基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)_說明

1、 . . . XX市XXXX學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)姓名：XXXX學(xué)號：XXXX系部：電子工程系專業(yè)：電氣自動(dòng)化技術(shù)設(shè)計(jì)題目：小型家庭全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：XXX職稱：XX 2012年4 月摘 要隨著生活水平的提高和生活節(jié)奏的加快，洗衣機(jī)作為一種代替人們手工洗滌衣服的家用電器已成為我們生活中不可缺少的物品。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，洗衣機(jī)的性能不斷提高，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，最早的洗衣機(jī)是人工驅(qū)動(dòng)的攪拌，后來采用機(jī)械驅(qū)動(dòng)，成為現(xiàn)代洗衣機(jī)。今年來隨著人類與環(huán)境問題和資源問題的尖銳化，人們的環(huán)保意識和節(jié)能意識的不斷提高，環(huán)保和節(jié)能的洗衣機(jī)越來越受到人們的青睞，成為洗衣機(jī)的發(fā)展趨勢。根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理，利用可

2、編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制，說明了PLC控制的原理方法，特點(diǎn)與控制洗衣機(jī)的特色。PLC的優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長等，為了進(jìn)一步提高全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能和性能，避免傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動(dòng)洗衣機(jī)這個(gè)課題。關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制；可編程控制器（PLC）；簡化結(jié)構(gòu)； 環(huán)保節(jié)能23 / 29目 錄引言 11 緒論21.1課題研究的目的和意義21.2本課題研究的主要容22 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)32.1 系統(tǒng)簡介32.1.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理32.1.2 設(shè)備控制要求42.1.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)42.2 控制主電路52.3 可編程序控制器(PLC)5 2

3、.3.1 PLC發(fā)展概況和發(fā)展方向52.3.2 PLC的選型62.3.3 FX2n功能介紹 102.3.4 I/O分配表112.3.5 PLC外部接線圖11 2.4 水位檢測122.4.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)122.4.2 進(jìn)水排水電磁閥122.4.3 水位測試器133 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)13 3.1 編程軟件介紹143.1.1 PLC控制程序流程圖143.1.2 PLC梯形圖程序144 系統(tǒng)檢測與調(diào)試174.1 檢測與調(diào)試流程174.2 檢測與調(diào)試結(jié)果185 工作總結(jié)19致20參考文獻(xiàn)21附錄一22引言從古到今，洗衣機(jī)都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這項(xiàng)勞動(dòng)并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓

4、、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動(dòng)，留給人們的感受常常是辛苦勞累。1874年，“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)美國人比爾。布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)。1880年，美國又出現(xiàn)了蒸氣洗衣機(jī)，蒸汽動(dòng)力開始取代人力。之后，水力洗衣機(jī)，燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。1911年，美國試制成功世界上第一臺電動(dòng)洗衣機(jī)，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開端。1922年，電動(dòng)洗衣機(jī)迎來了一種嶄新的洗衣方式攪拌式。攪拌式洗衣機(jī)由美國瑪依塔格公司研制成功。70年代后期，微電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。然而隨著社會經(jīng)濟(jì)的增長，人們生活水平的提高，全自動(dòng)洗衣機(jī)對于老百姓來說已不再是一種

5、奢侈品，它已普與到廣大的老百姓生活當(dāng)中，成為了人們家電生活的一部分。雖然科技在不斷進(jìn)步，洗衣機(jī)的技術(shù)也在不斷更新，但對于老百姓而言經(jīng)濟(jì)實(shí)惠和人性化操作才是最為重要的，而不是大量的說明書和繁瑣的操作。對此本設(shè)計(jì)主要圍繞簡化結(jié)構(gòu)、降低成本、提高性能而展開設(shè)計(jì)的。該設(shè)計(jì)選用的是可編程控制器（PLC）來進(jìn)行自動(dòng)化控制?？删幊炭刂破鳎≒LC）是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)化控制裝置，普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣原理圖編制的梯形圖語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，編程容易，功能擴(kuò)展方便，修改靈活，而且結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強(qiáng)。近年來在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化主要支柱之一。根據(jù)論文的要求采用三菱F

