基于.PLC的全自動洗衣機的畢業(yè)論文正稿

/黃淮學(xué)院畢業(yè)論文<設(shè)計>系專業(yè)班級學(xué)號課題名稱學(xué)生姓名指導(dǎo)教師20年月日目錄[摘要]描述了全自動洗衣機控制系統(tǒng)的運作要求。實現(xiàn)了洗衣機進水、洗滌、排水、脫水、報警到自動停機的循環(huán)過程。設(shè)計了相應(yīng)的系統(tǒng)軟件.結(jié)合相應(yīng)的硬件系統(tǒng).并通過三菱的F1系列的plc仿真系統(tǒng)模擬出全自動洗衣機的運行過程。此項設(shè)計對提高學(xué)生的動手能力和幫助學(xué)生對一些理論知識的理解都具有積極作用。[關(guān)鍵詞]PLC洗衣機全自動控制程序器[Abstract]：Havedescribedthatthefull-automaticwashingmachinecontrolsthesystematicoperationrequest.Havecometruethewashingmachinedrainsawaywaterfromwater-entering,cleaning,dehydration,givesanalarmtothecirculationprocessstoppingcalculationvoluntarily.Havedesignedcorrespondingsystemsoftware,havingputupfull-automaticwashingmachineoperationprocesscombiningwiththecorrespondinghardwaresystem,andthesimulatedPLCsystemimitatepassingtheF1ofMitsubishicompanyseries.thisitemdesignsthattheabilityandunderstandinghelpingastudenttoalittletheoryknowledgeallhavetheactiveeffecttogettingtoworkimprovingastudent.[KEYWORD]PLCWashingmachinefull-automaticprocedurecontroller緒論可編程控制器是以計算機為核心的通用自動控制裝置.它的功能強、可靠性強、編程簡單、使用方便、體積小?，F(xiàn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域.它以微軟處理器為核心.用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等.并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。該設(shè)計主要介紹了全自動洗衣機洗衣的工作原理、控制系統(tǒng)的PLC的造型和資源的配置、控制系統(tǒng)程序設(shè)計與調(diào)試、控制系統(tǒng)PLC程序。根據(jù)全自動洗衣機的工作原理.利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制.說明了PLC控制的原理方法.特點及控制洗衣機的特色。通過本系統(tǒng)的設(shè)計.對三菱的F1系列PLC的特點有了深入的理解。全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了三菱的F1系列PLC的特點.對按鈕、電磁閥、開關(guān)等其它一些輸入/輸出點進行控制.實現(xiàn)洗衣機洗衣過程的自動化。充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電用品的個性。在全自動洗衣機中.洗衣機洗滌、脫水程序是由以單片機為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機的指令系統(tǒng)相對復(fù)雜.編寫洗滌、脫水程序相對復(fù)雜；其次.在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時.要有多種電路保護裝置.如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護以及欠壓保護等等。這樣增加了硬件的復(fù)雜性.隱含較高的故障率.無形的增加了維修成本費用。在工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的PLC能克服單片機的確點.它是整模塊.集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此該設(shè)計中采用了PLC來實現(xiàn)洗衣機的工作過程。1洗衣機的類別1.1洗衣機的分類目前.我國洗衣機的分類方法主要有三種：按自動化程度分類.按洗滌方式分類.按結(jié)構(gòu)方式分類。1按自動化分類.洗衣機可分為普通型、半自動型、全自動型三類。目前大多是全自動型洗衣機.它是指洗滌、漂洗、脫水各個功能之間的轉(zhuǎn)換全部不用手工操作而能自動進行的洗衣機。