PLC课程设计（论文）-全自动洗衣机控制系统设计.doc

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1、 目 录 前言前言1 1 1.1. 课程设计的目的和意义课程设计的目的和意义2 2 1.1 课程设计目的 2 1.2 课程设计意义 2 2.2. 洗衣机简介洗衣机简介3 3 2.1 洗衣机的发展历史 3 2.2 洗衣机的分类 4 2.3 全自动洗衣机特点 5 2.4 全自动洗衣机工作原理 6 3.3.可编程序控制技术可编程序控制技术8 8 3.1 PLC 的定义及特点.8 3.2 PLC 的应用和发展前景.8 3.3 PLC 的基本组成及工作原理.9 3.4 PLC 的编程语言10 3.5 PLC的设计原则.11 3.6 PLC 的设计步骤12 4 4. .系统的总体设计系统的总体设计1414

2、 4.1 整体设计思路 .14 4.2 控制系统的组成 .14 5.5.全自动洗衣机硬件设计全自动洗衣机硬件设计1515 5.1 系统硬件分析 .15 5.2 OMRON PLC 应用16 5.3 OMRON 变频器应用 .17 5.4 洗衣机相关部件设定 .19 5.5 全自动洗衣机控制要求 .19 6.6.全自动洗衣机软件设计全自动洗衣机软件设计2020 6.1 编程软件 .20 6.2 工艺流程分析20 6.3 变频器输入端参数设定 .21 6.4 确定 I/O 端子表 .22 6.5 功能 T 型图 .22 7.7.洗衣机系统调试洗衣机系统调试2323 7.1 调试工具调试工具 .23

3、 7.2 系统软硬件调试系统软硬件调试 .23 总结总结2424 致谢致谢2525 参考文献参考文献2626 附录附录2727 1 前 言 可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠 性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域， 它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等， 并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。 PLC 的设计特点在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术， 更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的 PLC 型号，然后进行 资源配置，设计控制系统。 该设计为全自动洗

4、衣机的 PLC 控制，主要介绍了全自动洗衣机的工作原理， 控制系统的 PLC 的选型和资源的配置，控制系统程序设计与调试，控制系统 PLC 程序。 最后，在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学，在此表示衷心 的感谢。由于在设计过程中存在许多不足，希望老师同学指正。 2 1.1. 课程设计的目的和意义 1.11.1 课程设计目的 1) 综合运用 PLC 课程和其它先修课程的理论和知识，掌握 PLC 设计的一般 方法，树立正确的设计思想，培养分析问题和解决实际问题的能力； 2) 学会从控制系统功能的要求出发，合理的选择外围设备，制定设计方案， 编写控制程序。 3) 学习使用技术手册，掌握查阅

5、专业资料的相关方法。 4) 控制程序要求调试通过，书写报告。 1.21.2 课程设计意义 PLC 即可编程控制器（Programmable logic Controller），是指以计算机 技术为基础的新型工业控制装置。PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计 的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存 储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过 数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有 关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的 原则而设计。 3 2.2. 洗衣机简介 2.12.1

6、 洗衣机的发展历史 从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，而在洗衣机出现以前，对 于许多人而言，它并不像田园诗描绘的那样充满乐趣，手搓、棒击、冲刷、甩 打这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是：辛苦劳累。 1874 年， “手洗时代”受到了前所未有的挑战有人发明了木制手摇洗 衣机。发明者是美国人比尔布莱克斯。布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是 在木筒里装上 6 块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到 “净衣”的目的。这套装置的问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士 大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快。 1880 年，美国又出现了蒸汽洗衣机，蒸汽动力开始取代人

7、力。此后，水力 洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。到 1911 年，美国试制成功世界上第一台电 动洗衣机。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。 电动洗衣机几经完善，在 1922 年迎来一种崭新的洗衣方式“搅拌式” 。搅 拌式洗衣机由美国玛依塔格公司研制成功。这种洗衣机是在筒中心装上一个立 轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进行周期性的正反摆动，使衣 物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡污垢。搅拌式洗衣机结构科学合理， 受到人们的普遍欢迎。不过 10 年之后，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制 成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意 味着电动洗衣

