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目錄 一 PLC 的介紹 1 1 1PLC 的簡介 1 1 2 PLC 的特點 2 二 設計任務與要求 3 2 1 設計任務 3 2 2 設計要求 3 2 3 實用價值與理論意義 3 三 硬件設計 4 3 1 控制要求 4 3 2 I O 分布表 4 3 3 I O 分配及電氣原理 5 四 軟件設計 6 4 1 設計方案 6 4 2 設計分析 7 4 3 自動洗衣機功能圖與梯形圖 7 4 4 控制系統(tǒng)的模擬調試 14 五 結束 15 參考文獻 16 一 PLC 的介紹 1 1PLC 的簡介 PLC 可編程控制器 PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller 中文全稱為 可編程控制器 它采用一類可編程的存儲器 用于其內部存儲程序 執(zhí)行邏輯 運算 順序控制 定時 計數(shù)與算數(shù)操作等面向用戶的指令 并通過數(shù)字或模 擬式輸入 輸出控制各種類型的機械或生產過程 PLC 是基于電子計算機 且適 用于工業(yè)現(xiàn)場工作的電控制器 它源于繼電控制裝置 但它不像繼電裝置那樣 通過電路的物理過程實現(xiàn)控制 而主要靠運行存儲于 PLC 內存中的程序 進行 入出信息變換實現(xiàn)控制 入出信息變換 可靠物理實現(xiàn) 可以說是 PLC 實現(xiàn)控 制的兩個基本要點 入出信息變換靠運行存儲于 PLC 內存中的程序實現(xiàn) PLC 的 I O 電路 都是專門設計的 PLC 有多個 I O 用點 一般也就有多少個 I O 用電路 可編程控制器 PLC 以微處理器為核心 普遍采用依據(jù)繼電接觸器控制系統(tǒng)電氣 原理圖編制的梯形圖語言進行程序設計 編程容易 功能擴展方便 修改靈活 而且結構簡單 抗干擾能力強 S7 200 系列可編程控制器指令豐富 可以接各 種輸出 輸入擴充設備 有豐富的特殊擴展設備 其中的模擬輸入設備和通信 設備更是符合全自動洗衣機控制系統(tǒng)的要求與特點 通過對結構圖的分析 可 知全自動洗衣機的 I O 點不多 選擇小型的 S7 200 可以完全滿足其要求 本設計選擇 S7 200 為核心部件 著重進行硬件接口設計 利用梯形圖進行編程 實現(xiàn)了全自動洗衣機控制系統(tǒng)的自動化 1 2 PLC 的特點 1 可靠性高 抗干擾能力強 高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能 PLC 由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術 采用嚴格的生產工藝制造 內部電路采取了先進的抗干擾技術 具有很高的可 靠性 例如 S7 200PLC 平均無故障時間高達數(shù)萬小時 一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長 從 PLC 的機外電路來說 使用 PLC 構成 控制系統(tǒng) 和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比 電氣接線及開關接點已減少到 數(shù)百甚至數(shù)千分之一 故障也就大大降低 此外 PLC 帶有硬件故障自我檢測 功能 出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息 在應用軟件中 應用者還可以編入外 圍器件的故障自診斷程序 使系統(tǒng)中除 PLC 以外的電路及設備也獲得故障自診 斷保護 這樣 整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了 2 配套齊全 功能完善 適用性強 PLC 發(fā)展到今天 已經形成了大 中 小各種規(guī)模的系列化產品 可以用于各 種規(guī)模的工業(yè)控制場合 除了邏輯處理功能以外 現(xiàn)代 PLC 大多具有完善的數(shù) 據(jù)運算能力 可用于各種數(shù)字控制領域 近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn) 使 PLC 滲透到了位置控制 溫度控制 