PLC全自动洗衣机的设计.docx
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PLC全自动洗衣机的设计
PLC全自动洗衣机的设计（总14页）
一、题目部分
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。
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。
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、总体思路
全自动洗衣机控制系统的控制要求
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。
图普通洗衣机的工作流程示意图
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。
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所示的开关和相应的数量。
表按钮规格
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-BW13B1C
ZB2BW13C+ZB2BWB31C
绿灯、常开
停止按钮
XB2-BW14B2C
ZB2BW14C+ZB2BWB42C
红灯、常闭
高水位按钮
XB2-BW14B1C
ZB2BW14C+ZB2BWB41C
红灯、常开
中水位按钮
XB2-BW16B1C
ZB2BW16C+ZB2BWB61C
蓝灯、常开
低水位按钮
XB2-BW15B1C
ZB2BW15C+ZB2BWB51C
黄灯、常开
手动排水
XB2-BW15B1C
ZB2BW15C+ZB2BWB51C
黄灯、常开
手动脱水
XB2-BW16B1C
ZB2BW16C+ZB2BWB61C
蓝灯、常开
四、PLC设计及调试部分
全自动洗衣机控制系统程序设计调试
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GXDeveloper。
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所示。
图正常运行流程图
（2）强制运行流程图
强制运行流程图如图所示。
图强制运行流程图
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GXDeveloper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GXDeveloper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。
全自动洗衣机控制系统PLC程序
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所示。
表输入地址分配
输入地址
对应的元器件
对应的外部设备
X001
SB1
启动按钮
X002
SB2
停止按钮
X003
SB3
高水位选择开关
X004
SB4
中水位选择开关
X005
SB5
低水位选择开关
X006
SQ1
水排空检测开关
X007
SQ2
高水位检测开关
X010
SQ3
中水位检测开关
X011
SQ4
低水位检测开关
X012
SB6
手动排水
X013
SB7
手动脱水
X014
SP1
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所示。
表输出地址分配
输出地址
对应的元器件
对应的外部设备
Y001
YA1
启动洗衣机
Y002
YA2
进水电磁阀
Y003
KM1
洗涤电动机正转继电器及脱水
Y004
KM2
洗涤电动机反转继电器
Y005
YA3
排水电磁阀
Y006
YH
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所示。
表定时器和计数器分配
类别
元器件号
设定值
作用
定
时
器
T0
2s
进水后暂停时间
T1
30s
正转洗涤计时
T2
2s
正转暂停计时
T3
30s
反转洗涤计时
T4
2s
反转暂停计时
T5
30s
脱水计时
T6
3s
洗完报警计时
计数器
C0
5次
正反洗循环计数
C1
3次
大循环计数
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，PLCI/O硬件接线图如下图所示。
图I/O硬件接线图
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。
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：
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。
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：
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：
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
//
LDY003
OUTC1K3
LDC1
OUTY006
//
//报警3s
//
LDY006
ANIT6
ANIX002
OUTY006
OUTY006
OUTT6K30
END
程序梯形图
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，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。
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