兩次循環(huán)后洗衣機(jī)停機(jī)并報(bào)警；如圖2開(kāi)始開(kāi)始進(jìn)水 停止 水滿洗滌正轉(zhuǎn)洗滌反轉(zhuǎn)洗滌結(jié)束報(bào)警全部停機(jī) 正8S 暫停2S 反8S 未完成3次 未完成2次 開(kāi)始排水 暫停2S 下降到低水位開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水 10S 10S

11、圖2 二、I/O端口設(shè)置PLC輸入端口對(duì)應(yīng)外部輸入設(shè)備PLC輸出端口對(duì)應(yīng)外部輸出設(shè)備X20啟動(dòng)按鈕SB0Y20進(jìn)水電磁閥YO1X21停止按鈕SB1Y21排水電磁閥YO2X22脫水感應(yīng)SQ1Y22洗滌脫水控制YO3X23高水位感應(yīng)SQ2Y23正轉(zhuǎn)接觸器KM1X24排水開(kāi)關(guān)SB2Y24反轉(zhuǎn)接觸器KM2X25、X26中（低）水位感應(yīng)SQ3、SQ4Y25停機(jī)報(bào)警器YO43、 程序說(shuō)明1、當(dāng)按下按鈕SB0后洗衣機(jī)啟動(dòng)，R0接通；當(dāng)按下按鈕SB1后洗衣機(jī)停止，原理為R9導(dǎo)通后連在各條子路上的中間繼電器常閉R9由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)閿嚅_(kāi)，使整個(gè)系統(tǒng)停止；如圖3 圖32、前面第一步中R0接通使Y20接通使排水閥Y01接

12、通開(kāi)始排水，當(dāng)高水位感應(yīng)（中水位感應(yīng)、低水位感應(yīng)）X23（X25、X26）接通使R11接通，Y20斷開(kāi)停止排水T6開(kāi)始計(jì)時(shí)；當(dāng)T6計(jì)時(shí)完后R32導(dǎo)通，使常閉中間繼電器R32斷開(kāi)，使進(jìn)水電磁閥斷開(kāi)；如圖4 圖43、當(dāng)T6 2S計(jì)時(shí)滿時(shí)使Y23接通正傳接觸器KM1觸發(fā)電機(jī)正轉(zhuǎn)，Y23接通使T0開(kāi)始電機(jī)正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)，當(dāng)T0 8S計(jì)時(shí)滿后電機(jī)暫停，接通T1開(kāi)始計(jì)時(shí)兩秒暫停；如圖5 圖54、當(dāng)T1兩秒計(jì)時(shí)滿后T1接通暫停結(jié)束，使Y24接通反轉(zhuǎn)接觸器接通，電機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，Y24接通使T2接通電機(jī)反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)開(kāi)始，計(jì)時(shí)滿時(shí)T3開(kāi)始計(jì)時(shí)兩秒電機(jī)反轉(zhuǎn)暫停兩秒；T3接通使CT100計(jì)數(shù)器減1實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)三次循環(huán)；如圖6 圖6

13、5、X24實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水，當(dāng)排水按鈕SB2接通后排水電磁閥Y02打開(kāi)開(kāi)始排水，當(dāng)C100計(jì)數(shù)滿后Y2也接通排水電磁閥Y02接通，當(dāng)脫水位感應(yīng)器SQ1接通時(shí)Y22接通開(kāi)始脫水，Y22接通觸發(fā)T4開(kāi)始計(jì)時(shí)脫水十秒；如圖7 圖76、T4接通觸發(fā)計(jì)數(shù)器C101減一實(shí)現(xiàn)漂洗循環(huán)兩次計(jì)數(shù)，當(dāng)C101計(jì)數(shù)滿時(shí)觸發(fā)Y25，停止警報(bào)器Y04接通開(kāi)始報(bào)警，Y25接通觸發(fā)T5計(jì)時(shí)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警計(jì)時(shí)3S，三秒后整個(gè)程序自動(dòng)停止；如圖8 圖8二、組態(tài)軟件仿真制作組態(tài)環(huán)境的工程制作1.工程建立1鼠標(biāo)單擊文件菜單中“新建工程”選項(xiàng)，如果MCGS安裝在D：盤(pán)根目錄下，則會(huì)在D：MCGSWORK下自動(dòng)生成新建工程，默認(rèn)的工程名為：“

14、新建工程X.MCG”(X表示新建工程的順序號(hào)，如：0、1、2等)2選擇文件菜單中的“工程另存為”菜單項(xiàng)，彈出文件保存窗口。3在文件名一欄內(nèi)輸入“水位控制系統(tǒng)”，點(diǎn)擊“保存”按鈕，工程創(chuàng)建完畢。2.建立畫(huà)面1在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”。2選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”。3將窗口名稱改為：全自動(dòng)洗衣機(jī)；窗口標(biāo)題改為：“全自動(dòng)洗衣機(jī)”；窗口位置選中“最大化顯示”，其它不變，單擊“確認(rèn)”。4在“用戶窗口”中選中“全自動(dòng)洗衣機(jī)”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動(dòng)窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時(shí)自動(dòng)加載的窗口。3.編輯畫(huà)面選中“全自動(dòng)洗衣機(jī)”窗口

