PLC专业课程设计全自动洗衣机梯形图.doc
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1、电气控制和PLC课程设计题 目: 全自动洗衣机梯形图控制系统设计 院系名称: 机电工程学院 专业班级: 09机械电子工程 学生姓名: 学 号: 指导老师: xx 设计地点: xxx 设计时间: xxxx 摘 要伴随社会不停发展,全自动洗衣机已经越来越普遍应用在大家生活当中,其控制方法也是多个多样,各有千秋。本文是基于三菱FX2N系列可编程控制器全自动洗衣机梯形图控制系统设计,三菱FX2N系列可编程控制器指令丰富,编程轻易,功效扩展方便,修改灵活,而且结构简单,抗干扰能力强,能够接多种输出、输入扩充设备,有丰富特殊扩展设备,其中模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统要求和特点。本文选
2、择三菱FX2N-24MR为关键部件,着重进行硬件接口设计,利用梯形图和语句表进行编程,实现了全自动洗衣机控制系统自动化。关键词: PLC;步进梯形图;次序控制目录1 引言11.1 系统背景描述11.2 系统控制要求22. 系统设计方案32.1 系统功效描述32.2 方案论证42.3确定控制方案53 硬件电路设计63.1 PLC选型63.2 水位传感器选择63.3 接触器选择73.4 继电器选择73.5 进水阀选择83.6 排水阀选择93.7 电动机选择93.8 I/O点分配103.9 I/O接线图114软件设计124.1 控制方案124.2 全自动洗衣机控制程序步骤图134.3全自动洗衣机步进
3、梯形图144.4 中间变量统计154.5 系统调试16设计心得17参 考 文 献18附录 指令表视图19 1 引言1.1 系统背景描述从古到今,洗衣服全部是一项难于逃避家务劳动,而在洗衣机出现以前,对于很多人而言,它并不像田园诗描绘那样充满乐趣,手搓、棒击、冲刷、甩打这些不停反复简单体力劳动,留给人感受常常是:辛劳劳累。 1874年,“手洗时代”受到了前所未有挑战有些人发明了木制手摇洗衣机。发明者是美国人比尔布莱克斯。布莱克斯洗衣机结构极为简单,是在木筒里装上6块叶片,用手柄和齿轮传动,使衣服在筒内翻转,从而达成“净衣”目标。这套装置问世,让那些为提升生活效率而冥思苦想人士大受启发,洗衣机改善
4、过程开始大大加紧。 1880年,美国又出现了蒸汽洗衣机,蒸汽动力开始替换人力。 以后,水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。到19,美国试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机问世,标志着人类家务劳动自动化开端。电动洗衣机几经完善,在1922年迎来一个崭新洗衣方法“搅拌式”。搅拌式洗衣机由美国玛依塔格企业研制成功。这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴,在立轴下端装有搅拌翼,电动机带动立轴,进行周期性正反摆动,使衣物和水流不停翻滚,相互摩擦,以此涤荡污垢。搅拌式洗衣机结构科学合理,受到大家普遍欢迎。不过以后,美国本德克斯航空企业宣告,她们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机,洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内
5、完成。这意味着电动洗衣机型式跃上一个新台阶,朝自动化又前进了一大步!直至今日,滚筒式洗衣机在欧美国家仍得到广泛应用。 伴随工业化加速,世界各国也加紧了洗衣机研制步伐。首先由英国研制并推出了一个喷流式洗衣机,它是靠筒体一侧运转波轮产生强烈涡流,使衣物和洗涤液一起在筒内不停翻滚,洗净衣物。1955年,在引进英国喷流式洗衣机基础之上,日本研制出独具风格、并流行至今波轮式洗衣机。至此,波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下局面初步形成。 20世纪60年代以后,洗衣机在部分发达国家消费市场开始形成系列,家庭普及率快速上升。此间洗衣机在日本发展备受瞩目。60年代日本出现了带干桶双桶洗衣机,大家称之