這種洗衣機在選定的工作程序內(nèi)由機電式程序控制器或微電腦程序控制器適時發(fā)出各種指令.自動完成各個執(zhí)行機構(gòu)的動作.使整個洗衣過程自動化。2按結(jié)構(gòu)方式分類.洗衣機可分為單桶、雙桶、套桶三大類。<1>單桶洗衣機。單桶洗衣機自動化程度較低.多為簡易和普通型.少量的為半自動型。其主要特點是占地面積小.價格便宜。〔2雙桶洗衣機。雙桶洗衣機實際上就是單桶洗衣機和脫水機的組合。它的洗衣部分和甩干部分有各自的電動機和定時器。雙桶洗衣機功能齊全.使用方便.操作簡單.省電.省水.價格適宜.品種多樣。目前.我國雙桶波輪式洗衣機占主導(dǎo)地位。雙桶洗衣機。脫水桶壁上沒有許多小孔.甩干電動機高速運轉(zhuǎn).在強大的離心力作用下.衣物水分被甩出.并順著排水管排出。〔3套桶洗衣機。該洗衣機的特點是內(nèi)、外兩個立式容器套裝在同一軸心上。波輪式套桶洗衣機多為全自動型。因其離心桶的外徑小于盛水桶的內(nèi)徑.故將外桶和內(nèi)筒套裝在同一個軸心上.減少了占地面積。其外桶作為盛水容器.內(nèi)筒作為洗滌、漂洗、離心脫水作用。常見波輪式套桶洗衣機是單電機的.洗滌及脫水工作由離合器控制。洗滌時波輪轉(zhuǎn)動而脫水桶不轉(zhuǎn).脫水是波輪與脫水桶一起旋轉(zhuǎn)。3按洗滌方式分類.洗衣機可分為波輪式和滾筒式等。〔1波輪式洗衣機。波輪式洗衣機是將洗滌衣物浸泡在水中.靠波輪正、反方向的交替轉(zhuǎn)動或連續(xù)單方向的轉(zhuǎn)動使衣物在水中不斷滾動.而達到洗凈衣物的目的。主要特點:洗滌能力強、洗滌時間短、結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)水位、成本低、易維修、易操作?！?滾筒式洗衣機。滾筒式洗衣機的自動化程度高.洗滌性能好.容量大.質(zhì)量高.2洗衣機的主要部件2.1洗衣機的電機2.2定時器定時器是普通型波輪式洗衣機中的關(guān)鍵部件之一。它主要起兩個作用：一是控制洗滌電機和脫水電機運轉(zhuǎn)時間的長短；二是控制電機預(yù)定的的程序自動的實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)的時間。普通型輪式洗衣機.大多采用發(fā)條定時器。而許多大波輪新水流式洗衣機使用電動式定時器。2.3進水電磁閥進水電磁閥簡稱水閥、注水閥。在全自動洗衣機上.以內(nèi)供用水閥來實現(xiàn)自動注水和停水。它與水位開關(guān)相互配合.對洗衣機水位高低僅系自動控制。工作原理進水閥是一種電磁閥.閥中心是磁芯.鐵芯外為電磁線圈.線圈不通電時.在小彈簧的作用鐵芯被壓下.封住了橡膠閥上所裝的塑料盤中間的泄壓孔.這時書從加壓針孔進入控制腔.是進水和控制腔的水壓相等。由于橡膠閥上部的受壓面積大于下部的受壓面積.所以橡膠閥被壓緊在閥座上起到封閉作用。其封閉的可靠性是由鐵芯所受的壓力決定的.鐵芯的下端與泄壓孔接觸.鐵芯的上端受壓面積大于下端受益面積.顯然水的壓力越大.鐵芯對泄孔的封閉壓力越大.封閉越可靠。其水壓低時.閥的封閉性就差.所以對水壓有最低的要求.不能低于0.3Mpa。主要性能參數(shù)進水電磁閥的主要性能參數(shù)見表2-2-1表2-2-1進水閥的技術(shù)參數(shù)額定電壓、電氣強度頻率額定電流〔mA使用水溫〔0C水壓范圍<Mpa>密封性能<Mpa>溫度<0C>絕緣電阻〔歐姆220V、50Hz2500V、1min27+/-50-800.02-1751002.4排水電磁閥排水電磁閥是全自動洗衣機特有的電器部件。它是一個受程序控制的自動排水開關(guān)。除了排水功能外.還控制著離合器的狀態(tài)〔洗滌或脫水。排水電磁閥由電磁鐵和排水閥兩部分組成.它們是相互獨立的部件.兩者用排水閥相互連接起來.在連接板的右端以開口銷與電磁鐵動鐵心連接.而左端鉤在排水閥的內(nèi)彈簧上。當電磁鐵通電時.將動鐵心往右拉.排水閥就呈打開狀態(tài)。此時盛水桶內(nèi)的洗滌液便能通過水道和閥門.從排水孔流出機外。在連接板上還用螺栓固定著一個位置可調(diào)的定位套.在動鐵心吸合的過程中.該定位套向右移動.撥動了離合器上的制動桿.為脫水做準備。當電磁鐵失電時.排水閥在自身彈簧作用下將鐵心拉出.排水閥關(guān)閉.洗衣機停止排水。同時.離合器上制動桿靠制動彈簧的作用恢復(fù)原位.為洗滌漂洗過程中波輪轉(zhuǎn)動做好準備。電磁鐵電磁鐵有兩種直流和交流.電動式程控式〔機械式全自動洗衣機一般采用交流式電磁鐵.而微電腦程控器式〔電腦式全自動洗衣機一般采用直流式電磁鐵。1.交流電磁鐵交流電磁鐵的磁心和銜鐵是由硅鋼疊壓鉚接而成的。銜鐵至于鐵心之中。在線圈通電后.鐵心和銜鐵同時被磁化.相對的兩個面上產(chǎn)生了異名磁極這種吸引力使銜鐵向磁心運動.從而帶動拉桿將閥打開。雖然線圈中電流的方向不斷發(fā)生變化.但由于鐵心與銜鐵的磁極同時變化.使它們之間出現(xiàn)的總是吸引力。2.直流電磁鐵直流電磁鐵具有吸引力大、體積小、噪音低和安全性能高等優(yōu)點.它的線圈分成吸合線圈和保持線圈兩組.