基于三菱PLC的投幣式洗衣機(jī)系統(tǒng)

1、南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)論文設(shè)計題目：基于三菱PLC的投幣式洗衣機(jī)系統(tǒng)姓 名： 所在系部： 班級名稱： 學(xué) 號： 指導(dǎo)老師： 2012年12月目錄摘要III第一章 緒論11.1設(shè)計選題背景11.2選題的目的與意義11.3論文的主要內(nèi)容2第二章 可編程控制器32.1 PLC的產(chǎn)生32.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)32.2.1 PLC的硬件結(jié)構(gòu)32.2.2 PLC軟件系統(tǒng)52.3 PLC的分類52.4 PLC的工作原理62.5 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用62.5.1 PLC特點(diǎn)62.5.2 PLC應(yīng)用72.6 PLC的基本指令92.7 PLC的設(shè)計內(nèi)容及原則102.7.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容102.7

2、.2 在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則10第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計113.1 PLC的選擇113.1.1 FX2N系列的PLC113.1.2 FX2N-48MR介紹113.2 投幣式全自動洗衣機(jī)的工作原理123.2.1投幣式全自動洗衣機(jī)的工作流程圖見下圖3.2所示123.2.2投幣式全自動洗衣機(jī)的構(gòu)成133.3主要器件的選擇133.4系統(tǒng)主接線圖14第四章 控制程序設(shè)計154.1控制要求154.2 I/O分配表154.3計時器、計數(shù)器說明164.4 PLC接線圖174.5梯形圖184.6梯形圖控制說明22第五章 系統(tǒng)調(diào)試265.1硬件調(diào)試265.1.1 靜態(tài)調(diào)試265.1.2 動態(tài)調(diào)試2

3、65.2 軟件調(diào)試275.3 對本系統(tǒng)的調(diào)試27結(jié) 論28參考文獻(xiàn)29致謝30附件 指令表31摘要洗衣機(jī)的問世大大減輕了人們的負(fù)擔(dān)，節(jié)省了寶貴的時間和精力。并且隨著科技的發(fā)展,洗衣機(jī)也在不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。而今投幣式全自動洗衣機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)。由于現(xiàn)在社會生活節(jié)奏的加快, 24小時不間斷營業(yè)無人值守的自助經(jīng)營模式因其自主、自助、便利的特性,正被越來越多的人所接受。因此它被越來越多的廣大消費(fèi)者所接受。尤其在校園、軍營、工廠等洗滌條件有限、人口集中居住場所,投幣式全自動洗衣機(jī)具有非常廣闊的應(yīng)用前景。 為了滿足公共場合自助洗衣需要，全自動洗衣機(jī)又有投幣式、感應(yīng)式、IC卡式等；從控制系統(tǒng)分，有集成電路控制、單片

4、機(jī)控制和PLC控制、模糊控制等。單片機(jī)以其控制功能強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好、開發(fā)方便、體積小、價格適中等優(yōu)點(diǎn)在家用電器上得到日益廣泛的應(yīng)用。但是它也有不少的缺點(diǎn)：指令系統(tǒng)復(fù)雜，編程難度大且控制系統(tǒng)的硬件要求多種電路保護(hù)裝置；而基于PLC控制的全自動洗衣機(jī)具有編程簡單、實現(xiàn)功能齊全、外圍電路簡單、時間計算精確以及可維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。只是它的價格比單片機(jī)昂貴的多，比較適合溫度過高、震動和沖擊過強(qiáng)等工業(yè)環(huán)境，在家用電器控制中應(yīng)用并不廣泛。目前市場上的全自動洗衣機(jī)也多采用單片機(jī)控制。本文選用PLC來控制是從探究、學(xué)習(xí)的角度出發(fā)的，對PLC在工業(yè)洗衣機(jī)中的應(yīng)用也具有重要參考價值。 該畢業(yè)設(shè)計將利用三菱公司的

5、FX2N系列的PLC，設(shè)計了一個簡單的投幣式全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。并對可編程序控制器（PLC）和PLC控制系統(tǒng)的基本知識，包括PLC的定義、特點(diǎn)、分類、技術(shù)指標(biāo)、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、硬件知識及PLC控制系統(tǒng)等相關(guān)知識進(jìn)行介紹。關(guān)鍵詞:PLC；洗衣機(jī)；自助投幣第一章 緒論1.1設(shè)計選題背景 傳統(tǒng)的洗衣機(jī)采用繼電器控制的優(yōu)點(diǎn)是裝置結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、抗干擾能力強(qiáng)。但是，這也是隨之帶來的一些問題，如絕大多數(shù)控制繼電器都是長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，同時也消耗了大