15、圖標(biāo)，單擊“動(dòng)畫(huà)組態(tài)”，進(jìn)入動(dòng)畫(huà)組態(tài)窗口，開(kāi)始編輯畫(huà)面。制作文字框圖：1單擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開(kāi)繪圖工具箱。2選擇“工具箱”內(nèi)的“標(biāo)簽”按鈕，鼠標(biāo)的光標(biāo)呈“十字”形，在窗口頂端中心位置拖拽鼠標(biāo)，根據(jù)需要拉出一個(gè)一定大小的矩形。3在光標(biāo)閃爍位置輸入文字“水位控制系統(tǒng)演示工程”，按回車(chē)鍵或在窗口任意位置用鼠標(biāo)點(diǎn)擊一下，文字輸入完畢。4選中文字框，作如下設(shè)置：n 點(diǎn)擊（填充色）按鈕，設(shè)定文字框的背景顏色為：沒(méi)有填充；n 點(diǎn)擊（線色）按鈕，設(shè)置文字框的邊線顏色為：沒(méi)有邊線。n 點(diǎn)擊（字符字體）按鈕，設(shè)置文字字體為：宋體；字型為：粗體；大小為：26n 點(diǎn)擊（字符顏色）按鈕，將文字顏色設(shè)為：藍(lán)色

16、。制作畫(huà)面：1 單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標(biāo)，彈出對(duì)象元件管理對(duì)話框2從“儲(chǔ)藏罐”類(lèi)中選取罐42。3從“閥”和“泵”類(lèi)中分別選取2個(gè)閥閥44、2個(gè)馬達(dá)（馬達(dá)30)。4從“指示燈”類(lèi)中選取指示燈1（一個(gè)）和指示燈17（五個(gè)）5將藏罐、閥、泵調(diào)整為適當(dāng)大小，放到適當(dāng)位置5選中工具箱內(nèi)的流動(dòng)塊動(dòng)畫(huà)構(gòu)件圖標(biāo)，鼠標(biāo)的光標(biāo)呈“十”字形，移動(dòng)鼠標(biāo)至窗口的預(yù)定位置，點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)，在鼠標(biāo)光標(biāo)后形成一道虛線，拖動(dòng)一定距離后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，生成一段流動(dòng)塊。再拖動(dòng)鼠標(biāo)（可沿原來(lái)方向，也可垂直原來(lái)方向），生成下一段流動(dòng)塊。當(dāng)用戶想結(jié)束繪制時(shí)，雙擊鼠標(biāo)左鍵即可。當(dāng)用戶想修改流動(dòng)塊時(shí)，選中流動(dòng)塊（流動(dòng)塊

17、周?chē)霈F(xiàn)選中標(biāo)志：白色小方塊），鼠標(biāo)指針指向小方塊，按住左鍵不放，拖動(dòng)鼠標(biāo)，即可調(diào)整流動(dòng)塊的形狀。6使用工具箱中的圖標(biāo)，分別對(duì)閥，罐進(jìn)行文字注釋。依次為：進(jìn)水閥、水罐、排水閥、馬達(dá)1，馬達(dá)2。7選擇“文件”菜單中的“保存窗口”選項(xiàng)，保存畫(huà)面。6.定義數(shù)據(jù)對(duì)象前面我們已經(jīng)講過(guò)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)對(duì)象是構(gòu)成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本單元，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程也就是定義數(shù)據(jù)對(duì)象的過(guò)程。定義數(shù)據(jù)對(duì)象的內(nèi)容主要包括：l 指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類(lèi)型、初始值和數(shù)值范圍l 確定與數(shù)據(jù)變量存盤(pán)相關(guān)的參數(shù)，如存盤(pán)的周期、存盤(pán)的時(shí)間范圍和保存期限等。在開(kāi)始定義之前，我們先對(duì)所有數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行分

18、析。在本樣例工程中需要用到以下數(shù)據(jù)對(duì)象：如圖9圖9下面以數(shù)據(jù)對(duì)象“水泵”為例，介紹一下定義數(shù)據(jù)對(duì)象的步驟：1單擊工作臺(tái)中的“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)”窗口標(biāo)簽，進(jìn)入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口頁(yè)。2單擊“新增對(duì)象” 按鈕，在窗口的數(shù)據(jù)對(duì)象列表中，增加新的數(shù)據(jù)對(duì)象，系統(tǒng)缺省定義的名稱為“Data1”、“Data2”、“Data3”等（多次點(diǎn)擊該按鈕，則可增加多個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象）。3選中對(duì)象，按“對(duì)象屬性”按鈕，或雙擊選中對(duì)象，則打開(kāi)“數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置” 窗口。4將對(duì)象名稱改為：進(jìn)水閥；對(duì)象類(lèi)型選擇：開(kāi)關(guān)型；在對(duì)象內(nèi)容注釋輸入框內(nèi)輸入按照此步驟，根據(jù)上面列表，設(shè)置其他幾個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象。 MCGS與PLC的連接與調(diào)試1、串口通訊父設(shè)備，和松下編程協(xié)議端口的選擇；如圖10 圖102、 串口通訊父設(shè)備與PLC通信設(shè)置中的設(shè)置一致；如圖11 圖113、 通道連接的對(duì)應(yīng)連接；如圖12 圖124、 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析基于組態(tài)軟件的全自動(dòng)洗衣機(jī)的動(dòng)態(tài)仿真結(jié)果1、按下啟動(dòng)按鈕電機(jī)啟動(dòng)，并且指示燈隨之而亮，進(jìn)水閥打開(kāi)開(kāi)始進(jìn)水，如圖13 圖132、洗衣機(jī)自動(dòng)檢測(cè)到高水位，馬達(dá)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，高水位指示燈點(diǎn)亮；如圖14 圖143、洗衣機(jī)洗滌完畢，停止正反轉(zhuǎn)開(kāi)始排水排水閥打