基于三菱PLC的全自动洗衣机.doc

南京化工职业技术学院南京化工职业技术学院 毕业论文设计毕业论文设计 题目：题目： 全自动洗衣机全自动洗衣机 姓姓 名：名： 所在系部：所在系部： 班级名称：班级名称： 学学 号：号： 指导老师：指导老师： 2009 年年 11 月月 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） II 摘 要 PLC 可编程序控制器：PLC 英文全称 Programmable Logic Controller ，中文全称为 可编程逻辑控制器，定义是: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。 PLC 是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装 置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于 PLC 内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。 入出信息变换、可靠物理实现，可以说是 PLC 实现控制的两个基本要点。 入出信息变换靠运行存储于 PLC 内存中的程序实现。PLC 程序既有生产厂家的系 统程序(不可更改)，又有用户自行开发的应用（用户）程序。系统程序提供运行平台， 同时，还为 PLC 程序可靠运行及信号与信息转换进行必要的公共处理。用户程序由用 户按控制要求设计。什么样的控制要求，就应有什么样的用户程序。 可靠物理实现主要靠输人（INPUT）及输出（OUTPUT）电路。PLC 的 I/O 电路， 都是专门设计的。输入电路要对输入信号进行滤波，以去掉高频干扰。而且与内部计 算机电路在电上是隔离的，靠光耦元件建立联系。输出电路内外也是电隔离的，靠光 耦元件或输出继电器建立联系。输出电路还要进行功率放大，以足以带动一般的工业 控制元器件，如电磁阀、接触器等等。 I/O 电路是很多的，每一输入点或输出点都要有一个 I 或 O 电路。PLC 有多 I/O 用 点，一般也就有多少个 I/O 用电路。但由于它们都是由高度集成化的电路组成的，所 以，所占体积并不大。输入电路时刻监视着输入状况，并将其暂存于输入暂存器中。 每一输入点都有一个对应的存储其信息的暂存器。 输出电路要把输出锁存器的信息传送给输出点。输出锁存器与输出点也是一一对 应的。 这里的输入暂存器及输出锁存器实际就是 PLC 处理器 I/O 口的寄存器。它们与计 算机内存交换信息通过计算机总线，并主要由运行系统程序实现。把输人暂存器的信 息读到 PLC 的内存中，称输入刷新。PLC 内存有专门开辟的存放输入信息的映射区。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） IIII 这个区的每一对应位（bit）称之为输入继电器，或称软接点。这些位置成 1，表示接 点通，置成 0 为接点断。由于它的状态是由输入刷新得到的，所以，它反映的就是输 入状态。 关键词：逻辑控制器；指令；滤波；高频干扰 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） IIIIII 目 录 摘摘 要要.I 第第 1 章章 实物示意图及动作流程实物示意图及动作流程.1 1.1 PLC 的应用领域.1 1.2 PLC 的应用特点.2 1.3 全自动洗衣机的实物示意图.3 1.4 全自动洗衣机的工作流程介绍.4 1.5 全自动洗衣机设计方案.4 1.5.1 全自动洗衣机的 I/0 地址分配表 .8 1.5.2 全自动洗衣机的 I/O 接线图 .8 1.6 电路中定时器设定及作用.9 第第 2 章章 PLC 控制基础控制基础.10 2.1 PLC 控制系统设计的基本原则.10 2.2 PLC I/O 模块的选择步骤与原则.11 2.2.1 开关量 IO 模块的选择.11 2.2.2 开关量输出模块的选择.12 2.2.3 模拟量 IO 模块的选择.13 第第 3 章章 程序设计程序设计.14 3.1 全自动洗衣机控制系统流程图.14 3.2 PLC 的硬件接线图.14 3.3 PLC 元器件选择及 I/O 分配表 .16 3.4 全自动洗衣机控制系统顺序功能图.17 3.5 全自动洗衣机梯形图设计.19 3.5.1 全自动洗衣机梯形图.19 3.5.2 全自动洗衣机指令表.20 参考文献参考文献.23 致致 谢谢.24 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 1 第 1 章 实物示意图及动作流程 1.1 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、轻纺、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如下几 类。 1、开关量的逻辑控制 这是 PLC 最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、 顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、 印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 2、模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度 等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字 量（Digital）之间的 A/D 转换及 D/A 转换。PLC 厂家都生产配套的 A/D 和 D/A 转换模 块，使可编程控制器用于模拟量控制。 3、运动控制 PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于 开关量 I/O 模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如 可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要 PLC 厂家的产 品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 4、 过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机， PLC 能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID 调节是一般闭环控制系统 中用得较多的调节方法。大中型 PLC 都有 PID 模块，目前许多小型 PLC 也具有此功能 模块。PID 处理一般是运行专用的 PID 子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅 炉控制等场合有非常广泛的应用。 