基于PLC設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)資料

1、Shaanxi University of Technology課程設(shè)計(jì)說明書基于 PLC 控制全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)【摘要】本文論述了 PLC 的基本原理以及全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理。 提出了實(shí)現(xiàn)用 PLC 模擬控制全自動(dòng)洗衣機(jī)運(yùn)行的方法。該方法是依 據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能設(shè)計(jì)梯形圖，并把梯形圖輸入到 PLC 中實(shí)現(xiàn) 模擬控制?；?GX DEVELOPER 設(shè)計(jì)了梯形圖，并進(jìn)行了仿真。 仿真結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。本文主要介紹了課題的基 本概況，講述了本次課程設(shè)計(jì)的總體任務(wù)要求，介紹了西門子 PLC 和三菱 PLC 的概況。以及整體的設(shè)計(jì)思路，也就是在整個(gè)課程設(shè)計(jì) 過程中需要做什么來達(dá)到題

2、目的要求。最終驗(yàn)證后證明本文的設(shè)計(jì) 成果達(dá)到了題目的要求。關(guān)鍵詞】 PLC;梯形圖；步進(jìn)順控指令The design of the automatic washing machine based on PLCPan Qi(Grade14， class1401， Major Electrical engineering and its automation ， Electrical EngineeringDept， Shanxi University of Techology ， hanzhong 723000， Shanxi )Tutor ：Kang Jinhui【 Abstract 】 Th

3、is paper discusses the basic principle of PLC and the working principle of automatic washing machine. Put forward the implementation using PLC simulation method to control the full-automatic washing machine operation. The method is based on the function of the automatic washing machine design of lad

4、der diagram, the ladder diagram input and to realize the simulation control PLC. Based on the GX DEVELOPER ladder diagram is designed, and a simulation was carried out. The simulation results show that the design meets the design requirements.This article mainly introduced the basic situation of the

5、 subject, tells the story of the overall mission of this curriculum design requirements, this paper introduces the general situation of Siemens PLC and mitsubishi PLC. As well as the overall design idea, that is, what needs to be done in the whole process of course design to meet the needs of the ti

6、tle. After verification in the end prove to be of this article designs to suit the requirements of the subject.【Key words 】 PLC; Ladder Diagram; Step Ladder Instruction.目錄 TOC o 1-5 h z 第一章 概述 5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 題目內(nèi)容及要求 5 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document DX DEVELOPE

7、R 簡介 6 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 三菱 PLC 和西門子 PLC 的簡介 7 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第二章 設(shè)計(jì)分析 8設(shè)計(jì)思路 8總體流程 8 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 輸入、輸出點(diǎn)分配 8主控制電路 10 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document PLC 接線圖 11 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 仿真 12 HY

8、PERLINK l bookmark38 o Current Document 第三章 梯形圖 1 33.1 總體梯形圖解析 1 3 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 部分梯形圖解析 1 6第四章 調(diào)試 1 84.0 調(diào)試總結(jié) 1. 9第五章 致謝 20 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 參考文獻(xiàn) 21 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 附錄 2. 2第 1 章 緒論題目的內(nèi)容及要求本次設(shè)計(jì)基于 PLC 的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制，采用 PLC 控制開發(fā)

9、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(shí)時(shí)性、信號處理時(shí) 間短、速度快、更能滿足各個(gè)領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項(xiàng)目，可靠性高，豐 富的 I/O 卡件，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性價(jià)比高，安裝簡單，維修方便， PLC 控制能在高 粉塵、高噪聲、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因?yàn)樗钦w 模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能，所以在使用 中，硬件相對簡單，編程語言也相對簡單，并且測試容易，維修方便，更可以 提高控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。本設(shè)計(jì)以操作簡單、使用可 靠、維護(hù)修理方便作為主要設(shè)計(jì)方向。設(shè)計(jì)的目的：（1）進(jìn)一步掌握和鞏固 PLC 控

10、制的基本知識。（2）掌握 PLC 程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試方法。（3）學(xué)會查閱有關(guān)專業(yè)資料及設(shè)計(jì)手冊。研究的具體內(nèi)容：（1）深入了解洗衣機(jī)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及控制要求。（ 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。系統(tǒng)的控制要求：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)按扭及水位選擇開關(guān)，注水直到高（中、低）水位， 關(guān)水。（2）2 秒后開始洗滌。（3）洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn) 30秒后暫停，暫停 2秒后開始反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌 30 秒后暫停，暫停 2 秒。（4）如此循環(huán) 5次，總共 320秒后開始排

