PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)

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1、 Plc全自動(dòng)洗衣機(jī) 蘇州市職業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì) 姓 名： 吳永杰 學(xué) 號(hào)： 1220310114 系 別： 電氣工程系 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 班 級(jí)： 12電氣自動(dòng)化1 指導(dǎo)老師： 黃文芳

2、 2013年 5月 8日 摘 要 描述了全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)作要求。實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、報(bào)警到自動(dòng)停機(jī)的循環(huán)過程。設(shè)計(jì)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(dòng)洗衣機(jī)的運(yùn)行過程。此項(xiàng)設(shè)計(jì)對提高學(xué)生的動(dòng)手能力和幫助學(xué)生對一些理論知識(shí)的理解都具有積極作用。 【關(guān)鍵詞】 PLC 洗衣機(jī) 全自動(dòng) 控制程序器 目錄 緒 論 1 1 洗衣機(jī)的類別 3 1.1.1 按自動(dòng)化分類 3 1.2

3、 按結(jié)構(gòu)方式分類 3 2 洗衣機(jī)的主要部件 5 2.1 洗衣機(jī)的電機(jī) 5 2.2 定時(shí)器 5 2.3 進(jìn)水電磁閥 5 2.3.1 工作原理 6 2.3.2 主要性能參數(shù) 6 2.4 排水電磁閥 6 2.4.1 電磁鐵 7 1. 交流電磁鐵 7 2. 直流電磁鐵 7 2.4.2 排水閥 8 2.5 水位開關(guān) 9 2.5.1 工作原理 9 2.5.2 水位開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)如表2-2-5 10 2.6 離合器 10 2.6.1 結(jié)構(gòu)和工作原理 11 2.6.2主要技術(shù)參數(shù) 11 3 可編程序控制技術(shù) 13 3.1 PLC的定義及特點(diǎn) 13 3.2 P

4、LC的基本組成及工作原理 14 3.2.1 PLC的基本組成 14 3.3.4 順序功能圖語言 15 4. 三菱FX系列PLC的簡介 15 4.1 FX系列PLC的特點(diǎn) 15 4.2 FX2N系列PLC 17 4.2 FX系列PLC的內(nèi)部資源 18 5 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 19 5.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 19 5.2 PLC控制系統(tǒng) 19 5.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一半步驟 20 6 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 22 6.1系統(tǒng)硬件分析 22 6.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)的運(yùn)作要求： 23 6.3控制要求： 23 附錄 25 結(jié)束語 28 參考

5、文獻(xiàn) 30 緒 論 可編程控制器是以計(jì)算機(jī)為核心的通用自動(dòng)控制裝置，它的功能強(qiáng)、可靠性強(qiáng)、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(gè)領(lǐng)域，它以微軟處理器為核心，用編寫的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。 該設(shè)計(jì)主要介紹了全自動(dòng)洗衣機(jī)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(jì)與調(diào)試、控制系統(tǒng)PLC程序。根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理，利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制，說明了PLC控制的原理方法，特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。通過本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對三菱的F1系列PLC的特

6、點(diǎn)有了深入的理解。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了三菱的F1系列PLC的特點(diǎn)，對按鈕、電磁閥、開關(guān)等其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電用品的個(gè)性。 在全自動(dòng)洗衣機(jī)中，洗衣機(jī)洗滌、脫水程序是由以單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的。首先由于單片機(jī)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(jì)控制系統(tǒng)硬件時(shí)，要有多種電路保護(hù)裝置，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、過載保護(hù)、過熱保護(hù)以及欠壓保護(hù)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(fèi)用。在工業(yè)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的PLC能克服單片機(jī)的確點(diǎn)，它是整模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測電路和保護(hù)電路以及通訊

7、聯(lián) 0 32 PlC全自動(dòng)洗衣機(jī) 網(wǎng)功能。因此該設(shè)計(jì)中采用了PLC來實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的工作過程。 1 洗衣機(jī)的類別 1.1 洗衣機(jī)的分類 目前，我國洗衣機(jī)的分類方法主要有三種：按自動(dòng)化程度分類，按洗滌方式分類，按結(jié)構(gòu)方式分類。 1.1.1 按自動(dòng)化分類，洗衣機(jī)可分為普通型、半自動(dòng)型、全自動(dòng)型三類。 目前大多是全自動(dòng)型洗衣機(jī)，它是指洗滌、漂洗、脫水各個(gè)功能之間的轉(zhuǎn)換全部不用手工操作而能自動(dòng)進(jìn)行的

