全自动洗衣机PLC控制设计_毕业设计1.doc

全自动洗衣机PLC控制一、控制要求：（1） 按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高（中、 低）水位，关水（2）2秒后开始洗涤（3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒（4） 如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒（5） 开始清洗，重复（1）（4），清洗两遍（6） 清洗完成，报警3秒并自动停机（7） 若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）输入点： 输出点：启动 10001 低水位检测 10009 启动洗衣机 00001停止 10002 手动排水 10010 进水阀 00002高水位 10003 手动脱水 10011 正转及脱水 00003中水位 10004 反转 00004低水位 10005 排水 00005排空检测 10006 报警 00006高水位检测 10007中水位检测 10008二、设计与报告要求1、控制对象及控制要求分析2、输入输出点设置，IO表绘制3、PLC选型（DVP SX2）及硬件配置4、系统硬件设计，采用AutoCAD绘制图纸。包括供电/主、控电路/PLC配置/IO接线原理图纸。5、系统控制软件设计。完成梯形图程序设计，程序有批注。6、实验调试方案设计。采用实验室设备（PLC、TP）验证程序设计正确性采用硬件按钮/硬件输出指示灯和TP中的软元件模拟系统，搭建实验系统，实现控制功能的要求，并能在模拟的系统中证明控制功能的正确实现。目 录摘要31.全自动控制洗衣机的控制要求分析41.1全自动控制洗衣机的基本结构分析41.2全自动控制洗衣机的控制要求分析51.3全自动控制洗衣机的程序设计思想71.3.1编程软件71.3.2程序的流程图、构成和相关设置72. 输入输出点设置，IO表绘制93. PLC选型（DVP SX2）及硬件配置124. 系统硬件设计144.1主电路图的设计144.2控制电路设计155. 系统控制软件设计165.1启动和水位选择及水位监测和注水165.2洗衣过程循环175.3排水、脱水并重复注水洗涤过程185.4清洗完成并报警195.5停车及手动排水或手动脱水的选择19摘要随着社会的经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。全自动洗衣机的生产极大的方便了人们的生活。全自动洗衣机综合运用了大量力学、电学、光学等知识。洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。本次课程设计就PLC在全自动洗衣机的控制系统中的应用做了详细的介绍。实现洗衣机由进水、洗涤、排水、脱水、报警到自动停止的循环过程。设计了相应的程序，结合相应的硬件系统，并通过三菱FX2N系列PLC仿真系统模拟出全自动洗衣机的运行过程。关键词：全自动洗衣机 可编程控制器 控制程序1.全自动控制洗衣机的控制要求分析1.1全自动控制洗衣机的基本结构分析全自动洗衣机的基本结构如图1-1所示。 图1-1 全自动洗衣机的基本结构图洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水、脱水4个过程组成。在半自动洗衣机中，这4个过程分别用相应的按钮开关来控制。全自动洗衣机中，这4个过程可做到全自动依次运行，直至洗衣结束。全自洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一心安放的，内桶可以旋转，作为脱水用。内桶的周围有许多小孔，使内桶和外桶的水流相通，洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过控制系统将排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、中、低水位控制开关分别用来检测高、中、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作，停止按钮用来实现手动排水、脱水。排水按钮用来实现手动排水。