6、量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費(fèi)大量時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。 隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和社會飛速發(fā)展，洗衣機(jī)成為人民日常生活息息相關(guān)的家用電器產(chǎn)品。傳統(tǒng)洗衣機(jī)基于電器的控制，已經(jīng)不能滿足人們對其自動化程度的要求了。洗衣機(jī)要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動化技術(shù)的發(fā)展。自動化技術(shù)的飛速發(fā)展，使得洗衣機(jī)由最初的半自動式發(fā)展到現(xiàn)在的全自動式，并正在向智能化洗衣機(jī)方向發(fā)展。 本論文主要著重于投幣式全自動洗衣機(jī)的控制，要求洗衣機(jī)能在投入一元后能實現(xiàn)進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、報警，所采用的控制方法操作簡單、穩(wěn)定

7、可靠、維護(hù)與維修方便。 1.2選題的目的與意義（1）掌握三菱FX2N系列PLC的原理、性能、使用特點(diǎn)和方法，提高運(yùn)用PLC梯形圖對系統(tǒng)進(jìn)行編程的能力。（2）本課題的研究可以使本人更好地掌握基于PLC控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)，提高自動化家電產(chǎn)品研發(fā)素質(zhì)，增強(qiáng)針對實際應(yīng)用進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計的能力。（3）采用PLC控制開發(fā)的周期短，開發(fā)成本低，可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場控制。PLC控制具有實時性、信號處理時間短、速度快、更能滿足各個領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項目，可靠性高，豐富的I/O卡件，質(zhì)優(yōu)價廉，性價比高，安裝簡單，維修方便，PLC控制能在高粉塵、高噪聲、強(qiáng)電磁干擾和溫度

8、變化劇烈的環(huán)境下正常工作。1.3論文的主要內(nèi)容 （1）概要闡述課題來源、研究現(xiàn)狀及研究意義。（2）簡要論述PLC的產(chǎn)生和發(fā)展，介紹PLC的工作原理及控制系統(tǒng)的設(shè)計方法、原則。（3）對基于PLC投幣式洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，主要包括控制要求、PLC選型、硬件接線、控制程序設(shè)計。第二章 可編程控制器2.1 PLC的產(chǎn)生1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC），研制出了世界上第一臺可編程控制（Programmable Logic Controller, 簡稱PLC），在美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功，并取得了滿意效果，可編程控制器由此誕生。早期的可編程控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，只

9、具有邏輯運(yùn)算功能。20世紀(jì)70年代中期，微處理器及其他大規(guī)模集成電路芯片成為其核心部件，是其具有自我診斷功能，可靠性、性價比有很大突破。到20世紀(jì)80年代，可編程控制器采用微處理器（CPU）、只讀存儲器、隨機(jī)存儲器或是單片機(jī)作為其核心，處理速度大大提高，功能更強(qiáng)體積又小。90年代末，PLC幾乎完全計算機(jī)化，各種智能模塊不斷開發(fā)出來，使其不斷擴(kuò)展著它在各類工業(yè)控制過程中的作用。PLC一直在飛速發(fā)展中，因此一直沒有比較明確的定義。1987年，國際電工委員會（IEC）對PLC做出的定義如下：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)

10、行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械和生產(chǎn)過程。而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。”定義強(qiáng)調(diào)了PLC直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境；是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，即計算機(jī)；是用軟件方式來實現(xiàn)“可編程”的。2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu) PLC實質(zhì)上是一種工業(yè)控制用的專用計算機(jī)。從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種，這里介紹一般PLC的結(jié)構(gòu)。2.2.1 PLC的硬件結(jié)構(gòu) 通用型PLC的硬件基本結(jié)構(gòu)主要由中央處理單元CPU、存儲器、輸入/輸出（I/O）模塊、電源及編程器組成。（1）中央處理單元C

11、PU PLC的CPU與通用微機(jī)的CPU一樣，是PLC的核心部分，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能，接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；用掃描方式查詢現(xiàn)場輸入裝置的各種信號狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入過程狀態(tài)寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中；診斷電源及PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等；在PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲器逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去啟閉有關(guān)的控制電路；分時、分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較和變換等動作，完成用戶程序中規(guī)定的邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，再由輸出狀態(tài)寄存器的位狀態(tài)或

