基于PLC设计全自动洗衣机.doc

Shaanxi University of Technology课 程 设 计 说 明 书 基于PLC控制全自动洗衣机的设计 【摘要】本文论述了PLC的基本原理以及全自动洗衣机的工作原理。提出了实现用PLC模拟控制全自动洗衣机运行的方法。该方法是依据全自动洗衣机的功能设计梯形图，并把梯形图输入到PLC中实现模拟控制。基于GX DEVELOPER设计了梯形图，并进行了仿真。仿真结果表明，该设计达到了设计要求。本文主要介绍了课题的基本概况，讲述了本次课程设计的总体任务要求，介绍了西门子PLC和三菱PLC的概况。以及整体的设计思路，也就是在整个课程设计过程中需要做什么来达到题目的要求。最终验证后证明本文的设计成果达到了题目的要求。【关键词】PLC;梯形图；步进顺控指令 The design of the automatic washing machine based on PLCPan Qi（Grade14，class1401，Major Electrical engineering and its automation，Electrical Engineering Dept，Shanxi University of Techology，hanzhong 723000，Shanxi ）Tutor：Kang Jinhui【Abstract】This 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 ladder 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 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 title. 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. 目录第一章 概述51.1 题目内容及要求51.2 DX DEVELOPER简介61.3 三菱PLC和西门子PLC的简介7第二章 设计分析8 2.1设计思路8 2.2 总体流程8 2.3 输入、输出点分配8 2.4 主控制电路10 2.5 PLC接线图11 2.6仿真12第三章 梯形图133.1 总体梯形图解析.13 3.2 部分梯形图解析16第四章 调试18 4.0 调试总结19 第五章 致谢20 参考文献21 附录22 第1章 绪论1.1 题目的内容及要求本次设计基于PLC的全自动洗衣机控制，采用PLC控制开发的周期短，开发成本低，可以直接用于工业现场控制。PLC控制具有实时性、信号处理时间短、速度快、更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目，可靠性高，丰富的I/O卡件，质优价廉，性价比高，安装简单，维修方便，PLC控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。因为它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能，所以在使用中，硬件相对简单，编程语言也相对简单，并且测试容易，维修方便，更可以提高控制系统设计的灵活性及控制系统的可靠性。本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向。设计的目的：（1）进一步掌握和巩固PLC控制的基本知识。（2）掌握PLC程序的设计及调试方法。（3）学会查阅有关专业资料及设计手册。研究的具体内容：（1） 深入了解洗衣机的发展、结构及控制要求。（2） 控制系统设计。包括硬件设计，PLC的选择，各硬件模块的介绍，软件设计，编程方法。（3） 对编写好的编译程序进行实际调试并仿真。系统的控制要求： PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。（1） 按下启动按扭及水位选择开关，注水直到高（中、低）水位，关水。（2） 2秒后开始洗涤。（3） 洗涤时，正转30秒后暂停，暂停2秒后开始反转洗涤，反转洗涤30秒后暂停，暂停2秒。（4） 如此循环5次，总共320秒后开始排水，排空后开始脱水30s。（5） 开始清洗，重复（2）（5），清洗两遍。（6） 清洗完成，报警3s并自动停机。（7） 若按下停车按钮，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）。1.2 DX DEVELOPER简介 GX Developer是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QNU、QS、QNA、ANS、ANA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。 