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1、
電氣控制與PLC課程設(shè)計
課題:基于PLC的全自動洗衣機(jī)
系 別: 電氣與信息工程學(xué)院
專 業(yè): 電氣工程及其自動化
姓 名:
河南城建學(xué)院
2014年06 月08 日
摘 要
隨著人們生活水平的不斷提高,洗衣機(jī)已經(jīng)作為一件必備實用家用電器進(jìn)入了千家萬戶。人們迫切需要洗衣機(jī)各項性能得到提升,并且對洗衣機(jī)的智能化程度有著越來越高的要求。近年來,可編程控制器在我國的迅速發(fā)展,它所具有的功能性強(qiáng)、可靠性高、配制方法靈活等特點是其它控制器所無法匹敵
2、的,因此它被越來越廣泛的應(yīng)用于各類工業(yè)控制領(lǐng)域。
本文講述的是如何利用PLC實現(xiàn)全自動洗衣機(jī)的控制,以實現(xiàn)洗衣過程的全自動控制。本文結(jié)合任務(wù)設(shè)計書的要求,以洗衣機(jī)為研究對象,采用了三菱公司FX2N系列可編程邏輯控制器作為洗衣機(jī)的控制器。對洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了分析,提出了洗衣機(jī)硬件組成及詳細(xì)的軟件設(shè)計方案,實現(xiàn)了全自動洗衣機(jī)的基本要求。
關(guān)鍵字:洗衣機(jī);全自動;可編程邏輯控制器;
目錄
一、緒 論 1
二、設(shè)計要求 2
1) 正常運行 2
2) 強(qiáng)制停止 2
三、總體方案 3
方案主接線 3
方案外部接線圖 4
方案
3、PLC外部接線及PLC內(nèi)部軟元件分配 4
流程圖 5
狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 6
四、程序 7
程序 7
梯形圖 8
五、設(shè)計體會 10
參考文獻(xiàn) 11
一、緒 論
全自動洗衣機(jī)的出現(xiàn)是洗衣機(jī)制造業(yè)的一個重大革命,全自動洗衣機(jī)包括進(jìn)水、洗滌、排水、脫水等程序,啟動洗衣機(jī)后洗衣機(jī)就會根據(jù)相關(guān)設(shè)置完成相應(yīng)的洗衣程序。全自動洗衣機(jī)的出現(xiàn)大大節(jié)省了人力,所以全自動洗衣機(jī)從問世至今一直受到消費者的偏愛。
可編程控制器是計算機(jī)家族中的一員,是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller),簡稱PLC
4、,它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展,這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍,本課程設(shè)計就怎樣利用PLC來控制全自動洗衣機(jī)進(jìn)行了研究,并對其中軟件設(shè)計、硬件設(shè)計等問題進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計,實現(xiàn)了課程設(shè)計所規(guī)定的各種要求。
二、設(shè)計要求
由進(jìn)水、洗衣、排水和脫水4個過程組成。洗衣機(jī)的進(jìn)水、洗衣、排水和脫水是通過水位開關(guān)、電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制,從而實現(xiàn)自動控制的。水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高、中、低水位;電磁進(jìn)水閥起著通/斷水源的作用。進(jìn)水時,電磁進(jìn)水閥打開,將水注入;排水時,電磁排水閥打開,將水排出
5、;洗衣時,洗滌電動機(jī)啟動;脫水時,脫水桶啟動。
要求能實現(xiàn)“正常運行”和“強(qiáng)制停止”兩種控制方式
1) 正常運行:
將水位通過水位選擇開關(guān)設(shè)在合適的位置(高、中、低),按下“啟動”按鈕,開始進(jìn)水,達(dá)到設(shè)定的水位后,停止進(jìn)水;
進(jìn)水停止2s后開始洗衣;
洗衣時,正轉(zhuǎn)20s,停2s,然后反轉(zhuǎn)20s,停2s;
如此循環(huán)共5次,總共220s后開始排水,排空后脫水30s;
洗衣過程完成,報警3s并自動停機(jī)。
2) 強(qiáng)制停止:
若按下“停止”按鈕,洗衣過程停止,即洗滌電機(jī)和脫水桶轉(zhuǎn)、進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合;
可用手動排水開關(guān)和手動脫水開關(guān)進(jìn)行手動排水和脫水。
6、
三、總體方案
全自動洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。排水時,排水閥打開,將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由電動機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。脫水時,由電動機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、中、低水位開關(guān)分別用來檢測高、中、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)手動強(qiáng)制停止。排水、脫水按鈕用來實現(xiàn)手動排水、脫水。
為防止全自動洗衣機(jī)在工作過程中,電路發(fā)生短路,損壞電動機(jī)和電路的各種電氣設(shè)備,因此在主電路中安裝了熔斷器,當(dāng)電路出現(xiàn)短路故障時,能迅速、可靠的斷開電源。為了防止全自動洗衣機(jī)在長時間工作下電機(jī)繞組的溫升超過額定值而損壞,采用熱繼電器作為保
7、護(hù)元件,與熔斷器搭配使用,可靠地保護(hù)電動機(jī)。
全自動洗衣機(jī)的控制部分由PLC來實現(xiàn),PLC接受各種按鈕及相應(yīng)的行程開關(guān)的信號,經(jīng)PLC處理后輸出各種控制信號,從而實現(xiàn)全自動洗衣機(jī)的自動正常運行。
