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1、佛山科学技术学院课程设计任务书 专业 年级 班 一、 设计题目 全自动洗衣机的PLC控制二、 主要内容 本洗衣机具有两种洗涤方式：标准洗和轻柔洗。标准洗可以选择全程洗（洗涤、清漂、脱水全过程）、清漂洗（清漂和脱水过程）、脱水中任意一种；轻柔洗只能为全程洗。每种洗涤方式有高、中、低三种水位供选择，洗涤过程中只能改变水位，而不能改变已选择的洗涤程序。三、 具体要求1. 按下电源按钮，系统默认标准全程洗涤洗、中水位。2. 根据所需要求进行水位选择、洗涤程序选择和洗涤方式选择。3. 按下启动按钮，洗衣机按照所选择的方式进行洗涤。4. 水位选择要求按动水位按钮一次，进行一次水位选择，按照高、中、低循环式
2、选择，某个水位被选择时，对应水位指示灯点亮。5. 洗涤程序选择要求按动一次程序选择按钮，进行一次选择，按照全程洗、清漂洗、脱水循环式选择，对应的指示灯点亮。6. 洗涤方式序选择要求按动一次程序选择按钮，进行一次选择，按照标准洗、轻柔洗循环式选择，对应的指示灯点亮。7. 如清漂过程中，清漂指示灯断续点亮，显示系统处于清漂过程中。清漂过程结束，清漂指示灯熄灭。洗涤过程、脱水过程与此相同。8. 洗衣过程中，按下启动/暂停按钮，暂停洗衣，再按启动/暂停按钮，系统从暂停点处开始运行。洗衣过程中按下电源开/关按钮，系统复位并断开电源。 在上述具体的要求下，完成硬件电路的制作和接线，PLC控制程序的设计及联
3、机调试，直至满足要求。四、 进度安排1. 理解课程设计内容及设计要求，查阅资料（第一周的星期一）。2. PLC外围硬件电路的制作和接线，构思设计方案（第一周的星期二至星期三）。3. PLC控制程序设计、程序调试及系统的总体调试，撰写课程设计报告（第一周的星期四至第二周星期四）。4. 课程设计答辩、批改设计报告，登载成绩（第二周星期五）。五、 完成后应上交的材料 PLC外围硬件连接电路、程序清单及课程设计总结报告。六、 总评成绩指导教师 签名日期 年 月 日系 主 任 审核日期 年 月 日摘要根据全自动洗衣机的工作原理，利用可编程控制器PLC实现控制，说明了PLC控制的原理方法、特点及控制洗衣机
4、的特色。通过本系统的设计，对三菱FX-2N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FX-2N系列PLC的特点，对按钮，电磁阀，开关等其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于每遍的洗涤，排水，脱水的时间由PLC内部定时器和计数器控制，所以只要改变定时器和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，数量及脏污的程度来编程。只要改变洗涤方式就能够调整洗衣时间。充分表现现代家电用品的个性。关键词：全自动洗衣机；PLC控制一级标题：四号宋体加粗左对齐佛山科学技术学院课程设计用纸四号黑体加粗居中目 录一设计
5、任务分析1二原理介绍121可编程控制器的工作原122定时器的工作原理123内部计数器的工作原理124运用指令1三系统方案1四系统硬件的设计与实现041系统I/O口的设计1五系统软件的设计151程序流程图152主要程序块分析1六系统测试1七设计总结1八参考文献1一设计任务分析内容部分：小四号宋体，左对齐，首行缩进2个字，1.5倍行距本课题主要任务利用可编程序控制器的控制，实现对多功能洗衣机的全自动控制。要求洗衣机有洗涤程序选择、洗涤方式选择和水位选择功能。利用按键可以选择不同的功能，以实现洗衣机的多功能全自动化。功能选择完毕后按下启动按钮洗衣机开始按照选择好的功能工作。在工作过程中，可以随时按下