12、數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容實現(xiàn)輸出控制、制表打印、數(shù)據(jù)通信等功能。以上這些都是在CPU的控制下完成的。PLC常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)或雙極型位片式微處理器。 （2）存儲器 存儲器（簡稱內(nèi)存），用來存儲數(shù)據(jù)或程序。它包括隨機(jī)存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM）等。 PLC配有系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器，分別用以存儲系統(tǒng)程序和用戶程序。系統(tǒng)程序存儲器用來存儲監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序和各種系統(tǒng)參數(shù)等，一般使用ROM；用戶程序存儲器用作存放用戶編制的梯形圖等程序，一般使用RAM，若程序不經(jīng)常修改，也可寫入到EPROM中；存儲器的容量以字節(jié)為單位。系統(tǒng)程序存儲器的內(nèi)容不能由用戶

13、直接存取。因此一般在產(chǎn)品樣本中所列的存儲器型號和容量，均是指用戶程序存儲器。 （3）輸入/輸出（I/O）模塊 I/O模塊是CPU與現(xiàn)場I/O設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接部件。PLC提供了各種操作電平和輸出驅(qū)動能力的I/O模塊供用戶選用。I/O模塊要求具有抗干擾性能，并與外界絕緣。因此，多數(shù)都采用光電隔離回路、消抖動回路、多級濾波等措施。I/O模塊可以制成各種標(biāo)準(zhǔn)模塊，根據(jù)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)來增減和組合。I/O模塊還配有各種發(fā)光二極管來指示各種運(yùn)行狀態(tài)。 （4）電源 PLC配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來對PLC的內(nèi)部電路供電。 （5）編程器 編程器分簡易型和智能型兩種。簡易型編程器只能在線編程，

14、它通過一個專用接口與PLC連接。智能型編程器即可在線編程又可離線編程，還以遠(yuǎn)離PLC插到現(xiàn)場控制站的相應(yīng)接口進(jìn)行編程。智能型編程器有許多不同的應(yīng)用程序軟件包，功能齊全，適應(yīng)的編程語言和方法也較多。 2.2.2 PLC軟件系統(tǒng) PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合。它包括系統(tǒng)程序和用戶程序。 （1）系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序及診斷程序等。監(jiān)控程序又稱為管理程序，主要用于管理全機(jī)。編譯程序用來把程序語言翻譯成機(jī)器語言。診斷程序用來診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠家提供，并固化在EPROM中，用戶不能直接存取，故也不需要用戶干預(yù)。 （2）用戶程序 用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場

15、控制的需要，用PLC的程序語言編制的應(yīng)用程序，用以實現(xiàn)各種控制要求。PLC的編程語言有梯形圖、指令表和順序功能流程圖三種。2.3 PLC的分類(1）小型PLC 連接開關(guān)量I/O模塊、模擬量I/O模塊以及其它各種特殊功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計時、計數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù) 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在128點(diǎn)以下的PLC稱為小型PLC。其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，它可以據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。( 2 ) 中型PLC 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在128-512點(diǎn)之間的PLC稱為中型PLC。它除了具有小型機(jī)所能實現(xiàn)在功能外，還具有強(qiáng)在的網(wǎng)絡(luò)通信功能、更豐富的指令系統(tǒng)、更大的內(nèi)存容量和更快的掃描速度。(3) 大型

16、PLC輸入/輸出點(diǎn)數(shù)大于512的PLC稱為大型PLC。它具有強(qiáng)大的軟件硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構(gòu)成三級通信網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化。另外大型PLC還可以采用三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器具有更高的可靠性。2.4 PLC的工作原理PLC是按照上電處理、掃描過程、出錯處理這個順序來運(yùn)行的。當(dāng)PLC處于正常運(yùn)行時，它將不斷重復(fù)圖掃描過程，不斷循環(huán)地工作下去。如果對遠(yuǎn)程I/O特殊模塊和其他通信服務(wù)暫不考慮，這樣掃描過程就只剩下“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷行”三個階段了。（1）輸入采樣階段PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入相對應(yīng)的輸入映像寄存器中。

17、此時，輸入映像寄存器被刷新。接著，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入信號如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。所以一般來說，輸入信號的寬度要大于一個掃描周期，否則很可能造成信號的丟失。（2）程序執(zhí)行階段根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，一般來說，PLC按先左后右、先上后下的步序逐句掃描。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對應(yīng)元件（“軟繼電器”）的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的

18、運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。對元件映像寄存器來說，每一個元件（“軟繼電器”）的狀態(tài)會隨著程序執(zhí)行過程而變化。 （3）輸出刷新階段 在所有指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（接通/斷開）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式輸出，最后經(jīng)過輸出端子驅(qū)動外部負(fù)載。2.5 PLC的特點(diǎn)及應(yīng)用2.5.1 PLC特點(diǎn)（1）編程簡單，使用方便 梯形圖是使用得最多的可編程序控制器的編程語言，其符號與繼電器電路原理圖相似。有繼電器電路基礎(chǔ)的電氣技術(shù)人員只要很短的時間就可以熟悉梯形圖語言，并用來編制用戶程序，梯形圖語言形象直觀，易學(xué)易懂，。（2）控制靈活，程序可變，具有很好的柔

