工業(yè)洗衣機PLC控制系統(tǒng)設計畢業(yè)論文

1、設計（論文）題目 工業(yè)洗衣機PLC控制系統(tǒng)設計 學 院： 電子與信息工程學院 學生姓名： XXX 專業(yè)班級： 09應用電子技術2班 學 號： 2009108234 指導教師： 羅坤明 2012 年 5 月 20 日摘要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機、PLC的應用不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)的控制技術的不斷更新。本篇論文描述了采用可編程控制器（三菱FX2N系列PLC）作為核心控制部件，并利用計算機對工業(yè)洗衣機進行模擬監(jiān)控的控制系統(tǒng)總體控制，設計出了系統(tǒng)結構圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案，實現(xiàn)洗滌、漂洗、脫水過程。根據(jù)工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)總體控制要求和特點，為使洗衣機操作的整個流程

2、更直接明白化，本論文就利用通過PLC控制全自動洗衣機并MCGS來仿真進行了調查，實現(xiàn)了全自動洗衣機的正常運行和強制性停止功能。關鍵詞：三菱FX2N系列PLC 工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng) PLC程序設計 MCGS目錄引言31 PLC的控制系統(tǒng)設計原則和設計步驟41.1 PLC的定義41.2 設計原則42 課程設計PLC全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計52.1 工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)的設計要求52.1.2 強制停止72.2 工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)程序設計72.2.1 數(shù)字量輸入與輸出部分72.2.2 I/O接線圖83.工業(yè)洗衣機PLC控制系統(tǒng)梯形圖和指令程序設計93.1 PLC控制系統(tǒng)梯形圖93.2 指令程序設計94工業(yè)

3、洗衣機的MCGS組態(tài)軟件控制104.1 MCGS組態(tài)軟件概述104.2工業(yè)洗衣機工程及動畫設計104.2.1 畫面設計及動畫連接105 MCGS與PLC的連接與調試14設計小結16謝辭17參考文獻18附錄1：PLC控制系統(tǒng)梯形圖19引言工業(yè)洗衣機主要用于賓館、酒店、學校宿舍等需要洗衣量大、洗衣次數(shù)頻繁的地方，這就要求洗衣機的洗滌效果好、容量大、噪聲低、運行平穩(wěn)，基于這些要求，工業(yè)洗衣機首選滾筒式結構。現(xiàn)代滾筒式洗衣機，一般具有洗滌和脫水兩個同心桶結合于一體，可分別進行洗滌和脫水的雙用功能，其進水、排水都采用電磁閥，由程序控制器按照人們預先設計好的程序不斷發(fā)出指令，驅動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過

4、程自動完成。從控制方式的發(fā)展階段上看，傳統(tǒng)工業(yè)洗衣機的程序控制與水位等控制是分開的，目前已淘汰，隨著計算機的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)硬件化，單片機與PLC已成為洗衣機的主流控制器。而該設計中采用三菱FX2N系列PLC作為工業(yè)洗衣機的控制系統(tǒng)，在這里我們有必要詳細介紹三菱的FX2N系列可編程控制器的性能指標，硬件組成和指令。PLC的編程困難在于要針對選擇的PLC型號進行資源配置，設計控制系統(tǒng)以及運用MCGS組態(tài)模擬仿真。該設計工業(yè)洗衣機的洗滌、漂洗工藝一般由正反轉洗滌、漂洗，均布排水和脫水等幾部分組成，采用了三菱FX2N系列PLC作為工業(yè)洗衣機的控制系統(tǒng)。它是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專

5、為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計，它的使用提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這對于使用者來說，具有重要的經(jīng)濟意義。1 PLC的控制系統(tǒng)設計原則和設計步驟1.1 PLC的定義 PLC自問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產和發(fā)展標準化，國際電工委員會（IEC）先后頒布了PLC標準的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程控制器，用于其內部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。1.2 設計原則PLC控