全自動洗衣機(jī)控制程序較為簡單,輸入輸出信息不多,考慮留有適當(dāng)余量,本次課程設(shè)計PLC選用有16個輸入點、16個輸出點的三菱FX2N---32MRPLC來實現(xiàn)全自動洗衣機(jī)的控制功能。
方案主接線如下:
圖3.1 主接線
方案外部接線圖如下:
圖3.2 外部接線圖
方案PLC外部接線及PLC內(nèi)部軟元件分配如下:
表3.1 PLC外部接線及PLC內(nèi)部軟元件分配表
輸入
8、輸出
輸入繼電器
電路元件
作用
輸出繼電器
電路元件
作用
X000
SB1
啟動按鈕
Y000
KA1
進(jìn)水電磁閥控制
X001
SB2
高水位選擇
Y001
KM1
電動機(jī)正轉(zhuǎn)控制
X002
SB3
中水位選擇
Y002
KM2
電動機(jī)反轉(zhuǎn)控制
X003
SB4
低水位選擇
Y003
KA2
排水電磁閥控制
X004
SB5
手動排水
Y004
KM1
洗衣機(jī)脫水控制
X005
SB6
手動脫水
Y005
KA4
報警蜂鳴器控制
X006
SB7
停止按鈕
T0
T0
進(jìn)水后定時2s
X00
9、7
SQ1
高水位檢測
T1
T1
電機(jī)正轉(zhuǎn)定時20s
X010
SQ2
中水位檢測
T2
T2
正轉(zhuǎn)后定時2s
X011
SQ3
低水位檢測
T3
T3
電機(jī)反轉(zhuǎn)定時20s
X012
SQ4
排水檢測
T4
T4
反轉(zhuǎn)后定時2s
T5
T5
脫水定時30s
T6
T6
報警定時3s
C100
C100
循環(huán)計數(shù)5次
流程圖如下:
圖3.3 流程圖
狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖如下:
圖3.4 狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖
四、程序
編程軟件采用三菱公司為其生產(chǎn)的PLC而設(shè)計的編程軟件GX Developer 8.
10、86版本。適用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可編程控制器。支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB、Label語言程序設(shè)計,網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)定,可進(jìn)行程序的線上更改、監(jiān)控及調(diào)試,具有異地讀寫PLC程序功能,結(jié)構(gòu)化程序的編寫(分部程序設(shè)計),可制作成標(biāo)準(zhǔn)化程序, 在其它同類系統(tǒng)中使用。
程序如下:
LD M8002
SET S0
STL S0
RST C100
LD X0
ANI X4
ANI X5
SET S20
LD X4
ANI X5
SET S26
LD X5
ANI X4
SET S27
STL S20
LDI X6
OUT
11、 Y0
LD X1
AND X7
LD X2
AND X10
ORB
LD X3
AND X11
ORB
SET S21
STL S21
OUT TO K20
LD T0
SET S22
STL S22
LDI X6
OUT Y1
OUT T1 K200
LD T1
SET S23
STL S23
OUT T2
LD T2
SET S24
STL S24
LDI X6
OUT Y2
OUT T3 K200
LD T3
SET S25
STL S25
OUT T4 K20
LD T4
OUT C100 K5
LD C100
A
12、ND T4
SET S26
LDI C100
AND T4
SET S20
STL S26
LDI X6
OUT Y3
LD X12
SET S27
STL S27
LDI X6
ANI X4
OUT Y4
LDI X4
ANI X6
OUT Y1
OUT T5 K200
LD T5
SET S28
STL S28
LDI X6
OUT Y5
OUT T6 K30
LD T6
SET S0
RET
梯形圖如下:
圖4.1 梯形圖
五、設(shè)計體會
電氣控制與PLC是一門實踐性很強(qiáng)的專業(yè)課,PLC當(dāng)今社會發(fā)展異常迅速,各生產(chǎn)廠家
13、也推出了許多強(qiáng)大的新型PLC,使PLC成為集微機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、通信技術(shù)于一體的通用工業(yè)控制裝置,成為實現(xiàn)工業(yè)自動化的一種強(qiáng)有力的工具,因此學(xué)好PLC對我們非常重要。
這次課程設(shè)計要求設(shè)計一個全自動洗衣機(jī),經(jīng)過兩個星期終于完成了,回顧起這次PLC課程設(shè)計,感慨頗多,也的確從中學(xué)到了許多知識,學(xué)會了怎樣把課本理論知識運動到實際中去。從開始得到老師給定課題后就著手準(zhǔn)備,我們查閱了很多的資料,并認(rèn)真的閱讀這些與我們設(shè)計相關(guān)的資料。在做設(shè)計時,復(fù)習(xí)了很多專業(yè)課的知識,同時也發(fā)現(xiàn)了知識上存在的漏洞,這使得我們的專業(yè)知識得到了鞏固和提高。在這次設(shè)計中遇到了不少困難,也出了一些小錯誤,但最終還是圓滿完成了此次的課程設(shè)計。
課程設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗,也是對自己能力的一種提高。這次課程設(shè)計使我們明白了自己知識的欠缺,自己要學(xué)習(xí)的東西還有很多。在以后的工作、生活中我們都將會不斷的學(xué)習(xí)、提高自己知識和綜合素質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
[1] 史國生.電氣與可編程控制器技術(shù)(三菱FX系列)第三版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010
[2] 張憲.電氣制圖與識圖.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005
[3] 潘月琴.全自動洗衣機(jī)的維修【M】.北京:北京科學(xué)技術(shù)出版社,2004
[4] 熊幸明.電氣控制與PLC.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010