5、数据处理 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 2 现代 PLC 具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算） 、数据传送、数据 转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可 以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送 到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制 的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控 制系统。 6、通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发 展，工厂自动化网络发展得很快，各 PLC 厂商都十分重视 PLC 的通信功能，纷纷推出 各自的网络系统。新近生产的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 1.2 PLC 的应用特点 PLC 发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业 控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种 数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、 CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC 由于采用现代大规模集成电路技术， 采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。 使用 PLC 构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已 减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC 带有硬件故障自我检测 功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件 的故障自诊断程序，使系统中除 PLC 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样， 整个系统将极高的可靠性。 配套齐全，功能完善，适用性强 PLC 发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控 制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC 大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数 字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使 PLC 渗透到了位置控制、温度控制、 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 3 CNC 等各种工业控制中。加上 PLC 通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用 PLC 组成各种控制系统变得非常容易。 易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC 是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。 梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不 懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。 系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造 PLC 用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计 及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过 改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。 1.3 全自动洗衣机的实物示意图 全自动洗衣机的实物示意图如下图 1.1 所示 图 1.1 全自动洗衣机的实物示意图 1、全自动洗衣机的设备功能介绍 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 4 全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固 定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩水）用。内桶的四周有很多小孔，使内外 桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水 时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统 使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、 反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电 动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用 来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮 用来实现手动排水。 1.4 全自动洗衣机的工作流程介绍 PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。 当按下启动按扭时，进水电磁 阀通电，开始进水；当水满(至高低水位)时进水电磁阀断电，停止进水。此时开始洗涤， 洗涤时电动机正转 30 秒后暂停，暂停 3 秒后开始反转洗涤，反转洗涤 30 秒后暂停， 暂停 3 秒。循环 3 次后排水电磁阀通电，开始排水，排空后（水降到低位）开始脱水 并继续排水。脱水 10 秒即完成一次从进水到脱水的洗涤工作的大循环过程。若完成了 3 次大循环，则进行洗完报警，报警 10 秒后结束全部过程，自动停机。 此外，按排水按钮来实现手动排水；停止按钮来实现手动停止进水、排水、脱水及报 警。 1.5 全自动洗衣机设计方案 1、电动机驱动 1） 直流电动机的调速优点 直流电动机的突出优点是能在很大的范围内具有平滑，平稳的调速性能。转速调 节的主要技术指标是：调速范围 D 和负载变化时对转速的影响即静差率，以及调速时 的允许负载性质等。 调速范围是根据生产机械工艺要求提出的，例如龙门刨床主拖动要求 D=1030； 螺纹磨床要求 D=2060。 静差率就是表示在负载变化时拖动装置转速降落的程度。静差率越小，表示转速 稳定性越好，对生产机械，如机床加工的零件，其加工的精度及表面光洁度就于高。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 5 调速指标中，静差率的值要求在规定的范围内，即在最高转速与最低转速之间的 任何转速都要满足。显然这就限制了某一调速方法的范围。反过来说，即只有满足静 差率的调速范围还是有效的。 