6、水位选择按钮调整水位，洗涤方式选择按钮和洗涤程序选择按钮在工作过程中则无效。洗衣完成后系统自动复位并断开电源。二级及以下标题：小四号宋体加粗，缩进2个字二原理介绍21可编程控制器的工作原理 PLC原理图可编程控制器硬件系统：可编程控制器系统由输入部分、运算控制部分和输出部分组成。输入部分：将被控对象各种开关信息和操作台上的操作命令转换成可编程控制器的标准输入信号，然后送到PLC的输入端点。运算控制部分（CPU）：由可编程控制器内部CPU按照用户程序的设定，完成对输入信息的处理，并可以实现算术、逻辑运算等操作功能。输出部分：由PLC输出接口及外围现场设备构成。CPU的运算结果通过PLC的输出电路
7、，提供给被控制装置。可编程控制器通过循环扫描输入端口的状态，执行用户程序，实现控制任务。PLC采用循环顺序扫描方式工作，CPU在每个扫描周期的开始扫描输入模块的信号状态，并将其状态送入到输入映像寄存器区域；然后根据用户程序中的程序指令来处理传感器信号，并将处理结果送到输出映像寄存器区域，在每个扫描周期结束时，送入输出模块。2、2 定时器的工作原理2、2、1 概述定时器主要用于控制系统的延时操作, PLC 中的定时器类似于继电接触器控制系统中的时间继电器, 由它们去完成各种各样的时间控制.它们虚拟的模拟电路，改变了原来只有继电器和接触器控制的状况，能更好的改变线路，适应不同要求的电路。在现代工业
8、现场控制中, PLC作为控制系统的重要组成部分, 起着不可替代的用。现代PLC的功能不仅局限于简单的逻辑运算, 而且具备了定时、计数、数值计算、中断处理网络配置等多种强大的功能, 使之应用于工业现场时更能发挥其作用。作为PLC 重要功能之一的定时, 在PLC 程序中, 可以进行时序构造、等待响应、人为制造中断、产生时间脉冲等多种应用, 是PLC 编程中不可或缺的重要手段2、2、2 定时器的种类和应用原理1 .定时器的种类定时器分为通用定时器（T0T245）和积算定时器（T246T255）两类。通用定时器中，对于不同的PLC, 其定时方式可分为两种, 一种是增计数定时方式, 一种是减计数定时方式
9、, 如三菱公司FX2系列PLC, 其定时器采用增计数定时方式, 即在定时器线圈接通时, 寄存器当前值为0, 并从0 开始每隔单位设定时间当前值加1, 直到当前值与设定值相等, 定时器产生输出, 而OMRON 公司C 系列PLC 和松下电工的FP1 和FPM 系列PLC, 其定时器都是采用减计数定时方式, 即在定时器线圈接通时, 定时器寄存器当前值为设定值, 此时定时器从设定值开始每隔单位设定时间当前值减1,直到当前值减为0, 定时器产生输出, 其常开触点闭合, 常闭触点断开。2 .定时器的应用图1所示程序为接通延时控制程序, 其运行过程为: 定时输入触点X1闭合, 定时器T1开始定时, 经过1
10、0 s延时, T1的常开触点接通, 使输出继电器Y0线圈得电, Y0常开触点闭合。当X1复位, T1线圈断电, 其常开触点断开, 输出继电器Y0线圈断电, Y0常开触点断开。如果X1接通时间不够10 s, 则定时器T1和输出继电器Y0都不动作。由时序图可以看到从输入信号X1接通瞬间开始经过10 s延时, Y0才有信号输出, 所以成为接通定时型控制程序。2、3 内部计数器的工作原理内部计数器是在执行扫描操作时的内部信号进行计数。内部输入信号的接通和断开时间应该比PLC的扫描周期稍长。内部计数器有16位增/减计数器C0C199和32位增/减计数器（C200C234）两种，其中（C200C219）为
11、通用型，C220C234为断电保持型。C200C234是增计数器还是减计数器，分别由特殊继电器M8200M8234设定。下面以16位增计数器为例。16位增计数器（C0C199）共两百点，其中C0C99为通用型，C100C199共100点为断电保持型。这类计数器为递加计数，应用前先对其设置一设定值，当输入信号个数累加到设定值时，计数器动作，其常开触点闭合、常闭触点断开。计数器设定值为132767（16位二进制），设定值除了常数看k设定外，还可以间接通过指定寄存器设定。如图所示，X10为复位信号，当X10为ON时C0复位。X11是计数输入，每当X11接通一次计数器当前值加1.当计数器的当前值为设定
