基于三菱FX2N系列PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)方案

..電氣工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系別：電氣工程及其自動(dòng)化年級(jí)專業(yè)：11級(jí)應(yīng)電3班學(xué)號(hào)：學(xué)生__劉浩指導(dǎo)郭忠南闞志忠魏艷君王德玉..電氣工程學(xué)院《課程設(shè)計(jì)》任務(wù)書(shū)課程名稱：電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)基層教學(xué)單位：電氣工程及自動(dòng)化系指導(dǎo)郭忠南等學(xué)號(hào)學(xué)生姓名劉浩〔專業(yè)班級(jí)11應(yīng)電3班設(shè)計(jì)題目全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)采用PLC構(gòu)成全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC電氣控制系統(tǒng)?？刂埔蟛殚喯嚓P(guān)文獻(xiàn)。設(shè)計(jì)要求1>根據(jù)控制要求,進(jìn)行電氣控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì),包括PLC硬件配置電路。2>根據(jù)控制要求,編制PLC控制程序3>按要求編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)并繪制A1幅面圖紙一張。參考資料1、《PLC電氣控制技術(shù)》漆漢宏主編機(jī)械工業(yè)出版社20082、圖書(shū)館各類期刊文獻(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)3、相關(guān)電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)周次第一周第二周應(yīng)完成內(nèi)容完成全部方案設(shè)計(jì)：周一、二：查、閱相關(guān)參考資料周二至周五：方案設(shè)計(jì)周六、日：設(shè)計(jì)方案完善周一、二：完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)周三、四：繪制A1設(shè)計(jì)圖紙周五：答辯考核指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說(shuō)明：1、此表一式三份,系、學(xué)生各一份,報(bào)送院教務(wù)科一份。2、學(xué)生那份任務(wù)書(shū)要求裝訂到課程設(shè)計(jì)報(bào)告前面。電氣工程學(xué)院教務(wù)科..摘要隨著科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和社會(huì)飛速發(fā)展,洗衣機(jī)將不可避免地成為人民日常生活中及其重要的家用產(chǎn)品。它的存在是人民生活現(xiàn)代化和快速化同與日劇增的經(jīng)濟(jì)壓力之間均衡的必需品。傳統(tǒng)洗衣機(jī)基于電器的控制,已經(jīng)不能滿足人們對(duì)其自動(dòng)化程度的要求了。洗衣機(jī)要更好地滿足人們的要求,必須借助自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展,使得洗衣機(jī)由最初的半自動(dòng)化式發(fā)展到現(xiàn)在的全自動(dòng)式,并正在向智能化洗衣機(jī)方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)基于PLC電氣控制技術(shù)對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)行的功能實(shí)現(xiàn),通過(guò)PLC的邏輯部分對(duì)主電路的繼電器線圈進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)慢速正反轉(zhuǎn)清洗和高速脫水以及各方面的功能滿足人們的需求。本文重點(diǎn)介紹了基于三菱PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)程序,設(shè)計(jì)程序采用步進(jìn)梯形指令編寫(xiě),有較強(qiáng)的邏輯性和易讀性。此外,最后部分有關(guān)于此次設(shè)計(jì)的體會(huì)與看法。關(guān)鍵詞PLC自動(dòng)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)目錄TOC\o"1-3"\h\u24750摘要113223目錄23010第1章緒論3224091.1設(shè)計(jì)背景3251811.2PLC簡(jiǎn)介3307431.2.1PLC的定義3210451.2.2PLC的特點(diǎn)330760第2章全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)458512.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理4165952.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求和工作流程4188532.2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求441402.2.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作流程圖5312472.3全自動(dòng)洗衣機(jī)的硬件設(shè)計(jì)888802.3.1元器件的選擇8230102.3.2電路設(shè)計(jì)8136232.4全自動(dòng)洗衣機(jī)的軟件設(shè)計(jì)1191932.4.1輸入輸出接口的分配1129272.4.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖11227812.4.3步進(jìn)梯形圖設(shè)計(jì)1418213第3章總結(jié)183750參考文獻(xiàn)19第1章緒論1.1設(shè)計(jì)背景隨著現(xiàn)在人們生活的快節(jié)奏,對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)要求越來(lái)越高,有些高級(jí)白領(lǐng)和工作狂們就需要一臺(tái)衣服放入洗衣機(jī),設(shè)定參數(shù)后就能在一段時(shí)間后洗滌完畢,并且無(wú)需照看、添加洗衣粉,洗滌完畢就自動(dòng)烘干,拿出來(lái)就可即穿的。