6、X2n為核心部件，在對電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的次數(shù)、洗衣次數(shù)、洗衣過程次數(shù)和進(jìn)水量進(jìn)行設(shè)定后，洗衣機(jī)自動(dòng)完成洗衣過程（包括進(jìn)水、洗衣、排水、脫水、報(bào)警）。1 緒論1.1 課題研究的目的和意義本課題主要著重全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，要求洗衣機(jī)能實(shí)現(xiàn)進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、報(bào)警，所采用的控制方法操作簡單、未定可靠、維護(hù)與維修方便?？刂品椒ù_定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的時(shí)間、調(diào)試周期，且要降低成本。傳統(tǒng)的洗衣機(jī)采用繼電器控制，其優(yōu)點(diǎn)是裝置結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)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?/p>

7、起產(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)生大量的熱與噪音，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，如果有簡單的改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量的時(shí)間與人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。這種電路接線多，只適用與小型的控制電路。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)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，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。可以用于各種

8、規(guī)模的工業(yè)控制場合。（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)與建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場所。（5） 體積小，重量輕，能耗低，由于體積小很容易裝入機(jī)械部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.2 本課題研究的主要容本課題需研制出可靠性高、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

9、合器控制、進(jìn)排水電磁閥控制、循環(huán)控制、保護(hù)和互鎖。研究的具體容包括：（1） 深入了解洗衣機(jī)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)與控制要求。（2） 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包括硬件設(shè)計(jì)，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設(shè)計(jì)，編程方法。（3） 對編寫好的編譯程序進(jìn)行實(shí)際調(diào)試并仿真。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)簡介目前在工業(yè)控制領(lǐng)域，PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，同時(shí)PLC也在其他領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展。在發(fā)達(dá)的工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所以的工業(yè)部門，隨著其性價(jià)比的不斷提高，應(yīng)用圍也在不斷擴(kuò)大，近幾年來在我國也有越來越多的行業(yè)領(lǐng)域開始應(yīng)用PLC。本項(xiàng)目采用了三菱FX2N系列自動(dòng)控制器作為控制

10、核心部件，以七段數(shù)碼管作為時(shí)間顯示裝置，用蜂鳴器作為警示設(shè)備，通過自動(dòng)控制器（PLC）讓設(shè)備自動(dòng)完成進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、警示功能。2.1.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理以日常生活中最常見的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)為例，洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用，桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩干）用。桶的四周有很多小孔，使外桶的水流相通。該洗衣機(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(shí)，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(shí)，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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不是旋轉(zhuǎn)。脫

11、水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、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)停止進(jìn)水、排水、脫水與報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如圖1所示。圖1波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)2.1.2 設(shè)備控制要求 PLC投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。（1）按下啟動(dòng)按鈕，開始進(jìn)水，水滿（即水位到達(dá)高低）時(shí)停止進(jìn)水。（2）3秒后開始洗滌（3） 洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒后暫停，暫停3秒后開始反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌30秒 后暫停，暫停3秒。（4） 如此循環(huán)3次，總共201秒后開始排水，排空后（水位下降到低位）開始脫水并繼續(xù)

12、排水。脫水60秒即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。（5） 若未完成3次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報(bào)警。（6） 報(bào)警10秒結(jié)束全部過程，自動(dòng)停機(jī)。（7） 此外按排水按鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；按停車按鈕可停止進(jìn)水、排水、脫水與報(bào)警。2.1.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)圖如圖2所示圖2全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)圖2.2 控制主電路洗衣機(jī)PLC控制主電路圖如圖3所示圖3全自動(dòng)洗衣機(jī)控制主電路圖在主電路中我們主要是考慮如何控制交流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和怎么實(shí)現(xiàn)電路保護(hù)。主電路的三相電源經(jīng)隔離開關(guān)QS、主電路熔斷器FU1、交流接觸器KM1、KM2的主觸頭、熱繼

13、電器FR的加熱元件到三相異步電動(dòng)機(jī)M構(gòu)成主電路。通過接觸器線圈得電控制其主觸點(diǎn)的接通，能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。該主電路既實(shí)現(xiàn)短接或過載保護(hù)。2.3 可編程序控制器(PLC)2.3.1 PLC發(fā)展概況和發(fā)展方向（1）PLC發(fā)展概況 PLC自問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價(jià)格則不斷下降。目前，世界上有200多個(gè)廠家生產(chǎn)PLC，較有名的：美國：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國：西門子公司；法國：TE 施耐德公司；國：三星、LG公司等。（2） PLC