8、机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！直至今日， 滚筒式洗衣机在欧美国家仍得到广泛应用。 随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研 制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流， 使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。1955 年，在引进英国喷流式 洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此， 波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。 20 世纪 60 年代以后，洗衣机在一些发达国家的消费市场开始形成系列， 4 家庭普及率迅速上升。此间洗衣机在日本的发展备受瞩目。60 年代的日本出现

9、了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机” 。70 年代，生产出波 轮式套桶全自动洗衣机。70 年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机横空出世， 让人耳目一新。到 80 年代， “模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能 更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚进入 90 年代，由于电机调 速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗 衣机。此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式 洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。 2.22.2 洗衣机的分类 目前，我国洗衣机的分类方法主要有三种：按自动化程度分类，按洗涤方

10、 式分类。 1)按自动化程度分类，洗衣机可分为普通型、半自动型、全自动型三大类。 目前大多是全自动型洗衣机，它是指洗涤、漂洗、脱水各个功能之间的转 换全部不用手工操作而能自动进行的洗衣机。这种洗衣机在选定的工作程序内 由机电式程序控制器或微电脑程序控制器适时发出各种指令，自动完成各个执 行机构的动作，使整个洗衣过程自动化。 2)按结构方式分类，洗衣机可分为单桶、双桶、套桶三大类。 a.单桶洗衣机：单桶洗衣机自动化程度较低，多为简易型和普通型，少量 的为半自动型。其主要特点是占地面积小，价格便宜。 b.双桶洗衣机：双桶洗衣机实际上就是单桶洗衣机和脱水机的组合。它的 洗衣部分和甩干部分有各自的电动

11、机和定时器。双桶洗衣机功能齐全， 使用方便，操作简单，省水，省电，价格适宜，品种多样。脱水桶壁上 设有许多小孔，甩干电动机高速运转，在强大的离心力作用下，衣物水 分被甩出，并顺着排水管排出。目前，我国双桶波轮式洗衣机占主导地 位。 c.套桶洗衣机：该洗衣机的特点是内、外两个立式容器套装在同一个轴心 5 上。波轮式套桶洗衣机多为全自动型。因其离心桶的外径小于盛水桶的 内径，故将外桶和内桶套装在同一个轴心上，减少了占地面积。其外桶 作为盛水容器，内桶作为洗涤、漂洗、离心脱水用。常见的波轮式套桶 洗衣机是单电机的，洗涤及脱水工作由离合器控制。洗涤时波轮转动而 脱水桶不转，脱水是波轮与脱水桶一齐旋转。

12、 3)按洗涤方式分类，洗衣机可分为波轮式、滚筒式等。 a.波轮式洗衣机：波轮式洗衣机是将洗涤衣物浸泡在水中，靠波轮正、反 方向的交替转动或连续单方向的转动使衣物在水中不断翻滚，而达到洗 净衣物的目的。主要特点是：洗涤能力强、洗涤时间短、结构简单、可 调节水位、成本低、易维修、易操作。 b.滚筒式洗衣机：滚筒式洗衣机自动化程度高，洗涤性能好，容量大，质 量高。 2.32.3 全自动洗衣机特点 全自动洗衣机有多种洗涤程序，可供您自由选择，工作时间可任意调节， 工作状态及洗、脱时间在面板都有显示，能自动处理脱水不平衡，具有各种故 障和高低压自动保护功能，工作结束或电源故障会自动断电，无需看管确保安

13、全。它还具有浸泡、手洗水流功能。 全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。 外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩水）用。内桶的四周有很多 小孔，使内外桶的水流相通。 该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， 通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系 统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动 波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。 脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩 干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。 停止按钮用来实现

14、手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动 6 排水。 进水口启动按钮停止按钮 排水按钮 控制器 高水位开关 低水位开关 排水口 内桶 外桶 波盘 洗涤电机 图 1 全自动洗衣机示意图 2.42.4 全自动洗衣机工作原理 洗衣机的工作原理：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

15、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、低水位控制 开关分别用来检测高、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。 随着先进科学技术发展.应用于洗衣机上的技术越来越成熟，洗衣机的发展 也越来越快，将来的洗衣机主要主要朝以下几个方面发展： 7 1) 高度智能化。 2) 健康化。 3) 节水节能。 4) 大容量和微型化。 本次设计主要采用 PLC 控制技术来设计全自动洗衣机控制系统，跟传统的 洗衣机相比更具有智能，实时监控，人性化的功能。本系统最大的优点集中体 现