软件的共通化 GX Developer能够制作Q系列，QNA系列，A系列（包括运动控制（SCPU）,FX系列的数据,能够转换成GPPQ,此外，选择FX系列的情况下，还能变换成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文档。利用Windows的优越性，使操作性飞跃上升能够将Excel,Word等作成的说明数据进行复制，粘贴，并有效利用。程序的标准化标号编程 用标号编程制作可编程控制器程序的话，就不需要认识软元件的号码而能够根据标示制作成标准程序。 功能块 FB是以提高顺序程序的开发效率为目的而开发的一种功能。把开发顺序程序时反复使用的顺序程序回路块零件化，使得顺序程序的开发变得容易。此外，零件化后，能够防止将其运用到别的顺序程序时的顺序输入错误。 只要在任意的回路模式上加上名字（宏定义名）登录（宏登录）到文档，然后输入简单的命令就能够读出登录过的回路模式，变更更有灵活性，能够简单设定和其他站点的链接 由于连接对象的指定被图形化而构筑成复杂的系统的情况下也能够简单的设定。能够用各种方法和可编程控制器CPU连接。1.3三菱PLC和西门子PLC的简介三菱PLC英文名又称：MITSUBISH Programmable Logic Controller， 它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。三菱PLC在中国市场常见的有以下型号： FR-FX1N FR-FX1S FR-FX2N FR-FX3U FR-FX2NC FR-A FR-Q）。可编程序控制器除了具有基本逻辑指令和步进指令外，还具有许多功能指令，如FX0N系列具有20条基本指令，51条功能指令；而FX2N系列具有27条基本逻辑指令和298条功能指令。所以，不同系列的可编程序控制器，其功能指令相差很多。功能指令实际上是执行一个个功能不同的子程序的调用，他既能简化程序设计，又能完成复杂的数据处理、数值运算，实现高难度控制。德国西门子（SIEMENS）公司生产的可编程控制器在我国的应用也相当广泛，在冶金、化工、印刷生产线等领域都有应用。西门子（SIEMENS）公司的PLC产品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能更强，可靠性高。S7系列PLC产品可分为微型PLC（如S7-200），小规模性能要求的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，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC是一种叠装式结构，它的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。指令丰富、可靠性高、适应性好、结构紧凑、便于扩展、性能价格比高。 S7-200PLC可提供4个不同的基本型号与8种CPU可供选择使用。其规模可以从几点上到几百点。第2章 设计分析2.1设计思路按下电源开关，开始进水洗涤衣服。要使用PLC来实现洗衣机的全自动，它的输入设备主要有电源按钮，启动按钮，水位选择按钮（高、中、低），排水和脱水按钮等。输出设备主要有电动机，电磁阀。首先打开电源，用户根据衣服的多少和大小进行水位的选择；按下启动按扭洗衣机自动运行，按下停止按钮可手动排水和手动脱水。2.2 设计流程如下图1.12.3 输入、输出点分配 洗衣机的I O分配表如下图1.2 PLC输入端所接外部输入器件PLC输出入端所接外部输出入器件X1启动按钮SB0Y1启动X2停止按钮SB1Y2进水电磁阀YA1X3高水位选择开关Y3正转接触器KM1X4中水位选择开关Y4反转接触器KM2X5低水位选择开关Y5排水X6排空检测Y6脱水X7高水位检测SQ1Y7报警X10中水位检测SQ2X11低水位检测SQ3X12手动排水X13手动脱水开始水位选择暂停2秒先正传洗剂30秒暂停2秒反转洗剂30秒暂停2秒N正反转洗剂5次Y排空后脱水30秒秒N清洗两次Y报警2秒停止2.4 控制主电路 全自动洗衣机的电机正反转图 图1.3分析：输出触点Y3得电，与之相连电机的主触点（正传）KM1闭合，电机运行在正转状态；当输出触点Y4得电，与之相连电机的主触点（反转）KM2闭合，电机运行在反转状态。2.5 PLC接线图 如下图1.42.6仿真本次设计采用三菱公司的GX DEVELOPER编程软件进行编程，该软件使用方便。打开GX DEVELOPER编程软件，新建时要根据PLC型号来选择，这样才能把你编的程序下载到PLC中调试时不会出错。 第3章 梯形图3.1 总体梯形图解析分析：按下启动按钮X1，辅助继电器M1得电，为全自动洗衣机启动做好准备。