14、技術(shù)發(fā)展方向 1. 產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展大： I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。?。?由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 2. PLC在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛 3. 不斷加強(qiáng)通訊功能 4. 新器件和模塊不斷推出高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專用化模塊。 5. 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡單或復(fù)雜的編程器與編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指

15、令系統(tǒng)。 6. 發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 7.追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。（3）國發(fā)展與應(yīng)用概況 我國的PLC產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個(gè)階段：順序控制器（19731979）一位處理器為主的工業(yè)控制器（19791985）8位微處理器為主的可編程序控制器（1985以后）。在對外開放政策的推動(dòng)下，國外PLC產(chǎn)品大量進(jìn)入我國市場，一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口。如寶鋼一、二期工程就引進(jìn)了500多套，還有顯象管廠、煤碼頭、汽車廠等?，F(xiàn)在，PLC在國的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用，技術(shù)含量也越來越高。2.3.2 PLC的選型（1）輸入輸出（I/O)點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８?/p>

16、據(jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展。（2）存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對程序容量有一定估算，通常采存儲器容量的估算來替代。存儲器存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。（3） 控制功能的選擇該

17、選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。運(yùn)算功能簡單的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型中還有模擬量的運(yùn)算和其他高級運(yùn)算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)通信功能，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信。有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際運(yùn)用的要求出發(fā)，合理選用所需要的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)

18、換和運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算?？刂乒δ芸刂乒δ馨刂七\(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專門的智能輸入輸出單元完成所需要的控制功能，提高的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、碼轉(zhuǎn)化單元等。通信功能大中型系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS232C/

19、422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1:1沉余配置，通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：PLC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡(luò)：1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構(gòu)成主從PLC網(wǎng)絡(luò)：PLC網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS的子網(wǎng)；專用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)

20、對點(diǎn)、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。編程功能離線編程方式：PLC和編程器共用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU,主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個(gè)掃描周期與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型的PLC中經(jīng)常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD)、功能

21、模塊圖（FBD）、三種圖形化語言和語句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如C語言，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分診斷和外診斷。通過軟件對PLC部的性能和功能進(jìn)行診斷是診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對操作和維護(hù) 人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。處理速度PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號持續(xù)時(shí)

22、間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0.20.4us。因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/k；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0.2ms/k.（4） 機(jī)型選擇PLC的類型PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不一樣。對PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點(diǎn)數(shù)的多少等進(jìn)行大致分類。根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC是將電源、CP

23、U、I/O接口等部件都集中裝在一個(gè)機(jī)箱，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價(jià)格低的特點(diǎn)。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點(diǎn)數(shù)的基本單元（又稱主機(jī)）和擴(kuò)展單元組成。基本單元有CPU、I/O接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以與與編程器或者EPROM寫入器相連的接口等。擴(kuò)展單元只有I/O和電源等，沒有CPU?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴(kuò)展。模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以與各種功能模塊。模塊式PLC由

24、框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊PLC的特點(diǎn)是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴(kuò)展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有些PLC將整天式和模塊式的特點(diǎn)結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層的疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。按功能分類根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為抵擋、中檔、高檔三類。抵擋PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位以與自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比

25、較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。中檔PLC除具有抵擋PLC的功能外，還具有較強(qiáng)的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠(yuǎn)程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。高檔PLC除具有中檔機(jī)的功能外，還增加了帶符號算術(shù)運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、位邏輯運(yùn)算、平方根運(yùn)算與其它特殊功能函數(shù)的運(yùn)算、制表與表格傳送功能等。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。按I/O點(diǎn)數(shù)分類根據(jù)PLC的I/O點(diǎn)數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。小型PLC的

26、I/O點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲器容量4K字以下。中型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)2562048點(diǎn)；雙CPU，用戶存儲器容量28K。按輸出形式分類按輸出形式分可分為： R-繼電器輸出（有觸點(diǎn)，可帶交直流負(fù)載）； S-雙向晶閘管輸出（無觸點(diǎn)，帶交流負(fù)載）； T-晶閘管輸出（無觸點(diǎn)，帶直流負(fù)載）；經(jīng)濟(jì)性考慮。選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比。考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)生比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對價(jià)格又直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增