12、值10时，计数器c0的输出触点动作，Y0被接通。此后即使输入X11再接通，计数器的当前值也保持不变。当复位输入X10接通时，执行RST复位指令，计数器复位，输出触点也复位，Y0被断开。2、4 运用指令2、4、1中断指令开中断 FNC04 EI关中断 FNC05 DI中断返回 FNC03 IRET 2、4、2传送指令 FNC12 MOV按下X0后，D10的值为100。2、4、3循环位移指令按一次X4，M40的值左移一位。三系统方案根据设计要求，本洗衣机具有三种不同形式的功能选择，即水位选择，洗涤程序（洗衣过程）选择和洗涤方式选择。三种不同形式选择的功能如下：水位选择：分别有高中低三种水位，洗衣机
13、水桶水位到达所选择的水位时，相应的水位开关闭合，反之水位开关断开。洗涤程序选择：分为全程洗（洗涤，轻飘，脱水全过程），清漂洗（清漂和脱水过程），脱水三种。洗涤方式选择：分标准洗和轻柔洗两种，标准洗和轻柔洗的不同在于，一是在洗涤，清漂，脱水各过程中所需时间不同；二是标准洗可以选择全程洗，清漂洗，脱水中任意一种，轻柔洗只能为全程洗。洗衣机的具体控制要求如下： 1、按下电源按钮，系统默认标准全程洗涤洗，中水位。根据所需要求进行水位选择，洗涤程序选择和洗涤方式选择。按下启动按钮，洗衣机按照所选择的方式进行洗涤。如选择了标准全程洗涤，高水位，按下启动按钮，进入洗涤过程，首先进水，到达水位停止进水并正转洗
14、涤，正转洗涤8s后暂停2s反转洗涤，反转洗涤8s后暂停2s；如此反复10min后开始排水，水位降至低位后延时5s开始脱水，30s后停止脱水进入清漂过程。清漂过程与洗涤过程相似，只是电动机正反转的时间不同，清漂总时间不同。经过进水清漂排水脱水第二次进水第二次清漂第二次排水，完成清漂过程进行最后脱水，2min后停止脱水，报警蜂鸣器间断接通10次，以示洗衣全过程结束，关断电源。 2、水位选择要求按动水位按钮一次，进行一次水位选择，按照高中低循环式选择，某个水位被选择时，对应水位指示灯亮。在洗衣过程中，按水位按钮都有效，除排水和脱水状态外，洗衣桶的水位低于现选择的水位时将进水。洗涤程序选择要求按动一次
15、程序选择按钮，进行一次选择，按照全程洗，清漂洗，脱水循环式选择，对应的指示灯点亮。洗衣机工作后，按此按钮无效。洗涤方式选择要求按动一次程序选择按钮，进行一次选择，按照标准洗，轻柔洗循环式选择，对应的指示灯点亮。洗衣机工作后，按此按钮无效。 3、如清漂过程中，清漂指示灯断续点亮，显示系统处于清漂过程中。清漂过程结束，清漂指示灯熄灭。洗涤过程，脱水过程与此相同。洗衣过程中，按下启动/暂停按钮，暂停洗衣，再按启动/暂停按钮，系统从暂停点处开始运行。洗衣过程中按下电源开/关按钮,系统复位并断开电源。四系统硬件的设计与实现41系统I/0口设计PLC硬件设计是只plc外部设备的设计。在硬件设计中最重要的是
16、输入设备选择和输出设备选择的设计等。硬件设计包括plc的I/O通道的分配。由系统要求功能可知，系统总共需要7个开关输入量，14个开关输出量。其I/O端子分配如下表所示。输入输出X0电源开/关按钮Y0电动机正转X1启动/暂停按钮Y1电动机反转X2水位设置按钮Y2进水电磁阀X3程序选择按钮Y3排水电磁阀X4洗涤方式选择Y4脱水电磁阀X5高水位开关Y5报警蜂鸣器X6中水位开关Y6高水位指示灯X7低水位开关Y7中水位指示灯Y10低水位指示灯Y11洗涤指示灯Y12清漂指示灯Y13脱水指示灯Y14标准洗指示灯Y15轻柔洗指示灯I/O口分配表各种状态下输出器件动作的关系如下表所示。进水电磁阀排水电磁阀脱水电
