PLC全自动洗衣机的设计

一 一 题目部分题目部分 1 1 课题内容 根据设计参数和控制要求 设计一全自动洗衣机 画出其运行框图及梯形 图控制程序的编制 并画出硬件接线图 1 2 设计目标及参数 1 按下启动按扭及水位选择开关 开始进水直到高 中 低 水位 关水 2 2 秒后开始洗涤 3 洗涤时 正转 30 秒 停 2 秒 然后反转 30 秒 停 2 秒 4 如此循环 5 次 总共 320 秒后开始排水 排空后脱水 30 秒 5 开始清洗 重复 1 4 清洗两遍 6 清洗完成 报警 3 秒并自动停机 7 若按下停车按扭 可手动排水 不脱水 和手动脱水 不计数 8 若重量超重 报警 循环时间超过 报警 1 3 课题要求 1 根据课题的控制要求完成设计 2 对传感器选型并列出选型依据 3 写出程序流程图及代码 4 完成课程设计说明书 二二 总体思路 总体思路 2 1 全自动洗衣机控制系统的控制要求 2 1 1 全自动洗衣机的工作原理 普通洗衣机的工作流程示意图如图 2 1 所示 洗衣机的工作流程由进水 洗衣 排水 脱水 4 个过程组成 在半自动洗 衣机中 这 4 个过程分别用相应的按钮开关来控制 全自动洗衣机中 这 4 个 过程可做到全自动依次运行 直至洗衣结束 全自洗衣机的洗衣桶 外桶 和脱水桶 内桶 是以同一心安放的 内桶 可以旋转 作为脱水用 内桶的周围有许多小孔 使内桶和外桶的水流相通 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 进水时通过控制 系统将进水电磁阀打开 经进水管将水注入到外桶 排水时 通过控制系统将 排水电磁阀打开 将水由外桶排到机外 洗涤正转 反转由洗涤电动机驱动波 盘的正 反转来实现 此时脱水桶并不旋转 脱水时 控制系统将离合器合上 由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干 高 中 低水位控制开关分别用来检测 高 中 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 开始 进水 洗衣 排水 脱水 结束 图 2 1 普通洗衣机的工作流程示意图 2 1 2 控制设备要求 全自动洗衣机控制系统的要求是能实现 正常运行 和 强制运行 两种 控制方式 1 正常运行 正常运行 方式具体控制要求如下 1 将水位通过水位选择开关设在合适的位置 高 中 低 按下 启 动 按钮 开始进水 达到设定的水位 高 中 低 后 停止进水 2 进水停止 2s 后开始洗衣 3 洗衣时 正转 30s 停 2s 然后反转 30s 停 2s 4 如此循环共 5 次 总共 320s 后开始排水 排空后脱水 30s 5 然后再进水 重复 1 4 步 如此循环共 2 次 6 洗衣过程完成 报警 3s 并自动停机 2 强制停止 强制停止 方式具体控制要求如下 1 若按下 停止 按钮 洗衣过程停止 即洗涤电机和脱水桶停止转动 进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合 2 可用手动排水开关和手动脱水开关进行手动排水和脱水 注 正常运行 和 强制停止 两种模式的运行是一样的 3 1 洗衣机的 PLC 控制电路 10 按钮的选择 全自动洗衣机的人机接口中有按钮 方便操作时也要保证安全 为此选择 了施奈德品牌的低压凸头按钮 并且带有指示灯 LED 供电电压为直流电 24V 根据设计要求选择如下表 3 6 所示的开关和相应的数量 表 3 6 按钮规格 按钮类别完整型号模块型号 按钮头 触点基座 备注 启动按钮 XB2 BW13B1CZB2BW13C ZB2BWB31C 绿灯 常开 停止按钮 XB2 BW14B2CZB2BW14C ZB2BWB42C 红灯 常闭 高水位按钮 XB2 BW14B1CZB2BW14C ZB2BWB41C 红灯 常开 中水位按钮 XB2 BW16B1CZB2BW16C