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1、-.z.1 引言 1.1 系统背景描述 现在，全自动洗衣机已经进入了千家万户之中，极大的方便了人们的日常生活，提高了人们的生活质量，使人们从那繁重的体力劳动中解脱出来。所谓全自动洗衣机，就是将洗衣的全过程(泡浸-洗涤-漂洗-脱水)预先设定好 N 个程序,洗衣时选择其中一个程序,翻开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成,洗衣完成时由扬声器发出响声。本文是基于三菱F*2N系列PLC 的全自动洗衣机梯形图系统的设计，设计完善的全自动洗衣机控制系统，以满足控制要求，实现洗衣自动化的控制。1.2 系统控制要求 1按下启动按钮及水位选择开关，注水直到高中、低水位，关水 22s 后开场洗涤 3洗
2、涤时，正转 30s，停 2s，然后反转 30s，停 2s 4如此循环 5 次，总共 320s 后开场排水，排空后脱水 30s 5开场清洗，重复25，清洗两遍 6清洗完成，报警 3s 并自动停机 7假设按下停车按扭，可手动排水不脱水和手动脱水不计数 输入点：输出点：-.z.启动*1 低水位检测*11 启动洗衣机 y1 停顿*2 手动排水*12 进水阀 y2 高水位*3 手动脱水*13 正转 y3 中水位*4 反转 y4 低水位*5 排水 y5 排空检测*6 脱水 y6 高水位检测*7 报警 y7 中水位检测*10 2.假设要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中参加轻柔洗功能
3、轻柔洗过程自定 3.I/O 编址 4.编程并调试 2 系统设计方案 2.1 系统功能描述 全自动洗衣机的由外桶、进水口、启动和停顿按钮、控制器、进水按钮、水位开关、排水口和洗条电机组成。洗衣桶外桶和脱水桶桶是以同一中心安放的，外桶固定，作盛水用。桶可以旋转，作脱水甩干用。桶的四周有很多小孔，使、外桶的水流相通。系统构造框图如下：全自动洗衣机的进水和排水分别有进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统把进水阀翻开，经进水管将水注人外桶，排水时，通过电控系统使排-.z.水阀翻开，将水又外桶排到机外。洗衣机正转，反转由洗涤电机驱动波轮正反来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合
4、器合上，由洗涤电机带动桶正转进展甩干；上下水位开关分别用来测上下水位；启动按钮用来启动洗衣机工作；停顿按钮用来实现紧急工况下手动停顿进水排水脱水及报警；排水按钮用来实现手动排水。3 硬件电路设计 3.1 PLC 选型 PLC 是一种用作数字控制的专用电子计算机，它根据用户给的指令，通过输入接口现场采样信息执行逻辑或数值运算，再通过输出接口去控制各种执行机构动作。它主要由 CPU、存储器、I/O 接口模板三局部。它是整体模块形式，由它作为洗衣机控制系统，在硬件设计上就相对简单点。通过对构造图的分析，可知全自动洗衣机的 I/O 点不多，选择抵挡的三菱 F*2N 系列 F*2N-32MR，可以完全满
5、足其要求，F*2N-32MR 有 32 个 I/O，根据输入，输出口的总点数，考虑留有适当余量，采用三菱 F*2N-32MR 型 PLC，可满足设计要求。3.2 I/O 点分配 I/O 地址 信号名称 功能说明 备注*001 启动按钮 开启洗衣机运行 常开*002 停顿按钮 关闭洗衣机运行 常开*003 高水位开关 选择高水位 常开*004 中水位开关 选择中水位 常开*005 低水位开关 选择底水位 常开*006 排空检测开关 排空时接通 常开*007 高水位检测开关 高水位时有信号 常开*010 中水位检测开关 中水位时有信号 常开*011 低水位检测开关 低水位时有信号 常开*012 手