17、磁阀电动机正转接触器电动机反转接触器报警蜂鸣器进水ONOFFOFFOFFOFFOFF洗涤正转OFFOFFOFFONOFFOFF洗涤反转OFFOFFOFFOFFONOFF清漂正转OFFOFFOFFONOFFOFF清漂反转OFFOFFOFFOFFONOFF排水OFFONOFFOFFOFFOFF脱水OFFONONONOFFOFF结束报警OFFOFFOFFOFFOFFON 进水时进水电磁阀开，其它继电器全部关。洗涤正转是电机正转接触器开，其它继电器全部关。洗涤反转跟洗涤正转一样，洗涤反转开的是电机反转继电器。清漂正转跟清漂反转的继电器状态跟洗涤的一样。排水时排水电磁阀开，其它继电器全部关。脱水时脱水电
18、磁阀和排水电磁阀开，同时电机正转，其它继电器全部关。结束时蜂鸣器报警，其它继电器全部关。五系统软件的设计 5、1软件设计流程图1、洗衣全过程的程序流程图52主要程序块分析显2、洗涤过程流程图3、 清漂过程流程图示5、2 主要程序块分析1、功能选择状态按下电源按钮X0后即可开始功能选择，接通电源时默认标准全程洗涤、中水位。根据需求进行功能选择，如按下程序选择按钮X3就从洗涤方式跳到清漂方式，再按一次就跳到脱水方式，如此不断的循环。水位选择和方式选择跟程序选择类同。有一点要注意的是，若程序选择直接选择清漂方式，那么方式选择只能是标准方式，此时按下方式选择键X4无效。功能选择完成后按下启动键洗衣机即
19、按选择好的功能状态开始工作。2、洗涤状态洗衣机进水，到达选择水位后洗衣机开始转动。若选择标准洗涤，则电机先正转8s，之后停止2s，再反转8s，如此不断循环，直到标准洗涤时间10分钟到达，跳到30s脱水状态进行洗涤过程脱水。若选择轻柔洗涤，则电机先正转3s，之后停止2s，再反转3s，如此不断循环，直到轻柔洗涤时间6分钟到达，跳到30s脱水状态进行洗涤过程脱水。 3、30s脱水状态排水到达低水位5s后进行洗涤过程脱水，脱水时间30s到达后跳到清漂状态。4、清漂状态与洗涤状态类似，洗衣机进水，到达选择水位后洗衣机开始转动。若洗涤状态选择标准洗涤，则清漂状态跟着也是标准清漂。电机先正转8s，之后停止2
20、s，再反转8s，如此不断循环，直到标准清漂时间5分钟到达，判断清漂次数是否等于2，若不等于2跳到30s脱水状态进行清漂过程脱水，脱水后又跳回清漂状态再清漂一次。若等于2则跳到最后脱水状态进行最后脱水。若洗涤时选择轻柔洗涤，则清漂时也跟着选择轻柔清漂，电机先正转3s，之后停止2s，再反转3s，如此不断循环，直到轻柔清漂时间2分钟到达，判断清漂次数是否等于2，若不等于2跳到30s脱水状态进行清漂过程脱水，脱水后又跳回清漂状态再清漂一次。若等于2则跳到最后脱水状态进行最后脱水。整个过程的状态转移如图所示。 六系统测试七设计总结经过两周的努力，plc全自动洗衣机系统的设计完毕，其功能基本达到老师的要求
21、。我们小组在开始做设计之前找了很多关于洗衣机控制系统的资料，首先对全自动洗衣机的工作过程摸索清楚。然后根据课题的要求决定I/O口得分配。准备工作完成之后才进行整个系统程序的设计。首先我们把整个工作过程分解5个状态。再理清每个状态的功能和各个状态转移的条件，经过一番思考和讨论之后，我们艰难的完成了状态转移图的设计。设计完状态转移图就到了最艰难的程序编写了，一开始编写完成后经过仿真发现了很多问题，例如功能选择过程中要先按下程序选择键之后才能选择其他的功能，要计时6分钟只记了1分钟就不计时了等等。我们很高兴我们遇到了很多问题，因为遇到问题了我们小组3个人就不断讨论，寻找出现问题的根本原因所在。然后不断查阅资料寻求解决问题的方法。在寻找问题和解决问题的过程中我们学到了许多知识，体会到了增长知识的快乐！最后所有问题都一一解决了，所有堡垒都被我们攻克了，我感到非常开心，因为在我们自己的努力下，我们圆满完成了课程设计。八参考文献1 史国生. 电气控制与可编程控制器技术.北京：化学工业出版社，20102 王振民.PLC原理及应用 M.大庆油田学院.1461.3 谢克明，夏路易.可编程控制器原理与程序设计 M.北京：电子工业大学出版社，2005