8、洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)在選定的工作程序內(nèi)由機(jī)電式程序控制器或微電腦程序控制器適時(shí)發(fā)出各種指令，自動(dòng)完成各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使整個(gè)洗衣過程自動(dòng)化。 1.2 按結(jié)構(gòu)方式分類，洗衣機(jī)可分為單桶、雙桶、套桶三大類。 (1) 單桶洗衣機(jī)。單桶洗衣機(jī)自動(dòng)化程度較低，多為簡易和普通型，少量的為半自動(dòng)型。其主要特點(diǎn)是占地面積小，價(jià)格便宜。 （2）雙桶洗衣機(jī)。 雙桶洗衣機(jī)實(shí)際上就是單桶洗衣機(jī)和脫水機(jī)的組合。它的洗衣部分和甩干部分有各自的電動(dòng)機(jī)和定時(shí)器。雙桶洗衣機(jī)功能齊全，使用方便，操作簡單，省電，省水，價(jià)格適宜，品種多樣。目前，我國雙桶波輪式洗衣機(jī)占主導(dǎo)地位。 雙桶洗衣機(jī)。脫水桶壁上沒有許多小孔，甩干電動(dòng)

9、機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在強(qiáng)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(jī)。 該洗衣機(jī)的特點(diǎn)是內(nèi)、外兩個(gè)立式容器套裝在同一軸 心 上。波輪式套桶洗衣機(jī)多為全自動(dòng)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(gè)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(jī)是單電機(jī)的，洗滌及脫水工作由離合器控制。洗滌時(shí)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)可分為波輪式和滾筒式等。 （1）波輪式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)是將洗滌衣物浸泡在水中，靠波輪正、反方向的交替轉(zhuǎn)動(dòng)或連續(xù)單方向的

10、轉(zhuǎn)動(dòng)使衣物在水中不斷滾動(dòng)，而達(dá)到洗凈衣物的目的。 主要特點(diǎn):洗滌能力強(qiáng)、洗滌時(shí)間短、結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)水位、成本低、易維修、易操作。 （2）滾筒式洗衣機(jī)。滾筒式洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度高，洗滌性能好，容量大，質(zhì)量高， 2 洗衣機(jī)的主要部件 2.1 洗衣機(jī)的電機(jī) 2.2 定時(shí)器 定時(shí)器是普通型波輪式洗衣機(jī)中的關(guān)鍵部件之一。它主要起兩個(gè)作用：一是控制洗滌電機(jī)和脫水電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的長短；二是控制電機(jī)預(yù)定的的程序自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)的時(shí)間。 普通型輪式洗衣機(jī)，大多采用發(fā)條定時(shí)器。而許多大波輪新水流式洗衣機(jī)使

11、用電動(dòng)式定時(shí)器。 2.3 進(jìn)水電磁閥 進(jìn)水電磁閥簡稱水閥、注水閥。在全自動(dòng)洗衣機(jī)上，以內(nèi)供用水閥來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水和停水。它與水位開關(guān)相互配合，對洗衣機(jī)水位高低僅系自動(dòng)控制。 2.3.1 工作原理 進(jìn)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(shí)，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(shí)書從加壓針孔進(jìn)入控制腔，是進(jìn)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

12、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(shí)，閥的封閉性就差，所以對水壓有最低的要求，不能低于0.3Mpa。 2.3.2 主要性能參數(shù) 進(jìn)水電磁閥的主要性能參數(shù)見表2-2-1 表2-2-1 進(jìn)水閥的技術(shù)參數(shù) 額定電壓、 電氣強(qiáng)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、50Hz 2500V、1min 27+/-5 0-80 0.02-0.8 0.02-1 75 100 2.4 排水電磁閥 排

13、水電磁閥是全自動(dòng)洗衣機(jī)特有的電器部件。它是一個(gè)受程序控制的自動(dòng)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(dú)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(dòng)鐵心連接，而左端鉤在排水閥的內(nèi)彈簧上。當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，將動(dòng)鐵心往右拉，排水閥就呈打開狀態(tài)。此時(shí)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(jī)外。在連接板上還用螺栓固定著一個(gè)位置可調(diào)的定位套，在動(dòng)鐵心吸合的過程中，該定位套向右移動(dòng)，撥動(dòng)了離合器上的制動(dòng)桿，為脫水做準(zhǔn)備。當(dāng)電磁鐵失電時(shí)，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(jī)停止排水。同時(shí)