通常生产机械的负载与转速之间有一定的关系，如起重机械，机床的进给机构及 某些精加工机床的主传动等，都可看成是恒转矩负载，也就是说这些机构在不同的速 度下运行时，其负载转矩基本上保持不变。而车床主轴传动等则往往要求在负载功率 不变的情况下调整转速，即在低速下切削量往往较大，负载力矩较大，因而要保持负 载功率基本不变，在电动机调速时，最好能符合这些不同的负载特性，而直流电动机 却正好具有恒功率和恒转矩的调速方式，故可根据生产机械的要求选择不同的调速方 法。 2） 直流电动机的调速方法 根据直流电动机原理可知，直流电动机的转速为： (1.1)T KeKt Ra Ke U n 2 式 1.1 中，U电枢回路的电源电压；T电磁转矩； R a电枢绕组； K e K t 由电动机结构决定常数； 1 对磁极的磁通。 由上式可以看出，调节直流电动机转速的方法有三种： （1） 电枢回路串电阻； （2） 改变电动机的主磁通； （3） 改变电枢回路的电源电压； 2、PLC 控制方案 1）实时性 （1）由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提，信号处理时间短，速度快。 （2）基于信号处理和程序运行的速度，PLC 经常用于处理工业控制装置的安全联 锁保护。 （3）更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。 2）高可靠性 （4）所有的 I/O 输入输出信号均采用光电隔离，使工业现场的外电路与控制器内 部电路之间电气上隔离。 （5）各输入端均采用 R-C 滤波器，其滤波时间常数一般为 1020ms。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 6 （6）各模块均采用屏蔽措施，以防止噪声干扰。 （7）采用性能优良的开关电源。 （8）对采用的元器件进行严格的筛选。 （9）良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU 立即采取 有效措施，以防止故障扩大。大型控制器还可以采用由双 CPU 构成冗余系统或有三 CPU 构成表决系统,以及实现电源模块冗余、I/O 模块冗余，使可靠性更进一步提高。 3）系统配置简单灵活 （1）控制器 产品种类繁多，规模可分大、中、小等。 （2）I/O 卡件种类丰富，可根据自控工程实现功能要求不同，而进行不同的配置。 （3）满足控制工程需要前提下，I/O 卡件可灵活组合。 4）丰富的 I/O 卡件 控制器针对不同的工业自控工程的现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量； 电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等,有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备， 如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。 另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网 络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。 5）控制系统采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型控制器以外，绝大多数控制器均 采用模块化结构。控制器的各个部件，包括 CPU，电源，I/O 等均采用模块化设计，由 机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 6）价格优势 质优价廉，性价比高。 7）安装简单，维修方便 可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与 PLC 相应的 I/O 端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运 行情况和查找故障。 由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方 法，使系统迅速恢复运行。 8）控制器实现的功能 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 7 逻辑控制.定时控制 计数控制.顺序控制 PID 控制.数据计算 通讯和联网 其它：还有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如：定位控制模块， CRT 模块 3、保护措施 1）过载保护 电气线路中允许连续通过而不至于使电线过热的电流量，称为安全载流量或安全 电流。如导线流过的电流超过了安全载流量，就叫导线过载。一般导线最高允许工作 温度为 65C。过载时，温度超过该温度，会使绝缘迅速老化甚至于线路燃烧。 发生过载的主要原因有导线截面选择不当，实际负载已超过了导线的安全电流； 在线路中接入了过多的大功率设备，超过了配电线路的负载能力。 热继电器是比较理想的自动过载保护的设备，在工业应用中一般，都用热继电 器来做过载保护。 2）失压保护 失压保护是指电动机在供电电源中断后，能自动切断总控制电路，以防止电源恢 复供电后，电动机在无人操作的情况下自动起动而造成事故。 3）过流保护 用保护器的常闭触点动作实行保护 这就是要求保护器在主回路不工作和正常工作 时执行继电器不动作，而在电机起动和工作中发生故障时动作。这样的保护器适宜于 与计算机输出和逻辑群控电路、多速及正反转电机以及与各种主开关接口，使用无局 限性。 4、指示 1）发光二极管 LED 长处有三点：一是寿命长、耗能低之，应用非常灵活，可以做成点、线、面 各种形式的轻薄短小产品；二是控制极为方便，只要调整电流，就可以随意调光，不 同光色的组合变化多端，利用时序控制电路，更能达到丰富多彩的动态变化效果；三 是价格低廉。 LCD 优点：液晶显示器以其微功耗、显示形式丰富,显示质量高,接口简单,体积小、 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 8 显示内容丰富、超薄轻巧。 CTR 优点：CTR 最大的优点是显示的面积大，显示的效率也比较高， 2）显示方案的选择 综上所述利用 LED 显示比较合适，因为在洗衣机上显示利用不同的颜色可以区 分不 同的 工作 进程 而且 效果 比较理想，LCD 显示亮度不够，使用 CTR 显示占用的空间较大而且功耗大不适合在小 型电器上使用。 1.5.1 全自动洗衣机的 I/0 地址分配表 根据洗衣机控制要求及设计方案，绘制 PLC 的 I/O 的地址分配表。如图 1.2 所示 表 1.1 全自动洗衣机的 I/O 地址分配表 1.5.2 全自动洗衣机的 I/O 接线图 根据洗衣机控制要求及设计方案，绘制 PLC 的硬件接线图。 