由其內(nèi)部的微動開關(guān)控制這兩組線圈的工作。線圈和鐵心用環(huán)氧樹脂灌裝加固和密封。排水閥排水閥裝配于排水閥體之外.為彈簧將橡膠閥壓在閥體的底部.使橡膠閥的環(huán)形密封環(huán)產(chǎn)生少量的變形.保持水不從閥口泄露.橡膠閥的右端環(huán)形邊被閥蓋壓緊。排水閥桿嵌在橡膠閥上.與橡膠閥成一體.裝于排水閥拉桿內(nèi)部的內(nèi)彈簧與排水閥連接板連接.在排水閥關(guān)閉時.連接板抵在排水拉桿上.這時內(nèi)彈簧的彈力對排水閥來說是內(nèi)力.對排水閥不起作用。排水時.電磁鐵通電.動鐵心被吸入.牽引排水閥連接拉桿拉動內(nèi)彈簧.同時連接板上的定位套推動制動桿使處于脫水狀態(tài)。只要連接板的左端一離開排水拉桿.內(nèi)彈簧就不再是排水閥的內(nèi)力.而變成了外力.它要與外彈簧的彈力和橡膠閥的彈力相平衡.當內(nèi)彈力的拉力〔即連接不能的拉力大于外彈簧的彈力時.外彈簧被壓縮.帶動橡膠閥向右移動.把閥拉離閥座.排水開始。這些動作都是在電磁鐵得電的瞬間完成的。因為內(nèi)彈簧的剛度比外彈簧的剛度大.加上裝配排水閥連接板時.內(nèi)彈簧已有了一定的預(yù)緊力.因而在牽引排水過程中.內(nèi)彈簧并不需要產(chǎn)生很大的拉伸變形.也就可以使橡膠閥向右移動較大的距離.從而保證足夠的排水速度。處于正常的排水閥開啟量時橡膠閥左端與閥體平面的距離應(yīng)小于10mm。閥體多由半透明塑料制成.從外部可以看到閥的開啟量。2.5水位開關(guān)水位開關(guān)也叫壓力開關(guān).是一種氣壓式電觸點開關(guān)。它是利用洗衣桶內(nèi)水位高低不同所產(chǎn)生的不同壓力.來控制進水閥的開啟和關(guān)閉。此外.它還負責(zé)進水與洗滌之間的轉(zhuǎn)換。工作原理水位開關(guān)由三部分組成;<1>壓力傳感部分有橡皮膜下部的氣室組成；〔2電氣開關(guān)部分由中間的的一組觸電、簧片及開關(guān)小壓簧組成；〔3壓力控制部分包括上部的頂心、壓力彈簧以及調(diào)整壓力的凸輪、杠桿等。水位開關(guān)的氣室經(jīng)過軟管與洗衣機外筒連接起來。平時.橡皮膜處于平衡狀態(tài).當水注進外筒后.水首先將貯氣室封閉起來.一部分的空氣來不及跑出而被封閉在貯氣室里。由于貯氣室與水位開關(guān)的氣室間用壓力軟管相連通.貯氣室的壓力也就與水位開關(guān)氣室的壓力相同.隨著外桶中水位的上升.貯氣室、壓力軟管和水位開關(guān)氣室間的空氣不斷的被壓縮.隨之壓強也成比例的上升.這樣就把外桶中的水壓轉(zhuǎn)換成了空氣壓力.并作用在橡皮膜上。當水注到預(yù)定的水位時.氣室內(nèi)的壓力也升高到一定值。當它足以克服壓力彈簧通過頂心作用加在彈簧片上的力時.就推動簧片向上移動。當簧片移動預(yù)定位置后.開關(guān)下壓簧將推動動簧片彎到另一個方向.從而使動簧片上的公共觸點與常閉觸點分離.而與常開觸點接觸.這樣就向程控器發(fā)出了"水位已到"的信號.由程控器來控制進水電磁閥關(guān)閉.隨即進入洗滌程序當完成洗衣程序后.程控器向排水電磁鐵發(fā)出信號.排水閥開啟并排水。歲著水位的下降.氣室內(nèi)的壓力也逐漸減小.在壓力彈簧的作用下.頂心和橡皮膜逐漸下移.到了某一程度時動彈簧又彎向上方.常開與常閉觸點都恢復(fù)原位.等待下一個進水程序.此時水位開關(guān)雖然復(fù)位.但并不影響洗衣機繼續(xù)排水。旋轉(zhuǎn)凸輪使杠桿上下移動.從而改變壓力彈簧的壓縮程度。如果壓力彈簧的壓縮長度大.則壓力氣室內(nèi)的壓力要高一些才能將動簧片推到預(yù)定位置.以此達到控制水位的目的。水位開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)如表2-2-5表2-2-5水位開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)配用程序控制器電氣強度<交流>額定電壓〔V額定電流〔A氣密性〔kPa接觸電阻〔歐絕緣電阻〔兆歐電動式程序控制器1.525037.61min1002500微電腦式程序控制器0.0162.6離合器減速離合器就是全自動洗衣機中完成降速并傳遞扭矩的部件。結(jié)構(gòu)和工作原理目前大多數(shù)洗衣機采用減速離合器。它有四根軸〔1洗滌輸入軸〔2下半軸〔3中半軸〔4洗滌輸入軸談減速離合器的工作原理。全自動洗衣機在洗滌、排水和脫水之間是自動轉(zhuǎn)換的.這些轉(zhuǎn)換由排水電磁閥和制動桿來控制。當排水電磁鐵吸合時.定位套就想上運動一段距離.使得制動桿克服制動彈簧的作用力被推向上方.制動彈簧的中心軸做逆時針方向轉(zhuǎn)動.連接在制動桿另一端的剎車被迫向下移動.與脫水軸上的剎車盤產(chǎn)生間隙.脫水因此失去控制.也就可以順利的進行脫水轉(zhuǎn)動了。同時.制動桿將棘爪撥叉上的調(diào)節(jié)螺釘頂向上方.也就使撥叉克服彈簧的壓力.繞彈簧的中心軸做順時針方向轉(zhuǎn)動.于是棘爪拾起.放松了對棘輪的限制.這樣被棘輪扭轉(zhuǎn)一個小角度的方絲離合簧雜自身彈力的作用下恢復(fù)原來的位置.