14、，離合器上制動(dòng)桿靠制動(dòng)彈簧的作用恢復(fù)原位，為洗滌漂洗過程中波輪轉(zhuǎn)動(dòng)做好準(zhǔn)備。 2.4.1 電磁鐵 電磁鐵有兩種直流和交流，電動(dòng)式程控式（機(jī)械式）全自動(dòng)洗衣機(jī)一般采用交流式電磁鐵，而微電腦程控器式（電腦式）全自動(dòng)洗衣機(jī)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(shí)被磁化，相對的兩個(gè)面上產(chǎn)生了異名磁極這種吸引力使銜鐵向磁心運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)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(shí)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

15、、噪音低和安全性能高等優(yōu)點(diǎn)，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(dòng)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。 2.4.2 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(shí)，連接板抵在排水拉桿上，這時(shí)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(shí)，電磁鐵通電，動(dòng)鐵心被吸入，牽引排水閥連接拉桿拉動(dòng)內(nèi)彈簧，同時(shí)連接板上的定位套推動(dòng)制動(dòng)

16、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(dāng)內(nèi)彈力的拉力（即連接不能的拉力）大于外彈簧的彈力時(shí)，外彈簧被壓縮，帶動(dòng)橡膠閥向右移動(dòng)，把閥拉離閥座，排水開始。這些動(dòng)作都是在電磁鐵得電的瞬間完成的。因?yàn)閮?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(shí)，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(dòng)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(shí)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。

17、 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(diǎn)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(jìn)水閥的開啟和關(guān)閉。此外，它還負(fù)責(zé)進(jìn)水與洗滌之間的轉(zhuǎn)換。 2.5.1 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(jī)外筒連接起來。平時(shí)，橡皮膜處于平衡狀態(tài)，當(dāng)水注進(jìn)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

18、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(qiáng)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(dāng)水注到預(yù)定的水位時(shí)，氣室內(nèi)的壓力也升高到一定值。當(dāng)它足以克服壓力彈簧通過頂心作用加在彈簧片上的力時(shí)，就推動(dòng)簧片向上移動(dòng)。當(dāng)簧片移動(dòng)預(yù)定位置后，開關(guān)下壓簧將推動(dòng)動(dòng)簧片彎到另一個(gè)方向，從而使動(dòng)簧片上的公共觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)分離，而與常開觸點(diǎn)接觸，這樣就向程控器發(fā)出了“水位已到”的信號(hào)，由程控器來控制進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，隨即進(jìn)入洗滌程序 當(dāng)完成洗衣程序后，程控器向排水電磁鐵發(fā)出信號(hào)

19、，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(shí)動(dòng)彈簧又彎向上方，常開與常閉觸點(diǎn)都恢復(fù)原位，等待下一個(gè)進(jìn)水程序，此時(shí)水位開關(guān)雖然復(fù)位，但并不影響洗衣機(jī)繼續(xù)排水。 旋轉(zhuǎn)凸輪使杠桿上下移動(dòng)，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(dòng)簧片推到預(yù)定位置，以此達(dá)到控制水位的目的 。 2.5.2 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(qiáng)度 (交流) 額定電壓 （V） 額定電流 （A）

20、 氣密性 （kPa） 接觸電阻 （歐） 絕緣電阻 （兆歐） 電動(dòng)式程序控制器 1.5 250 3 7.6 1min 100 2500 微電腦式程序控制器 0.01 6 2.6 離合器 減速離合器就是全自動(dòng)洗衣機(jī)中完成降速并傳遞扭矩的部件。 2.6.1 結(jié)構(gòu)和工作原理 目前大多數(shù)洗衣機(jī)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(dòng)洗衣機(jī)在洗滌、排水和脫水之間是自動(dòng)轉(zhuǎn)換的，這些轉(zhuǎn)換由排水電磁閥和制動(dòng)桿來控制。 當(dāng)排水電磁鐵吸合時(shí)，定位套就想上運(yùn)動(dòng)一段距離，