16、在：实现功能齐全、外围电路简单、时间计算精确以及可维护方便等。具有 可靠性高、安全性好、开发价值高等一系列优点。 8 3.3.可编程序控制技术 3.13.1 PLCPLC 的定义及特点 1) PLC 的定义 可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用 而设计，它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控 制、定时、计数和算术运算等操作命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出， 控制各种类型的机械或生产过程。 可编程序控制器及其有关的外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整 体，易于扩充其功能的原则而设计。 2) PLC 的特点 PLC 是综合继电器接触器

17、控制的优点及计算机灵活、方便的优点而设计制 造和发展的，这就使 PLC 具有许多其他控制器所无法相比的特点。 a) 可靠性高，抗干扰能力强 b) 通用性强，使用方便 c) 采用模块化结构，使系统组合灵活方便 d) 编程语言简单、易学，便于掌握 e) 系统设计周期短 f) 对生产工艺改变适应性强 g) 安装简单、调试方便、维护工作量小 3.23.2 PLCPLC 的应用和发展前景 1) PLC 的应用 PLC 是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术 发展起来的一种通用的工业自动控制装置，它具有可靠性高、体积小、功能强、 9 程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列的优点，因

18、而在冶金、能源、化 工、交通、电力等领域中有着广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱 （PLC、机器人和 CAD/CAM）之一。 2) PLC 的发展前景 为了适应市场的各方面的需求，各生产厂家对 PLC 不断进行改进，推出功 能更强、结构更完善的新产品。这些新产品总体来说，朝两个方向发展：一个 是向超小型、专用化和低价格的方向发展，以进行单机控制；另一个是向大型、 高速、多功能和分布式全自动网络化方向发展，以适应现代化的大型工厂、企 业自动化的需要。 3.33.3 PLCPLC 的基本组成及工作原理 1) PLC 的基本组成 用户输出设备 用户输入设备 外围设备 计算机或其他PLC CPU

19、电源模块 输出模块 I/O接口RAM 输入模块 ROM 通信接口 总线 主机 图 2 在图 2 中，PLC 的主机由微处理器（CPU） 、存储器（ROM、RAM） 、输入/输 出模块、外设 I/O 接口、通信接口及电源组成。对于整体式的 PLC，这些部件 都在同一个机壳内。而对于模块式结构的 PLC，各部件独立封装，称为模块， 各模块通过机架和电缆连接在一起。 10 主机内的各个部分均通过电源总线、控制总线、地址总线和数据总线连接。 根据实际控制对象的需要配备一定的外部设备，可构成不同的 PLC 控制系统。 下面分别介绍 PLC 各组成部分及其作用： 2) PLC 的基本工作原理 PLC 是一

20、种存储程序的控制器。用户根据某一对象的具体控制要求，编制 好控制程序后，用编程器将程序键入到 PLC 的用户程序存储器中寄存。PLC 的 控制功能就是通过运行用户程序来实现的。 PLC 扫描工作方式主要分三个阶段：输入采样、程序执行、输出刷新。 输入采样：PLC 在开始执行程序之前，首先扫描输入端子，按顺序将所有 输入信号，读入到寄存输入状态的输入映像寄存器中，这个过程称为输入采样。 程序执行：PLC 完成了采样工作后，按顺序从 0000 号地址开始的程序进行 扫描执行，并分别从输入映像寄存器、输出映像寄存器以及辅助继电器中获得 所需的数据进行运算处理。 输出刷新：在执行到 END 的命令时，

21、即执行完用户所有的程序后，PLC 将 输出映像寄存器中的内容送到输出锁存器中进行输出，驱动用户设备。 3.43.4 PLCPLC 的编程语言 PLC 的控制功能是由车工女婿实现的。目前 PLC 常用的编程语言有：梯形 图语言、助记符（指令表）语言、功能图语言、顺序功能图语言、高级编程语 言等。 1) 梯形图语言 梯形图语言形象直观，类似电气控制系统中继电器控制电路图。逻辑关系 明显，电气技术人员容易接受。读同一控制电路，继电器控制原理图和梯形图 的输入、输出信号、控制过程等效。但两者有本质的区别：继电器控制原理图 使用的是硬件继电器和定时器，靠硬件连接组成控制线路。而 PLC 的梯形图使 用的