11、水，排空后開始脫水 30s。（5）開始清洗，重復(fù)（ 2）（5），清洗兩遍。（6）清洗完成，報(bào)警 3s并自動(dòng)停機(jī)。（7）若按下停車按鈕，可手動(dòng)排水（不脫水）和手動(dòng)脫水（不計(jì)數(shù)）DX DEVELOPER 簡介GX Developer是三菱 PLC 的編程軟件。適用于 Q、QNU、QS、QNA、 ANS、ANA、FX 等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、 SFC、 ST 及 FB、Label 語言程序設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定，可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào) 試，具有異地讀寫 PLC 程序功能。軟件的共通化 GX Developer 能夠制作 Q 系列， QNA 系列， A 系列（包 括運(yùn)動(dòng)控制（ S

12、CPU）,FX 系列的數(shù)據(jù) ,能夠轉(zhuǎn)換成 GPPQ,此外，選擇 FX 系列 的情況下，還能變換成 FXGP（DOS）,FXGP（WIN） 格式的文檔。利用 Windows 的 優(yōu)越性，使操作性飛躍上升能夠?qū)?Excel,Word 等作成的說明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘 貼，并有效利用。程序的標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)號編程 用標(biāo)號編程制作可編程控制器程序的 話，就不需要認(rèn)識軟元件的號碼而能夠根據(jù)標(biāo)示制作成標(biāo)準(zhǔn)程序。 功能塊 FB 是以提高順序程序的開發(fā)效率為目的而開發(fā)的一種功能。把開發(fā)順序程序時(shí)反 復(fù)使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開發(fā)變得容易。此外，零件 化后，能夠防止將其運(yùn)用到別的順序程序時(shí)的順序輸入錯(cuò)誤。

13、 只要在任意的回 路模式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡單的命令 就能夠讀出登錄過的回路模式，變更更有靈活性，能夠簡單設(shè)定和其他站點(diǎn)的 鏈接 由于連接對象的指定被圖形化而構(gòu)筑成復(fù)雜的系統(tǒng)的情況下也能夠簡單的 設(shè)定。能夠用各種方法和可編程控制器 CPU 連接。三菱 PLC 和西門子 PLC 的簡介三菱 PLC 英文名又稱： MITSUBISH Programmable Logic Controller ， 它采用一 類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、 計(jì)數(shù)與算術(shù)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(jī)械或生產(chǎn)過

14、程。三菱 PLC 在中國市場常見的有以下型號： FR-FX1N FR- FX1S FR-FX2N FR-FX3U FR-FX2NC FR-A FR-Q ）?？删幊绦蚩刂破鞒司哂谢?本邏輯指令和步進(jìn)指令外，還具有許多功能指令，如 FX0N 系列具有 20 條基本 指令， 51條功能指令；而 FX2N 系列具有 27條基本邏輯指令和 298條功能指令。 所以，不同系列的可編程序控制器，其功能指令相差很多。功能指令實(shí)際上是 執(zhí)行一個(gè)個(gè)功能不同的子程序的調(diào)用，他既能簡化程序設(shè)計(jì)，又能完成復(fù)雜的 數(shù)據(jù)處理、數(shù)值運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)高難度控制。德國西門子（ SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)

15、廣泛， 在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（ SIEMENS）公司的 PLC 產(chǎn)品包括 LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子 S7 系列 PLC 體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。 S7 系列 PLC 產(chǎn)品可分為微型 PLC（如 S7-200），小規(guī)模性能要求的 PLC（如 S7-300） 和中、高性能要求的 PLC（如 S7-400）等。 SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC 是超小型化的 PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動(dòng)檢測、監(jiān)測及控制 等。 S7-200 PLC 是一種疊裝式

