工业洗衣机PLC控制系统设计 毕业论文.doc

设计（论文）题目 工业洗衣机plc控制系统设计 学 院： 电子与信息工程学院 学生姓名： xxx 专业班级： 09应用电子技术2班 学 号： 2009108234 指导教师： 2012 年 5 月 20 日 摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机、plc的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制技术的不断更新。本篇论文描述了采用可编程控制器（三菱fx2n系列plc）作为核心控制部件，并利用计算机对工业洗衣机进行模拟监控的控制系统总体控制，设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，实现洗涤、漂洗、脱水过程。根据工业洗衣机控制系统总体控制要求和特点，为使洗衣机操作的整个流程更直接明白化，本论文就利用通过plc控制全自动洗衣机并mcgs来仿真进行了调查，实现了全自动洗衣机的正常运行和强制性停止功能。关键词：三菱fx2n系列plc 工业洗衣机控制系统 plc程序设计 mcgs目录引言31 plc的控制系统设计原则和设计步骤41.1 plc的定义41.2 设计原则42 课程设计plc全自动洗衣机控制系统设计52.1 工业洗衣机控制系统的设计要求52.1.2 强制停止72.2 工业洗衣机控制系统程序设计72.2.1 数字量输入与输出部分72.2.2 i/o接线图83.工业洗衣机plc控制系统梯形图和指令程序设计93.1 plc控制系统梯形图93.2 指令程序设计94工业洗衣机的mcgs组态软件控制104.1 mcgs组态软件概述104.2工业洗衣机工程及动画设计104.2.1 画面设计及动画连接105 mcgs与plc的连接与调试14设计小结16谢辞17参考文献18附录1：plc控制系统梯形图19引言工业洗衣机主要用于宾馆、酒店、学校宿舍等需要洗衣量大、洗衣次数频繁的地方，这就要求洗衣机的洗涤效果好、容量大、噪声低、运行平稳，基于这些要求，工业洗衣机首选滚筒式结构。现代滚筒式洗衣机，一般具有洗涤和脱水两个同心桶结合于一体，可分别进行洗涤和脱水的双用功能，其进水、排水都采用电磁阀，由程序控制器按照人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完成。从控制方式的发展阶段上看，传统工业洗衣机的程序控制与水位等控制是分开的，目前已淘汰，随着计算机的发展，自动控制系统正在逐步实现硬件化，单片机与plc已成为洗衣机的主流控制器。而该设计中采用三菱fx2n系列plc作为工业洗衣机的控制系统，在这里我们有必要详细介绍三菱的fx2n系列可编程控制器的性能指标，硬件组成和指令。plc的编程困难在于要针对选择的plc型号进行资源配置，设计控制系统以及运用mcgs组态模拟仿真。该设计工业洗衣机的洗涤、漂洗工艺一般由正反转洗涤、漂洗，均布排水和脱水等几部分组成，采用了三菱fx2n系列plc作为工业洗衣机的控制系统。它是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它的使用提高了系统的抗干扰能力，保证系统的稳定性，这对于使用者来说，具有重要的经济意义。1 plc的控制系统设计原则和设计步骤1.1 plc的定义 plc自问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，国际电工委员会（iec）先后颁布了plc标准的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程控制器，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。1.2 设计原则plc控制系统是为工艺流程服务的，所以它首先要能很好的实现工艺提出的控制要求。plc控制系统的设计应遵循以下原则：（1） 根据工艺流程进行设计，力求设计出来的控制系统能最大限度满足控制要求。（2） 在满足控制要求的前题下，尽量减少plc系统硬件费用。（3） 考虑到以后控制要求的变化，所以控制系统设计时应考虑到plc的可扩展性。控制系统使用和维护方便、安全可靠。2 课程设计plc全自动洗衣机控制系统设计2.1 工业洗衣机控制系统的设计要求 2.1.1 洗衣机的工作流程由进水洗衣排水脱水四个过程组成，执行洗涤（1次）漂洗（2次）报警为一周期，全自动一次运行，直至洗衣结束。洗衣机的工作流程示意图见图2-1。自动洗衣机的进水、洗衣、排水、脱水是通过水位开关，电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控制，从而实现自动控制的，水位开关用来控制进水到洗衣机内高低水位，电磁进水阀起着通断水源的作用。进水时，电磁进水阀打开，将水注入，排水时，电磁排水阀打开，将水排出，洗衣时，洗涤电动机启动，脱水时，脱水桶启动。开 始按启动键进 水达到上限位液位停止进水（洗涤）正、反转5次正转2s反转2s排 水是否到下限位脱 水(漂洗)正反转3次漂洗2次洗完 报警结 束图2-1 工业洗衣机工作流程示意图2.1.2 强制停止“强制停止”方式具体控制要求如下：若按下“强制停止”按扭，洗衣过程停止，即洗涤电机和脱水桶转、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合。2.2 工业洗衣机控制系统程序设计2.2.1 数字量输入与输出部分这个控制系统的输入有启动按钮、停止按钮、排水按钮、上限位水位、下限位水位共5个输入点，输出有两位数码管（a1 b1 c1 d1 ,a2 b2 c2 d2）、进水、排水、正转搅拌、反转搅拌、脱水、报警共14个输出点。