22、是内部继电器、定时器/计数器等，靠软件实现控制。 11 2) 梯形图程序简介 a) 梯形图程序按行从上至下，每一行从左到右顺序编写。PLC 程序执行顺 序与梯形图的编写一致。 b) 梯形图左边垂直线称左母线，右边称为右母线。左母线右侧放置输入接 点和内部继电器触点。梯形图触点有两种，即常开触点和常闭触点。 c) 梯形最右侧必须放置输出器件。PLC 的输出器件用圆圈表示，圆圈可以 表示内部继电器线圈，输出继电器线圈或定时/计数器的逻辑运算结果。 其逻辑动作只有在线圈接通后，对应的触点才动作。 d) 梯形图程序中的触点可以任意串、并联，而输出线圈只能并联不能串联。 e) 输出线圈只对应输出映像区的

23、相应位，不能直接驱动现场设备。 f) 梯形图中每个编程元件应按一定的规则加标字母数字串。 3) 助记符语言 PLC 的助记符语言是 PLC 的命令语句表达式，它与计算机汇编语言相类似。 用户可以直观地根据梯形图，写出助记符语言程序，并通过编程器送到 PLC 中 去。 4) 功能图语言 功能图语言是一种类似于数字逻辑电路图的编程语言，熟悉数字电路的人 比较容易掌握。 5) 顺序功能图语言 顺序功能图常用来编制顺序控制类程序，可以将一个复杂的控制过程分解 为一些具体的工作状态，把这些具体的状态依一定的顺序控制要求，组合成整 体的控制程序。 3.53.5 P PL LC C的设计原则 PLC控制系统

24、是为工艺流程服务的，所以它首先要能很好的实现工艺提出的控 12 制要求。 PLC控制系统的设计应遵循以下原则： 1) 根据工艺流程进行设计，力求设计出来的控制系统能最大限度满足控制要 求。 2) 在满足控制要求的前题下，尽量减少 PLC系统硬件费用。 3) 考虑到以后控制要求的变化，所以控制系统设计时应考虑到PLC的可扩展性。 4) 控制系统使用和维护方便、安全可靠。 3.63.6 P PL LC C的设计步骤 一般PLC控制系统的设计步骤如图 3所示，具体操作如下： 1) 控制要求分析 在设计PLC控制系统之前，必须对工艺流程进行细致的分析，详细了解控制对 象和控制要求，这样才能真正明白自己

25、要完成的任务，设计出令人满意的控制系统。 2) 确定I/O设备 根据控制要求选择合理的输入设备（控制按钮、开关、传感器等）和输出设备 （接触器、继电器等）。并根据选用的输入 /输出设备的类型和数量，确定 PLC的I/O 点数。 3) 选择合适的PLC 确定PLC的点数后，就根据I/O点数、控制要求等来进行 PLC的选择。选择包括 机型、存储器容量、输入 /输出模块、电源模块和智能模块等。 4) PLC程序设计 本阶段就是根据控制对象和控制要求对 PLC进行编程。首先把工艺流程分为若 干阶段，确定每一阶段的输入信号和输出要控制的设备，还有不同阶段之间的关系， 然后画出程序流程图，最后再进行程序编

26、制。 5) I/O点数分配 13 点数分配就是PLC的I/O端子和输入 /输出设备的对应关系，画出 I/O接线原理 图。 6) 模拟调试 程序编制好后，可以用按钮和开关模拟数字量，电压源和电流源代替模拟量， 进行模拟调试，使控制程序基本满足控制要求。 7) 现场联机调试 现场联机调试就是将PLC与现场设备进行调试。在这一步中可以发现程序存在 的实际问题，然后经过修正后使其满足控制要求。 8) 整理技术文件 这一步主要包括整理与设计有关的文档，包括设计说明书、I/O接线原理图、程 序清单和使用说明书等。 14 分析控制要求 开始 绘制流程图 分配I/O口 选择PLC 确定用户I/O设备 编制技术

