全自动洗衣机plc控制

单击此处编辑母版标题样式 单击添加署名或公司信息 n n 毕业设计（论文） n n （2013届） n 题目：全自动洗衣机的PLC控制 指导教师： 院系：机电工程系 学号： 姓名： Page 2 目录 n选题的意义 n研究的主要内容 n第一章 可编程序控制器 n 1.1 PLC的概述 n 1.2 PLC的特点和可靠性 n 1.3 PLC的分类 n 1.4 PLC的发展及应用 n第二章 三菱公司的FX2N系列 n 2.1 FX2N系列的机械硬件 n 2.2 FX2N系列PLC的面板 n 2.3 FX2N系列PLC的I/O点 n 2.4 FX系列PLC的基本逻辑指令 n第三章 全自动洗衣机 n 3.1 全自动洗衣机基本工作原理 n 3.2 全自动洗衣机的硬件设计 n第四章 全自动洗衣机的软件设计 n 4.1 PLC的I/O分配表 n 4.2 软件设计顺序功能图 n 4.3 中间继电器的设计分析 n第五章 梯形图和指令表 n 5.1 梯形图 n 5.2 指令表 n第六章 总结 n参考文献 n致谢 Page 3 选题的意义 n 随着社会经济的发展和科学技术水平的 提高，许多领域实现全自动化成为必然的 发展趋势。洗衣机也不列外，它的生产极 大的方便了人们的生活。全自动洗衣机综 合运用了大量力学、电学、光学等知识。 自从全自动洗衣机诞生以来，其内部的电 路控制系统就不断的被改进。随着PLC技 术的迅速发展与普及，在多种多样的控制 技术中，采用PLC控制系统的全自动洗衣 机显得更加智能化。 n Page 4 研究的主要内容 n 该课程设计主要介绍可编程序控制器（PLC）、三菱 公司的FX2N系列的PLC、全自动洗衣机、以及PLC控制 全自动洗衣机系统。本次课程设计仅采用三菱公司的 FX2N系列的PLC，通过顺序功能图采用步进指令设计梯 形图，设计了一个简单的全自动洗衣机控制系统。 n 关键词：PLC；FX2N ；顺序功能图；梯形图； Page 5 第一章 可编程程序控制器 n 1.1 PLC的概述 n可编程序控制器（Programmabie Logic Contrgicoller,缩写PLC ）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术 而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与 现代社会生产方式的转变，为适应多品种.小批量生产的需要，生产. 发展起来的一种新型的工业控制装置。PLC从问世以来，虽然至今还 不到40年，但由于其具有通用灵活的控制性能,简单方便的使用性能 ，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了 广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术 并称为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的发 展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个 工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和 强大支柱。 Page 6 n 12 PLC的特点和可靠性 nPLC是传统的继电器技术和计算机技术相结合的产物，所以要工业控制 方面，它具有继电器或通用计算机所无法比拟的特点。 n （1）应用灵活、使用方便模块化的PLC设计，使用户能根据自己系统的大 小、工艺流程和控制要求等来选择自己所需要的PLC模块并进行资源配置和 PLC编程。这样，控制系统就不需要大量的硬件装置，用户只需根据控制需 要设计PLC的硬件配置和I/O的外部接线即可。 n （2）面向控制过程的编程语言，容易掌握PLC的编程语言采用继电器控制 电路的梯形图语言，清晰直观。虽然PLC 是以微处理器为核心的控制装置 ，但是它不需要用户有很强的程序设计能力，只在用户具备一定的计算机软 、硬件知识和电器控制方面的知识即可。 n PLC的高可靠性主要表现在硬件和软件两个方面： n （1）在硬件方面，由于采用性能优良的开关电源，并且对选用的器件进行 严格的筛选，加上合理的系统结构，最后加固、简化安装，因此PLC具有很 强硬的抗振动冲击性能；无触点的半导体电路来完成大量的开关动作，就不 会出现继电器系统中的器件老化、脱焊、触点电弧等问题；所有的输入/输出 接口都采用光电隔离措施，使外部电路和PLC内部电路能有效的进行隔离； PLC模块式的结构，可以在其中一个模块出现故障时迅速地判断出故障的模 块并进行更换，这样就能尽量的缩短系统的维修时间。 n （2） 在软件方面，PLC的监控定时器可用于监视执行用户程序的专用运 行处理器的延迟，保证在程序出现错误和程序调试时，避免因程序错误而出 现死循环；当CPU、电池、I/O口、通信等出现异常时，PLC的自诊断功能可 以检测到这些错误，并采取相应的措施，以防止故障扩大；停电时，后电池 和正常工作时一样，进行对用户程序及动态数据的保护，确保信息不丢失。 Page 7 n 13 PLC的分类 n （1）小型PLC 连接开关量I/O模块、模拟量I/O模块以 及其它各种特殊功能模块，能执行包括逻辑运算、计时、 计数、算术运算等。输入/输出点数在128点以下的PLC称 为小型PLC。其特点是体积小、结构紧凑，它可以据处理 和传送、通信联网以及各种应用指令。 n （2）中型PLC 输入/输出点数在128-512点之间的 PLC称为中型PLC。它除了具有小型机所能实现在功能外 ，还具有强在的网络通信功能、更丰富的指令系统、更大 的内存容量和更快的扫描速度。 n （3）大型PLC 输入/输出点数大于512的PLC称为大 型PLC。它具有强大的软件硬件功能、自诊断功能、通信 联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自 动化。另外大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统， 使机器具有更高的可靠性。 