PLC工业洗衣机课程设计

1.课程设计的目的
实训目的：
●熟悉步进顺空指令的编程方法
●掌握单流程程序的编制
●掌握工业洗衣机的课程设计及其外部接线
1.1 PLC概况
可编程控制器（Programmable Controller）简称PC。

个人计算机（Personal Computer）也简称PC。

为了避免混淆，人们将最初用于逻辑控制的可编程控制器叫做PLC（Programmable logic Controller）。

国际电工委员会在1987年颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“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、定时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式和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按照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。

”
（1）可编程控制器是“数字运算操作的电子装置”，其中带有“可以编制程序的存储器”，可以进行“逻辑运算、顺序运算、定时、计数和算术运算”工作，可以认为可编程控制器具有计算机的基本特征。

（2）可编程控制器是“为工业环境下应用”而设计的计算机。

工业环境和一般办公环境有很大的区别，PLC具有特殊的构造，使它能在高粉尘、高噪音、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。

为了能控制“机械或生产过程”，它又要能“易于与工业控制系统形成一个整体”这些都是个人计算机不可能做到的。

（3）可编程控制器能控制“各种类型”的工业设备及生产过程。

它“易于扩展其功能”，它的程序能根据控制对象的不同要求，让使用者“可以编制程序”。

1.2 PLC的特点
PLC的特点如下：
1、可靠性高，抗干扰能力强
2、配套齐全，功能完善，适用性强
3、易学易用，深受工程技术人员欢迎
4、系统设计周期短，维护方便，改造容易
5、体积小，重量轻，能耗低。

PLC的应用领域：目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、汽纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为：开关量的逻辑控制、运动控制、过程控制、数据处理和通信及联网。

1.3 PLC的发展：
为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。

目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。

PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。

在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。

当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。

现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。

为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。

这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC 应用范围。

加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。

PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。

为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。

在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。

除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。

多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。

2课程设计题目描述和要求
课程设计题目：工业洗衣机PLC控制系统设计
2.1 控制要求
启动后，洗衣机进水，高水位开关动作时，开始洗涤；正转洗涤19s，暂停2s后反转洗涤19s，暂停2s再正转洗涤，如此循环3次，洗涤结束；然后排水，当水位下降到低水位开关时进行脱水（同时排水），脱水时间8s，这样完成一个大循环。

经过3次大循环后洗衣结束，并发出信号，10s后信号停止，自动停机。

2.2控制流程图
根据控制要求，画出控制流程图2.2，如下：
控制流程图2.2
3课程设计报告内容
3.1 PLC的选用
选用三菱FX2N PLC，因为其经济且实用性强。

3.2 I/O设备的选择：
采用I/O总点数为48的PLC设备，其运用范围更广。

3.3 I/O分配
将工业洗衣机控制系统的各种输入输出元件分配给PLC输入输出端子如下：输入：输出：
X000：启动按钮 Y000：进水电磁阀
X001：停止开关 Y001：排水电磁阀
X002：高水位开关 Y002：脱水电磁阀
X003：低水位开关 Y003：报警信号灯
Y004：电机正转
Y005：电机反转
3.4系统接线图
根据要求，画出系统接线图3.1，如下：
系统接线图3.1
3.5状态转移图
根据系统接线图，画出状态转移图3.5
状态转移图3.5
3.3 梯形图
根据状态转移图，画出梯形图3.31：
梯形图3.31
3.4 指令表
根据梯形图，写出指令表，如下：
3.5 程序调试
有别于计算机所采用的等待命令的工作方式，PLC工作时采取循环扫描。

将编制好的梯形图导入到FXGP_WIN/C软件中，按操作步骤，进行监控、运行，发现了不少问题，问题大部分出在程序的编制中。

下面是调试的过程：接通电源按下启动按钮X0，M8002放出一个周期的初始脉冲使S20~S29全部复位，第一步S20进水，当水位触动X2高水位开关时，进入S21开始洗涤，首先正转19s（通过T0计时）,Y4接通，然后暂停2s（T1计时），之后Y5接通反转19s（T2计时），接着暂停2s（T3计时），这是一个洗涤过程的循环通过计数器C0计数，经过3次洗涤后进入S26过程排水Y1接通，当水位过低触动低水位开关X3进入脱水过程持续8s（T4计时），全过程完成为一个大循环由C1计数，经过3次大循环洗涤过程结束，进入S29，10s的Y3指示灯报警过程；全过程结束程序执行完毕.
在调试过程中，首先，我们发现经过转换后的程序，无法再修改，只好将程序重新输入了一遍。

第二，在第一次监控运行时，我发现程序走到第一个小循环时，计数器C0不计数，只是不断重复小循环，检查程序时发现原因，是将LD C0和LDI C0的位置写错了，为了防止混淆，将判断小循环的地方改为两个步骤，用转移指令表示。

第三，在程序运行结束后，按下X1停止按钮，观察计数器是否清零，这个步骤我们对了，在老师的启发下，我们思考了在洗衣机中断后，如何使程序接着运行，而不是又重新开始。

初步设想采用有断电保护功能的辅助继电器。

总的来说，这次的调试过程是比较顺利的，通过实践，也让我们对PLC有了更加深入的理解。

4.总结
该系统采用PLC 为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。

此外，PLC 可以重复使用，降低了测试经费。

它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。

PLC 又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。

通过本系统的设计，我对三菱FX2N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FX2N系列PLC的特点，对按钮、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程的自动化。

该系统采用PLC为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。

此外，PLC可以重复使用，降低了测试经费。

它灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。

PLC 又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。

但与此同时，该系统还有很多地方需要完善和进一步加强。

例如，洗衣过程中有些衣物的洗涤对水温也有要求，这就需要添加个温度传感器，并把相应的程序添加进去；不同衣物洗涤时有不同的洗涤强度要求，这就要求全自动洗衣机在正常工作模式下有不同的工作模式，如“强洗”、“标准”、“轻洗”。

随着现在人们生活的快节奏，对全自动洗衣机要求越来越高，有些高级白领和工作狂们就需要一台衣服放入洗衣机，设定参数后就能在一段时间后洗涤完毕，并且无需照看、添加洗衣粉，洗涤完毕就自动烘干，拿出来就可即穿的。

这就需要对此进行软硬件进行改进和升级。

经过这次课程设计我也学到了很多，不光是知识本身还有思维过程的锻炼。

比如，在这次设计中我就发现自己的想法太片面，缺乏开放性，在电器匹配上存在不匹配。

我明白了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。

参考文献：
姜新桥石建华主编 . 《可编程控制器应用基础》 . 华中科技大学出版社
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