27、文件 联机调试 使用 设计控制台 现场连接 调试 编制程序清单 设计梯形图 输入程序并修改 满足要求? 满足要求? 修改 N N N Y PLC程序设计 硬件设计 图 3 PLC 控制系统设计步骤流程图 4 4. .系统的总体设计 4.14.1 整体设计思路 本次设计的全自动洗衣机是以家用使用为目的，可实现起、停控制。电动 机的运转速度可实现在线设置。根据全自动洗衣机的工作原理,利用可编程控制 15 器 PLC 实现控制,说明了 PLC 控制的原理方法,特点及控制洗衣机的特色。全自 动洗衣机控制系统利用了 PLC 的特点,对按鈕,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

28、程的自动化。由于每遍的洗涤,排水,脱水的 时间由 PLC 内计数器控制,所以只要改变计数器参数就可以改变时间。可以把上 面设定的程序时间定下来,作为固定程序使用,也可以根据衣物的质地,数量及油 污的程度来编程，用以调节电机的转速实现。只要稍作改变,就可以设计出诸如 要多洗多甩的牛仔类衣物,轻洗轻甩的羊毛类衣物以及通用的标准洗涤程序,充 分表现现代家电品的实用性。洗衣机的工作流程由进水，洗衣，排水，和脱水 四个过程组成。在半自动洗衣机中，这四个过程分别用相应的按扭开关来控制。 全自动洗衣机中， ，这四个过程可做到全自动依次运行，直至洗衣结束。 4 4. .2 2控制系统的组成 本次设计的控制系统

29、主要是以可编程序逻辑控制器所输出的离散型指令为 指令源。通过这些数字信号的输出以及其他控制电路的受控行为来指挥供电电 路给电动机供电，实现了对模拟洗衣机的控制。 控制电路的组成主要包括：可编程序控制器、继电器组和连接电路（变频 器） 。其中，继电器为主要执行模块，PLC 所发出的数字指令控制继电器线圈， 而继电器的开合直接控制电源电路，实现对电动机的控制。此外，变频器只是 作为 PLC 与电机之间的连接装置，起到在电路中控制洗涤时的电机转速的作用。 5.5. 全自动洗衣机硬件设计 5.15.1 系统硬件分析 全自动洗衣机的工作过程包括启动、进水、洗涤、排水和脱水等功能。在 16 实现控制过程中

30、，各种采样信息都是通过控制中心进行各种判断、比较和选择， 再经信息线路反馈给洗衣机各控制执行机构，决定洗衣机的工作状态。 P PL LC C 控控制制面面板板 进进水水阀阀 出出水水阀阀报报警警 变变频频器器电电机机 图 4 系统结构图 PLC 在系统中是处中心位置，水位开关是 PLC 的输入信号控制开关、进水 阀、排水阀和电机是洗衣机各种动作的执行机构。其中进水阀和排水阀由 PLC 给定信号来决定其工作状态；电机的工作状态也由控制中心 PLC 给定信号来决 定，而惦记的正反转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态和脱水状态。另外由于 洗衣机工作过程是顺序过程，所以利用 PLC 作为洗衣机的控制系统是

31、可行的。 总总启启动动 轻轻柔柔精精洗洗 总总停停 止止 标标准准 高高水水位位中中水水位位低低水水位位 洗洗涤涤停停洗洗甩甩干干排排水水 停停止止 洗洗涤涤模模式式 自自动动洗洗涤涤/ /水水位位控控制制 手手动动控控制制区区 图 5 控制模板 5.25.2 OMRON PLC 应用 OMRON C 系列 PLC 产品门类齐、型号多、功能强、适应面广。大致可以分 成微型、小型、中型和大型四大类产品。整体式结构的微型 PLC 机是以 C20P 为 17 代表的机型。叠装式（或称紧凑型）结构的微型机以 CJ 型机最为典型，它具有 超小型和超薄型的尺寸。 小型 PLC 机以 P 型机和 CPM 型

32、机最为典型，有体积更小、指令更丰富、性 能更优越，通过 I/O 扩展可实现 10140 点输入输出点数的灵活配置，并可连接 可编程终端直接从屏幕上进行编程，可以与上位计算机、下位 PLC 机及各种外 部设备组成具有各种用途的计算机控制系统和工业自动化网络。 在一般的工业控制系统中，小型 PLC 机要比大、中型机的应用更广泛。在 电气设备的控制应用方面，一般采用小型 PLC 机都能够满足需求。 PLC 主要由 CPU 模块、输入模块、输出模块和编程装置组成。 1) CPU 模块 CPU 模块主要由微处理器（CPU 芯片）和存储器组成。在 PLC 控制系统中， CPU 模块相当于人的大脑和心脏，它