CNC 等各種工業(yè)控制中 加上 PLC 通信 能力的增強及人機界面技術的發(fā)展 使用 PLC 組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易 3 易學易用 深受工程技術人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制計算機 是面向工礦企業(yè)的工控設備 它接口容易 編 程語言易于為工程技術人員接受 梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器 電路圖相當接近 只用 PLC 的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電 器電路的功能 為不熟悉電子電路 不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算 機從事工業(yè)控制打開了方便之門 4 系統(tǒng)的設計 建造工作量小 維護方便 容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯 大大減少了控制設備外部的接線 使控制系統(tǒng) 設計及建造的周期大為縮短 同時維護也變得容易起來 更重要的是使同一設 備經過改變程序改變生產過程成為可能 這很適合多品種 小批量的生產場合 5 體積小 重量輕 能耗低 由于體積小很容易裝入機械內部 是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備 二 設計任務與要求 2 1 設計任務 控制要求 某工業(yè)用洗衣機 其工作順序如下 1 啟動按鈕后進水閥就開始進水 2 當水滿時傳感器就停止進水 3 波輪開始正轉 3S 然后反轉 3S 再正轉 3S 一共轉 6 分鐘 4 出水閥開始出水 5 出水 8S 后停止出水 同時報警器報警 叫工作人員來取衣服 6 按停止按鈕報警器停止 并結束整個工作過程 2 2 設計要求 設計要求 1 畫出系統(tǒng)動作流程圖 2 設計外部輸入 輸出點 I 0 3 畫出 PLC 外部接線圖 4 請設計完整的梯形圖 2 3 實用價值與理論意義 自從全自動洗衣機誕生以來 其內部的電路控制系統(tǒng)就不斷的被改進 設計方 法也開始多種多樣 從而使全自動洗衣機顯得更加智能化 洗衣機的進水和排 水分別用進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行 進水時通過電控系統(tǒng)使閥打開 經 過水管將水注入到外桶 排水時 通過電控系統(tǒng)使排水閥打開 將水由外桶排 出到機外 洗滌正轉和反轉由洗滌電動機驅動波盤正反轉實現(xiàn) 水位開關用來 檢測是否到達水位 啟動按鈕用來啟動洗衣機工作 停止按鈕用來實現(xiàn)停止聲 光報警 PLC 編程簡單易學 功能強大 性能穩(wěn)定 抗干擾能力強而且 PLC 的 體積小巧 能耗低 所以通過實驗證明 利用 PLC 完成對洗衣機的控制 控制 效果良好 控制性能穩(wěn)定 三 硬件設計 3 1 控制要求 洗衣機啟動后 開始進水 到達水位后立即開始正傳進行洗滌 正轉洗滌 3S 后 開始反轉 反轉洗滌 3S 后再正轉 重復進行 正反轉洗滿 6 分鐘后 然后進行 排水 排水 8S 后 洗衣機停止轉動 同時洗衣機聲警器報警 叫工作人員來取 衣服 工作人員取完衣服 按下停止按鈕 洗衣機停止工作 3 2 I O 分布表 表 3 1 I O 分布表 I O 地址 信號名稱 功能說明 I0 0 啟動按鈕 開啟洗衣機運行 I0 1 水位限制開關 停止加水 I0 2 停止按鈕 停止洗衣機 Q0 1 電機正轉開關 洗衣機正向轉動 Q0 2 電機反轉開關 洗衣機反向轉動 Q0 3 進水閥 使洗衣機進水 Q0 4 排水閥 使洗衣機排水 Q0 5 報警開關 控制發(fā)出警報 3 3 I O 分配及電氣原理 圖 3 1 自動洗衣機 I O 分配及電氣原理 四 軟件設計 4 1 設計方案 自動洗衣機的過程包括啟動 進水 洗滌和報警等功能 在實現(xiàn)控制過程中 各種采樣信息都是通過控制中心進行各種判斷 比較和選擇 再經信息線路反 饋給洗衣機各控制執(zhí)行機構 決定洗衣機的工作狀態(tài) 如圖 4 1 所示 由 PLC 控制洗衣機各種動作流程圖 