6、动拍水 选择手动排水 常开-.z.*013 手动脱水 选择手动脱水 常开 Y001 启动洗衣机 开启洗衣机 通有效 Y002 进水阀 开启进水阀 通有效 Y003 电动机正转线圈 电动机正转 通有效 Y004 电动机反转线圈 电动机反转 通有效 Y005 排水阀 开启排水 通有效 Y006 脱水电磁离合器 开启脱水 通有效 Y007 报警 启动报警 通有效 表 3-1 I/O 地址分配表 3.3 I/O 接线图 图 3-3 I/O 外部接线图 说明：启动按钮：SB1 高水位检测开关：SQ2 脱水电磁阀：YC 停车按钮：SB2 中水位检测开关：SQ3 报警扬声器：SPK 高水位档：K1 低水位检
7、测开关：SQ4 中水位档：K2 启动洗衣机：Y1 低水位档：K3 进水电磁阀：YV1 手动排水：K4 排水电磁阀：YV2 手动脱水：K5 电动机正转：KM1 排空检测开关：SQ1 电动机反转：KM2 4 软件设计 4.1 控制方案 在工业控制领域，许多的控制过程都可用顺序控制的方式来实现，使用步进指令实现顺序控制既方便又便于阅读修改，所以在全自动洗衣机的梯形图控制中，采用步进顺序指令来实现控制。利用状态存放器 S0-S499 中的一局部来编写步进梯形图进展控制。PLC 顺序控制编程的主要依据是状态流程图，运用 STL 和 RET 步进指令进展编程。利用 SET置位指令将*状态的状态继电器元件置
8、位后，该状态的步进点闭合，这时顺序控制进入该状态。-.z.当转移至下一状态的条件满足时，利用 SET 置位指令又将下一状态的状态存放器置位，这时顺序控制进入下一个状态，而上一个状态存放器自动复位。顺序控制的编程步骤如下：1.列出 PLC 输入输出点分配表。1.根据系统控制要求画出顺序控制的状态流程图。2.根据状态流程图编写出相应的梯形图。3.写出对应的指令语序表。5.调试程序。4.2 全自动洗衣机控制程序流程图 图 4-1 全自动洗衣机控制流程图 4.3 全自动洗衣机步进梯形图 4.4 中间变量的记录 程序中共用到 7 个计时器，2 个计数器。T0 为关闭进水时暂停 2s 计时器，T1为正转
9、30s 计时器，T2 为正转 30 后暂停 2s 计时器，T3 为反转 30s 计时器，T4 反转后暂停 2a 计时器，T5 为脱水 30s 计时器，T6 为报警 3a 计时器。C0 为正反洗涤 5次计数器，共 320s，C1 为反复进水脱水 3 次计数器。程序运行时，PLC 由 STOP 状态变为 RUN 状态，M8002 有信号，从而置位 S0，复位计数器 C1。闭合启动按钮，置位 S20，复位 C0，并且系统控制进水阀开场进水，进水完毕后，计时器 T0 开场计时，从 0 递增到 20，之后正转计时器 T1 开场计时，由 0 递增到 300。正转 30s 后，T2 计时器工作，从 0 到
10、20，暂停 2s。接着反转计时-.z.器 T3 工作，也是从 0 到 300，之后 T4 计时器启动，从 0 到 20 变化。T4 计时完毕，计数器 C0 开场计数一次，此后回到 S22，T1 计时器重新开场计时，依次到 T4,当 C0计数 5 次到时，排水。排空后，T5 计时器计时，从 0 到 300，开场脱水 30s。脱水完毕，C1 开场计数一次，之后程序返回到 S20 状态存放器。重新开场进水洗涤排水过程，直到反复三次后，即 C1 计数二次时，T6 计时器启动，从 0 到 30，报警 3s。4.5 系统调试 连接好 PLC，翻开软件，选定适宜的通信端口。首先用软件远程使 PLC 停顿工作