21、使得制動(dòng)桿克服制動(dòng)彈簧的作用力被推向上方，制動(dòng)彈簧的中心軸做逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，連接在制動(dòng)桿另一端的剎車被迫向下移動(dòng)，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(jìn)行脫水轉(zhuǎn)動(dòng)了。同時(shí)，制動(dòng)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(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(gè)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(dāng)大皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(jìn)行了。 2.6.2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(dòng)功率

22、：200W 額定洗滌力矩：12.5N.m； 洗滌傳動(dòng)比：5.2：1 脫水傳動(dòng)比:1:1 輸出啟動(dòng)力矩:<0.45N.m 脫水軸正轉(zhuǎn)啟動(dòng)力矩：15N.m; 脫水軸正轉(zhuǎn)制動(dòng)力矩：3-6N.m 脫水軸反轉(zhuǎn)制動(dòng)力矩:15N.m 制動(dòng)桿開啟力矩：<35N.m 脫水制動(dòng)時(shí)間：<10 s TYPE UNIF HXY26AO403W HXY26AO406W HXY26AO409W HXY26AO412W HXY26AO424W Min. Sound Output at 10cm dB

23、 83 83 83 83 83 Rated voltage VDC 3 6 9 12 24 Operating Voltage VDC 2.5～3.5 4.5～7.5 7～11 9～15 20～28 Resonant Frequency Hz 400100 400100 400100 400100 400100 ◆Max. Current onstimption mA 30 30 30 30 30 Tone nature Continuous Continuous Continuous Continuous Co

24、ntinuous Qperating Temperature ℃ -20～+60 -20～+60 -20～+60 -20～+60 -20～+60 Storage Temperature ℃ -30～+70 -30～+70 -30～+70 -30～+70 -30～+70 Weight g 12 12 12 12 12  3 可編程序控制技術(shù) 3.1 PLC的定義及特點(diǎn) 3.1.1 PLC的定義 可編程序控制器是一種數(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)，它采用可編程序的儲(chǔ)存器，用來在其內(nèi)部

25、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(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(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(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì)。 3.1.2 PLC的特點(diǎn) PLC時(shí)綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)的靈活、方便的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)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(diǎn)。 （1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) （2） 通用性強(qiáng)，使用方便 （3） 采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便 （4） 編程語言簡單、易學(xué)、便于掌握 （5） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短 （6） 對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性

26、強(qiáng) （7） 安裝簡單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小 3.2 PLC的基本組成及工作原理 3.2.1 PLC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 RAM I/O接口 外圍設(shè)備 電源模塊 通信接口 計(jì)算機(jī)或其它PLC 主機(jī) 圖3-1 PLC硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 在圖3-1中，PLC的主機(jī)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

27、接口及電源組成。對于整體式的PLC，這些部件都在同一個(gè)極殼內(nèi)。而對于模塊式結(jié)構(gòu)的PLC，個(gè)部件獨(dú)立封裝，稱為模塊，個(gè)模塊通過機(jī)架和電纜連接在一起。 主機(jī)內(nèi)的各個(gè)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(shí)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： (1) 處理單元（CPU）CPU是PLC的控制中樞，PLC在CPU的控制下有條不紊的工作，從而實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。 CPU的具體作用如下： 1. 接受、存儲(chǔ)用戶程序 2. 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(chǔ)區(qū)。 執(zhí)行監(jiān)控

28、程序和用戶程序。悉數(shù)字電路的人比較容易掌握。 3.3.4 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(gè)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 4.1 FX系列PLC的特點(diǎn) (1) 先進(jìn)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(diǎn)，它的基本單元、擴(kuò)展單元和擴(kuò)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(gè)整齊的長方體。 其體積小，很適于在電機(jī)一體化產(chǎn)品中使用。 (2) 多種系列機(jī)型供用戶選擇

29、 FX0s、FX0Ｎ和ＦＸ２Ｎ外觀相似，其性能和價(jià)格上還是有某些差別（見表４－４－１） 型號(hào)條 Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)步進(jìn)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 ＦＸ２Ｎ ２ １６－２５６ 內(nèi)附８ｋ步ＲＡＭ ２９８ 強(qiáng) 有 ２７ FX2N的功能最強(qiáng)，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(fèi)，使用戶用最少的投資來滿足系統(tǒng)的要求。（３）靈活多變的系統(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(hào)的FX系列PLC外，還可以選用各種擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同I/O點(diǎn)和不同功能的控制系統(tǒng)。

