PLC工业洗衣机课程设计

1. 课程设计的目的

实训目的：

熟悉步进顺空指令的编程方法

掌握单流程程序的编制掌握工业洗衣机的课程设计及其外部接线

1.1PLC 概况

可编程控制器(Programmable Controller )简称PC个人计算机(Personal Computer)也简称PC为了避免混淆，人们将最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做

PLC( Programmable logic Controller )。

国际电工委员会在1987年颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：

“ PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”

(1)可编程控制器是“数字运算操作的电子装置”，其中带有“可以编制程序的存储器”，可以进行“逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算”工作，可以认为可编程控制器具有计算机的基本特征。

( 2)可编程控制器是“为工业环境下应用”而设计的计算机。工业环境和一般办公环境有很大的区别，PLC具有特殊的构造，使它能在高粉尘、高噪音、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。为了能控制“机械或生产过程”，它又要能“易于与工业控制系统形成一个整体”这些都是个人计算机不可能做到的。

( 3)可编程控制器能控制“各种类型”的工业设备及生产过程。它“易于扩展其功能”，它的程序能根据控制对象的不同要求，让使用者“可以编制程序”。1.2 PLC 的特点

PLC的特点如下：

1 、可靠性高，抗干扰能力强

2、配套齐全，功能完善，适用性强

3、易学易用，深受工程技术人员欢迎

4、系统设计周期短，维护方便，改造容易

5、体积小，重量轻，能耗低。

PLC 的应用领域：目前，PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、汽纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为：开关量的逻辑控制、运动控制、过程控制、数据处理和通信及联网。

1.3 PLC的发展：

为了提高PLC的处理能力，要求PLC M有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。

为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O 模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC 应用范围。加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS不可缺少的重要组成部分。

在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C 语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步

的一种趋势。

2课程设计题目描述和要求

课程设计题目：工业洗衣机PLC控制系统设计

2.1控制要求

启动后，洗衣机进水，高水位开关动作时，开始洗涤；正转洗涤19s，暂停

2s后反转洗涤19s，暂停2s再正转洗涤，如此循环3次，洗涤结束；然后排水，当水位下降到低水位开关时进行脱水（同时排水），脱水时间8s，这样完成一个大循环。经过3次大循环后洗衣结束，并发出信号，10s后信号停止，自动停机。

2.2控制流程图

根据控制要求，画出控制流程图2.2，如下:

循环 3 次

控制流程图2.2

3课程设计报告内容 3.1 PLC 的选用

选用三菱FX2N PLC ，因为其经济且实用性强。

3.2 I/O 设备的选择：

采用I/O 总点数为48的PLC 设备，其运用范围更广。

3.3 I/O 分配

将工业洗衣机控制系统的各种输入输出元件分配给

PLC 输入输出端子如下:

输入：

输出：

X000:启动按钮 Y000 :进水电磁阀 X001：停止开关 Y001 :排水电磁阀 X002:高水位开关 Y002

:脱水电磁阀 X003:低水位开关

Y003

:报警信号灯

Y004:电机正转

Y005:电机反转

3.4系统接线图

根据要求，画出系统接线图3.1，如下:

系统接线图3.1

00

OOM)1W2O3O4O5TS YCYflYflYflYflYO

进水 蘇 M

DC24V

3.5状态转移图

根据系统接线图，画出状态转移图 3.5

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CO

S21

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RET END 状态转移图3.5

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S27 ]

3.3梯形图 根据状态转移图，画出梯形图3.31 :

X0C1

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3.4指令表

梯形图3.31 根据梯形图，写出指令表，如下:

LD OR SET STL Z8ST RST LD AN I SET STL OUT BST LD SET STL OUT OUT LD SET STL X001

M8002

SO

SO

S20

Cl

XOOO

X001

S20

520

YOOO

CO

X002

521

521

Y004

TO

TO

522

S22

S29

K190

OUT Tl.K2O LD T1

SET S23

STL S23

OUT Y005

OUT T2K190 LD T2

SET S24

STL S24

OUT T3K2O LD T3

OUT CO K3

SET S25

STL S25

LDI CO

SET S21

LD CO

SET S26

STL S26

OUT YQ01

LD X003

SET S27

STL S27

OUT Y002

OUT T4K8O

LD T4

OUT Cl K3 SET S28

STL S28

LDI Cl

SET S20

LD Cl

SET S28

STL S29

OUT Y003

OUT T5K1OO

LD T5

SET SO

RET

END

3.5 程序调试

有别于计算机所采用的等待命令的工作方式，PLC 工作时采取循环扫描。将编制好的梯形图导入到FXGP_WIN/C 软件中，按操作步骤，进行监控、运行，发现了不少问题，问题大部分出在程序的编制中。下面是调试的过程：

接通电源按下启动按钮X0 , M8002放出一个周期的初始脉冲使S20~S29全部复位，第一步S20进水，当水位触动X2高水位开关时，进入S21开始洗涤，首先正转19s （通过T0计时），丫4接通，然后暂停2s（T1计时），之后丫5接通反转19s（T2计时），接着暂停2s（T3计时），这是一个洗涤过程的循环通过计数器C0 计数，经过3 次洗涤后进入S26 过程排水丫1 接通，当水位过低触动低水位开关X3 进入脱水过程持续8s（T4 计时），全过程完成为一个大循环由C1 计数，经过3次大循环洗涤过程结束，进入S29, 10s的丫3指示灯报警过程；全过程结束程序执行完毕.

在调试过程中，首先，我们发现经过转换后的程序，无法再修改，只好将程序重新输入了一遍。

第二，在第一次监控运行时，我发现程序走到第一个小循环时，计数器C0 不计数，只是不断重复小循环，检查程序时发现原因，是将LD C0和LDI C0的位置写错了，为了防止混淆，将判断小循环的地方改为两个步骤，用转移指令表示。

第三，在程序运行结束后，按下X1 停止按钮，观察计数器是否清零，这个步骤我们对了，在老师的启发下，我们思考了在洗衣机中断后，如何使程序接着运行，而不是又重新开始。初步设想采用有断电保护功能的辅助继电器。

总的来说，这次的调试过程是比较顺利的，通过实践，也让我们对PLC 有了更加深入的理解。

4.总结

该系统采用PLC为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。此外，PLC可以重复使用，降低了测试经费。它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。PLC又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。

通过本系统的设计，我对三菱FX2N系列PLC的特点有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了三菱FX2N系列PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。该系统采用PLC为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。此外，PLC可以重复使用，降低了测试经费。

它灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。PLC又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。

但与此同时，该系统还有很多地方需要完善和进一步加强。例如，洗衣过程中有些衣物的洗涤对水温也有要求，这就需要添加个温度传感器，并把相应的程序添加进去；不同衣物洗涤时有不同的洗涤强度要求，这就要求全自动洗衣机在正常工作模式下有不同的工作模式，如“强洗”、“标准”、“轻洗”。随着现在人们生活的快节奏，对全自动洗衣机要求越来越高，有些高级白领和工作狂们就需要一台衣服放入洗衣机，设定参数后就能在一段时间后洗涤完毕，并且无需照看、添加洗衣粉，洗涤完毕就自动烘干，拿出来就可即穿的。这就需要对此进行软硬件进行改进和升级。

经过这次课程设计我也学到了很多，不光是知识本身还有思维过程的锻炼。比如，在这次设计中我就发现自己的想法太片面，缺乏开放性，在电器匹配上存在不匹配。我明白了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，努力提高自己知识和综合素质。

参考文献：

姜新桥石建华主编. 《可编程控制器应用基础》. 华中科技大学出版社