抱緊離合套。當大皮帶在電動機的帶動下順時針旋轉(zhuǎn)時.可以產(chǎn)生巨大的摩擦力.使離合套和下半軸〔脫水軸聯(lián)為一體.脫水工作就可以順利進行了。主要技術(shù)參數(shù)減速離合器主要技術(shù)參數(shù)：額定傳動功率：200W額定洗滌力矩：12.5N.m；洗滌傳動比：5.2：1脫水傳動比:1:1輸出啟動力矩:<0.45N.m脫水軸正轉(zhuǎn)啟動力矩：15N.m;脫水軸正轉(zhuǎn)制動力矩：3-6N.m脫水軸反轉(zhuǎn)制動力矩:15N.m制動桿開啟力矩：<35N.m脫水制動時間：<10s2.7熔斷器熔斷器時低壓配電系統(tǒng)和電力拖動系統(tǒng)中起過載和短路保護作用的電器。使用時.熔體串接于被保護的電路中.當流過熔斷器的電流大于規(guī)定值時.以自身產(chǎn)生的熱量使熔體熔斷.從而自動切斷電路.實現(xiàn)過載和短路保護。熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、使用維護方便、價格低廉、分斷能力較高、限流能力良好等優(yōu)點?！鲞m用范圍本品適用于交流50Hz〔60Hz.額定電壓380V,額定電流5A及以下的工業(yè)電氣裝置的配電設(shè)備中.作為線路過載或短路保護之用。型號及其含義RT18-□×/□熔斷體額定電流Ratedcurrentofthefuse-link帶指示燈代號Codewithpllafiamp熔斷額定電流Ratedcurrentofthefuse設(shè)計序號Designordernumber有填料封閉管式熔斷器Power-filledcartridge2.8蜂鳴箱TYPEUNIFHXY26AO403WHXY26AO406WHXY26AO409WHXY26AO412WHXY26AO424WMin.SoundOutputat10cmdB8383838383RatedvoltageVDC3691224OperatingVoltageVDC2.5～3.54.5～7.57～119～1520～28ResonantFrequencyHz400±100400±100400±100400±100400±100◆Max.CurrentonstimptionmA3030303030TonenatureContinuousContinuousContinuousContinuousContinuousQperatingTemperature℃-20～+60-20～+60-20～+60-20～+60-20～+60StorageTemperature℃-30～+70-30～+70-30～+70-30～+70-30～+70Weightg12121212122.9電容特征：1.長方形阻燃塑料外殼.焊片或引線結(jié)構(gòu)引出。2.體積小、重量輕、具有良好的自愈性。3.應(yīng)用ZnAI邊沿加厚蒸發(fā)工藝.電性能良好.可靠性高4.耐沖擊及電流大.抗電強度高。5.適用于50Hz/60Hz交流電動機的啟動和運轉(zhuǎn).特別適用于電風(fēng)扇等具有小型電機的電器上。主要參數(shù)：容量范圍：0.4uF-50uF電壓范圍:250VAC-500VAC容量偏差：±5%,±10%,±15%測試電壓：極間：1075倍額定電壓.1min,50Hz,無永久擊穿或電弧產(chǎn)生；極殼：2倍額定電壓+1000VAC,1min絕緣電阻：極間≥1000MΩuF極殼≥3000MΩuF3可編程序控制技術(shù)3.1PLC的定義及特點3.1.1PLC的定義可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng).專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計.它采用可編程序的儲存器.用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作命令.并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出.控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)的外部設(shè)備.都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體.易于擴充其功能的原則而設(shè)計。3.1.2PLC的特點PLC時綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點及計算機的靈活、方便的優(yōu)點而設(shè)計制造和發(fā)展的.這就使PLC具有許多其它控制器無法相比的特點?？煽啃愿?抗干擾能力強通用性強.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言簡單、易學(xué)、便于掌握系統(tǒng)設(shè)計周期短對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強安裝簡單、調(diào)試方便、維護工作量小3.2PLC的應(yīng)用和發(fā)展前景3.2.1PLC的應(yīng)用PLC是以微處理器為核心.