具体plc的输入/输出（i/o）端口分配表如表2.1。表2.1 输入/输出（i/o）端口分配表2.2.2 i/o接线图工业洗衣机plc的外部接线示意图如图2-2所示。数码管图2-2 外部接线图3.工业洗衣机plc控制系统梯形图和指令程序设计3.1 plc控制系统梯形图在本程序中，m0是按下启动按钮的辅助继电器，m1是漂洗标志位，m2是停止自动洗衣机的辅助继电器，m3是排水阀按钮的辅助继电器，m4是洗衣机上限位液位的辅助继电器，m5洗衣机下限位液位的辅助继电器，m6是停止标志，m7是停止标志位，m8是洗衣机暂停的辅助继电器。如附录1所示。3.2 指令程序设计指令表如图3-1图3-1 指令表4工业洗衣机的mcgs组态软件控制4.1 mcgs组态软件概述mcgs即“监视与控制通用系统”，由“mcgs组态环境”和“mcgs运行环境”两个系统组成，是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。mcgs组态环境是生成用户应用系统的工作环境，由可执行程序mcgsset.exe支持，其存放于mcgs目录的program子目录中。用户在mcgs组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生成扩展名为.mcg的工程文件，又称为组态结果数据库，其与mcgs运行环境一起，构成了用户应用系统，统称为“工程”。mcgs运行环境是用户应用系统的运行环境，由可执行程序mcgsset.exe支持，其存放于mcgs目录的program子目录中。在运行环境中完成对工程的控制工作。4.2工业洗衣机工程及动画设计 4.2.1 画面设计及动画连接 （1）建立新画面在mcgs组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新“窗口0”，如图4-1所示。 图4-1 新建用户窗口选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”，将窗口名称改为“工业洗衣机”，将窗口标题改为“工业洗衣机”，将窗口背景颜色改为“水蓝色”，在窗口设置中选中“最大化显示”。其它不变，单击“确认”，如图4-2。 图4-2 设置用户窗口属性选中刚创建的“工业洗衣机”用户窗口，单击“动画组态”，进入动画制作窗口，如图4-3。 图4-3 动画制作窗口（2）单击工具条中的“工具箱”按钮，则打开动画工具箱，为了快速构图和组态，mcgs系统内部提供了常用的图元、图符、动画构件对象，如图4-4所示。 图4-4 绘图工具箱窗口及对象元件（3）整体画面最后生成的画面如下图4-5所示：图4-5 控制主界面（4）动画连接mcgs实现图形动画设计的主要方法是将用户窗口中的图形对象与实时数据库中的数据对象建立相关性连接，并设置相应的动画属性。在系统运行过程中，图形对象的外观和状态特征，由数据对象的实时采集值驱动，从而实现了图形的动画效果。 单击“策略工具箱”中的“脚本程序”，把鼠标移出“策略工具箱”，会出现一个小手，把小手放在上，单击鼠标左键，则显示如图4-6所示： 图4-6 脚本程序策双击进入脚本程序编辑环境，按如下程序输入，如图4-7所示。 图4-7 脚本程序编译窗口5 mcgs与plc的连接与调试 在工业洗衣机mcgs组态软件开发平台上，单击“设备窗口”，在单击“设备组态”按钮进入设备组态。从“工具条”中单击“工具箱”。弹出“设备工具箱”对话框。单击“设备管理”按钮，弹出“设备管理”对话框。从“可选设备”双击“通用设备”，找到“串口通讯父设备”双击，选中其下的“串口通讯父设备”双击或单击“增加”按钮，加到右面以选设备。再双击“plc设备”，找到“三菱”双击“三菱_fx系列编程口”，选中“三菱_fx系列编程口”双击或单击“增加”按钮，加到右面已选设备。如图5-1所示。 图5-1 设备管理双击“通用串口父设备0-【通用串口父设备0】”弹出“设备属性设置”对话框，如图5-2按实际情况进行设置。 图5-2设备属性设置 选中“内部属性”中“设置设备内部属性”，出现图标，单击图标，具体设置如图5-3所示。在“设备调试”中就可以在线调试，如图5-4所示。 图5-3设置设备内部属性图5-4 设备调试设计小结通过该系统的设计，对三菱fx系列的特点有了更深的理解，工业洗衣机控制系统利用了三菱fx系列plc与mcgs组态软件的特点，对按扭、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。这次在毕业设计中，我及时与老师交流，并严格按照进度表按时完成各阶段的任务。通过这次设计，学到了许多东西，设计中，我常遇到不懂或不明白的地方，除了查阅相关资料，老师们也给了我很多的指导，在老师们的指导下改进设计方案，为了一个问题苦苦思索，为了一个问题的圆满解决而高兴，其中的困惑、苦恼、兴奋激动只有自己知道。这次毕业设计的体会，我收获至深。最重要的是体会到，一遇到问题，不要苦恼烦心，首先要分析问题，及时请教，抓紧的每分每秒，对需要调整的地方及时做出改动，不能墨守成规，做人也是同样的道理。 谢辞回顾起此次毕业设计，至今我仍感慨颇多，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时巩固了以前所学的知识，也学到了很多在书本上没有学过的知识，通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的。 本设计是在老师们的悉心关怀和精心指导下完成的，在繁忙的教学工作的同时，老师们牺牲自己的休息时间给予了耐心和指导，帮助我解决设计中遇到的各种问题，指导我圆满的完成毕业设计。 由于我的水平和经验的不足，不可避免的，我的这次毕业设计会存在一些缺漏和不完善的地方，还有待老师们的批评指正！在此，衷心感谢老