6、制系統(tǒng)是為工藝流程服務的，所以它首先要能很好的實現(xiàn)工藝提出的控制要求。PLC控制系統(tǒng)的設計應遵循以下原則：（1） 根據(jù)工藝流程進行設計，力求設計出來的控制系統(tǒng)能最大限度滿足控制要求。（2） 在滿足控制要求的前題下，盡量減少PLC系統(tǒng)硬件費用。（3） 考慮到以后控制要求的變化，所以控制系統(tǒng)設計時應考慮到PLC的可擴展性?？刂葡到y(tǒng)使用和維護方便、安全可靠。2 課程設計PLC全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計2.1 工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)的設計要求 洗衣機的工作流程由進水洗衣排水脫水四個過程組成，執(zhí)行洗滌（1次）漂洗（2次）報警為一周期，全自動一次運行，直至洗衣結束。洗衣機的工作流程示意圖見圖2-1。自動洗衣機的

7、進水、洗衣、排水、脫水是通過水位開關，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，水位開關用來控制進水到洗衣機內高低水位，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，洗衣時，洗滌電動機啟動，脫水時，脫水桶啟動。開 始按啟動鍵進 水達到上限位液位停止進水（洗滌）正、反轉5次正轉2s反轉2s排 水是否到下限位脫 水(漂洗)正反轉3次漂洗2次洗完 報警結 束圖2-1 工業(yè)洗衣機工作流程示意圖 強制停止“強制停止”方式具體控制要求如下：若按下“強制停止”按扭，洗衣過程停止，即洗滌電機和脫水桶轉、進水電磁閥和排水電磁閥全部閉合。2.2 工

8、業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)程序設計 數(shù)字量輸入與輸出部分這個控制系統(tǒng)的輸入有啟動按鈕、停止按鈕、排水按鈕、上限位水位、下限位水位共5個輸入點，輸出有兩位數(shù)碼管（A1 B1 C1 D1 ,A2 B2 C2 D2）、進水、排水、正轉攪拌、反轉攪拌、脫水、報警共14個輸出點。具體PLC的輸入/輸出（I/O）端口分配表如表2.1。表2.1 輸入/輸出（I/O）端口分配表 I/O接線圖工業(yè)洗衣機PLC的外部接線示意圖如圖2-2所示。數(shù)碼管圖2-2 外部接線圖3.工業(yè)洗衣機PLC控制系統(tǒng)梯形圖和指令程序設計3.1 PLC控制系統(tǒng)梯形圖在本程序中，M0是按下啟動按鈕的輔助繼電器，M1是漂洗標志位，M2是停止自動洗衣機

9、的輔助繼電器，M3是排水閥按鈕的輔助繼電器，M4是洗衣機上限位液位的輔助繼電器，M5洗衣機下限位液位的輔助繼電器，M6是停止標志，M7是停止標志位，M8是洗衣機暫停的輔助繼電器。如附錄1所示。3.2 指令程序設計指令表如圖3-1圖3-1 指令表4工業(yè)洗衣機的MCGS組態(tài)軟件控制4.1 MCGS組態(tài)軟件概述MCGS即“監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)”，由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成，是為工業(yè)過程控制和實時監(jiān)測領域服務的通用計算機系統(tǒng)軟件，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的突出特點。MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存

10、放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結果數(shù)據(jù)庫，其與MCGS運行環(huán)境一起，構成了用戶應用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程”。MCGS運行環(huán)境是用戶應用系統(tǒng)的運行環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。4.2工業(yè)洗衣機工程及動畫設計 畫面設計及動畫連接 （1）建立新畫面在MCGS組態(tài)平臺上，單擊“用戶窗口”，在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，則產生新“窗口0”，如圖4-1所示。圖

11、4-1 新建用戶窗口選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”，將窗口名稱改為“工業(yè)洗衣機”，將窗口標題改為“工業(yè)洗衣機”，將窗口背景顏色改為“水藍色”，在窗口設置中選中“最大化顯示”。其它不變，單擊“確認”，如圖4-2。圖4-2 設置用戶窗口屬性選中剛創(chuàng)建的“工業(yè)洗衣機”用戶窗口，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫制作窗口，如圖4-3。圖4-3 動畫制作窗口（2）單擊工具條中的“工具箱”按鈕，則打開動畫工具箱，為了快速構圖和組態(tài)，MCGS系統(tǒng)內部提供了常用的圖元、圖符、動畫構件對象，如圖4-4所示。圖4-4 繪圖工具箱窗口及對象元件（3）整體畫面最后生成的畫面如下圖4-5所示：圖4-