綜合了計算機技術(shù)、自動化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動斷控制裝置.它具有可靠性高、體積小、功能強、程序設(shè)計簡單、靈活通用、維護方便等一系列優(yōu)點.因而在冶金、能源、化工、交通、電力等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用.成為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱〔PLC、機器人和CAD/CAM之一。3.2.2PLC的發(fā)展前景為了適應(yīng)市場的各方面的需求.各生產(chǎn)廠家對PLC不斷進行改進.推出功能更強、結(jié)構(gòu)更完善的新產(chǎn)品。這些新產(chǎn)品總體來說.朝兩個方向發(fā)展：一個是超小型、專用化和低價格的方向發(fā)展.以進行單機控制；另一個是向大型、高速、多功能和分布式全自動網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展.以適應(yīng)現(xiàn)代化的大型工廠、企業(yè)自動化的需要。3.3PLC的基本組成及工作原理3.3.1PLC的基本組成CPU輸入模塊用戶輸入設(shè)備EPROM輸入模塊用戶輸出設(shè)備RAMI/O接口外圍設(shè)備電源模塊通信接口計算機或其它PLC主機圖3-1PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在圖3-1中.PLC的主機由微處理器〔CPU、傳感器〔EPROM、RAM、輸入/輸出模塊、外設(shè)I/O接口、通信接口及電源組成。對于整體式的PLC.這些部件都在同一個極殼內(nèi)。而對于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC.個部件獨立封裝.稱為模塊.個模塊通過機架和電纜連接在一起。主機內(nèi)的各個部分均通過電源總線、控制總線、地址總線和數(shù)據(jù)總線連接。根據(jù)實際控制對象的需要配備一定的外部設(shè)備.可構(gòu)成不同的PLC控制系統(tǒng)。下面分別介紹PLC各組成部分及其作用：處理單元〔CPUCPU是PLC的控制中樞.PLC在CPU的控制下有條不紊的工作.從而實現(xiàn)對現(xiàn)場的各個設(shè)備進行控制。CPU的具體作用如下：接受、存儲用戶程序以掃描方式接收來自輸入單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息.并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。執(zhí)行監(jiān)控程序和用戶程序。響應(yīng)外部的請求〔2存儲器可編程控制器有兩種存儲器.即系統(tǒng)存儲器〔EPROM和用戶存儲器<RAM>。系統(tǒng)存儲器用來存放系統(tǒng)管理程序.用戶不能訪問和修改這部分存儲器的內(nèi)容。用戶存儲器用來存放編制的應(yīng)用程序和工作數(shù)據(jù)狀態(tài)。存放工作數(shù)據(jù)狀態(tài)的用戶存儲器部分也數(shù)據(jù)存儲區(qū)。它包括輸入、輸出數(shù)據(jù)映像區(qū).定時器/計數(shù)器預(yù)置數(shù)和當前的數(shù)據(jù)區(qū).存放中間結(jié)果的緩沖區(qū)。〔3輸入/輸出模塊PLC的控制對象是工業(yè)生產(chǎn)過程.實際生產(chǎn)過程中的信號電平時多種多樣的.外部執(zhí)行機構(gòu)所需的電平也是各不相同的.而可編程控制器的CPU所處理的信號只能是標準電平.這樣就需要相應(yīng)的I/O模塊作為CPU與工業(yè)生產(chǎn)的橋梁.進行信號電平的轉(zhuǎn)換。PLC的基本工作原理PLC是一種存儲程序的控制器。用戶根據(jù)某一對象的具體控制要求.編制好控制程序后.用編程器將程序鍵入到PLC的用戶程序存儲器中寄存。PLC的控制功能就是通過運行用戶程序來實現(xiàn)的。PLC掃描工作方式主要分三個階段：輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。<1>輸入采樣PLC在開始執(zhí)行程序之前.首先掃描入端子.按順序?qū)⑺休斎胄盘?讀入到寄存輸入狀態(tài)的輸入映象寄存器中.這個過程稱為輸入采樣。PLC在運行程序時.所需的輸入信號不是現(xiàn)時取輸入端子上的信息.而是取輸入映象寄存器中的信息。在本工作周期內(nèi)這個采樣結(jié)果的內(nèi)容不會改變.只有到下一個掃描周期輸入采樣階段才被刷新。<2>程序執(zhí)行PLC完成了采樣工作后.按順序從0000號地址開始的程序進行掃描執(zhí)行.并分別從輸入映象寄存器、輸出映象寄存器以及輔助繼電器中獲得所需的數(shù)據(jù)進行運算處理。