1.2全自动控制洗衣机的控制要求分析全自动洗衣机的单循环工作流程示意图如图1-2所示。开始进水洗涤排水脱水结束图1-2全自动洗衣机的单循环工作流程示意图全自动洗衣机控制系统的要求:（1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到（高、中、低）水位，关水；（2）2秒后开始洗涤；（3）洗涤时，正转30秒，停2秒，然后反转30秒，停2秒；（4）如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后脱水30秒；（5）开始清洗，重复（1）（4），清洗两遍；（6）清洗完成，报警3秒并自动停机；（7）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）。1.3全自动控制洗衣机的程序设计思想1.3.1编程软件用台达公司的WPLsoft2.3进行软件编程。1.3.2程序的流程图、构成和相关设置（1）正常运行流程图正常运行流程图如图1-3所示。流程图描述:按下启动按扭以及水位选择按钮，开始进水。进水到规定高度后停止进水，接通电机正传，实现洗涤正转。洗涤正转30S后，停止2秒；反转30S后，停2秒，计数器加1,累计洗涤次数，若未满5次则重复进行洗涤，直至洗涤达到5次，开始排水。由于排水，水位降低，当水位低于规定下限水位时，排空检测开关接通，开始脱水，脱水30S后，计数器加1，脱水停止。然后再返回到进水动作。重复上述过程2次，报警并停机。（2）程序的构成这个程序只有自动方式。在自动方式下，PLC将运行已经设置好的程序和参数（用于全自动洗衣机一切都工作正常的情况下）。（3）程序的下载、安装和调试将各个输入/输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。全自动洗衣机程序是由WPLsoft2.3编程软件的指令完成。若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下,运行编程软件，打开全自动洗衣机程序，即可在线调试。起动停机报警脱水2次30S脱水排水洗5次暂停2S30S洗涤反转暂停2S30S洗涤正转停止进水进水水满 N Y Y N Y N Y Y N Y NY NY 图1-3 正常运行的流程图2. 输入输出点设置，IO表绘制2.1数字量输入部分全自动洗衣机控制系统的输入有启动、停止、高水位、中水位、低水位、手动排水和手动脱水按钮以及高水位、中水位、低水位和排空检测开关共11个输入点。具体的输入分配如表2-1所示。 表2-1 输入地址分配类别元件端子符号功能作用输入SB0X0启动按钮SB1X1高水位选择按钮SB2X2中水位选择按钮SB3X3低水位选择按钮SB4X4高水位监测开关SB5X5中水位监测开关SB6X6低水位监测开关SB7X7停车按钮SB8X10手动排水SB9X11手动脱水2.2数字量输出部分全自动洗衣机控制系统的外部设备有进水电磁阀、排水电磁阀、正/反转洗涤电动机、蜂鸣器、指示灯等。具体的输出分配如表2-2所示。表2-2 输出地址分配输出LED0Y0进水口LED1Y1洗涤正转LED2Y2洗涤反转LED3Y3排水口LED4Y4脱水LED5Y5报警Y6注水控制（内部用）2.3定时器部分具体的定时器分配如表2-3所示。表2-3 定时器分配类别器件号设定值功能作用定时器T02S进水后暂停时间T130S正传洗涤时间T22S正转暂停时间T330S反转洗涤时间T42S反转暂停时间T530S排水时间T630S脱水时间T73S报警时间T830S手动排水时间T930S手动脱水时间2.4计数器部分具体的计数器分配如表2-4所示。表2-4 计数器分配计数器C05正、反转洗涤循环次数C12清洗次数3. PLC选型（DVP SX2）及硬件配置下图2-1为DVP-SX2 CPU模块外形示意图，我们可以通过此图的指示可知道DVP-SX2的基本功能应用。图3-1 DVP-SX2 CPU 模块外形图产品特色：主机点数：20 (8DI/6DO, 4AI/2AO)最大I/O点数：494点程序容量：16k Steps通讯端口：内置RS-232、RS-485与USB，兼容MODBUS ASCII / RTU通讯协议。可搭配8台一般特殊扩展模块（模拟量输入/输出、温度量测、总线模块、定位模块），并支持左侧高速模块扩展。