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北 京 工 業(yè) 大 學(xué) PLC 課 程 設(shè) 計 說 明 書 題 目： 全自動洗衣機(jī)控制設(shè)計 學(xué) 院：電子信息與控制工程學(xué)院 專 業(yè)： 自 動 化 學(xué) 號： 12020219 姓 名： 暢攀人 指導(dǎo)教師： 張會清 劉紅云 成 績： 2015年6月  目錄 一．課程設(shè)計題目………………………………………1 ——全自動洗衣機(jī)控制的設(shè)計及組態(tài)……………………2 二．課程設(shè)計目的………………………………………3 ——天工組態(tài)軟件調(diào)試與設(shè)計……………………………3 三．課程設(shè)計任務(wù)………………………………………3 四、課程設(shè)計地點及設(shè)備………………………………4 五、課程設(shè)計整體方案…………………………………4 六、系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………6 （一）PLC硬件接線、控制程序設(shè)計與調(diào)試 ………………6 （二）上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)計…………………………………6 （三） 下位機(jī)設(shè)計與調(diào)試……………………………………8 1. 控制要求 ……………………………………………9 2.I/O地址表………………………………………………9 3.I/O接線圖………………………………………………10 4.程序流程圖……………………………………………11 5.梯形圖 …………………………………………………12 6.設(shè)計說明…………………………………………………14 7.調(diào)試過程…………………………………………………15 七、總結(jié)及感想……………………………………………16 八、參考資料………………………………………………16 一．課程設(shè)計題目—— 全自動洗衣機(jī)控制的設(shè)計及組態(tài) 現(xiàn)在，全自動洗衣機(jī)已經(jīng)進(jìn)入了千家萬戶之中，極大的方便了人們的日常生活，提高了人們的生活質(zhì)量，使人們從那繁重的體力勞動中解脫出來。 所謂全自動洗衣機(jī)，就是將洗衣的全過程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水)預(yù)先設(shè)定好N個程序,洗衣時選擇其中一個程序,打開水龍頭和啟動洗衣機(jī)開關(guān)后洗衣的全過程就會自動完成,洗衣完成時由揚(yáng)聲器發(fā)出響聲。本文是基于三菱FX2N系列PLC的全自動洗衣機(jī)梯形圖系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)計完善的全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，以滿足控制要求，實現(xiàn)洗衣自動化的控制。 二、課程設(shè)計目的： 在先修課程《現(xiàn)代電氣控制技術(shù)》中可編程控制器部分學(xué)習(xí)與實驗的基礎(chǔ)上，通過松下系列PLC對全自動洗衣機(jī)洗滌過程進(jìn)行控制的編程設(shè)計與調(diào)試，進(jìn)一步熟悉并掌握PLC的工作原理，了解控制對象的工藝流程和技術(shù)要求, 運(yùn)用所學(xué)知識進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，初步掌握PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，培養(yǎng)靈活運(yùn)用專業(yè)知識解決工程技術(shù)問題的能力。通過使用天工組態(tài)軟件，掌握組態(tài)設(shè)計的方法及調(diào)試方面的知識。 三．課程設(shè)計任務(wù)： 1.用PLC實現(xiàn)全自動洗衣機(jī)運(yùn)行控制，完成框圖及梯形圖控制程序的編制，并畫出硬件接線圖，進(jìn)行軟硬件的聯(lián)調(diào)，并用組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控。 2.具體動作過程要求如下： （1） 按下啟動按扭及水位選擇開關(guān)，開始進(jìn)水，直到高（中、 低）水 位，然后關(guān)水； （2）2秒后開始洗滌； （3）洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒； （4） 如此循環(huán)5次，總共320秒后開始排水，排空后脫水30秒； （5） 開始清洗，重復(fù)（1）～（4），清洗兩遍； （6） 清洗完成，報警3秒并自動停機(jī)； （7） 若按下停車按扭，可手動排水（不脫水）和手動脫水（不計數(shù)）。 