全自動(dòng)洗衣機(jī)的問(wèn)世,就是為了能夠自動(dòng)完成洗滌,漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換,整個(gè)過(guò)程一氣呵成,實(shí)現(xiàn)傻瓜化操作,除此之外還提供了手動(dòng)控制部分,對(duì)于只需要脫水、排水的問(wèn)題也有較好實(shí)現(xiàn)。利用PLC控制技術(shù)能夠簡(jiǎn)單有條理的完成此設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)洗衣功能,使洗衣更加智能化。1.2PLC簡(jiǎn)介1.2.1PLC的定義可編程控制器〔PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出,控制各種類型機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備,都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個(gè)整體,易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。它是由三部分組成,即輸入部分、邏輯部分、輸出部分。邏輯部分是關(guān)鍵,它提供了各種邏輯部件,同時(shí)提供了組合這些邏輯部間的編程語(yǔ)言。PLC將各種輸入信號(hào)采入到PLC內(nèi)部,之后根據(jù)編程語(yǔ)言所組合這些邏輯部件來(lái)執(zhí)行的輸出1.2.2PLC的特點(diǎn)可靠性高,抗擾能力強(qiáng)通用性強(qiáng),使用方便采用模塊化結(jié)構(gòu),使系統(tǒng)組合靈活方便編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單、易學(xué),使系統(tǒng)組合靈活方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小第2章全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理本全自動(dòng)洗衣機(jī)為波輪式套筒洗衣機(jī),由洗滌、脫水系統(tǒng),進(jìn)、排水系統(tǒng),電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng),PLC控制系統(tǒng)等部分組成。波輪式套筒洗衣機(jī)的工作原理：洗衣機(jī)的盛水桶和脫水桶是以同一軸心安放的。盛水桶外桶固定,作盛水用；內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn),作脫水用。內(nèi)桶上有很多小孔,使內(nèi)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(lái)控制。進(jìn)水時(shí),通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)水閥打開(kāi),經(jīng)進(jìn)水管將水注入到桶內(nèi)。排水時(shí),通過(guò)控制系統(tǒng)使排水閥打開(kāi),將水由外桶排出。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波輪正、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn),此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí),通過(guò)控制系統(tǒng)將離合器合上,由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶高速正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。啟動(dòng)按鈕〔開(kāi)始洗滌按鈕啟動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)行洗衣,手動(dòng)脫水按鈕用來(lái)直接選擇脫水模式,手動(dòng)排水按鈕用來(lái)排水,手動(dòng)停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的暫停和停止。2.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求和工作流程2.2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求具體控制要求如下：〔1按下啟動(dòng)按扭及水位選擇開(kāi)關(guān),開(kāi)始進(jìn)水直到高〔中、低水位,關(guān)水〔22秒后開(kāi)始洗滌〔3洗滌時(shí),正轉(zhuǎn)20秒,停2秒,然后反轉(zhuǎn)20秒,停2秒〔4如此循環(huán)5次,后開(kāi)始排水,排空后脫水30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若按下停車(chē)按扭,可手動(dòng)排水〔不脫水和手動(dòng)脫水〔不計(jì)數(shù)〔8若在加水階段重量超重,則停止進(jìn)水,并報(bào)警。<9>若在脫水時(shí)打開(kāi)蓋子,則停止脫水?！?0當(dāng)進(jìn)水或洗衣時(shí)按下"手動(dòng)停止"按扭,洗衣過(guò)程中止,即電機(jī)停轉(zhuǎn),進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合；〔11當(dāng)脫水時(shí)按下"手動(dòng)停止"按扭,脫水過(guò)程中止,即電機(jī)停轉(zhuǎn)；〔12當(dāng)洗衣機(jī)處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)按下"手動(dòng)脫水"按扭,可實(shí)現(xiàn)脫水,脫完后關(guān)機(jī)；按下"手動(dòng)排水"按扭,可實(shí)現(xiàn)排水,排完關(guān)機(jī)。2.2.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作流程圖手動(dòng)脫水手動(dòng)排水設(shè)定水位按啟動(dòng)按鈕進(jìn)水水位到設(shè)定水位停止進(jìn)水計(jì)時(shí)2s手動(dòng)脫水手動(dòng)排水設(shè)定水位按啟動(dòng)按鈕進(jìn)水水位到設(shè)定水位停止進(jìn)水計(jì)時(shí)2s正轉(zhuǎn)洗衣計(jì)時(shí)20s反轉(zhuǎn)洗衣計(jì)時(shí)20s洗衣5次開(kāi)始NYNNYYYYYNNNN停止洗衣計(jì)時(shí)2sN停止洗衣計(jì)時(shí)2sN停止進(jìn)水停止按鈕閉合超重圖1全自動(dòng)洗衣機(jī)工作流程圖2.3全自動(dòng)洗衣機(jī)的硬件設(shè)計(jì)2.3.1元器件的選擇〔1PLC的選擇本設(shè)計(jì)所用PLC采用日本三菱公司生產(chǎn)的FX2N系列機(jī)型中的FX2N-48MR型,此PLC有24個(gè)輸入接口和24個(gè)輸出接口,輸出接口為繼電器型。