再將程序執(zhí)行完畢之前〔3輸出刷新在執(zhí)行到END的命令時.即執(zhí)行完用戶所有的程序后.PLC將輸出映像寄存器中的內(nèi)容送到輸出鎖存器中進行輸出.驅(qū)動用戶設(shè)備。3.4PLC的編程語言〔1梯形圖與繼電器控制區(qū)別梯形圖語言形象直觀.類似電氣控制系統(tǒng)中繼電器控制電路圖。邏輯關(guān)系明顯.電氣技術(shù)人員容易接受。讀同一控制電路.繼電器控制原理圖和梯形圖的收入、輸出信號、控制過程等效。但兩者有本質(zhì)的區(qū)別：繼電器控制原理圖使用是硬件繼電器和定時器.靠硬件連接組成控制線路。而PLC的梯形圖使用的是內(nèi)部繼電器、定時器/計數(shù)器等.靠軟件實現(xiàn)控制。<2>梯形體程序簡介1.梯形圖程序按行從上至下.每一行從左到右順序編寫。PLC程序執(zhí)行順序與梯形圖的編寫一致。2.梯形圖左邊垂直線稱左母線.右邊稱為右母線。左母線右側(cè)放置輸入接點和內(nèi)部繼電器觸點。梯形圖觸點有兩種.即常開觸點和常閉觸點。3.梯形圖最右側(cè)必須放置輸出器件。PLC的輸出器件用圓圈表示.圓圈可以表示內(nèi)部繼電器線圈.輸出繼電器線圈或定時器/計數(shù)器的邏輯運算結(jié)果。其邏輯動作只有在線圈接通后.對應(yīng)的觸點才動作。輸出線圈直接與右母線相連.輸出線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。4.梯形圖程序中的觸點可以任意串、并聯(lián).而輸出線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。5.輸出線圈只對應(yīng)輸出映像區(qū)的相應(yīng)位.不能直接驅(qū)動現(xiàn)場設(shè)備。6.梯形圖中每個編程元件應(yīng)按一定規(guī)則加標字母數(shù)字串。助記符語言PLC的助記符語言是PLC的命令語句表達式.它與計算機匯編語言相類似。用戶可以直觀地根據(jù)梯形圖寫出助記符語言程序.并通過編程器送到PLC中。功能圖語言功能圖語言是一種類似于數(shù)字邏輯電路圖的編程語言.熟悉數(shù)字電路的人比較容易掌握。順序功能圖語言順序功能圖常用來編制控制類程序.可以將一個復(fù)雜的控制過程分解為一些具體的工作狀態(tài).把這些具體的狀態(tài)依據(jù)依一定順序控制要求.組合成整體的控制程序。4.三菱FX系列PLC的簡介4.1FX系列PLC的特點<1>先進美觀的外部結(jié)構(gòu)三菱公司FX系列PLC吸收了整體式和模塊式可編程序控制器的優(yōu)點.它的基本單元、擴展單元和擴展模塊的高度和寬帶相同。它們的相互連接不用基板.僅用扁平電纜連接.緊密拼裝后組成一個整齊的長方體。其體積小.很適于在電機一體化產(chǎn)品中使用。<2>多種系列機型供用戶選擇FX0s、FX0Ｎ和ＦＸ２Ｎ外觀相似.其性能和價格上還是有某些差別〔見表４－４－１型號條Ｉ／Ｏ點數(shù)步進指令用戶程序步數(shù)功能指令通信功能模擬量模塊基本指令ＦＸ２Ｎ２１６－２５６內(nèi)附８ｋ步ＲＡＭ２９８強有２７FX2N的功能最強.可用于要求很高的系統(tǒng)。由于不同的FX系列PLC可供不同的用戶系統(tǒng)選用.避免了功能的浪費.使用戶用最少的投資來滿足系統(tǒng)的要求?！玻踌`活多變的系統(tǒng)配置FX系列PLC的系統(tǒng)配置靈活.用戶除了可以選用不同型號的FX系列PLC外.還可以選用各種擴展單元和擴展模塊.組成不同I/O點和不同功能的控制系統(tǒng)。4.2FX2N系列PLCFX2N是FX系列中功能最強＼速度最高的微型可編程控制器。其基本單元如表4-4-2所示.擴展單元如表４－４－３所示。用戶存儲器容量可擴展到１６Ｋ步。Ｉ／Ｏ點最大可擴展到２５６點。它有２７條基本指令.基本指令的執(zhí)行速度超過了很多大型ＰＬＣ。有多種特殊功能模塊.使用特殊功能模塊和功能擴展板.可實現(xiàn)模擬控制＼位置控制和聯(lián)網(wǎng)通信等功能。ＦＸ２Ｎ有３０００多點輔助繼電器、１０００點狀態(tài)繼電器、200點16位加計數(shù)器、35點32位加/減計數(shù)器、800多點16位數(shù)據(jù)寄存器、128點跳步指針、15點中斷指針。這為應(yīng)用程序的設(shè)計提供了豐富的資源。表4-4-2FX2N系列PLC基本單元擴展模塊繼電器輸出可用點數(shù)型號可控硅輸出晶體管輸出輸入點數(shù)輸出點數(shù)FX2N-16MR-00124-32—

FX2N-16MR-001

88FX2N-32MR-00124-32FX2N-32MR-001

FX2N-32MR-001

1616FX2N-48MR-00148-64FX2N-48MR-001FX2N-48MR-0012424X2N-64MR-00148-64X2N-64MR-001

X2N-64MR-001

3232FX2N-80MR-00148-64FX2N-80MR-001

FX2N-80MR-001