3．控制要求 根據(jù)動作要求設(shè)計和制作實驗板，設(shè)計I/O接口，畫出I/O接線圖，編寫PLC程序，在PLC實驗設(shè)備上調(diào)試并運(yùn)行。 4．用天工（或組態(tài)王）組態(tài)軟件構(gòu)建監(jiān)控系統(tǒng)，并與PLC進(jìn)行聯(lián)調(diào)。 5．設(shè)計成果 完成整個系統(tǒng)上位機(jī)和下位機(jī)程序的編寫和調(diào)試，寫出設(shè)計說明書。 四、課程設(shè)計地點及設(shè)備 課程設(shè)計地點：綜合科技樓708運(yùn)動控制實驗室 實驗設(shè)備： TVT—90DT PLC訓(xùn)練裝置（含F(xiàn)PX系列PLC主機(jī)） 微型電子計算機(jī)（PC機(jī)）； 自制實驗板； 天工組態(tài)軟件。 五、課程設(shè)計整體方案 全自動洗衣機(jī)的由進(jìn)水口、啟動和停止按鈕、控制器、進(jìn)水按鈕、水位開關(guān)、排水口和洗條電機(jī)組成。其中進(jìn)水和排水分別有進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時，通過電控系統(tǒng)把進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入洗衣機(jī)內(nèi)，排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水又外桶排到機(jī)外。洗衣機(jī)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動波輪正反來實現(xiàn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干；高低水位開關(guān)分別用來測高低水位；啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)工作；停止按鈕用來實現(xiàn)緊急工況下手動停止進(jìn)水排水脫水及報警；排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。 由控制要求可知，全自動洗衣機(jī)的工作流程圖如圖2-1所示。首先接通電源，用戶根據(jù)衣物的多少及大小進(jìn)行水位的選擇。再按下啟動按鈕，開始進(jìn)水洗滌衣物。使用PLC控制時，輸入設(shè)備主要有啟動按鈕，水位選擇按鈕（高水位選擇按鈕、中水位選擇按鈕、低水位選擇按鈕），水位開關(guān)（高水位開關(guān)、中水位開關(guān)、低水位開關(guān)），排水按鈕及脫水按鈕等。輸出設(shè)備主要有進(jìn)水電磁閥，洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器，洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，排水電磁閥，脫水離合器及報警蜂鳴器等。 下位機(jī)： 根據(jù)全自動洗衣機(jī)動作要求，可知整個洗滌過程中，需用到7個定時器，進(jìn)水完暫停定時器T0，正轉(zhuǎn)定時器T1，正轉(zhuǎn)暫停定時器T2，反轉(zhuǎn)定時器T3，反轉(zhuǎn)暫停定時器T4，脫水定時器T5，報警定時器T6。2個計數(shù)器C100與C200，正反轉(zhuǎn)各5次為一次洗滌周期，循環(huán)2次。并且可根據(jù)衣物多少自定義正反轉(zhuǎn)周期。這些定時器，計數(shù)器均可在下位機(jī)梯形圖中實現(xiàn)。 上位機(jī)：在洗衣開始時，需要選擇高（中/低）水位，并且當(dāng)注水到該水位時，停止注水?？梢姼咧械退惶幱萌齻€液位傳感器，還需一個排空檢測傳感器，共4個傳感器，一個啟動按鈕X1，一個停止按鈕X2，高中低三個選擇水位按鈕，手動排水與手動脫水按鈕各一個，在上位機(jī)中編程可實現(xiàn)。 六、系統(tǒng)設(shè)計 （一）PLC硬件接線、控制程序設(shè)計與調(diào)試 （二）上位機(jī)組態(tài)軟件設(shè)計——天工組態(tài)軟件設(shè)計 天工組態(tài)是基于Windows 98\NT平臺的工業(yè)自動化組態(tài)軟件，可以方便的為您構(gòu)造功能強(qiáng)大、穩(wěn)定可靠的工業(yè)控制管理系統(tǒng)。天工組態(tài)軟件包括以下版本：開發(fā)版（UCMake）、運(yùn)行版（UCView）、網(wǎng)絡(luò)版（NetView）和學(xué)習(xí)版（UCDemo）。