19、性 可編程序控制器產(chǎn)品采用模塊化形式，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。可編程序控制器用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，不用改變硬件，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化，具有很好的柔性。（3）功能強(qiáng)，擴(kuò)充方便，性能價格比高 可編程序控制器內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。如果元件不夠，只要加上需要的擴(kuò)展單元即可，擴(kuò)充非常方便。與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格

20、比。（4）控制系統(tǒng)設(shè)計及施工的工作量少，維修方便可編程序控制器的配線與其它控制系統(tǒng)的配線比較少得多，故可以省下大量的配線，減少大量的安裝接線時間，開關(guān)柜體積縮小，節(jié)省大量的費(fèi)用?？删幊绦蚩刂破饔休^強(qiáng)的帶負(fù)載能力、可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和交流接觸器。一般可用接線端子連接外部接線?？删幊绦蚩刂破鞯墓收下屎艿停矣型晟频淖栽\斷和顯示功能，便于迅速地排除故障。（5）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 可編程序控制器是為現(xiàn)場工作設(shè)計的，采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，硬件措施如屏蔽、濾波、電源調(diào)整與保護(hù)、隔離、后備電池等，例如，西門子公司S7-200系列PLC內(nèi)部EEPROM中，儲存用戶原程序和預(yù)設(shè)值在一個較長

21、時間段（190小時），所有中間數(shù)據(jù)可以通過一個超級電容器保持，如果選配電池模塊，可以確保停電后中間數(shù)據(jù)能保存200天。軟件措施如故障檢測、信息保護(hù)和恢復(fù)、警戒時鐘，加強(qiáng)對程序的檢測和校驗。從而提高了系統(tǒng)抗干擾能力，平均無故障時間達(dá)到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，可編程序控制器已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。2.5.2 PLC應(yīng)用目前，可編程序控制器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各個工業(yè)部門。隨著其性能價格比的不斷提高，應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，主要有以下幾個方面：（1）邏輯控制 可編程序控制器具有“與”、“或”、“非”等邏輯運(yùn)算的能力，可以實現(xiàn)邏輯運(yùn)算，用觸點(diǎn)和電路的串、并聯(lián)，

22、代替繼電器進(jìn)行組合邏輯控制，定時控制與順序邏輯控制。數(shù)字量邏輯控制可以用于單臺設(shè)備，也可以用于自動生產(chǎn)線，其應(yīng)用領(lǐng)域最為普及，包括微電子、家電行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用。（2）運(yùn)動控制 可編程序控制器使用專用的運(yùn)動控制模塊，或靈活運(yùn)用指令，使運(yùn)動控制與順序控制功能有機(jī)地結(jié)合在一起。隨著變頻器、電動機(jī)起動器的普遍使用，可編程序控制器可以與變頻器結(jié)合，運(yùn)動控制功能更為強(qiáng)大，并廣泛地用于各種機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、裝配機(jī)械、機(jī)器人、電梯等場合。（3）過程控制 可編程序控制器可以接收溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的模擬量，通過模擬量I/0模塊，實現(xiàn)模擬量(Analog)和數(shù)字量(Digital)之間的A/D轉(zhuǎn)換和D

23、/A轉(zhuǎn)換，并對被控模擬量實行閉環(huán)PID（比例-積分-微分）控制?，F(xiàn)代的大中型可編程序控制器一般都有PID閉環(huán)控制功能，此功能已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、加熱爐、鍋爐等設(shè)備，以及輕工、化工、機(jī)械、冶金、電力、建材等行業(yè)。 （4）數(shù)據(jù)處理可編程序控制器具有數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序和查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以是運(yùn)算的中間參考值，也可以通過通信功能傳送到別的智能裝置，或者將它們保存、打印。數(shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人柔性制造系統(tǒng)，也可以用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。（5）構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)控制 可編程序控制器的通信包括主機(jī)與遠(yuǎn)程I