Page 8 n 1.4 PLC的发展及应用 n20世纪80年代以后，16位和32位微处理器应用于PLC中，使 PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗 、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通 信和联网、数据处理和图象显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑控 制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实的 多功能控制器。 nPLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限 制。但最近十多年来，PLC的应用面越来越广，其主要原因是：一方 面由于微处理器芯片几有关元件的价格大大下降，使得PLC的成本下 降；另一方面PLC的功能大大增强，它也能解决复杂的计算和通信问 题。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工 、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。 PLC的应用范围通常可分成以下5种类型： n（1）顺序控制 n（2）运动控制 n（3）过程控制 n（4）数据处理 n（5）通信网络 Page 9 第二章 三菱公司的FX2N系列 n 2.1 FX2N 系列的机械硬件 n机器的外部特征 ，PLC按结构形式不同，可分为整体式和模块 式两类。整体式PLC是将电源、CPU、存储器、输入/输出单元等各 个功能部件集中在一个机壳内，具有结构紧凑、体积小、价格低的特 点；模块式PLC将各个功能部件做成独立模块，如电源模块、CPU模 块、I/O模块等，然后按需要进行组合。 n小型PLC的I/O点数在256点以下，存储容量在8K步以内，具有 逻辑运算、定时、计数、移位、自诊断和监控等基本功能。 nFX2N系列PLC是FX系列中最高级的模块，它拥有极高的速度、 高级的功能、逻辑选件以及定位控制等特点，能满足从16到256路输 入输出多种应用的要求。 n一套PLC系统的硬件一般由基本单元（包括CPU、存储器、输 入/输出接口及内部电源等）、I/O扩展模块、扩展单元、转换电缆接 口、特殊适配器和特殊功能模块等外部设备组成。 Page 10 n 2.2 FX2N系列PLC的面板 nFX2N系列PLC的面板由三部分组成，即外部接线端子、指示部 分和接口部分，各部分的组成及功能如下。 n （1）FX2N外部接线端子 n 外部接线端子包括PLC电源（L、N）、输入用直流电源（24+ 、COM）、输入端子（X）、输出端子（Y）和机器接地等。它们位 于机器两侧可拆卸的端子板上，每个端子均有对应的编号，主要用于 电源、输入信号和输出信号的连接。 n （2）FX2N指示部分 n 指示部分包括各输入输出点的状态指示、机器电源指示（ POWER）、机器运行状态指示（RUN）、用户程序存储器后备电池 指示（BATT.V）和程序错误或CPU错误指示（PROG-E、CPU-E） 等，用于反映I/O点和机器的状态。 n （3）FX2N接口部分 n主要包括编程器接口、存储器接口、扩展接口和特殊功能模块接 口等。在机器面板上，还设置了一个PLC运行模式转换开关SW（ RUNSTOP），RUN使机器处于运行状态（RUN指示灯亮）； STOP使机器处于停止运行状态（RUN指示灯灭）。当机器处于 STOP状态时，可进行用户程序的录入、编辑和修改。接口的作用是 完成基本单元同编程器、外部存储器、扩展单元和特殊功能模块的连 接。在PLC技术应用中会经常用到。 Page 11 n 23 FX2N系列的 I/O点 n FX2N的 I/O点端子是PLC与外部输入、输出设备连接的通道。 输入端子（X）位于机器的一侧，而输出端子（Y）位于机器的另一 侧。I/O点的数量、类别随机器的型号不同而不同，但I/O点数量相等 及编号规则完全相同。FX2N系列PLC的I/O点编号采用8进制，即000 0007、010017、020027，输入点前面加“X”，输出点前面 加“Y”。扩展单元和I/O扩展模块，其I/ O点编号应紧接基本单元的 I/O编号之后，依次分配编号。 nI/O点的作用是将I/O设备与PLC进行连接，使PLC与现场设备 构成控制系统，以便从现场通过输入设备（元件）得到信息（输入） ，或将经过处理后的控制命令通过输出设备（元件）送到现场（输出 ），从而实现自动控制的目的。 n输入回路的连接如图21所示。输入回路的实现是将COM通过 输入元件（如按钮、转换开关、行程开关、继电器的触点、传感器等 ）连接到对应的输入点上，再通过输入点X将信息送到PLC内部。一 旦某个输入元件状态发生变化，对应输入继电器X的状态也就随之变 化，PLC在输入采样阶段即可获取这些信息。 n n Page 12 图21 输入回路的连接 Page 13 n输出回路就是PLC 的负载驱动回路，输 出回路的连接如图2-2 所示。通过输出点， 将负载和负载电源连 接成一个回路，这样 负载就由PLC输出点 的ON/OFF进行控制， 输出点动作负载得到 驱动。负载电源规格 根据负载的需要和输 出点的技术规格进行 选择。 图22 输出回路的 连接 Page 14 n 在实现输入/输出回路时，应注意的事项如下： n（1）I/O点的共COM问题 n一般情况下，每个I/O点应有两个端子，为了减少I/O端子的个数，PLC 内部已将其中一个I/O继电器的端子与公共端COM 连接。输出端子一般采用 每4个点共COM连接，如图22所示。 n（2）输出点的技术规格 n不同的输出类别，有不同的技术规格。应根据负载的类别、大、负载电 源的等级、响应时间等选择不同类别的输出形式。 n（3）多种负载和不同负载电源共存的处理 n 在输出共用一个公共端子的范围内，必须用同一电压类型和同一电压 等级；而不同公共点组可使用不同电压类型和电压等级的负载，如图22所 示。 nPLC控制系统由硬件和软件两个部分组成，硬件部分：将输入元件通过 输入点与PLC连接，将输出元件通过输出点与PLC连接，构成PLC控制系统 的硬件系统。软件部分：即控制思想，用PLC指令将控制思想转变为PLC可