ZB2BWB61C 蓝灯 常开 低水位按钮 XB2 BW15B1CZB2BW15C ZB2BWB51C 黄灯 常开 手动排水 XB2 BW15B1CZB2BW15C ZB2BWB51C 黄灯 常开 手动脱水 XB2 BW16B1CZB2BW16C ZB2BWB61C 蓝灯 常开 四 四 PLCPLC 设计及调试部分设计及调试部分 4 1 全自动洗衣机控制系统程序设计调试 4 1 1 编程软件 编程软件采用三菱公司为其生产的 PLC 而设计的编程软件 GX Developer 4 1 2 程序的流程图 构成和相关设置 1 流程图 1 正常运行流程图 正常运行流程图如图 4 1 所示 设定水位 按启动按钮 进水 水位到设定水位 停止进水 计时 2s 正转洗衣 计时 30s 反转洗衣 计时 30s 洗衣 5 次 开始 N Y N N Y Y Y Y Y N N N N 停止洗衣 计时 2s N 停止洗衣 计时 2s N 停止进水 停止按钮闭合 超重 水是否排完 脱水 计时 30s 洗衣过程运行 3 次 洗完报警 计时 3s 结束 超重报警 Y Y Y N N N N 排水 Y Y 图 4 1 正常运行流程图 2 强制运行流程图 强制运行流程图如图 4 2 所示 开始 正常运行 按停止按钮 洗涤电机和脱水桶停止转动 进水和排水电磁阀闭合 排水 打开手动排水开关 打开手动脱水开关 脱水 结束 Y Y Y N N N 图 4 2 强制运行流程图 2 程序的构成 这个程序有自动方式和手动方式两种 在自动方式下 PLC 将运行已经设 置好的程序和参数 适用于机械一切都正常工作的情况下 在手动方式下是在 紧急停止情况下 可以手动排水和脱水 3 程序的下载 安装和调试 将各个输入输出端子和实际控制系统中的按钮 所需控制设备正确连接 完成硬件的安装 全自动洗衣机程序是由 GX Developer 软件的指令完成 正常 工作是程序存放在存储卡中 若要修改程序 先将 PLC 设定在 STOP 状态下 运 行 GX Developer 编程软件 打开全自动洗衣机程序 即可在线调试 也可用编 程器进行调试 4 2 全自动洗衣机控制系统 PLC 程序 4 2 1 系统资源分配 1 数字量输入部分 这个控制系统的输入有启动按钮 停止按钮 水位选择开关 高水位 中 水位 低水位 手动排水 自动排水开关 高水位浮球开关 中水位浮球开关 低水位浮球开关 水排空浮球开关 压力开关共 12 个 具体的输入地址分配如 表 4 1 所示 表 4 1 输入地址分配 输入地址对应的元器件对应的外部设备 X001SB1 启动按钮 X002SB2 停止按钮 X003SB3 高水位选择开关 X004SB4 中水位选择开关 X005SB5 低水位选择开关 X006SQ1 水排空检测开关 X007SQ2 高水位检测开关 X010SQ3 中水位检测开关 X011SQ4 低水位检测开关 X012SB6 手动排水 X013SB7 手动脱水 X014SP1 压力开关 2 数字量输出部分 这个控制系统需要控制的外部设备有进水电磁阀 排水电磁阀 洗涤电动 机 脱水桶 报警器共五个设备 但是由于洗涤电动机有正转和反转两个状态 分别都应正转继电器和反转继电器 所以输出点有六个 具体的输出地址分配 如表 4 2 所示 表 4 2 输出地址分配 输出地址对应的元器件对应的外部设备 Y001YA1 启动洗衣机 Y002YA2 进水电磁阀 Y003KM1 洗涤电动机正转继电器 及脱水 Y004KM2 洗涤电动机反转继电器 Y005YA3 排水电磁阀 Y006YH 报警器 3 定时器和计数器 全自动洗衣机的控制系统中的工作时间和循环次数需要定时器和计数器来 控制 具体定时器和计数器分配如表 4 3 所示 表 4 3 定时器和计数器分配 类别元器件号设定值作用 T02s 进水后暂停时间 T130s 正转洗涤计时 T22s 正转暂停计时 T330s 反转洗涤计时 T42s 反转暂停计时 T530s 