24、/0之間的通信、多臺可編程序控制器之間的通信、可編程序控制器和其他智能控制設(shè)備(如計算機(jī)、變頻器)之間的通信。可編程序控制器與其他智能控制設(shè)備一起，可以組成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)。當(dāng)然，并非所有的可編程序控制器都具有上述功能，用戶應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇可編程序控制器，這樣既能完成控制任務(wù)，又可節(jié)省資金。2.6 PLC的基本指令（1）LD/LDI指令：LD和LDI指令是連接在母線連接的觸點(diǎn)，表示操作開始，LD是常開觸點(diǎn)，LDI是常閉觸點(diǎn)。（2）AND/ANI指令：AND和ANI指令是串聯(lián)連接的觸點(diǎn)，AND是常開觸點(diǎn)，ANI是常閉觸點(diǎn)。（3）OR/ORI指令：OR和ORI指令是并聯(lián)連

25、接的觸點(diǎn)，執(zhí)行邏輯 “或” 的功能，OR是常開觸點(diǎn)，ORI是常閉觸點(diǎn)。（4）OUT指令：OUT指令執(zhí)行邏輯輸出的功能，條件成立時為ON，條件不成立時為OFF。（5）ANB/ORB指令：ANB完成支路間的串聯(lián)的功能，用于執(zhí)行支路之間 “于”操作；ORB完成支路間的并聯(lián)的功能，用于執(zhí)行支路之間 “或”操作。（6）比較指令： CMP（Compare）的功能指令編號為FNC10，16位運(yùn)算占7個程序步，32位運(yùn)算占13個程序步。（7）傳送指令：MOV的功能號為FNC12，它是將源操作數(shù)的內(nèi)容傳送目標(biāo)操作數(shù)。（8）四則邏輯運(yùn)算指令 二進(jìn)制加法指令A(yù)DDADD的功能號為FNC20，它是將源操作數(shù)S1和S2

26、中的16位二進(jìn)制數(shù)相加，然后運(yùn)算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)中。 二進(jìn)制減指令SUBSUB的功能號為FNC21，它是將源操作數(shù)S1和S2中的16位二進(jìn)制數(shù)相減,然后運(yùn)算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)中。 二進(jìn)制乘法指令MULMUL的功能號為FNC22，它是將源操作數(shù)S1和S2中的16位二進(jìn)制數(shù)相乘，然后運(yùn)算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)為首地址的軟元件中。 二進(jìn)制除法指令DIVDIV的功能號為FNC22，它是將源操作數(shù)S1和S2中的16位二進(jìn)制數(shù)相除,然后運(yùn)算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)D中，余數(shù)傳送到D+1中。2.7 PLC的設(shè)計內(nèi)容及原則2.7.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容（1）選擇用戶輸入設(shè)備(

27、按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)、傳感器等)、輸出設(shè)備(繼電器、接觸器、信號燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象(電動機(jī)、電磁閥等)。這些設(shè)備屬于一般的電器元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書籍中已有介紹。（2）PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（3）分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。（4）設(shè)計控制程序。包括設(shè)計梯形圖、指令表(即程序清單)或控制系統(tǒng)流程圖。控制程序是控制整個系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全、可靠的關(guān)鍵?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計必須

28、經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿足要求為止。（5）編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。包括說明書、電器固件及電器元件明細(xì)表等。2.7.2在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則（1）最大限度地滿足被控對象的控制要求。設(shè)計前，應(yīng)深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電器控制方案，協(xié)同解決設(shè)計中出現(xiàn)的各種問題。（2）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（3）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇容量時，應(yīng)適當(dāng)留有裕量。第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 PLC的選擇本論文將選擇型號為三菱FX2N-48MR的PLC。見下圖3.1所示圖3.1 FX2N-48MR3.1.1 FX2N系列的P

29、LCFX2N系列的PLC是小型化，高速度，高性能和所有方便都是相當(dāng)于FX系列PLC中最高檔次的超小形程序裝置。除輸入出16-25點(diǎn)的獨(dú)立用途外，還可以適用于在多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。系統(tǒng)配置既固定又靈活：在基本單元上連接擴(kuò)展單元或擴(kuò)展模塊，可進(jìn)行16-256點(diǎn)的靈活輸入輸出組合。備有可自由選擇，豐富的品種可選用16/32/48/64/80/128點(diǎn)的主機(jī)，可以采用最小8點(diǎn)的擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò)展。可根據(jù)電源及輸出形式，自由選擇。令人放心的高性能程序容量：內(nèi)置800步RAM（可輸入注釋）可使用存儲盒，最大可擴(kuò)充至16K步。3.1.2 F