由圖可知 PLC 在系統(tǒng)中是處于中心位置 水位開關是 PLC 的輸入信號控制開 關 進水閥 排水閥和電機是洗衣機各種狀態(tài)的執(zhí)行機構 其中進水閥和排水 閥由 PLC 給定信號來決定其工作狀態(tài) 電機的工作狀態(tài)也由控制中心 PLC 給 定信號來決定的 電機的正反轉狀態(tài)表明洗衣機處于洗滌狀態(tài) 另外由于洗衣 機工作過程是順序過程 所以利用 PLC 機的控制系統(tǒng)是可行的 圖 4 1 洗衣機動作流程圖 達到預定水位 正轉 3 s 反轉 3 s 排水 8 s 聲光報警 結束 啟動進水 開始 達到 6 分鐘 Y N 4 2 設計分析 根據(jù)自動洗衣機的 PLC 控制系統(tǒng)程序工藝流程圖可知 實現(xiàn)自動控制需要 設置 3 個定時器器與 1 個計數(shù)器 T37 正轉運行 3S T38 反轉遠行 3S T39 排水 8S C0 正反轉運行次數(shù) 4 3 自動洗衣機功能圖與梯形圖 功能圖如圖 4 2 所示 當按下啟動按鈕 I0 0 時 給水閥 Q0 3 得電開始工作 當 達到限位開關 I0 1 時 給水閥停止工作 同時 洗衣機波輪正轉 Q0 1 與定時器 T37 開始工作 3 秒后 定時器停止工作 洗衣機反轉 Q0 2 與定時器 T38 開始 工作 正轉停止工作 3S 后 洗衣機正轉控制 Q0 1 重新工作 360S 后計數(shù)器 動作 排水閥 I0 2 和定時器 T39 開始工作 同時 洗衣機洗滌狀態(tài)停止 8S 后 定時器 T39 動作 排水閥 Q0 4 停止工作 聲光報警器 Q0 5 開始工作 呼叫工 作人員來取衣服 當工作人員取完衣服 按下停止按鈕 I0 2 聲光報警器停止 工作 洗衣機結束所有工作狀態(tài) S 0 1 S 0 2 S 0 3 S 0 4 S 0 5 S 0 0 S M 0 1 T 3 7 3 s T 3 8 3 s T 3 9 8 s I 0 0 I 0 1 Q 0 0 Q 0 1 T 3 7 Q 0 5 Q 0 2 Q 0 4 T 3 8 T 3 9 I 0 2 C 0 C U C T U R P V 6 0 S M 0 1 S 0 0 S 0 3 C 0 C 0 C 0 圖 4 2 洗衣機工作順序功能圖 洗衣機工作梯形圖如下圖 4 3 圖 4 3 洗衣機工作梯形 4 4 控制系統(tǒng)的模擬調試 五 結束 為期一周的 PLC 課程設計結束了 在這一星期里 我感覺自己收獲很大 首先 在完成自己課程設計的過程中 我對課本知識又有了更進一步的掌握和 認識 在對有關 PLC 編程的運用過程中 對相應的操作也有了更深刻的掌握 最后 在把理論與實踐相結合的過程中 對于具體問題尋求解決方法 這都要 求自己能夠具體問題具體分析 特別是在解決一個現(xiàn)實控制問題的時候才能把 書上所學的知識真正的運用到現(xiàn)實中 從而鍛煉自己遇到問題 思考問題 解 決問題的能力 這次的課程設計是一次自我知識和能力的檢驗 同時也是為以 后積累的一筆財富 總的來說 通過本次課程設計自己對 PLC 指令的用法有了更深的學習和 體會 了解 PLC 控制系統(tǒng)設計的全過程 熟悉 PLC 系統(tǒng)設計的相關內容 掌 握系統(tǒng)的方法和步驟 參考文獻 1 王鶯 工業(yè)可編程控制器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 J 北京 航天技術與民品 1999 5 30 2 潘元明 國內外全自動洗衣機現(xiàn)狀 J 家電大視野 2003 11 92 3 吳中俊主編 可編程控制器原理及應用 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 28 29 4 吳存宏 淺談 PLC 在全自動洗衣機中運用 J 家用電器科技 2000 4 52 54 5 蔣金周 全自動洗衣機的 PLC 智能控制 J 北京 機電一體化 2004 5 83 85 6 吳中俊 可編程序控制器原理及應用 M 北京 機械工業(yè)出版社 2004 29 34 7 王永華 電氣控制及 PLC 應用技術 M 北京 北京航空航天大學出版社 2003 80 96 8 許謬 電氣控制與 PLC 控制技術 M 北京 機械工業(yè)出版社 2005 153 154