6、为“半自动型洗衣机”。70年代,生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期,微电脑控制全自动洗衣机横空出世,让人耳目一新。到80年代,“模糊控制”应用使得洗衣机操作更简便,功效更完备,洗衣程序更随人意,外观造型更为时尚进入90年代,因为电机调速技术提升,洗衣机实现了宽范围转速变换和调整,诞生了很多新水流洗衣机。以后,伴随电机驱动技术发展和提升,日本生产出了电机直接驱动式洗衣机,省去了齿轮传动和变速机构,引发了洗衣机驱动方法巨大革命。现在,全自动洗衣机已经进入了千家万户之中,极大方便了大家日常生活,提升了大家生活质量,使大家从那繁重体力劳动中解脱出来。 所谓全自动洗衣机,就是将洗衣全过程(泡浸-
7、洗涤-漂洗-脱水)预先设定好N个程序,洗衣时选择其中一个程序,打开水龙头和开启洗衣机开关后洗衣全过程就会自动完成,洗衣完成时由扬声器发出响声。 本文是基于三菱FX2N系列PLC全自动洗衣机梯形图系统设计,设计完善全自动洗衣机控制系统,以满足控制要求,实现洗衣自动化控制。1.2 系统控制要求 (1)按下开启按钮及水位选择开关,注水直到高(中、 低)水位,关水(2)2s后开始洗涤(3)洗涤时,正转30s,停2s,然后反转30s,停2s(4)如此循环5次,总共320s后开始排水,排空后脱水30s(5)开始清洗,反复(2)(5),清洗两遍(6)清洗完成,报警3s并自动停机(7)若按下停车按扭,可手动排
8、水(不脱水)和手动脱水(不计数) 输入点: 输出点: 开启 x1 低水位检测 x11 开启洗衣机 y1 停止 x 2 手动排水 x 12 进水阀 y2 高水位 x 3 手动脱水 x 13 正转 y3 中水位 x 4 反转 y4 低水位 x 5 排水 y5 排空检测x 6 脱水 y6 高水位检测 x7 报警 y7中水位检测 x 102. 若要求开启开关分为标准洗和轻柔洗,试改变相关输入点,并在程序中加入轻柔洗功效(轻柔洗过程自定)3. I/O编址4.编程并调试2. 系统设计方案2.1 系统功效描述 全自动洗衣机由内外桶、进水口、开启和停止按钮、控制器、进水按钮、水位开关、排水口和洗条电机组成。洗
9、衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放,外桶固定,作盛水用。内桶能够旋转,作脱水(甩干)用。内桶四面有很多小孔,使内、外桶水流相通。系统结构框图以下:全自动洗衣机进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀来实施。进水时,经过电控系统把进水阀打开,经进水管将水注人外桶,排水时,经过电控系统使排水阀打开,将水又外桶排到机外。洗衣机正转,反转由洗涤电机驱动波轮正反来实现,此时脱水桶并不旋转。脱水时,经过电控系统将离合器合上,由洗涤电机带动内桶正转进行甩干;高低水位开关分别用来测高低水位;开启按钮用来开启洗衣机工作;停止按钮用来实现紧急工况下手动停止进水排水脱水及报警;排水按钮用来实现手动排水。 图
10、2-1 全自动洗衣机示意图 由控制要求可知,全自动洗衣机工作步骤图图2-1所表示。首先接通电源,用户依据衣物多少及大小进行水位选择。再按下开启按钮,开始进水洗涤衣物。使用PLC控制时,输入设备关键有开启按钮,水位选择按钮(高水位选择按钮、中水位选择按钮、低水位选择按钮),水位开关(高水位开关、中水位开关、低水位开关),排水按钮及脱水按钮等。输出设备关键有进水电磁阀,洗涤电动机正转接触器,洗涤电动机反转接触器,排水电磁阀,脱水离合器及报警蜂鸣器等。2.2 方案论证(1)工业PC 对于一个任务不算小系统设计来说,工业PC是首选。它是专门考虑了生产现场环境条件差及多种干扰大而设计,能够长久可靠运行,