启动按钮 SB1 进水电磁阀 YV1 停止按钮 SB2 电机正转接触器 KM1 排水按钮 SB3 电机反转接触器 KM2 高水位开关 LS1 排水电磁阀 YV2 脱水电磁阀 YV3 低水位开关 LS2 报警 BE 熔断器 FU 输入输出 I0.0启动按钮Q0.0进水指示灯 I0.1停止按钮Q0.1排水指示灯 I0.2上限按钮Q0.2正搅拌指示灯 I0.3下限按钮Q0.3反搅拌指示灯 I0.4手动排水按钮Q0.4甩干桶指示灯 Q0.5蜂鸣器指示灯 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 9 图 1.2 全自动洗衣机控制的 I/O 接线图 1.6 电路中定时器设定及作用 定时器（T） （字、bit） 可编程控制器中的定时器相当于继电器系统中的时间继电器。它有一个设定值寄存 器（一个字长） 、一个当前值寄存器（一个字长）和一个用来储存其输出触点状态的映 像寄存器（占二进制的一位） 。 常数 K、H 可以作为定时器的设定值，也可以用数据寄存器（D）的内容来设定。 FX 系列可编程控制器的定时器分为通用定时器和积算定时器 定时器的作用：在程序中起延时作用 定时器的结构： K50 常开触点： 常闭触点： K：表示十进制数 50：表示 PLC 内部时钟脉冲的扫描次数 PLC 内部有三种时钟脉冲，分别是 100MS、10MS、1MS 延时时间等于对应的时钟脉冲乘以扫描次数 T0 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 10 第 2 章 PLC 控制基础 2.1 PLC 控制系统设计的基本原则 任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质 量。因此，在设计 PLC 控制系统时，应遵循以下基本原则： 1 最大限度地满足被控对象的控制要求 充分发挥 PLC 的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计 PLC 控制系 统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深 入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时 要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方 案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。 电气技术 2. 保证 PLC 控制系统安全可靠 保证 PLC 控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。 这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统 安全可靠。例如：应该保证 PLC 程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下 （如突然掉电再上电、按钮按错等） ，也能正常工作。 3. 力求简单、经济、使用及维修方便 机电专业技术论坛 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益， 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 11 但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足 控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地 降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且要使控制系 统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。 机电专业技术网 4.适应发展的需要 电气技术 由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到 今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择 PLC、输入/输出模块、I/O 点数和 内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。 2.2 PLC I/O 模块的选择步骤与原则 一般 IO 模块的价格占 PLC 价格的一半以上。PLC 的 IO 模块有开关量 IO 模块、模拟量 IO 模块及各种特殊功能模块等。不同的 IO 模块，其电路及功能也 不同，直接影响 PLC 的应用范围和价格，应当根据实际需要加以选择。 2.2.1 开关量 IO 模块的选择 1. 开关量输入模块的选择 开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为 PLC 内部接 受的低电压信号，并实现 PLC 内、外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方 面： 1）输入信号的类型及电压等级 开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流直流输入三种类型。选择时主要 根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与 接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、 粉尘的恶劣环境下使用。 开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流 5、12、24、48、60等； 交流 110、220等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 12 一般 5、12、24用于传输距离较近场合，如 5输入模块最远不得超过米。 距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。 2）输入接线方式 汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM） ；而分组式的开关量 输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是 分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔， 一般选用汇点式的。 3）注意同时接通的输入点数量 对于选用高密度的输入模块(如 32 点、48 点等)，应考虑该模块同时接通的点数一 般不要超过输入点数的 60。 4）输入门槛电平 为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰 能力越强，传输距离也越远，具体可参阅 PLC 说明书。 2.2.2 开关量输出模块的选择 开关量输出模块是将 PLC 内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号， 并实现 PLC 内外信号的电气隔离。选择时主要应考虑以下几个方面： 1）输出方式 开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。 