脱水计时 定 时 器 T63s 洗完报警计时 C0 5 次正反洗循环计数计数器 C1 3 次大循环计数 4 PLC I 0 硬件接线图 根据全自动洗衣机控制系统的输入 输出地址分配和定时器 计时器分配 以及所选 PLC 型号 PLC I O 硬件接线图如下图 4 1 所示 图 4 1 I O 硬件接线图 4 3 源程序 1 辅助继电器 在本程序中 M0 是按下启动按钮的辅助继电器 M1 是判断洗衣机水位是否 和设定水位不一致的辅助继电器 M2 是判断洗衣机是否和设定水位一致的辅助 继电器 M3 是停止自动洗衣机的辅助继电器 它的助记符如下 按下启动按钮 开始洗衣 LD X001 OR M0 ANI X002 OUT M0 洗衣机水位与设定水位不一致辅助继电器 LD X003 ANI X007 LD X004 ANI X010 ORB LD X005 ANI X011 ORB OUT M1 洗衣机水位与设定水位相一致辅助继电器 LD X003 AND X007 LD X004 AND X010 ORB LD X005 AND X011 ORB OUT M2 停止自动洗衣辅助继电器 LD X002 OR M3 ANI X001 OUT M3 2 进水 在正常情况下 按下启动按钮或者脱水完毕 而且洗衣大循环未到三次时 开始进水 当水位达到设定水位后停止进水 等待 2s 后进入洗衣程序 在强制 停止情况下 当停止按钮按下时立即停止进水 它的助记符程序为 进水到设定的水位 超重后报警 进水阀关闭 自动洗衣终止 LD M0 LD T5 ANI C1 ORB OR Y002 AND M1 ANI X002 ANI X014 OUT Y002 LD X014 OUT Y006 LD Y006 RST M0 进水到设定的水位后等待 2s LD M2 ANI Y005 ANI Y001 ANI Y004 OUT T0 K20 3 洗衣 进水到设定水位 2s 后 开始洗衣 先正转 30s 停止 2s 然后再反转 30s 停止 2s 这样循环 5 次后进入排水过程 洗涤电动机正转 30s LD T0 LDI C0 AND T4 ORB OR Y001 ANI T1 OUT Y001 OUT T1 K300 洗涤电动机停 2s LD T1 OUT T2 K20 洗涤电动机反转 30s LD T2 OR Y004 ANI T2 OUT Y004 OUT T3 K300 洗涤电动机停 2s LD T3 OUT T4 K20 4 排水 洗衣过程完毕后 进入排水过程 水排空后停止排水 它的助记符程序为 洗衣小循环 5 次 LD Y004 OUT C0 K5 LD C0 OUT Y005 排水 直至水排空 LD C0 OR Y005 ANI X002 ANI X006 LD M3 AND X012 ORB OUT Y005 5 脱水 水排空后 开始脱水 脱水 30s 后停止脱水 因为判断水排空是否在排水 完毕后 所以要用到水排完毕辅助继电器 它的助记符程序如下 排水完毕辅助继电器 LD Y005 OR M4 ANI Y003 OUT M4 脱水 30s LD X006 AND M4 OR Y003 ANI T3 ANI X002 OR X013 OUT Y003 OUT T5 K300 6 洗完报警 洗衣大循环 3 次后 开始洗完报警过程 3s 后停止报警 这样整个洗衣过 程结束 它的助记符程序为 洗衣大循环 3 次 LD Y003 OUT C1 K3 LD C1 OUT Y006 报警 3s LD Y006 ANI T6 ANI X002 OUT Y006 OUT Y006 OUT T6 K30 END 4 4 程序梯形图 五 总结五 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 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