30、X2N-48MR介紹(1)靈活的配置 除了具有滿足特殊需求的大量特殊模塊外,6個基本單元中的每個單元可擴(kuò)展至256I/O。 (2)高速運(yùn)算 基本指令:0.08us/指令,應(yīng)用指令:1.52至幾百us/指令。 (3)突出的寄存器容量 FX2N系列包括8K步內(nèi)置RAM寄存器,用一個寄存器盒可擴(kuò)展到16RAM或EEPROM。 (4)豐富的元件資源 3072點(diǎn)輔助繼電器,256點(diǎn)計時器,235點(diǎn)計數(shù)器,8000數(shù)據(jù)儲存器。3.2投幣式全自動洗衣機(jī)的工作原理3.2.1投幣式全自動洗衣機(jī)的工作流程圖見下圖3.2所示開始進(jìn)水洗衣排水脫水結(jié)束圖3.2 全自動洗衣機(jī)工作流程圖 洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水、洗衣、排水

31、和脫水4個過程組成。全自動洗衣機(jī)中，這4個過程可做到全自動依次運(yùn)行，直至洗衣結(jié)束。 全自動洗衣機(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，從而實現(xiàn)自動控制的。水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高、低水位；電磁進(jìn)水閥起著通/斷水源的作用。進(jìn)水時，電磁進(jìn)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(jī)啟動；脫水時，脫水桶啟動。3.2.2投幣式全自動洗衣機(jī)的構(gòu)成以波輪式洗衣機(jī)為例：波輪式全自動洗衣機(jī)主要由機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)和支撐吊桿系統(tǒng)等組成，以一個電動機(jī)完成洗滌和脫水。波輪式投幣洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放

32、的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩水）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。外桶下部壁上裝有儲氣管，與水位傳感器連接，控制水位高低。桶壁上部開有溢水孔，用于排出溢水和漂洗時洗滌液泡迅速排出。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。進(jìn)水時，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶甩干。投幣器掛在洗衣機(jī)體側(cè)面也可以掛在墻壁上，體積小，美觀大方。通過對投幣總值進(jìn)行判別就可以啟動

33、不同的洗滌程序（一元單脫水、兩元快洗、三元標(biāo)準(zhǔn)洗）。投幣器只識別一圓人民幣硬幣，其它游戲幣或代用幣無效，投入的無效幣會自動從退幣口退出，還具備防吊幣、 防鉤功能。3.3主要器件的選擇（1）電動機(jī) 選擇YY104-180型號單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動機(jī)，功率180瓦，額定電壓220V，轉(zhuǎn)速1350r/min，電流1.7A。（2）壓力開關(guān)壓力開關(guān)采用高精度、高穩(wěn)定性能的壓力傳感器和變送電路，再經(jīng)專用 CPU 模塊化信號處理技術(shù)，實現(xiàn)對介質(zhì)壓力信號的檢測、顯示、報警和控制信號輸出。壓力開關(guān)可以廣泛用于石油、化工、冶金、電力、供水等領(lǐng)域中對各種氣體、液體的表壓、絕壓的測量控制，是工業(yè)現(xiàn)場理想的智能化測控儀表。

34、（3）投幣器投幣器主要功能包括四個部分：一是用于產(chǎn)生高頻方波的振蕩電路，二是用于控制真假幣流向的電磁閘門，三是用于檢測硬幣投入過程的各個位置的光電傳感器，最后就是控制所有檢測和控制的電路的集中控制單元。（4）進(jìn)、排水電磁閥 電磁閥是用電磁控制的工業(yè)設(shè)備，用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整介質(zhì)的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥是用電磁的效應(yīng)進(jìn)行控制，主要的控制方式由繼電器控制。這樣，電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預(yù)期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調(diào)節(jié)閥等。（5）電磁離合器 電磁離合器靠線圈的通斷

35、電來控制離合器的接合與分離。電磁離合器可分為：干式單片電磁離合器，干式多片電磁離合器，濕式多片電磁離合器，磁粉離合器，轉(zhuǎn)差式電磁離合器等。電磁離合器工作方式又可分為：通電結(jié)合和斷電結(jié)合。3.4系統(tǒng)主接線圖 系統(tǒng)主接線圖見下圖3.3所示(單相異步交流電機(jī)，1、2為主繞組，3、4為副繞組)：圖3.3 全自動洗衣機(jī)主電路接線圖第四章 控制程序設(shè)計4.1控制要求 投幣式全自動洗衣機(jī)的控制要求描述如下:（1）通電狀態(tài)，放入待洗衣服和洗衣粉并蓋上洗衣蓋子，洗滌過程若打開蓋子，則停止工作，蓋上蓋子繼續(xù)工作。但是當(dāng)在進(jìn)行加水，排水時，不會停止。 （2）當(dāng)投幣總值1元時，進(jìn)行單獨(dú)脫水工作方式且其指示燈亮；當(dāng)投幣