4040FX2N-128MR-001—FX2N-128MR-0064644.2FX系列PLC的內(nèi)部資源FX系列PLC的內(nèi)部有CPU、存儲器、輸入/輸出接口單元等硬件資源.按存儲設(shè)數(shù)據(jù)的性質(zhì)吧這些數(shù)據(jù)寄存器RAM命名為輸入繼電器區(qū).復(fù)雜繼電器區(qū).狀態(tài)繼電器區(qū).定時器、計數(shù)器區(qū).數(shù)據(jù)寄存器區(qū).變址寄存器區(qū)等。4.3.1輸入繼電器〔X是PLC接收外部的輸入的開關(guān)量信號的窗口。PLC將外部信號的狀態(tài)讀入并存儲在輸入映像寄存器內(nèi).即輸入繼電器中。外部輸入電路接通時對應(yīng)的映像寄存器為ON〔"1"狀態(tài)。表示輸入繼電器常開觸點閉合.常閉觸點斷開。輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于外部輸入信號.不可能受用戶程序的控制.因此在梯形圖中絕對不能出現(xiàn)輸入繼電器線圈。輸出繼電器〔YPLC向外部負載發(fā)送信號的窗口。輸出繼電器用來將可編程序控制器的輸出信號傳送給輸出模塊.再向后者驅(qū)動外部負載。輔助繼電器區(qū)PLC內(nèi)部有很多輔助繼電器〔M.輔助繼電器和PLC外部無任何直接關(guān)系.它的線圈只能由PLC內(nèi)部程序控制。它的常開常閉觸點只能在PLC內(nèi)部編程時使用.且可無限次自由使用.但不是直接驅(qū)動外部負載。外部負載只能由輸出繼電器觸點驅(qū)動。FX2N系列PLC的輔助繼電器有通用輔助繼電器、斷電保護輔助繼電器和特殊輔助繼電器。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用5.1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控制對象〔生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程的工藝要求.以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。以此.在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時.應(yīng)遵循以下基本原則：最大限度的滿足被控對象的控制要求在滿足控制要求的前提下.力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、實用、維修方便。保證系統(tǒng)控制的安全、可靠?？紤]到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進.在選擇PLC容量時.應(yīng)適當留有余地。PLCPLC控制系統(tǒng)是由PLC與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此.PLC控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括如下幾點：選擇用戶輸入設(shè)備〔按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)和傳感器等、輸出設(shè)備〔繼電器、接觸器和信號燈等執(zhí)行元件以及由輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象〔電動機、電磁閥。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)濟性能指標其重要作用。分配I/O點.繪制電氣連接接口圖.考慮必要的安全保護措施。設(shè)計控制程序。包括設(shè)計梯形圖、程序清單或控制系統(tǒng)流程圖。必要時還需設(shè)計控制臺。編制系統(tǒng)的技術(shù)文件.包括說明書、電氣圖及電氣元件明細表等。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一半步驟設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的一半設(shè)計步驟如圖5-1所示圖5-1PLC控制系統(tǒng)設(shè)計步驟系統(tǒng)硬件的設(shè)計系統(tǒng)硬件分析全自動洗衣機的工作過程包括啟動、進水、洗滌、排水和脫水等功能。在實現(xiàn)控制過程中.各種采用信息都是通過控制中心進行各種判斷、比較和選擇.在經(jīng)信息線路反饋給洗衣機各控制執(zhí)行機構(gòu).決定洗衣機的工作狀態(tài)。如圖4-1所示.由PLC控制洗衣機各種動典型的新系統(tǒng)控制圖：圖6-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由圖6-1可知.PLC在系統(tǒng)中式處中心位置的.水位開關(guān)是PLC的輸入信號控制開關(guān)、進水閥、排水閥和電機是洗衣機各種動作的執(zhí)行機構(gòu)。