16、結(jié)構(gòu)，它的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成 網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。指令豐富、可靠性高、適應(yīng)性好、結(jié)構(gòu)緊湊、 便于擴(kuò)展、性能價(jià)格比高。 S7-200PLC可提供 4 個(gè)不同的基本型號與 8 種 CPU 可供選擇使用。其規(guī)?？梢詮膸c(diǎn)上到幾百點(diǎn)。第 2 章 設(shè)計(jì)分析2.1設(shè)計(jì)思路 按下電源開關(guān)，開始進(jìn)水洗滌衣服。要使用 PLC 來實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的全自動(dòng)，它的 輸入設(shè)備主要有電源按鈕，啟動(dòng)按鈕，水位選擇按鈕（高、中、低） ，排水和脫 水按鈕等。輸出設(shè)備主要有電動(dòng)機(jī)，電磁閥。首先打開電源，用戶根據(jù)衣服的 多少和大小進(jìn)行水位的選擇；按下啟動(dòng)按扭洗衣機(jī)自動(dòng)運(yùn)行，按下停止按鈕可 手動(dòng)排水和手動(dòng)脫水。設(shè)計(jì)流

17、程如下圖 1.1輸入、輸出點(diǎn)分配洗衣機(jī)的 I O 分配表如下圖 1.2PLC 輸入端所接外部輸入 器件PLC 輸出入端所接外部輸出入器件X1啟動(dòng)按鈕 SB0Y1啟動(dòng)X2停止按鈕 SB1Y2進(jìn)水電磁閥 YA1X3高水位選擇開 關(guān)Y3正轉(zhuǎn)接觸器 KM1X4中水位選擇開 關(guān)Y4反轉(zhuǎn)接觸器 KM2X5低水位選擇開 關(guān)Y5排水X6排空檢測Y6脫水X7高水位檢測SQ1Y7報(bào)警X10中水位檢測SQ2X11低水位檢測 SQ3X12手動(dòng)排水X13手動(dòng)脫水開始水位選擇暫停 2 秒先正傳洗劑 30 秒暫停 2 秒反轉(zhuǎn)洗劑 30 秒暫停 2 秒N正反轉(zhuǎn)洗劑 5 次Y排空后脫水 30 秒秒清洗兩次報(bào)警 2 秒停止2.4

18、 控制主電路全自動(dòng)洗衣機(jī)的電機(jī)正反轉(zhuǎn)圖圖 1.3分析：輸出觸點(diǎn) Y3 得電，與之相連電機(jī)的主觸點(diǎn)（正傳） KM1 閉合，電機(jī)運(yùn) 行在正轉(zhuǎn)狀態(tài)；當(dāng)輸出觸點(diǎn) Y4 得電，與之相連電機(jī)的主觸點(diǎn)（反轉(zhuǎn)） KM2 閉 合，電機(jī)運(yùn)行在反轉(zhuǎn)狀態(tài)。2.5 PLC 接線圖如下圖 1.42.6仿真本次設(shè)計(jì)采用三菱公司的 GX DEVELOPER 編程軟件進(jìn)行編程，該軟件 使用方便。打開 GX DEVELOPER 編程軟件，新建時(shí)要根據(jù) PLC 型號來選擇， 這樣才能把你編的程序下載到 PLC 中調(diào)試時(shí)不會出錯(cuò)。第 3 章 梯形圖3.1 總體梯形圖解析fiOr2IS分析：按下啟動(dòng)按鈕 X1，輔助繼電器 M1 得電，

19、為全自動(dòng)洗衣機(jī)啟動(dòng)做好準(zhǔn)備。 選擇水位開關(guān) X3（高水位）、X4（中水位 ）、X5（低水位 ），當(dāng)水位上升達(dá)到預(yù)設(shè)的 水位高度停止注水。停止 2 秒后，洗衣機(jī)開始正傳 30秒，停止 2秒后，洗衣機(jī) 開始反轉(zhuǎn) 30秒。重復(fù)上述動(dòng)作 5 次后，然后進(jìn)行排水和脫水持續(xù) 30秒。重復(fù) 上述動(dòng)作 2 次。完成后洗衣機(jī)報(bào)警 3秒。當(dāng)按下停止按鈕，全自動(dòng)洗衣機(jī)可以通過手動(dòng)按鈕 X12（ 排水）和手動(dòng)按鈕X13（脫水）進(jìn)行操作。部分梯形圖解析分析：按下啟動(dòng)按鈕 X1，輔助繼電器 M1 得電并且保持，為全自動(dòng)洗衣機(jī)運(yùn)行 做好準(zhǔn)備， X2 為停止按鈕 。X3、X4、X5 分別為高水位選擇開關(guān)、中水位選擇 開關(guān)、低