36、總值2元時，進(jìn)行快洗工作方式且其指示燈亮；當(dāng)投幣總值3元時，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)洗工作方式且其指示燈亮。在投幣數(shù)超過2個后，立即開始進(jìn)水。（3）若投幣沒滿3個，合上蓋子后，有15秒時間選擇投幣個數(shù)，否則15秒后開始按投幣個數(shù)自動選擇工作方式，或按下啟動按鈕立即開始工作。若投幣滿3個，合上蓋子后，則立即工作。投幣滿3個或洗衣機(jī)工作時無法繼續(xù)進(jìn)行投幣。（4）洗滌時，電機(jī)正轉(zhuǎn)5秒，然后反轉(zhuǎn)5秒。如此算作1次，則快洗循環(huán)60次，標(biāo)準(zhǔn)洗循環(huán)100次。（5）開始漂洗，重復(fù)正反轉(zhuǎn)過程，漂洗兩遍，排空后高速脫水120秒。完成后報警燈亮。如果打開蓋子，則報警立即結(jié)束，否則10秒后自動結(jié)束。（6）衣服完成后，復(fù)位進(jìn)入下一輪洗

37、衣準(zhǔn)備。4.2 I/O分配表(1) 輸入元件分配表如下表4-1所示表4-1輸入元件分配 元件名稱元件符號 輸入點(diǎn)編號1元投幣接近開關(guān)SB1X0蓋子壓力開關(guān)SQ1X1手動啟動開關(guān)SB2X2低水位開關(guān)SQ2X2高水位開關(guān)SQ3X3(2) 輸出元件分配表如下表4-2所示表4-2 輸出元件分配 元件名稱 元件符號 輸入點(diǎn)編號投幣箱開關(guān)KM1Y0一元單脫KM2Y1二元輕洗KM3Y2三元標(biāo)洗KM4Y3電動機(jī)正轉(zhuǎn)KM5Y4電動機(jī)反轉(zhuǎn)KM6Y5進(jìn)水開關(guān)KM7Y6排水開關(guān)KM8Y7報警指示HL1Y104.3計時器、計數(shù)器說明（1）計時器說明表如下表4-3所示表4-3計時器說明 器件號設(shè)定值說明T0150投第一個

38、幣計時T1150投第二個幣計時T250電動機(jī)正轉(zhuǎn)計時T350電動機(jī)反轉(zhuǎn)計時T4100報警計時T250120脫水計時（2）計數(shù)器說明表如下表4-4所示表4-4 計數(shù)器說明 器件號設(shè)定值說明C01投幣數(shù)一個C12投幣數(shù)二個C23投幣數(shù)三個C360快洗計數(shù)C4100標(biāo)洗計數(shù)C52開始進(jìn)行第一次漂洗C63開始進(jìn)行第二次漂洗C73開始脫水4.4 PLC接線圖投幣箱開關(guān)單脫快洗標(biāo)洗正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)進(jìn)水排水報警 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y10comX0X1X2X3X4 硬幣計數(shù) 壓力開關(guān) 啟動開關(guān)低水位開關(guān)高水位開關(guān)SB1SQ1SB2SQ2SQ3KM1KM2KM3KM4KM5 KM6KM7K

39、M8HL4 com24VFX2N-48MR PLC外部接線圖如下圖4.1所示PLCFX2N 圖4.1 PLC接線圖4.5梯形圖 4.6梯形圖控制說明 投幣一次，X000閉合一次，C0，C1，C2將分別計數(shù)。 在洗衣機(jī)工作時，或投幣滿3個投幣箱開關(guān)閉合，無法再進(jìn)行投幣。 投幣個數(shù)為一個，或二個時，合上蓋子后等待時間15秒。 15秒后確定工作方式，也可投幣后手動確定。當(dāng)投幣個數(shù)是三的時，直接選擇工作方式。 一元單脫，或洗完排水后脫水，MO帶電，電動機(jī)高速正轉(zhuǎn)90秒。進(jìn)水完成后洗衣，電動機(jī)正轉(zhuǎn)5秒。 正轉(zhuǎn)完成后，開始反正5秒。 反正5秒后計為一次，快洗60次，標(biāo)洗100次。 第二次，或第三次進(jìn)水完成