FX2N系列是FX系列PLC家族中最先進(jìn)的系列,由于FX2N系列具備如下特點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn),程式執(zhí)行更快,全面補(bǔ)充了通信功能,適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊,擁有強(qiáng)大的靈活性和控制能力?！?電動(dòng)機(jī)的選擇本洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)選用了家用電器常用的單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)。洗衣機(jī)設(shè)計(jì)容量為3.6公斤,故電機(jī)額定功率選為180W；洗衣轉(zhuǎn)速175r/min,脫水轉(zhuǎn)速1200r/min。綜上,選擇YY104-180型單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī),額定功率180W,額定電壓220V,額定轉(zhuǎn)速1350r/min,額定電流1.7A?！?其他元器件參數(shù)見(jiàn)下表：文字符號(hào)名稱數(shù)量規(guī)格型號(hào)備注M電動(dòng)機(jī)1YY104-180單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)SB1~SB4手動(dòng)按鈕4LAY37分別控制開(kāi)、關(guān)、手動(dòng)脫排水SB5安全蓋開(kāi)關(guān)1開(kāi)蓋-打開(kāi),盒蓋-閉合KM1~KM4交流接觸器4DJX-9線圈電壓：AC220VHL1指示燈1AD16-22LED顯示,AC220VYA1進(jìn)水電磁閥1線圈電壓：AC220V,常閉YA2排水電磁閥1線圈電壓：AC220V,常開(kāi)FR熱繼電器1JR16B-20/3FU熔斷器1RT16-32X熔體2AFM蜂鳴器1PLC可編程序控制器1FX2N-48MR繼電器輸出表1元器件目錄表2.3.2電路設(shè)計(jì)主電路圖設(shè)計(jì)如下：圖2主電路圖圖中FU為熔斷器,用于主電路的短路保護(hù)。通過(guò)KM3和KM4的開(kāi)閉使電位器串聯(lián)到電動(dòng)機(jī)繞組上,從而得到兩種轉(zhuǎn)速。當(dāng)KM1和KM3閉合時(shí),電機(jī)低速正轉(zhuǎn)洗衣,當(dāng)KM2和KM3閉合時(shí),電機(jī)低速反轉(zhuǎn)洗衣,當(dāng)KM1和KM4閉合時(shí),電機(jī)高速正轉(zhuǎn)脫水。PLC控制電路如下圖：圖3PLC控制電路圖2.4全自動(dòng)洗衣機(jī)的軟件設(shè)計(jì)2.4.1輸入輸出接口的分配PLC輸入輸出接口的分配使用情況如下表：輸入輸出輸入端口文字符號(hào)工位名稱輸出端口文字符號(hào)工位名稱X001SB1啟動(dòng)按鈕Y001L1啟動(dòng)顯示燈X002SB2停止按鈕Y002YA1進(jìn)水X003SQ1高水位Y003KM1正轉(zhuǎn)X004SQ2中水位Y004KM2反轉(zhuǎn)X005SQ3低水位Y005KM3低速X006SQ4排空檢測(cè)Y006FM蜂鳴器X007SB3手動(dòng)脫水Y007YA2排水X010SB4手動(dòng)排水Y010KM4高速X011KP超重檢測(cè)X012SB5安全蓋開(kāi)關(guān)表2輸入輸出接口功能表2.4.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖圖2狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖2.4.3步進(jìn)梯形圖設(shè)計(jì)初始狀態(tài)<2>進(jìn)水〔3進(jìn)水后等待2s正轉(zhuǎn)低速開(kāi)始洗衣20s〔5停2s〔6反轉(zhuǎn)低速轉(zhuǎn)20s<7停2s,并計(jì)數(shù)<8>排水〔9脫水30s〔10報(bào)警3秒結(jié)束洗衣并關(guān)機(jī)..第3章總結(jié)這次PLC電氣控制技術(shù)的課程設(shè)計(jì)時(shí)間很短,但是我受益很大。在這幾天的忙碌中,我完成了全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)的基本功能,也能在實(shí)驗(yàn)機(jī)上較好實(shí)現(xiàn)。之前,對(duì)于課本上所說(shuō)的PLC的特點(diǎn)我只是粗略的感悟了一下,真正當(dāng)自己去實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的時(shí)候才能領(lǐng)略它編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單、易學(xué)；系統(tǒng)組合靈活方便；系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短；對(duì)生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)；安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小這幾個(gè)突出特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)采用步進(jìn)梯形指令,首先對(duì)設(shè)計(jì)要求分為幾個(gè)狀態(tài),通過(guò)狀態(tài)間的相互轉(zhuǎn)移,狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)處理以及每個(gè)狀態(tài)的相繼狀態(tài),能夠清晰完整地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。當(dāng)然,對(duì)于實(shí)際使用的全自動(dòng)洗衣機(jī),該設(shè)計(jì)還差一些功能,比如"漂洗""輕柔"兩種模式的切換在本設(shè)計(jì)中沒(méi)能完成,自動(dòng)添加洗衣粉的高級(jí)功能也沒(méi)能體現(xiàn)。這次的設(shè)計(jì)中我也犯了很多低級(jí)錯(cuò)誤,比如輸入輸出繼電器編號(hào),我習(xí)慣性的使用了十進(jìn)制,好在程序有錯(cuò)誤提示。可見(jiàn),僅為了應(yīng)試而掌握的課本知識(shí),在實(shí)際使用時(shí)可能會(huì)出錯(cuò),這就要求我們敢動(dòng)手,肯動(dòng)手。除此