開發(fā)版、運(yùn)行版和網(wǎng)絡(luò)版按照“點數(shù)”分為不同的規(guī)格，滿足不同客戶的需要。 開發(fā)版（UCMake）是天工組態(tài)的開發(fā)環(huán)境，是用戶進(jìn)行工程開發(fā)的工具。內(nèi)置畫面制作系統(tǒng)、程序語言、設(shè)備管理器等。每個開發(fā)版只能在一臺PC機(jī)上運(yùn)行，在不大于自身點數(shù)的運(yùn)行環(huán)境（UCView）或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（UCNet）下運(yùn)行八個小時，它支持網(wǎng)絡(luò)功能并能重復(fù)使用。運(yùn)行版（UCView）是天工組態(tài)的運(yùn)行環(huán)境，通過驅(qū)動程序與天工組態(tài)支持的智能硬件（下位機(jī)）通訊，支持網(wǎng)絡(luò)功能。每個運(yùn)行版只能安裝在工程現(xiàn)場的一個終端上，并能無限時在線運(yùn)行。 上位機(jī)模型： 畫面程序（液位傳感器控制程序）： if (Y2==1) then Y8=Y8+5; if (R12==1 and R15==1) then Y8=Y8+0; endif; if (R13==1 and R16==1) then Y8=Y8+0; endif; if (R14==1 and R17==1) then Y8=Y8+0; endif; else Y8=Y8+0; endif; if (Y8>=40) then R17 = 1; else R17 = 0; endif; if (Y8>=60) then R16 = 1; else R16 = 0; endif; if (Y8>=80) then R15 = 1; else R15 = 0; endif; if (Y5==1 and Y8 >0) then Y8=Y8-5; else Y8=Y8+0; endif; if (Y8<=0) then R19 = 1; else R19 = 0; endif; （三）下位機(jī)設(shè)計與調(diào)試 1.控制要求： 根據(jù)動作要求設(shè)計和制作實驗板，設(shè)計I/O接口，畫出I/O接線圖，編寫PLC程序，畫出梯形圖，在PLC實驗設(shè)備上調(diào)試并運(yùn)行。 2.I/O地址表： I/O地址 信號名稱 功能說明 備注 X1/R10 啟動按鈕 開啟洗衣機(jī)運(yùn)行 常開 X2/R11 停止按鈕 關(guān)閉洗衣機(jī)運(yùn)行 常開 X3/R12 高水位開關(guān) 選擇高水位 常開 X4/R13 中水位開關(guān) 選擇中水位 常開 X5/R14 低水位開關(guān) 選擇底水位 常開 X6/R15 高水位檢測開關(guān) 高水位時有信號 常開 X7/R16 中水位檢測開關(guān) 中水位時有信號 常開 X8/R17 低水位檢測開關(guān) 低水位時有信號 常開 X9/R19 排空檢測開關(guān) 排空時接通 常開 X12 手動拍水 選擇手動排水 常開 X13 手動脫水 選擇手動脫水 常開 Y1 啟動洗衣機(jī) 開啟洗衣機(jī) 通有效 Y2 進(jìn)水閥 開啟進(jìn)水閥 通有效 Y3 電動機(jī)正轉(zhuǎn)線圈 電動機(jī)正轉(zhuǎn) 通有效 Y4 電動機(jī)反轉(zhuǎn)線圈 電動機(jī)反轉(zhuǎn) 通有效 Y5 排水閥 開啟排水 通有效 Y6 脫水電磁離合器 開啟脫水 通有效 Y7 報警 啟動報警 通有效 3.I/O接線圖： 注： 啟動按鈕：SB1 高水位檢測開關(guān)：SQ1 脫水電磁閥：YC 停止按鈕：SB2 中水位檢測開關(guān)：SQ2 報警揚(yáng)聲器：SPK 高水位檔：K1 低水位檢測開關(guān)：SQ3 啟動洗衣機(jī)：Y1 中水位檔：K2 手動排水：K4 排水電磁閥：YV2 低水位檔：K3 進(jìn)水電磁閥：YV1 排空檢測開關(guān)：SQ1 手動脫水：K5 電動機(jī)正轉(zhuǎn)：KM1 電動機(jī)反轉(zhuǎn)：KM2 4.暫停2s 到達(dá)指定液位 開始注水 選擇水位 開始 程序流程圖： 正轉(zhuǎn)30s 暫停2s 反轉(zhuǎn)30s 暫停2s 循環(huán)五次？ 否 是 排水 排空？ 否 是 脫水30s 重復(fù)2次？ 否 是 報警3s 停止 5.下位機(jī)梯形圖： 6.梯形圖設(shè)計說明：（側(cè)重點） 啟動注水過程：按下X1啟動按鈕，X1常開觸點接通，Y1接通，洗衣機(jī)啟動，按下X3/X4/X5按鈕，選擇高/中/低水位，同時Y2接通，洗衣機(jī)開始注水，X6/X7/X8為液位傳感器，當(dāng)注水高度打到所選液位時，X6/X7/X8接通，因此輔助繼電器R2接通，R2常閉觸點斷開，Y2斷開，完成注水，因為R2接通，定時器T0接通，定時2s。 