40、計數(shù)。 投幣數(shù)超過2個，或排水后開始進(jìn)水，低水位開關(guān)X003斷開。到達(dá)高水位開關(guān)時，X004斷開，進(jìn)水停止。當(dāng)漂洗2次后，排水完成后無法進(jìn)水。 洗衣或漂洗完成后進(jìn)行排水。排水時無法進(jìn)水，進(jìn)水時無法排水。C5，C6防止漂洗前進(jìn)水后直接開始脫水。 脫水后報警，10秒后結(jié)束，打開蓋子報警也結(jié)束。 投幣計數(shù)時不會相互沖突。 T3使電動機(jī)能正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)循環(huán)；C5使電動機(jī)第二次正反轉(zhuǎn)循環(huán)進(jìn)行第一次漂洗；C6使電動機(jī)第三次正反轉(zhuǎn)循環(huán)進(jìn)行第二次漂洗。 報警結(jié)束后，或報警時打開蓋子，全部復(fù)位。第5章 系統(tǒng)調(diào)試5.1硬件調(diào)試硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器等，對用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與

41、動態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。5.1.1靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢測。 第一步：目測。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。 第二步：用萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。 第三步：加電檢測。給plc加電，檢測所有的端口和外部器件的電源端是否符合要求的值 第四步：是聯(lián)機(jī)檢查。因為只有用可編程控制器開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。 5.1.2動態(tài)調(diào)試 動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。動態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。 由分到合是指首先按邏輯功能

42、將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時，與該元件無關(guān)的 器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，在對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。 由近及遠(yuǎn)是將信號流經(jīng)的各器件按照距離可編程控制器的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時，仍采用去掉無關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會定位故障元件了。5.2軟件調(diào)試軟件調(diào)試是通過對擁護(hù)程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯誤與邏輯錯誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯誤。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查

43、梯形圖的錯誤并修改程序再進(jìn)行調(diào)試，如此反復(fù)直到調(diào)試成功。5.3對本系統(tǒng)的調(diào)試由于條件有限，本系統(tǒng)程序僅僅利用了三菱PLC仿真軟件GX-Simulator6-C進(jìn)行了仿真調(diào)試，在調(diào)試中遇到了好多問題，如：（1） 脫水時打開蓋子再次合上后無法繼續(xù)工作，是因為沒有選擇具有時間積累作用的計時器；（2） 在開始漂洗時，排水也開始，是因為當(dāng)C3復(fù)位前的瞬間排水線路也通并自鎖等。在遇到問題后認(rèn)真思考，不斷調(diào)試修改，直至正確。結(jié) 論通過一段時間的努力，終于完成了PLC對投幣式全自動洗衣機(jī)的設(shè)計。在這個過程中，使我學(xué)到了很多知識，積累了許多寶貴的經(jīng)驗，鍛煉了自己的獨(dú)立思考能力和實踐動手能力。進(jìn)一步加深了解了PL

44、C在實踐當(dāng)中的應(yīng)用。熟悉了PLC硬件的工作原理，完成了整個系統(tǒng)的模擬調(diào)試，通過對系統(tǒng)的不斷修改和調(diào)試，基本上達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計要求。對三菱PLC的特點(diǎn)有了進(jìn)一步的了解。同時也對全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)有了深入的理解。全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了PLC的特點(diǎn)，對按鈕、電磁閥、開關(guān)等其他一些輸入輸出點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行控制，實現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PLC內(nèi)計數(shù)器控制,所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間。可以把上面設(shè)定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來編程。只要稍作改變,就可以設(shè)計出諸如要多洗多甩的牛仔類衣物,輕洗輕甩的羊毛類衣物以

45、及通用的標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序,充分表其實用性。參考文獻(xiàn)1 魏志精.可編程控制器應(yīng)用基礎(chǔ)電子工業(yè)出版社,2010.2 張鳳珊.電氣控制及可編程序控制器.中國輕工業(yè)出版社,2009.3 潘月琴.全自動洗衣機(jī)的維修北京科學(xué)技術(shù)出版社,2011.4 廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用北京機(jī)械工業(yè)出版社,2010.5 李國厚.PLC原理及應(yīng)用設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社,2011.6 潘海燕.波輪式全自動洗衣機(jī)的單片控制.電子世界，2012.7 王玉梅.全自動洗衣機(jī)的模糊控制系統(tǒng).濰坊學(xué)院學(xué)報,2011.8 榮俊昌.全自動洗衣機(jī)原理與維修.高等教育出版社,2007.9 趙雅君家用電器中的自動控制系統(tǒng)M北京：中國輕工業(yè)出版社，2009.10 倪遠(yuǎn)平模糊控制器的硬件電路實現(xiàn)J電工技術(shù),2009.11 王俊普模糊集和及其應(yīng)用M上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社,2010.12 倪遠(yuǎn)平21世紀(jì)的核心技術(shù)模糊邏輯控制技術(shù)