33、不断地采集输入信号，执行用户程序，刷 新系统的输出；存储器用来储存程序和数据。 2) I/O 模块 输入（Input）模块和输出（Output）模块简称 I/O 模块它们是联系系统外 部设备和 CPU 模块的桥梁。 3) 编程器 编程器用来生成用户程序，并用它进行编辑、检查、修改和监控用户程序 的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令 表程序。一般用于小型机或用于现场调试和维护。 4) 电源 PLC 一般使用 AC 220V 电源或 DC 24V 电源。内部的开关电源为各种模块提 供不同电压等级的直流电源。 5.5.3 3 OMRON 变频器应用 18 1）变频器的

34、参数设置 变频器的参数设定在调试过程中是十分重要的。由于参数设定不当，不能 满足生产的需要，导致起动、制动的失败，或工作时常跳闸，严重时会烧毁功 率模块 IGBT 或整流桥等器件。变频器的品种不同，参数量亦不同。一般单一功 能控制的变频器约 5060 个参数值，多功能控制的变频器有 200 个以上的参数。 但不论参数多或少，在调试中是否要把全部的参数重新调正呢？不是的，大多 数可不变动，只要按出厂值就可，只要把使用时原出厂值不合适的予以重新设 定就可，例如外部端子操作、模拟量操作、基底频率、最高频率、上限频率、 下限频率、启动时间、制动时间(及方式)、热电子保护、过流保护、载波频率、 失速保护

35、和过压保护等是必须要调正的。当运转不合适时，再调整其他参数。 2）现场调试常见的几个问题处理 起动时间设定原则是宜短不宜长，具体值见下述。过电流整定值 OC 过小， 适当增大，可加至最大 150。经验值 1.52s/kW，小功率取大些；大于 30kW，取2s/kW。按下起动键*RUN，电动机堵转。说明负载转矩过大，起动力 矩太小(设法提高)。这时要立即按 STOP 停车，否则时间一长，电动机要烧毁的。 因电机不转是堵转状态，反电热 E=0，这时，交流阻抗值 Z=0，只有直流电阻很 小，那么，电流很大是很危险的，就要跳闸 OC 动作。 制动时间设定原则是宜长不宜短，易产生过压跳闸 OE。具体值见

36、表 1 的减 速时间。起动频率设定对加速起动有利，尤以轻载时更适用，对重载负荷起动 频率值大，造成起动电流加大，在低频段更易跳过电流 OC，一般起动频率从 0 开始合适。起动转矩设定对加速起动有利，尤以轻载时更适用，对重载负荷起 动转矩值大，造成起动电流加大，在低频段更易跳过电流 OC，一般起动转矩从 0 开始合适。 3）基底频率设定 基底频率标准是 50Hz 时 380V，即 V/F=380/50=7.6。但因重载负荷(如挤出 机，洗衣机，甩干机，混炼机，搅拌机，脱水机等)往往起动不了，而调其他参 数往往无济于事，那么调基底频率是个有效的方法。即将 50Hz 设定值下降，可 减小到 30Hz

37、 或以下。这时，V/F7.6，即在同频率下尤其低频段时输出电压增 高(即转矩U2)。故一般重载负荷都能较好的起动。 4）制动时过电压处理 19 制动时过电压是由于制动时间短，制动电阻值过小所引起的，通过适当增 长时间，增加电阻值就可避免。 5）空载(或轻载)跳 OC 按理在空载(或轻载)时，电流是不大的，不应跳 OC，但实际发生过这样的 现象，原因往往是补偿电压过高，起动转矩过大，使励磁饱和严重，致使励磁 电流畸变严重，造成尖峰电流过大而跳闸 OC，适当减小或恢复出厂值或置于 0 位。 6）起动时在低频20Hz 时跳 OC 原因是由于过补偿，起动转矩大，起动时间短，保护值过小(包括过流值及 失