11、，RUN 灯熄灭。然后把编好的程序写入 PLC，再用软件启动 PLC，发现 PLC 的RUN 指示灯亮，程序运行时，按下启动按钮*1，置位状态存放器 S20，控制进水阀开场进水。由外部跟定液位信号，比方选定高水位洗涤，则闭合*3,过一会儿再闭合*7，相当于已到达高水位，从而置位 S21，S20 自动复位，关闭进水，同时启动 T0计时器暂停 2s。计时完毕，T0 常开点闭合，置位 S22，洗衣机开场正转，并开启 T1计时器计时 30s。计时完毕，T1 常开点闭合，置位 S23，开启暂停 2s 的 T2 计时器。计时完毕，T2 常开点闭合，置位 S24，控制电动机反转，同时开启 T3 计时器计时3
12、0s。计时完毕，T3 常开点闭合，从而置位 S25，开启暂停 2s 计时器 T4。计时到时，并启动计时器 C0，计数一次，同时返回 S22，直到计数器计到 5 次时，即正反转 320s后，置位 S26，开场排水.当排空后，*11 有信号，从而置位 S27,启动脱水，并保持排水，同时开启 T5 计时器计时 30s。计时到时，T5 常开点闭合，C1 计数一次，同时返回 S20，直到 C1 计时 3 次时，即反复洗涤三次后，C1 常开点闭合，置位 S28，开启报警电路，扬声器发出响声提示洗衣完成，同时启动T6 计时器，控制报警声 3s后停顿，之后返回到 S0,程序停顿。在每一步顺序运行时，上一步的状
13、态存放器均自动复位。-.z.在程序运行中，闭合*2，各状态存放器均无信号，通过选择手动排水和手动脱水档位，可实现手动排水和手动脱水功能。假设要实现轻柔洗功能，需添加*0 作为轻柔洗档位，把*1 设为标准洗档位，轻柔洗的过程可以通过一些计时器把正反转的时间设定的小一些。编程和上述根本类似。设计心得 经过将近一周的全自动洗衣机PLC 课程设计，让我收获颇丰，不仅熟悉了全自动洗衣机的工作过程，还学会了使用步进指令。步进指令简单，直观，易于阅读，使用它来控制洗衣机的工作过程，真的很是方便。从图书馆借来的PLC 应用技术易读通一书中，有很多和教师布置课题相似的题目，其中有音乐喷泉控制系统，三相步进电机控
14、制系统等，也有全自动洗衣机控制，不过其是用 SFC 图来控制的，而且 I/O 点数很少，我参考着课本上的例子，把它转化成步进梯形图，然后又在此根底上不断进展扩展修改，最终完成梯形图的编程，当时很有成就感，就决定把书上的那些实例复印下来，方便自己以后好好研究。几天的课程设计，让我加深了对 PLC 的认识和理解，也知道了 PLC 应用于工业控制的优点所在，更重要的是让我看到了自己知识的匮乏，也坚决了以后要不断的学习，不断的向身边的人虚心请教，同时要借助于图书馆和网络来扩大自己的知识面的决心。也只有这样，在以后的社会竞争中，自己才能有立足之地，才能有所作为。参 考 文 献 1 文辉,志芳.PLC 应用技术易读通.：中国电力，2008 2 常晓玲.电气控制系统与可编程控制器.：机械工业，2008.2 3 贺哲荣,石帅军.流行 PLC 实用程序及设计三菱 F*2 系列.：电子科技大学，-.z.2006.3 4 夏路易,石宗义.电路原理图与电路板设计教程.：希望电子，2002.6 5廖常初.PLC 根底及应用.第 2 版.机械工业.2007 6王兆晶.维修电工高级.机械工业.2007 7熊幸明.工厂电气控制技术.清华大学.2005 8黄净.电气控制与可编程序控制器.机械工业.2004 9三菱电机.F*1S、F*1N、F*2N、F*2NC 编程手册.2005 附录 指令表视图