27、加。因此，點(diǎn)數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比。由于三菱FX2n系列的PLC在小型控制系統(tǒng)中比較占有優(yōu)勢和市場，本次設(shè)計(jì)也是小型的控制系統(tǒng)，并且我們學(xué)習(xí)的也是三菱FX2n系列的PLC，所以我們采用我們熟悉的三菱FX2n系列的PLC來控制該系統(tǒng)。2.3.3 FX2n功能介紹FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列?？刂埔?guī)模：16256點(diǎn)（基本單元：16/32/48/64/80/128點(diǎn)）。特點(diǎn)：（1）集成型高性能。CPU、電源、輸入輸出三位一體，對6種基本單元，可以以最小8點(diǎn)為單元連接輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備，最

28、大可以擴(kuò)展輸入輸出256點(diǎn)。（2） 高速運(yùn)算。 基本指令：0.08us/指令。 應(yīng)用指令：1.52us100us/指令。（3） 寬裕的存儲器。 置8000步RAM存貯器，安裝存儲盒后，最大可以擴(kuò)展到16000步。（4） 豐富的軟件。 輔助繼電器：3072點(diǎn)。 定時(shí)器：256點(diǎn)。 計(jì)數(shù)器：235點(diǎn)。 數(shù)據(jù)寄存器：8000點(diǎn)。（5） 除了具有輸入輸出16256點(diǎn)的一般用途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。2.3.4 I/O分配表洗衣機(jī)I/O分配表如表1所示。表1 I/O分配表PLC輸入端連接外部輸入器件PLC輸出端連接外部輸出器件X0啟動(dòng)按鈕SB0Y0進(jìn)水電磁閥YA1X1停止按鈕SB1Y1排水

29、電磁閥YA2X2低水位限位開關(guān)SQ0Y2電磁離合器YA3X3高水位限位開關(guān)SQ1Y3正轉(zhuǎn)接觸器KM1X4手動(dòng)排水按鈕SB2Y4反轉(zhuǎn)接觸器KM2X5手動(dòng)脫水按鈕SB3Y5蜂鳴器HA2.3.5 PLC外部接線圖洗衣機(jī)PLC外部接線如圖4所示圖4全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC外部接線2.4 水位檢測2.4.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)本系統(tǒng)采用單相電容式電動(dòng)機(jī)有主繞組與外附電容構(gòu)成90°相差的旋轉(zhuǎn)磁場，允許正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的單相電容式電動(dòng)機(jī)主副繞組的線徑、匝數(shù)一樣，只有這種單相電容式電動(dòng)機(jī)允許正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。系統(tǒng)只有一個(gè)電機(jī)，它完成洗滌和脫水的任務(wù)。洗滌和脫水時(shí)用一個(gè)電磁離合器進(jìn)行轉(zhuǎn)換功能，判別式洗滌還是脫水。驅(qū)動(dòng)電機(jī)如圖5所

30、示： 圖5全自動(dòng)洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)2.4.2 進(jìn)水排水電磁閥 電磁閥分很多種我們這里采用的是直動(dòng)式電磁閥： 原理：通電時(shí)，電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起，閥門打開；斷電時(shí)，電磁力消失，彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上，閥門關(guān)閉。特點(diǎn)：在真空、負(fù)壓、零壓時(shí)能正常工作，但通徑一般不超過25mm。進(jìn)水排水電磁閥如圖6所示。圖6全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)排水電磁閥2.4.3 水位測試器 水位的測試是水位傳感器受到細(xì)長的軟管水位壓力來工作的。水位壓力的大小是根據(jù)洗衣桶水的多少在細(xì)長的軟管產(chǎn)生的壓強(qiáng)而定的。壓力傳感器：水位高，通過軟管空氣給到壓力傳感器的壓力就大，利用水壓的壓力給信號水位開關(guān)控制的，水位的高低調(diào)節(jié)只不過控制

31、壓力傳感器的信號大小。一個(gè)簡單的U型管就夠了。水位測試器如圖7所示。圖7全自動(dòng)洗衣機(jī)的水位測試器3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)需求和硬件特點(diǎn)，我選用MELSOFT 系列GX Developer編程軟件進(jìn)行程序的編制，該軟件可以集成了項(xiàng)目管理、程序鍵入、編譯、模擬仿真和程序調(diào)試等功能。3.1 編程軟件介紹3.1.1 PLC控制程序流程圖全自動(dòng)洗衣機(jī)程序流程圖如圖8所示圖8全自動(dòng)洗衣機(jī)程序流程圖3.1.2 PLC梯形圖程序全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC程序梯形圖如圖9所示圖9全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC程序梯形圖4系統(tǒng)檢測與調(diào)試 系統(tǒng)的檢測與調(diào)試是畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后一部分也是關(guān)鍵部分。此次設(shè)計(jì)的課題設(shè)計(jì)的成敗主要看的就是調(diào)試的結(jié)