30、 4.2 FX2N系列PLC 　　　FX2N是FX系列中功能最強(qiáng)＼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(kuò)展單元如表４－４－３所示。用戶存儲(chǔ)器容量可擴(kuò)展到１６Ｋ步。Ｉ／Ｏ點(diǎn)最大可擴(kuò)展到２５６點(diǎn)。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(kuò)展板，可實(shí)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(diǎn)輔助繼電器、１０００點(diǎn)狀態(tài)繼電器、200點(diǎn)16位加計(jì)數(shù)器、35點(diǎn)32位加/減計(jì)數(shù)器、800多點(diǎn)16位數(shù)據(jù)寄存器、128點(diǎn)跳步指針、15點(diǎn)中斷指針。這為應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)提供了豐富的資源。 表4-4-2

31、 FX2N系列PLC基本單元 擴(kuò)展模塊繼電器輸出可用點(diǎn)數(shù) 型號(hào)可控硅輸出 晶體管輸出 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) FX2N-16MR-001 24-32 — FX2N-16MR-001 8 8 FX2N-32MR-001 24-32 FX2N-32MR-001 FX2N-32MR-001 16 16 FX2N-48MR-001 48-64 FX2N-48MR-001 FX2N-48MR-001 24 24 X2N-64MR-001 48-64 X2N-64MR-001 X2N-64MR-001 32 32 FX

32、2N-80MR-001 48-64 FX2N-80MR-001 FX2N-80MR-001 40 40 FX2N-128MR-001 — FX2N-128MR-00 64 64 4.2 FX系列PLC的內(nèi)部資源 FX系列PLC的內(nèi)部有CPU、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口單元等硬件資源，按存儲(chǔ)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(shí)器、計(jì)數(shù)器區(qū)，數(shù)據(jù)寄存器區(qū)，變址寄存器區(qū)等。 5 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 5.1 P

33、LC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)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(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則： （1） 最大限度的滿足被控對象的控制要求 （2） 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、維修方便。 （3） 保證系統(tǒng)控制的安全、可靠 。 （4） 考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇PLC容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余地。 5.2 PLC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(diǎn)： （1） 選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)和

34、傳感器等）、輸出設(shè)備（繼 電器、接觸器和信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥）。 （2） 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(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)其重要作用。 （3） 分配I/O點(diǎn)，繪制電氣連接接口圖，考慮必要的安全保護(hù)措施。 （4） 設(shè)計(jì)控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、程序清單或控制系統(tǒng)流程圖。 （5） 必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)。 （6） 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(xì)表等。 5.3 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一半步驟 設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的一半設(shè)計(jì)步驟如圖5-1所示

35、 圖5-1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 6 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 6.1系統(tǒng)硬件分析 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程包括啟動(dòng)、進(jìn)水、洗滌、排水和脫水等功能。 在實(shí)現(xiàn)控制過 程中，各種采用信息都是通過控制中心進(jìn)行各種判斷、比較和選擇，在經(jīng)信息線路反饋給洗衣機(jī)各控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，決定洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。如圖4-1所示，由PLC控制洗衣機(jī)各種動(dòng)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(hào)控制開關(guān)、進(jìn)水閥、排水閥和電機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)

36、水閥和排水閥由PLC給定信號(hào)來決定其工作狀態(tài)；電機(jī)的工作狀態(tài)也由可知中心PLC給定信號(hào)來決定，而電機(jī)的正反狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。另外由于洗衣機(jī)工作過程是順序過程，所以利用PLC作為洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)是可行的。 6.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)的運(yùn)作要求： 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）上以同一個(gè)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(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電閥和排水電閥控制。進(jìn)水時(shí)，控制系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，將水注入外桶，排水時(shí)，使排水閥打開，將水由外桶排到機(jī)外。洗滌和脫水由