其中進水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)；電機的工作狀態(tài)也由可知中心PLC給定信號來決定.而電機的正反狀態(tài)直接決定了洗衣機的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。另外由于洗衣機工作過程是順序過程.所以利用PLC作為洗衣機的控制系統(tǒng)是可行的。全自動洗衣機的控制系統(tǒng)的運作要求：波輪式全自動洗衣機的洗衣桶〔外桶和脫水桶〔內(nèi)桶上以同一個中心安裝的。外桶固定作為盛水桶.內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn).作為脫水桶。內(nèi)桶的四周有許多小孔.使內(nèi)外桶的水流相通。洗衣機的進水和排水分別由進水電閥和排水電閥控制。進水時.控制系統(tǒng)使進水閥打開.將水注入外桶.排水時.使排水閥打開.將水由外桶排到機外。洗滌和脫水由同一臺電機拖動.通過電磁離合器來控制.將動力傳遞給洗滌波輪或甩干桶〔內(nèi)桶。電磁離合器失電.電動機帶動洗滌波輪實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)進行洗滌；電磁離合器得電.電動機帶動內(nèi)桶單向旋轉(zhuǎn).進行甩干〔此時波輪不轉(zhuǎn)。水位高低分別由高低水位開關(guān)進行檢測。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作?？刂埔螅簡訒r：首先進水.到高水位時停止進水.開始洗滌。正轉(zhuǎn)15s.暫停3s后反轉(zhuǎn)洗滌15s.暫停3s后再正傳洗滌.如此反復(fù)30次。洗滌結(jié)束后.開始排水.當水位下降到低水位時.進行脫水〔同時排水.脫水時間為10s。這樣完成完成一次從進水到脫水的大循環(huán)過程。經(jīng)過3次上述大循環(huán)后〔第2、3次為漂洗.進行洗衣完成報警.報警10s后結(jié)束全過程.自動停機。6.4機型選擇和編號分配PLC是一種用作數(shù)字控制的專用電子計算機。它根據(jù)用戶給的指令.通過輸入接口現(xiàn)場采樣信息執(zhí)行邏輯或數(shù)值運算.在通過輸出接口去控制各種執(zhí)行機構(gòu)動作。它和單片機一樣.主要有CPU、存儲器、I/O接口模塊三部分。它是整體模塊形式.因此又他作為洗衣機控制系統(tǒng).在硬件設(shè)計上就相對簡單點。通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的分析.可知全自動洗衣機的I/O點不多.選擇三菱FX系列可以完全滿足其要求如表2-2-6所示：表2-2-6輸入/輸出設(shè)備點的分配輸入設(shè)備點編號輸入編號輸出設(shè)備輸出啟動開關(guān)X0進水電磁閥Y0電機正轉(zhuǎn)控制Y1高水位開關(guān)X3電機反轉(zhuǎn)控制Y2排水電磁閥Y3低水位開關(guān)X4脫水電磁離合器Y4報警蜂鳴器Y5輸入輸出地址及接線如圖所示X0啟動進水Y0正轉(zhuǎn)Y1X3高水位反轉(zhuǎn)Y2X4低水位排水Y3脫水Y4COM〔X報警Y5<Y>COMX0啟動I/O接線圖7系統(tǒng)軟件設(shè)計工藝流程分析初始狀態(tài) X0進水 X3洗滌正轉(zhuǎn)Y1X3高水位 T015s暫停Y2 T13sX4低水位洗滌反轉(zhuǎn)Y3 T215s暫停Y4COM〔X正反旋轉(zhuǎn)30次T33s 滿30次排水Y5〔Y X4排水、脫水COM大循環(huán)3次T410s滿3次報警T510s停機圖7-2工藝流程圖根據(jù)前面的編號表和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖分析而得全自動洗衣機的PLC控制系統(tǒng)程序工藝流程圖。其如圖7-2所示。由流程圖科知.實現(xiàn)自動控制要設(shè)置6個計時器和兩個計數(shù)器T0——正轉(zhuǎn)洗滌15sT1——暫停3sT2——反轉(zhuǎn)洗滌15sT3——暫停3sT4——脫水10sT5——報警5sC0——正反轉(zhuǎn)洗滌30次C1——大循環(huán)3次7.2梯形圖梯形圖〔如圖7-3所示根據(jù)工藝流程圖而得出的結(jié)果。作為全自動洗衣機控制系統(tǒng)程序圖它本身具有一定特色：首先.整個工作程序所需的時間約50分鐘左右。其次.洗滌時間為12分鐘；漂洗有兩次.共有24分鐘；脫水3次.共15分鐘。其三.整個程序有三次循環(huán).每一循環(huán)過程都改變洗滌物的洗凈度。M8002{SETS0}{ZRSTS20S30}X0S0STL{SETS20}S20X3STL〔Y0{SETS21}S21STL<Y1><Y0K150>T0{SETS22}S22STL〔T1K30T1{SETS23}S23STL〔Y2〔T2K150T2{SETS24}S24〔T3K30STL〔C0K30T2C0{SETS21}T2C0{SETS25}S25X4〔Y3STLX4{SETS26}S26