38、速过流值)，减小基底频率就可。 7）起动困难，起动不了 一般的设备，转动惯量 GD2 过大，阻转矩过大，又重载起动，大型风机、 水泵等常发生类似情况，解决方法：减小基底频率；适当提高起始频率； 适当提高起动转矩；减小载波频率值 2.54kHz，增大有效转矩值；减 小起动时间；提高保护值；使负载由带载起动转化为空载或轻载，即对风 机可关小进口阀门。 调节指令指令赋值指令对应功能 N0011 设定变更参数 N003 1 设定多功能端子输入有效 N0041 设定选择频率指令 N0060 设定电机可反转 N0195 设定加速时间 5S N0205 设定减速时间 5S N02420 设定频率 20HZ

39、N02530 设定频率 30HZ N02640 设定频率 40HZ N02760 设定频率 60HZ 表 1 变频器调节频率指令及相关设定 20 5.45.4 洗衣机相关部件设定 1)洗衣机电机：起动转矩大、起动电流小、过载能力强、机械特性硬。 2)定时器：定时器是普通型波轮式洗衣机中的关键部件之一。它主要起两 个作用：一是控制洗涤电机和脱水电机运转时间的长短；二是控制电机 按预定的程序自动地实现正反转、停转的时间。 3)进水电磁阀：进水电磁阀简称进水阀、注水阀。在全自动洗衣机上，以 内功用进水阀来实现自动注水和停止进水。它和水位开关互相配合，对 洗衣桶的水位高低进行自动控制。 4)排水电磁阀

40、：排水电磁阀是全自动洗衣机特有的电器部件。它是一个受 程控器控制的自动排水开关。除了排水功能外，还控制着离合器的状态 （洗涤或脱水） 。 5) 熔断器：熔断器是低压配电系统和电力拖动系统中起过载和短路保护作 用的电器。 5.55.5 全自动洗衣机控制要求 1)按下启动按扭，开始进水直到水满（即水位达到高水位）时停止进水开 始洗涤正转 2)洗涤时，正转 30 秒，停两秒，然后反转 30 秒，停 2 秒 3)如此循环 5 次，总共 320 秒开始排水 4)水位下降到低水位时开始脱水并继续排水，脱水 30 秒 5)开始清洗，重复（1）到（4） ，清洗两遍 6)清洗完成，报警 3 秒并自动停机 7)若

41、按下排水按扭可以实现手动排水 8)若按下停车按扭，可实现手动停止进水，排水 脱水及报警 21 6.6.全自动洗衣机软件设计 6.16.1 编程软件 编程软件采用OMRON公司为其生产的PLC而设计的编程软件CX-Programmer。 6 6. .2 2工艺流程分析 根据全自动洗衣机控制要求可绘制工艺流程图如下。 开始 进水 选择洗涤模式 电机转动 选择水位 ？是否到达水位 排水 甩干 ？循环5次 ？低水位 ？甩干30S ？总循环2次 报警3S 停止 N N N N Y Y Y Y N Y 图 6 自动运行流程图 22 电机转动 正转 反转 停止 ？正转15S ？停止2S ？反转15S 停止

42、？停止2S N N N NN Y Y Y Y 图 7 电机正反转流程图 6.36.3 变频器输入端参数设定 变频器可调频率控制端有三个输入端子 S7,S6,S5 共可控制八段频率，根据 设定要求，本设计只需要四段频率即可，相对应洗涤模式为轻柔，标准，精洗， 甩干，相应设定如下。 洗涤模式 S7S6S5 频率 轻柔 00020HZ 标准 00130HZ 精洗 01040HZ 甩干 01160HZ 表 2 变频器输入端参数设定 23 6.46.4 确定 I/O 端子表 输入输出 总启动 0.00 正转（S1） 10.00 总停止 0.01 反转（S2） 10.01 高水位开关 0.02 排水 10

43、.02 中水位开关 0.03 进水 10.03 低水位开关 0.04 报警 10.04 轻柔 1.05S510.05 标准 1.06S610.06 精洗 1.07S710.07 洗涤 1.03 停洗 1.04 甩干 1.01 排水 1.00 停止 1.02 表 3 I/O 端子表 6.56.5 功能 T T 型图 T 型图程序见附录 24 7.7.洗衣机系统调试 7.17.1 调试工具 PLC 模拟试验台 变频器 三相电动机 7.27.2 系统软硬件调试 硬件调试时，断电情况下，先局部连线，在整体连线，注意 I/O 端子的标 号，在连接变频器与 PLC 时，应用电流表检测 S1,S2,S5,S