正反轉(zhuǎn)洗衣過程：暫停2s后，T0接通,T0常開觸點接通，R3導(dǎo)通，因此Y3，T1導(dǎo)通，洗衣機(jī)開始正轉(zhuǎn)30s,30s后T1常閉斷開，Y3斷開，正轉(zhuǎn)停止，同時T1常開閉合，R4接通，T2導(dǎo)通，定時2s(暫停2s)后，T2常開觸點閉合，R5導(dǎo)通，因此Y4，T3導(dǎo)通，洗衣機(jī)開始反轉(zhuǎn)30s,30s后T3常閉斷開，Y4斷開，停止反轉(zhuǎn)，同時T3常開觸點閉合，R6導(dǎo)通，定時2s(暫停2s)。 正反轉(zhuǎn)計數(shù)過程：當(dāng)X1（點動）啟動按鈕按下時，計數(shù)器C100清0，彈起后C100計數(shù)從5開始，T4每導(dǎo)通一次，計數(shù)器自減1一次。 難點：當(dāng)T4定時2s后，常閉打開，常開閉合。所以T1斷開，T1一斷開，R4，R5，R6都斷開，所以定時器T1，T2，T3，T4均斷開，之后Y3接通，T1接通，所以在一瞬間從反轉(zhuǎn)完畢停2s又回到了正轉(zhuǎn)30s,從而實現(xiàn)循環(huán)。 排水脫水過程：當(dāng)正反轉(zhuǎn)都循環(huán)5次后，C100常閉斷開，常開閉合，R7導(dǎo)通，開始排水，R19常開觸點，為排空檢測傳感器，當(dāng)排水排空后，R19閉合，T5導(dǎo)通，開始脫水30s，30s后，T5常閉斷開，常開閉合。 循環(huán)2次過程：脫水30s后，T5常開閉合，循環(huán)第一次時，C200常閉仍閉合，因此執(zhí)行RET R2，即將R2復(fù)位，常開斷開，常閉閉合，如此Y2接通，開始進(jìn)水，當(dāng)進(jìn)水到指定液位高度時，X6/X7/X8液位傳感器導(dǎo)通，R2導(dǎo)通，接著正反轉(zhuǎn)繼續(xù)循環(huán)五次，與第一次相同再循環(huán)一遍。執(zhí)行兩遍后，C200常閉斷開，常開閉合，因此R9導(dǎo)通，Y7導(dǎo)通報警，T6定時器導(dǎo)通，定時3s（報警三秒）后，T6常閉斷開，停止工作。 手動排水脫水過程：按下停止按鈕X2，X2常開觸點閉合，再按下手動排水（脫水）按鈕X12（X13），常開觸點閉合后，Y5/Y6導(dǎo)通，開始排水/脫水。 7.調(diào)試過程： 不接T4常閉觸點時： 接T4常閉觸點后： 七．總結(jié)與感想 為期一周的全自動洗衣機(jī)PLC課程設(shè)計落下帷幕，可以說此次PLC課程設(shè)計是自己最有成就感的一次實踐經(jīng)歷，讓我收獲頗豐，不僅鞏固了書本上學(xué)到的PLC知識，更鍛煉了自己的動手能力，三人小組成功完成了全自動洗衣機(jī)的控制設(shè)計。 幾天的課程設(shè)計，讓我加深了對PLC的認(rèn)識和理解，也知道了PLC應(yīng)用于工業(yè)控制的優(yōu)點所在，更重要的是讓我看到了自己知識的匱乏，也堅定了以后要不斷的學(xué)習(xí)，不斷的向身邊的人虛心請教，同時要借助于圖書館和網(wǎng)絡(luò)來擴(kuò)充自己的知識面的決心。也只有這樣，在以后的社會競爭中，自己才能有立足之地，才能有所作為。 此次課設(shè)我主要負(fù)責(zé)洗衣機(jī)下位機(jī)程序，查完資料后，根據(jù)已學(xué)知識開始動手編寫PLC程序，此次課設(shè)總共牽涉到個定時器，我就一個定時器一個定時器編、循序漸進(jìn)，從T0到T6定時。整體編寫完成后，開始仿真，仿真過程中出現(xiàn)了很多錯誤，通過分析梯形圖加以修改，經(jīng)過不斷嘗試總算設(shè)計成功。在與上位機(jī)結(jié)合后，因為上位機(jī)只能識別輔助繼電器RX，所以講所有按鈕都改成RX，在設(shè)置按鈕時，R1 =1，中間要加空格，否則不被識別。 最后，我們還進(jìn)行了拓展，加上了數(shù)碼管，可以根據(jù)衣服多少自定義電機(jī)正反轉(zhuǎn)周期，突破了給定的設(shè)計要求。三個臭皮匠，頂個諸葛亮。團(tuán)隊的力量是不可估量的。 八．參考資料 [1] 常曉玲. 電氣控制系統(tǒng)與可編程控制器. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.2 [2] 賀哲榮,石帥軍. 流行PLC實用程序及設(shè)計（三菱FX2系列）. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006.3 [3] 三菱電機(jī).FX1S、FX1N、FX2N、FX2NC編程手冊.2005 [4]百度文庫，電氣控制與PLC課程設(shè)計.2009