32、果，所以對于該部分，我們要以一種細(xì)心和耐心的態(tài)度去完成任務(wù)。4.1 檢測與調(diào)試流程檢測與調(diào)試流程如下：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（如萬用表），檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試分為靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)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。給板供電，檢測所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值。第四步：聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥杏镁幊炭刂破鏖_發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試。動(dòng)態(tài)調(diào)試

33、 動(dòng)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)硬件中存在的器件部故障、器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查，動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近與遠(yuǎn)、由分到合。 由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分成為若干塊，當(dāng)調(diào)試電路時(shí)，與該元件無關(guān)的器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障圍限定在某個(gè)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，在對各塊電路功能與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。由近與遠(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)行由近與遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí)，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。2、軟件調(diào)試：軟

34、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(cuò)誤與邏輯錯(cuò)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(cuò)誤。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯(cuò)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。4.2檢測與調(diào)試結(jié)果在經(jīng)過系統(tǒng)的硬件靜態(tài)和動(dòng)態(tài)檢查之后，并多次進(jìn)行調(diào)試。在調(diào)試的過程中與時(shí)修改調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤現(xiàn)象，完善系統(tǒng)的功能要求。目前該設(shè)計(jì)以完全符合課題的要求，并且能夠順利的完成每項(xiàng)功能。5 工作總結(jié)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我覺得這個(gè)課題是很容易的，當(dāng)真正做起來的時(shí)候，還是覺得有點(diǎn)困難的。有些東西以前學(xué)了，但現(xiàn)在用起來可能又有點(diǎn)疑問。就如畫電氣控制圖，整體的

35、構(gòu)造在腦海里都有一個(gè)整體的概念，而你要畫出來的話，你可能會遇到細(xì)節(jié)上的問題，比如說按鈕開關(guān)的方向是怎樣，以與怎么劃分區(qū)域等。遇到這些問題的時(shí)候都能讓你主動(dòng)去翻書，復(fù)習(xí)這些陌生的知識。我認(rèn)為這是一種比較好的學(xué)習(xí)方法，通過實(shí)踐去檢查自己的不足，然后去查閱資料補(bǔ)充缺少的知識。查找資料也是一件繁瑣的事情，雖說網(wǎng)上有很多資料但要找到一些真正有用的資料也不是一件容易的事，需要耐心查找。在程序設(shè)計(jì)過程中，我對以前的編程方法做了歸納，之前我習(xí)慣用功能流程寫程序、遇到難點(diǎn)的時(shí)候習(xí)慣翻書，對照例子提取點(diǎn)精華，現(xiàn)在能靈活運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)發(fā)、電氣原理圖設(shè)計(jì)法、順序控制設(shè)計(jì)法。特別多順序控制設(shè)計(jì)有了一定的了解。最后讓我體會

36、更深的就是，PLC的可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、通用性強(qiáng)、控制程序可變，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。更加熟悉了三菱編程軟件使用方法與各種基本指令。同時(shí)這次課題設(shè)計(jì)使我把可編程控制器的理論知識用在實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐相結(jié)合，從中更懂得理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)，實(shí)踐又能檢驗(yàn)理論的正確性，讓我受益匪淺，對我以后工作中遇到問題或者繼續(xù)學(xué)習(xí)將會產(chǎn)生巨大的幫助和影響。 致 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過幾個(gè)月的努力，我的設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做課題設(shè)計(jì)之前覺得課題設(shè)計(jì)只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次課題設(shè)計(jì)后發(fā)現(xiàn)自己的想法與事實(shí)有點(diǎn)偏差。畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的一種提高，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己知識面還很欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還很多，過去老是覺得自己什么都懂點(diǎn)，相比其他同學(xué)比她們要好。可通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷地學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在設(shè)計(jì)過程中，我通過網(wǎng)上查閱大