12、5 控制主界面（4）動畫連接MCGS實現(xiàn)圖形動畫設計的主要方法是將用戶窗口中的圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關性連接，并設置相應的動畫屬性。在系統(tǒng)運行過程中，圖形對象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅動，從而實現(xiàn)了圖形的動畫效果。 單擊“策略工具箱”中的“腳本程序”，把鼠標移出“策略工具箱”，會出現(xiàn)一個小手，把小手放在上，單擊鼠標左鍵，則顯示如圖4-6所示： 圖4-6 腳本程序策雙擊進入腳本程序編輯環(huán)境，按如下程序輸入，如圖4-7所示。圖4-7 腳本程序編譯窗口5 MCGS與PLC的連接與調試 在工業(yè)洗衣機MCGS組態(tài)軟件開發(fā)平臺上，單擊“設備窗口”，在單擊“設備組態(tài)”按鈕進入

13、設備組態(tài)。從“工具條”中單擊“工具箱”。彈出“設備工具箱”對話框。單擊“設備管理”按鈕，彈出“設備管理”對話框。從“可選設備”雙擊“通用設備”，找到“串口通訊父設備”雙擊，選中其下的“串口通訊父設備”雙擊或單擊“增加”按鈕，加到右面以選設備。再雙擊“PLC設備”，找到“三菱”雙擊“三菱_FX系列編程口”，選中“三菱_FX系列編程口”雙擊或單擊“增加”按鈕，加到右面已選設備。如圖5-1所示。圖5-1 設備管理雙擊“通用串口父設備0-【通用串口父設備0】”彈出“設備屬性設置”對話框，如圖5-2按實際情況進行設置。圖5-2設備屬性設置 選中“內部屬性”中“設置設備內部屬性”，出現(xiàn)圖標，單擊圖標，具體

14、設置如圖5-3所示。在“設備調試”中就可以在線調試，如圖5-4所示。 圖5-3設置設備內部屬性圖5-4 設備調試設計小結通過該系統(tǒng)的設計，對三菱FX系列的特點有了更深的理解，工業(yè)洗衣機控制系統(tǒng)利用了三菱FX系列PLC與MCGS組態(tài)軟件的特點，對按扭、電磁閥、開關等其他一些輸入/輸出點進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。這次在畢業(yè)設計中，我及時與老師交流，并嚴格按照進度表按時完成各階段的任務。通過這次設計，學到了許多東西，設計中，我常遇到不懂或不明白的地方，除了查閱相關資料，老師們也給了我很多的指導，在老師們的指導下改進設計方案，為了一個問題苦苦思索，為了一個問題的圓滿解決而高興，其中的困惑

15、、苦惱、興奮激動只有自己知道。這次畢業(yè)設計的體會，我收獲至深。最重要的是體會到，一遇到問題，不要苦惱煩心，首先要分析問題，及時請教，抓緊的每分每秒，對需要調整的地方及時做出改動，不能墨守成規(guī)，做人也是同樣的道理。 謝辭回顧起此次畢業(yè)設計，至今我仍感慨頗多，可以說是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時鞏固了以前所學的知識，也學到了很多在書本上沒有學過的知識，通過這次畢業(yè)設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的。 本設計是在老師們的悉心關懷和精心指導下完成的，在繁忙的教學工作的同時，老師們犧牲自己的休息時間給予了耐心和指導，幫助我解決設計中遇到的各種問題，指導我圓滿的完成畢業(yè)設計。 由于我的水平和經(jīng)驗的不足，不可避免的，我的這次畢業(yè)設計會存在一些缺漏和不完善的地方，還有待老師們的批評指正！在此，衷心感謝老