20、水位選擇開關(guān)。 X7、X10、X11 分別為高水位限位開關(guān)、中水位限位 開關(guān)、低水位限位開關(guān)。當(dāng)按下停止按鈕 X2 ，通過跳轉(zhuǎn)指令 P1進(jìn)行可手動(dòng)排 水（不脫水）和手動(dòng)脫水（不計(jì)數(shù)） 。分析：當(dāng)全自動(dòng)洗衣機(jī)完成注水后停止 2秒，正傳 30秒，停止 2 秒，反轉(zhuǎn)30 秒后，既完整洗劑過程一次，根據(jù)題目要求需要循環(huán) 5 次，故采用計(jì)數(shù)器 C0 進(jìn)行循環(huán)計(jì)數(shù) 5 次，才能正確完成洗劑過程。分析：當(dāng)洗衣機(jī)完成洗劑過程進(jìn)入清洗過程時(shí)，需要重新開始注水進(jìn)行循環(huán)兩 次，通過計(jì)數(shù)器 C1 進(jìn)行循環(huán)。清洗完成后洗衣機(jī)報(bào)警，工作結(jié)束分析：當(dāng)按下停止按鈕 X2 ，程序通過跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行手動(dòng)操作，當(dāng)按下手動(dòng)按 鈕 X1

21、2（手動(dòng)排水），洗衣機(jī)進(jìn)行手動(dòng)排水不脫水；當(dāng)按下手動(dòng)按鈕 X13 （手動(dòng) 脫水），洗 衣 機(jī)進(jìn)行手動(dòng)脫水不計(jì)數(shù)。第 4 章 調(diào)試總結(jié)通過這次全自動(dòng)洗衣機(jī) plc 控制及運(yùn)行，知道自己在這門課程中所學(xué)到的知識能應(yīng)用到實(shí)際生活中，真的很開心。不過在設(shè)計(jì)過程中也遇到很多問題，例如：PLC 接線圖如何畫出來，在實(shí)驗(yàn)里又沒法做；程序的運(yùn)行，調(diào)試了很多次，其中的一次是手動(dòng)排水 （不脫水）、脫水（不計(jì)數(shù)）以及運(yùn)用軟件怎樣模擬程序，這個(gè)問題困擾了我很長時(shí)間， 通過查閱相關(guān)資料并且在老師的指導(dǎo)下最終攻克了這一難題。讓我們的程序得已正常工 作。我覺得這次全自動(dòng)洗衣機(jī)用 PLC 控制設(shè)計(jì)能夠運(yùn)行成功，有以下幾點(diǎn)原因

22、： 1.與 我們所學(xué)的專業(yè)知識是分不開的。 2.我們組的共同探討和努力的成果。 3.輔導(dǎo)老師的認(rèn)真 教學(xué)和耐心指導(dǎo)起到關(guān)鍵性的作用。在設(shè)計(jì)過程中，讓我也學(xué)到了很多東西，例如：啟 保停電路設(shè)計(jì)的方法和技巧，跳轉(zhuǎn)指令的使用，順序控制中如何解決公用兩步組成的小 閉環(huán)等。本次課程設(shè)計(jì)使我深有感觸，只要付出就有回報(bào)，遇到問題多與老師同學(xué)交流，利用網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)。通過這次課程設(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)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識和綜合素質(zhì)。總之，萬事開頭難，知識必 須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事， 所以我認(rèn)為只有到真正會用的時(shí)候才是真的學(xué)會了。第 5 章 致謝課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識 ,發(fā)現(xiàn)實(shí)際問題、提出實(shí)際問題、分 析和解決實(shí)際問題 ,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié) ,是對學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)能力、動(dòng)手能力 的具體訓(xùn)練和考察過程。在此全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)過程中 , 在學(xué)習(xí)新知識的同時(shí)，把在課程中學(xué)到的理 論知識運(yùn)用到實(shí)際作品設(shè)計(jì)、操作中，更進(jìn)一步地熟悉了PLC 的結(jié)構(gòu)及掌握了 其工作原理和具體的使用方法與相關(guān)元器件的使