37、同一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，通過電磁離合器來控制，將動(dòng)力傳遞給洗滌波輪或甩干桶（內(nèi)桶）。電磁離合器失電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)洗滌波輪實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)進(jìn)行洗滌；電磁離合器得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶單向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行甩干（此時(shí)波輪不轉(zhuǎn)）。水位高低分別由高低水位開關(guān)進(jìn)行檢測。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。 6.3控制要求： 啟動(dòng)時(shí)：首先進(jìn)水，到高水位時(shí)停止進(jìn)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(dāng)水位下降到低水位時(shí)，進(jìn)行脫水（同時(shí)排水），脫水時(shí)間為10s。這樣完成完成一次從進(jìn)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），

38、進(jìn)行洗衣完成報(bào)警，報(bào)警10s后結(jié)束全過程，自動(dòng)停機(jī)。 附錄 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(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)程序圖它本身具有一定特色： 首先，整個(gè)工作程序所需的時(shí)間約50分鐘左右。 其次，洗滌時(shí)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(gè)程序有三次循環(huán)，每一循環(huán)過程都改變洗滌物

39、的洗凈度。 M8002 {SET S0} {ZRST S20 S30} X0 S0 STL {SET S20} S20

40、 X3 STL （Y0） {SET S21} S21 STL (Y1) (Y0 K150)

41、 T0 {SET S22} S22 STL （T1 K30） T1 {SET S23}

42、 S23 STL （Y2） （T2 K150） T2 {SET S24} S24 （T3 K30）

43、 STL （C0 K30） T2 C0 {SET S21} T2 C0 {SET

44、 S25} S25 X4 （Y3） STL X4 {SET S26} S26

45、 （Y4） STL （Y3） （T4 K100） （C1 K3） T4 C1

46、 {SET S20} T4 C1 {SET S27} S27 （Y5） STL

47、 （T5 K100） T5 {RSE Y5} {RES} {END}

48、 結(jié)束語 大學(xué)的生活也許將要以此作為結(jié)束了，但大學(xué)結(jié)束了，我們的精神不能結(jié)束，我們追求我們事業(yè)的雄心壯志永遠(yuǎn)也不能結(jié)束。大學(xué)給了我一個(gè)追求輝煌的夢想。而我就在這個(gè)夢想下努力的朝著她飛翔！ 大學(xué)三年的時(shí)間大多在學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)知識(shí)，實(shí)踐的并不是太多。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我接觸了更多的元器件，知道它們的工作原理和參數(shù)性能，發(fā)現(xiàn)自己有很多不足之處，體會(huì) 到理論知識(shí)的重要性，知識(shí)掌握得越扎實(shí)，設(shè)計(jì)的就更全面、更順利、更好。 在設(shè)計(jì)過程中，通過針對性地查找資料，

49、了解有關(guān)PLC方面的資料，即增長了自己的知識(shí)面，補(bǔ)充最新的專業(yè)知識(shí)，又提高了自己的應(yīng)用能力。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對以前學(xué)過的理論知識(shí)起到了很好的回顧作用，現(xiàn)在通過全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)黨風(fēng)畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我很好的運(yùn)用了PLC、單片機(jī)方面的知識(shí)，對其加以進(jìn)一步消化和鞏固，并知道兩者在洗衣機(jī)控制中的不同。 在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中使我學(xué)到了很多，我感到不論做什么事都要真真正正用心去做，才會(huì)使自己更加的成長，沒有學(xué)習(xí)就不可能有實(shí)踐的能力，沒有自己的實(shí)踐就不會(huì)有所突破，希望這次的經(jīng)歷能讓我們在以后的學(xué)習(xí)生活中不斷成長與進(jìn)步。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到

50、論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后，我要感謝我的指導(dǎo)老師，是他給了我許多的幫助。 參考文獻(xiàn) 1 中國家用電器研究所。家用電器時(shí)尚消費(fèi)，2002——2003 2 王春剛。洗衣機(jī)的特點(diǎn)和原理。北京：農(nóng)村讀物出版社，2002 3 吳存宏。淺談PLC在全自動(dòng)洗衣機(jī)中運(yùn)用。[J]家用電器科技，2004 4 余雷聲，方宗達(dá)等編。電氣控制與PLC應(yīng)用。 北京;機(jī)械工業(yè)出版社，1996 5 鄧則明。 電器與可編程序控制器的應(yīng)用技術(shù)。 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998 6 韓服善，張石平。全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制傳統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]家用電器。消費(fèi)，2002，（06） 7 宋德玉主編。 可編程序控制器原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。 北京：冶金工業(yè)出版社，2001 32