11、可靠性和可维护性全部可达成要求。另外,除了有多个模块主机系统板外看,还配置有多个接口板,如多路模拟量输入/输出板、开关量输入输出板、图形板,和扩展用RS-232C、RS-422、RS-485、总线接口板和EPROM编程板等。总而言之,可扩充性不成问题。另外,模拟量输入输出、开关量输入输出接口很多,并有大量软件支持,如汇编、高级语言和汉字等。(2) 单片机 现今单片机正向着提升工业环境下控制系统可靠性和灵活方便地组成应用系统界面方向发展,而且控制功效越来越丰富。在CPU芯片上,除嵌入RAM、ROM、和IO外,还有A/D、D/A、PWM、DMA、看门狗、串行接口和定时器/计数器等,另外还有显示驱动
12、、键盘控制、比较器和函数发生器等,能组成功效强大应用系统。单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统,所以它得到了最多应用。尤其是它体积小,集成度高。性能稳定,可靠性高,有较高性价比。但因为单片机指令系统相对复杂,编写洗涤、脱水程序相对复杂;其次,在设计控制系统硬件时,要有多个电路保护装置,如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护和欠压保护等等。这么增加了硬件复杂性,隐含较高故障率,无形增加了维修成本费用。(3) PLC PLC是一个能够适应多个工业环境控制装置,其稳定性能受到广大工业生产者好评。这种控制系统含有极高可靠性和灵活性,而且编程简单,易用,应用面广、功效强大、使用方便,是现代工业自动
13、化关键设备之一。PLC已经广泛地应用在多种机械设备和生产过程自动控制系统中,当然PLC在其它领域也得到了快速发展。在性能价格比不停提升同时,它所带来结果越来越显著。在工业控制系统中广泛应用PLC能克服单片机缺点,它是整体模块,集中了驱动电路、检测电路和保护电路和通讯联网功效。所以在利用中,硬件也相对简单,提升控制系统可靠性。另外它编程语言也相对简单。2.3确定控制方案 依据上述方案论证,此次设计全自动洗衣机梯形图控制系统将由PLC可编程序控制器来作为关键组成部分,从而实现对全自动洗衣机工作过程控制。 PLC 即 Programmable logic Controller,可编程逻辑控制器,一个
14、数字运算操作电子系统,专为在工业环境应用而设计。它采取一类可编程存放器,用于其内部存放程序,实施逻辑运算,次序控制,定时,计数和算术操作等面向用户指令,并经过数字或模拟式输入/输出控制多种类型机械或生产过程。 PLC在硬件上又基础单元(包含中央处理器单元,存放器,输入输出接口,内部电源),I/O口扩展单元,及外部设备组成。其输入接口电路通常有干接触,直流输入,交流输入三种形式。输出形式有:继电器输出,晶体管输出和晶闸管输出。PLC采取循环扫描工作方法,其工作时扫描过程包含5个阶段:内部处理,通信处理,输入扫描,程序实施,输出处理。其中程序实施过程又分为输入采样,程序实施和输出刷新三个关键阶段。
15、 应用PLC进行控制,含有以下多个优点: 1可靠性高,抗干扰能力强。2编程简单,易于实现。3功效完善,灵活方便,4体积小,质量轻,功耗低。3 硬件电路设计3.1 PLC选型PLC是一个用作数字控制专用电子计算机,它依据用户给指令,经过输入接口现场采样信息实施逻辑或数值运算,再经过输出接口去控制多种实施机构动作。它关键由CPU、存放器、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。经过对结构图分析,可知全自动洗衣机I/O点不多,选择抵挡三菱FX2N系列FX2N-32MR,能够完全满足其要求,FX2N-32MR有32个I/O,依据输入,输出口总点数,考虑
16、留有合适余量,采取三菱FX2N-32MR型PLC,可满足设计要求。3.2 水位传感器选择水位传感器就相当于压力开关,当你设定好一个压力值以后,注水后产生水压,达成压力值后就自动通电,起到了开关作用。水位开关种类很多,考虑到多种原因,洗衣机中通常采取压力式水位开关,它装在洗涤缸上部,它有一根下端开口气管通到缸底,进水时管里空气被封闭在里面出不来,就形成比外界稍高压力。水位越高压力越高,这么依据压力就可间接测知水位,从而控制阀门。而压力测量仍然用弹性元件,靠元件变形带动触点完成通断动作。这种测液位方法叫做“静压法”,在工业中用不少。在该系统中,选择海尔洗衣机水位开关,淘宝价为15元。压力式开关型号
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