内置8组高速计数器，如表3-1所示：表3-1计数器配制一般型硬件高速计数器1相11相22相2组数频宽组数频宽组数频宽2/6100kHz/10kHz2100kHz1/315kHz/5kHz下面的表3-2是DVP-SX2 CPU 模块的I/O配置表3-2 SX2 CPU模块I/O配制型号输入输出输入/输出配置点数类型点数类型继电器型NPN型PNP型20SX211R8直流6继电器 V0+S/SI0+X0VI0-X1 V1+X2I1+X3VI1-X4V2+X5I2+X6VI2-X7V3+C0I3+Y0VI3+Y1 FEY2VO0IO0C1VO1Y3IO1Y4AGY5V0+S/SI0+X0VI0-X1 V1+X2I1+X3VI1-X4V2+X5I2+X6VI2-X7V3+UPI3+ZPVI3+Y0 FEY1VO0Y2IO0Y3VO1Y4IO1Y5AGV0+S/SI0+X0VI0-X1 V1+X2I1+X3VI1-X4V2+X5I2+X6VI2-X7V3+UPI3+ZPVI3+Y0 FEY1VO0Y2IO0Y3VO1Y4IO1Y5AG20SX211TNPN晶体管20SX211SPNP晶体管SX2-R/T/S 4 模拟输入 2模拟输出4. 系统硬件设计4.1主电路图的设计图4-1 主电路其中KM0、KM1、KM2、KM3、KM4、KM5分别是输出继电器的常开按钮，主电路中运用一台电机完成洗衣机的正转、反转、脱水工作，两个电磁阀分别在通电的情况下完成向机内进水和向机外排水，另外用一个指示灯完成报警工作。PLC是一种用作数字控制的专用电子计算机，它根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，再通过输出接口去控制各种执行机构动作。它主要由CPU、存储器、I/O接口模板三部分。它是整体模块形式，由它作为洗衣机控制系统，在硬件设计上就相对简单点。通过对结构图的分析，可知全自动洗衣机的I/O点不多，选择抵挡的台达DVP-SX2可以完全满足其要求。 4.2控制电路设计图4-2 控制电路 如图所示为全自动洗衣机的控制电路，选用的PLC为DVP-SX2，其中开关X0-X7和X10-X11为触点开关，按下后即立刻断开。Y0-Y6为六路输出，分别控制全自动控制洗衣机的进水、洗涤正转、洗涤反转、排水、脱水、报警和注水控制。开关X0为启动按钮，X1为高水位选择按钮，X2为中水位选择按钮，X3为低水位选择按钮，按下启动按钮X0后再选择一个水位可以让洗衣机运作起来。开关X4、X5、X6分别为高水位监测开关、中水位监测开关、低水位监测开关，其受传感器信号的控制。开关X7为停车按钮，X10为手动排水按钮，X11为手动脱水按钮。5. 系统控制软件设计5.1启动和水位选择及水位监测和注水图5-1 启动和水位选择及水位监测和注水部分程序系统上电后，初始化系统，将各步进点清零。按下启动按钮X0转移到步进点S0，此时通过X1、X2、X3选择高、中、低水位；其后Y0有输出，开始注水，同时水位监测传感器检测水位，到达指定水位后相应的传感器控制开关动作，停止注水。在这一过程中，同时输出Y0从高电平跳变到低电平，产生一个下降沿信号，程序跳转到步进点S1。5.2洗衣过程循环图5-2 洗衣循环部分程序 S1得电后，T0延时两秒后跳转到步进点S2，Y1输出电机正转，同时T1延时30秒后，跳转到步进点S3，此时电机停止转动，T2延时两秒后，跳转到步进点S4，S4得电后Y2输出使电机反转。此后T3延时30秒后跳转到S5，电机停止转动，T4延时2秒后跳转到步进点S2同时计数器C0计数一次，如此循环当计数器C0计数到5次时跳转到步进点S6。5.3排水、脱水并重复注水洗涤过程图5-3排水、脱水并重复注水洗涤过程部分程序S6得电后，Y3输出使洗衣机开始排水，T5延时30秒，同时对计数器C0清零。T5延时30秒后，跳转到步进点S7，S7得电后，T6延时30秒，Y4输出开始脱水，T6延时30秒后，跳转到S0，同时计数器C1计数一次，当计数器C1计数两次后跳转到步进点S8。5.4清洗完成并报警图5-4 清洗完成并报警部分程序S8得电后，Y5输出报警，同时T7延时3秒后，对S0到S8清零并跳出步进。5.5停车及手动排水或手动脱水的选择图5-5停车及手动排水或手动脱水部分程序 按下停车按钮X7后跳转到步进点S9，对S0到S8清零。此时，如果按下手动排水按钮X10或手动脱水按钮X11，排水输出Y3或脱水输出Y4得电使洗衣机进入手动排水或手动脱水模式。