44、6,S7 数据控制端连线 是否有断路现象，若有则仔细检查并排除故障，在连接三相电动机时，应注意 三相电源的相序。 软件调试时，将设计的整体 T 型图程序分割成若干个子程序，逐个调试， 在确保硬件连接无误前提下，结合硬件调试，根据系统流程图检查程序 T 型图 的各个功能是否实现。同时也可以根据编程软件的时序监控功能检查相应程序。 25 总 结 两周的 PLC 课程实习使我受益颇多，对可编程控制器有了进一步的了解， 可编程控制器(PLC)技术是一门实践性很强的专业课，可编程控制器技术在当今 社会发展异常迅速，各生产厂家也推出了许多强大的新型 PLC、各种特殊模块 和通信联网器件，使可编程控制器成为

45、集微机技术、自动化技术、通信技术于 一体的通用工业控制装置，成为实现工业自动化的一种强有力的工具。 在这次设计以前，我对 PLC 不太懂，对指令感觉好模糊，当我拿到课程设 计任务书时，感觉把课题完整的做出来太难了，但后来通过在 PLC 实验室不断 的调试程序以及老师的耐心指导，经过两周的时间，我终于把设计完成了，但 由于是初次进行此类的设计，难免有些地方想得不够周到、详细，控制系统也 存在着一定的缺陷，程序的设计不是很简便，但看着自己的设计成果，心里也 有一种成就感，即使自己所做的东西不够完美。 通过这次课程设计，我了解了 PLC 基本逻辑指令的应用，理解了区间比较 指令的应用范围，熟悉了 S

46、FC 编程的方法和技巧，知道怎样去设计一个 PLC 应 用程序，也感觉得到了 PLC 在控制方面的巨大优势和潜力，同时也更增强了我 学好 PLC 的决心和信心。 在做这次毕业设计过程中使我学到了很多，我感到不论做什么事都要认认 真真用心去做，才会使自己更加的成长，没有学习就不可能有实践的能力，没 有自己的实践就不会有所突破，希望这次的经历能让我们在以后的学习生活中 不断成长与进步。 26 致 谢 两周的时间渐渐过去了，课程设计也接近了尾声。在没有做课程设计以前 觉得课程设计只是对在 PLC 课程中来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课 程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知

47、识的一种检 验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来 知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会， 什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期 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。 两周的一起编程，两周的一起奋斗，在整个过程中我们遇到了很多困难， 但是会一起去查资料，解决问题，这是一个很有趣的过程，让我们明白一起奋 斗的乐趣。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相 帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识， 所以在这里非常感

48、谢帮助我的同学。 在此要感谢我们的课程设计指导蔡老师对我们悉心的照顾，感谢老师给我 们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学， 并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同 样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立 了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。 而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成 功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是 这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。 27 参考文献 1 齐占庆，王振臣电气控制技术

49、M北京: 机械工业出版社，2002 2 史国生电气控制与可编程控制器技术 M北京: 化学工业出版社，2003 3 张万忠可编程控制器应用技术 M北京: 化学工业出版社，2001 4 王兆义小型可编程控制器实用技术 M北京: 机械工业出版社，2002 5 蒋金周. 全自动洗衣机的 PC 智能控制. 机电一体化 6 吴存宏. 浅谈 PLC 在全自动洗衣机中运用. 家用电器科技，2000 7 谢克明、夏路易. 可编程控制器原理与程序设计. 电子工业出版社 8 王春刚. 洗衣机的特点及原理. 北京：农村读物出版社，2002 9 吴存宏. 浅谈 PLC 在全自动洗衣机中运用.J家用电器科技，2004 10余雷声，方宗达等编.电气控制与 PLC 应用. 北京：机械工业出版社， 1996 11邓则名. 电器与可编程序控制器应用技术. 北京：机械工业出版社， 1998 12宋德玉主编. 可编程序控制器原理及应用系统设计技术. 北京：冶金工 业出版社，2001 28 附 录 29 30 全自动洗衣机程序 T 型图