继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适 用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但 其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过 1HZ）、 寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。 对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。 但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。 2）输出接线方式 开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式 分组式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分 别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端， 各输出点之间相互隔离。选择时主要根据 PLC 输出设备的电源类型和电压等级的多少 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 13 而定。一般整体式 PLC 既有分组式输出，也有分隔式输出。 3）驱动能力 开关量输出模块的输出电流(驱动能力)必须大于 PLC 外接输出设备的额定电流。 用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备 的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。 4）注意同时接通的输出点数量 选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的 累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，如一个 220V2A 的点输出模块， 每个输出点可承受 2A 的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是 16A(82A)，通常 要比此值小得多。一般来讲，同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的 60。 5)输出的最大电流与负载类型、环境温度等因素有关 开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的最大电 流。另外，晶闸管的最大输出电流随环境温度升高会降低，在实际使用中也应注意。 2.2.3 模拟量 IO 模块的选择 模拟量 IO 模块的主要功能是数据转换，并与 PLC 内部总线相连，同时为了安 全也有电气隔离功能。模拟量输入（AD）模块是将现场由传感器检测而产生的连续 的模拟量信号转换成 PLC 内部可接受的数字量；模拟量输出(DA)模块是将 PLC 内部 的数字量转换为模拟量信号输出。 典型模拟量 IO 模块的量程为-10V+10V、0+10V、420mA 等，可根据实际需 要选用，同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。 一些 PLC 制造厂家还提供特殊模拟量输入模块，可用来直接接收低电平信号（如 RTD、热电偶等信号）。 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 14 第 3 章 程序设计 3.1 全自动洗衣机控制系统流程图 根据控制要求，建立全自动洗衣机系统控制流程图，如图 3.1 所示，表达出各控制 对象的动作顺序，相互间的制约关系。 3.2 PLC 的硬件接线图 根据洗衣机控制要求及设计方案，绘制 PLC 的硬件接线图。如图 3.2 所示 SB1 YV1 进水电磁阀 启动按钮 SB2 KM1 停止按钮 电机正转接触器 SB3 KM2 排水按钮 电机反转接触器 LS1 YV2 高水位开关 排水电磁阀 LS2 YV3 脱水电磁阀 低水位开关 BE 报警 FU AC220V 图 3.2 PLC 的硬件接线图 X0 Y1 X1 Y2 X2 Y3 X3 Y4 X4 Y5 Y6 COM COM 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 15 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 16 图 3.1 全自动洗衣机控制系统流程图 3.3 PLC 元器件选择及 I/O 分配表 1、系统输入输出设计 输入：手动输入按键、水位传感器输入。 输出：电动机、电磁阀。 2、PLC 选择 本系统的输入口有六个，输出口有七个,根据三菱 FX 系列 PLC 的 I/O 口以及经济 原则和对 PLC 的有效利用,我们选择 FX1N 系列的 PLC。 3、I/O 分配表 I/O 分配表见表 3.1 和表 3.2 表 3.1 输入分配表 输入电器PLC 输入点 启动按钮 SB1X0 停止按钮（常开）SB2X1 手动排水按钮 SB3X2 高水位进水开关 LS1X3 低水位进水开关 LS2X4 表 3.2 输出分配表 输出电器PLC 输出点 进水电磁阀 YV1Y1 电动机正转接触器 KM1Y2 电动机反转接触器 KM2Y3 排水电磁阀 YV2Y4 脱水电磁阀 YV3Y5 报警蜂鸣器 BEY6 4、定时器/计数器分配 定时器/计数器分配表见表 3.3 表 3.3 定时器/计数器分配表 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 17 定时器计数器 正转定时T030S洗涤次数C03 次 暂停定时 1T13S脱水次数C13 次 反转定时T230S 暂停定时 2T33S 脱水定时T410S 报警定时T510S 5、元器件的选择与计算 根据设计方案选择的电气元件，编制原理图的元器件明细表，如表 3.4 所示 表 3.4 全自动洗衣机系统元器件明细表 序号文字符号名 称数量规格型号备 注 1M1M2电动机2Y 系列三相交流异步电动机 2FR1FR2热继电器2JR16-20/3参照电动机整定电流 3FU1FU2熔断器6RT050/6 4SB1起动按钮1LA25-11绿色 5SB2停止按钮1LA25-11红色 6SB3排水按钮1LA25-11 7KM1KM 2 交流接触器2CJ10-20线圈电压：AC220V 8LS1高水位开关1LX321S 9LS2低水位开关1LX321S 10YV1进水电磁阀1ZCT-50A线圈电压：AC220V 11YV2排水电磁阀1ZCT-50A线圈电压：AC220V 12YV3脱水电磁阀1ZCT-50A线圈电压：AC220V 13KT0、KT2定时器2JS10-21 14KT1、KT3定时器2JS10-11 15KT4、KT5定时器2JS10-21 16BE蜂鸣器11W 17PLC可编程序控制 器 1FX1N-24MR继电器输出 3.4 全自动洗衣机控制系统顺序功能图 根据控制要求，建立全自动洗衣机系统控制顺序功能图，如图 3.3 所示 M1 M0 南京化工职业技术学院毕业设计（论文） 18 X0 进水 X3 电机正转 K300 T0 暂停 K30 T1 电机反转 K300 暂停 K30 T3 K3 电机正反转计数 C0 C0 排水 X4