plc全自动洗衣机控制

PLC 课程设计说明书课程设计说明书系系 别：别： 电子工程系电子工程系专专 业：业： 机电一体化机电一体化姓姓 名：名： 学学 号：号： 起讫时间：起讫时间：2010.12.152010.12.15121.21121.21指导教师：指导教师：黑龙江工商职业技术学院黑龙江工商职业技术学院PLC 课程设计任务书学生姓名学生姓名专专业业班班级级08 机点二班机点二班学学号号指指导导教教师师设计设计地点地点PLC 实验实验室室设计题设计题目目全自动洗衣机全自动洗衣机设计设计任任务务与要求与要求：1.控制要求：（1）按下启动按扭及水位选择开关（2）注水直到高（中、 低）水位，关水（3）2s 后开始洗涤（4）洗涤时，正转 30s，停 2s，然后反转 30s，停 2s（5）如此循环 5 次，总共 320s 后开始排水，排空后脱水 30s（6）开始清洗，重复（2）（5） ，清洗两遍（7）清洗完成，报警 3s 并自动停机（8）若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）2. 若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔洗功能（轻柔洗过程自定）3. I/O 编址 4.编程并调试进进度安排度安排星期一： 布置设计任务，学生选择题目，查找资料，确定方案。 星期二、三、四： 初步确定设计方案，绘制原理电路图。 选择元器件的型号及参数，编写程序、调试修改，列出元器件明细表。 星期五： 撰写课程设计总结报告。 答辩，评分。系（或教研室）系（或教研室）审审核意核意见见： ：审核人签名及系公章： 年 月 日任任务务下达人下达人（ （签签字）字）刘峰刘峰2010 年年 12 月月 15 日日任任务务接受人接受人（ （签签字）字）2010 年年 12 月月 15 日日目目录录第一章 绪论1.1 概论 1.1.1 PLC 的定义 1.2 PLC 的特点1.2.1 高可靠性1.2.2 应用灵活，使用方便1.2.3 面向控制过程的编程语言，容易掌握 1.3 PLC 的分类1.3.1 小型 PLC1.3.2 中型 PLC1.3.3 大型 PLC 1.4 PLC 的主要技术指标1.4.1 存储器容量1.4.2 输入 /输出点数1.4.3 扫描时间1.4.4 指令种类和数量1.4.5 内部寄存的种类和数量 第二章 PLC 的控制系统设计原则和设计步骤 2.1 设计原则 2.2 设计步骤 第三章 PLC 的硬件知识 3.1 PLC 的模块介绍 3.2 FX2N PLC 的硬件系统构成 第四章 课程设计 PLC 全自动洗衣机控制系统设计 4.1 全自动洗衣机控制系统的设计要求 4.2 全自动洗衣机控制系统的PLC 选型和资源配置 4.3 全自动洗衣机控制系统程序设计和调试 4.4 全自动洗衣机控制PLC 程序 6.5 设计小结第第一一章章 绪绪论论首先介绍一下可编程控制器（ PLC）和PLC控制系统的基本知识，包括 PLC的产生和发展、特点、技术指标、基本结构、工作原理及 PLC控制系统等相关知识。1 1. .1 1 概概述述可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现已广泛应用于控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，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。1 1. .1 1. .1 1P PL LC C 的的定定义义PLC自问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，国际电工委员会（ IEC）先后颁布了PLC标准的草案第一、二、三稿，并在 1987年作了如下的定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程控制器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及基有关外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充基其功能的原则设计的。”总之，可编程控制器是一台专为工业环境而设计的计算机，它是将传统的计算机技术、继电器技术和通信技术相融合而发展起来的一种新型的控制装置。在具体的国内工业应用中，由于它不是针对某一具体的工业应用，因此它的硬件应根据实际需要来进行配置，其软件则根据控制要求进行编写。1 12 2 P PL LC C 的的特特点点PLC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。1 1. .2 2. .1 1高高可可靠靠性性PLC的高可靠性主要表现在硬件和软件两个方面：（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。（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。1 1. .2 2. .2 2应应用用灵灵活活、使使用用方方便便模块化的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。1 1. .2 2. .3 3面面向向控控制制过过程程的的编编程程语语言言，容容易易掌掌握握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。13 PLC 的分类 1 1. .3 3. .1 1小小型型P PL LC C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、数 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。1 1. .3 3. .2 2中中型型P PL LC C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。1 1. .3 3. .3 3大大型型P PL LC C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。1 14 4 P PL LC C 的的主主要要技技术术指指标标1 1. .4 4. .1 1存存储储器器容容量量存储器用来存储程序和系统参数等，其容量是由用户程序存储器和数据存储器组成的。程序存储器容量大小决定了用户所能编写程序的长度。一般中小型PLC的存储器容量在16KB以下，大型的PLC可达到2MB左右。1 1. .4 4. .2 2输输入入/ /输输出出点点数数输入/输出点数是指根据工业系统控制要求所得到的对应于 PLC的输入/输出端的个数。I/O点数越多，说明需要控制的器件和设备就越多。1 1. .4 4. .3 3扫扫描描时时间间扫描时间是指CPU内部根据用户程序，按逻辑顺序，从开始到结束扫描一次所需的时间。 PLC用户手册一般给出执行指令所用的时间。1 1. .4 4. .4 4指指令令种种类类和和数数量量指令的种类和数量决定了用户编制程序的方式和 PLC的处理能力和控制能力。1 1. .4 4. .5 5内内部部寄寄存存的的种种类类和和数数量量内部寄存器主要包括定时器、计数器、中间继电器、数据寄存器和特殊寄存器等。它们主要用来完成计时、技术、中间数据存储、数据存储还有其他一些功能。种类和数量越多， PLC的功能就越强大。第第二二章章P PL LC C 控控制制系系统统设设计计原原则则和和设设计计步步骤骤2 2. .1 1 设设计计原原则则PLC控制系统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。2 2. .2 2 设设计计步步骤骤一般PLC控制系统的设计步骤如图 1-3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，最后再进行程序编制。（5） I/O点数分配点数分配就是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。开始设计控制要求分析确定I/O设备选择合适的PLCI/O点数分配PLC程序设计模拟调试现场联机调试整理技术文件设计结束图2-1 设计步骤示意图第第三三章章 P PL LC C 的的硬硬件件知知识识本章主要介绍PLC的各种硬件模块，以及 PLC硬件系统配置的相关知识。通过本章的介绍，可以了解PLC的硬件知识，并知道如何在实际中应用这些模块。由于本次毕业设计应用的是三菱系统，因此，只介绍三菱 FX2N的相关知识。3 31 1 P PL LC C 的的模模块块介介绍绍3 3. .1 1. .1 1 C CP PU U模模块块CPU模块是PLC控制系统的核心，它控制着整个 PLC控制系统的有序运行。 PLC控制系统中， PLC程序的输入和执行、 PLC之间或PLC与上机之间的通信、接收现场设备的状态和数据都离不开该模块。 CPU模块还可以进行自我诊断，即当电源、存储器、输入/输出端子、通信等出故障时，它可以给出相应的指示或做出相应的动作。