选择水位开关X3(高水位)、X4(中水位)、X5(低水位)，当水位上升达到预设的水位高度停止注水。停止2秒后，洗衣机开始正传30秒，停止2秒后，洗衣机开始反转30秒。重复上述动作5次后，然后进行排水和脱水持续30秒。重复上述动作2次。完成后洗衣机报警3秒。当按下停止按钮，全自动洗衣机可以通过手动按钮X12(排水)和手动按钮X13(脱水)进行操作。3.2 部分梯形图解析分析：按下启动按钮X1，辅助继电器M1得电并且保持，为全自动洗衣机运行做好准备，X2为停止按钮 。X3、X4、X5分别为高水位选择开关、中水位选择开关、低水位选择开关。X7、X10、X11分别为高水位限位开关、中水位限位开关、低水位限位开关。当按下停止按钮X2，通过跳转指令P1进行可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）。 分析：当全自动洗衣机完成注水后停止2秒，正传30秒，停止2秒，反转30秒后，既完整洗剂过程一次，根据题目要求需要循环5次，故采用计数器C0进行循环计数5次，才能正确完成洗剂过程。 分析：当洗衣机完成洗剂过程进入清洗过程时，需要重新开始注水进行循环两 次，通过计数器C1进行循环。清洗完成后洗衣机报警，工作结束。分析：当按下停止按钮X2，程序通过跳转指令进行手动操作，当按下手动按钮X12（手动排水），洗衣机进行手动排水不脱水；当按下手动按钮X13（手动脱水），洗 衣 机进行手动脱水不计数。第4章 调试总结通过这次全自动洗衣机plc控制及运行，知道自己在这门课程中所学到的知识能应用到实际生活中，真的很开心。不过在设计过程中也遇到很多问题，例如：PLC接线图如何画出来，在实验里又没法做；程序的运行，调试了很多次，其中的一次是手动排水（不脱水）、脱水（不计数）以及运用软件怎样模拟程序，这个问题困扰了我很长时间，通过查阅相关资料并且在老师的指导下最终攻克了这一难题。让我们的程序得已正常工作。我觉得这次全自动洗衣机用PLC控制设计能够运行成功，有以下几点原因：1.与我们所学的专业知识是分不开的。2.我们组的共同探讨和努力的成果。3.辅导老师的认真教学和耐心指导起到关键性的作用。在设计过程中，让我也学到了很多东西，例如：启保停电路设计的方法和技巧，跳转指令的使用，顺序控制中如何解决公用两步组成的小闭环等。本次课程设计使我深有感触，只要付出就有回报，遇到问题多与老师同学交流，利用网络资源学习。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己的知识和综合素质。总之，万事开头难，知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。 第5章 致谢 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现实际问题、提出实际问题、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际学习能力、动手能力的具体训练和考察过程。在此全自动洗衣机设计过程中, 在学习新知识的同时，把在课程中学到的理论知识运用到实际作品设计、操作中，更进一步地熟悉了PLC的结构及掌握了其工作原理和具体的使用方法与相关元器件的使用方法，了解了可编程控制器的开发和制作及课程设计报告的编写。加深了对相关理论知识及专业知识的掌握度，增强自身的动手能力，锻炼及提高了理解问题、分析问题、解决问题的能力，更深刻的体会到了理论联系实际的重要性，进一步掌握画图软件的使用和提高相应的画图操作水平及技巧。 参考文献 1史国生.电气控制与可编程控制器技术M.第二版.北京：化学工业出版社，20082方承远.工厂电气控制设计M.第二版.北京：机械工业出版社，20053王晋生.新标准电气知识图M.北京：中国水利水电出版社，20034杨振兴.可编程序控制器原理和应用M.长沙：中南工业大学出版社,1993 5吕景泉.可编程控制器技术教程M.北京：高等教育出版社，2001 6胡学林.可编程控制器应用技术M.北京：高等教育出版社，2001 7日本三菱公司.三菱微型可编程控制器MELSEC-F FX系列编程手册M. 19989刑郁甫，杨天民，赵积善编.新编实用电工手册M.北京：地质出版社，199710刘祖润.毕业设计指导（电气类专业适用）M.北京：机械工业出版社，199611王永华.现代电气控制及PLC应用技术M.北京：北京航空航天大学出版社，200312龚运新，陈淑兰，解晓飞.三菱PLC实用技术教程M北京：北京师范大学出版社，2007 附录在自动化控制领域，PLC是一种重要的控制设备。目前，世界上有200多厂家生产300多品种plc产品，应用汽车、粮食加工、化学、制药、金属、矿山、纸浆、等行业。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现。