基于三菱PLC全自动洗衣机操纵系统.docx
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基于三菱PLC全自动洗衣机操纵系统
“CETTIC全国可编程操纵器(PLC)程序设计师”
职业培训认证毕业设计
基于全自动洗衣机操纵系统
[摘要]:
作为“CETTIC”全国可编程操纵器(PLC)程序设计师,职业培训认证考试实践环节的毕业设计。
本文论述了应用三菱FX2N系列可编程操纵器操纵全自动洗衣机的进水、洗涤正转、洗涤反转、排水、脱水、暂停、报警、停机的全进程。
该系统突出了计数器、按时器在PLC操纵系统中的灵活应用。
第一章概述
设计背景
操纵系统的选择
PLC简介
编程语言的介绍
第二章全自动洗衣机操纵系统设计
全自动洗衣机结构描述
设计思想
操纵方案
通道分派及I/O接线图
按时器/计数器通道分派
全自动洗衣机的I/O接线图
程序设计
操纵系统指令表
第三章系统整体调试
模块的安装调试
软件编程与调试
程序整体分析
第四章终止语
参考文献
第一章概述
设计背景
随着我国经济的进展,人们的生活水平在不断的提高。
科技的进步令人们的生活变的多姿多彩。
从过去的生产靠人力变成机械化,又从机械化变成自动化,直到今天咱们的生活又有了新的高度从自动化向智能化转变。
科技让咱们的身旁的一切都在发生着转变。
当咱们第一次用手洗衣服时感觉很累,没过几年有些家庭就用上了洗衣机,那时手动操作的洗衣机咱们都感觉很新鲜,现在已进展得手动与全自动相结合的洗衣机。
咱们既能够手动操作也能够全自动让机械自动完成工作,这给咱们的家庭带来了方便,更重要的是它让咱们在忙碌的工作中节约了很多时刻。
如此有效的商品是每一个家庭和企业都需要的。
本文介绍的PLC全自动洗衣机操纵系统,是具有良好的稳固性,高效运行的同时具有专门好的性价比,更具良好的经济效益、社会效益和推行前景。
操纵系统的选择
在现代工业操纵中,常见的自动操纵系统要紧有单片机操纵、PLC操纵、工业操纵、运算机集中操纵、继电器操纵等类型。
单片机不断吸收微运算机技术使之功能不断增强慢慢适合复杂的操纵任务。
在操纵全自动洗衣机系统时单片机系统相对就显的复杂。
而继电器操纵系统体积大,触点寿命低,靠得住性差;关于比较复杂的操纵系统来讲,保护不便,排故困难,这种用硬件实现的操纵程序,智能化程度很底,当产品更新,生产工艺和流程转变时,必需改变相应的器件和接线。
继电器操纵只适用于工作模式固定,操纵要求简单的场合。
工业操纵和运算机集中操纵关于全自动洗衣机来讲本钱太高,不够经济实惠。
PLC之因此有生命力,在于它加倍适合工业现场和市场的要求;高靠得住性、强抗干扰的能力,编程安装利用简便,低价钱长寿命,比之单片机它的输入输出端更接近现场设备,不需添加太多的中间部件或需要更多的接口,如此节省了用户时刻和本钱,PLC下端(输入端)为继电器、晶体管和晶闸管等操纵部件,而上端一样是面向用户的微型运算机,人们在应用它时能够没必要进行运算机方面的专门培训就能够对可编程操纵器进行操作及编程,用来完成各类的复杂程度不同的工业操纵任务。
PLC简介
可编程操纵器简称PLC或PC,是从初期的继电器逻辑操纵系统
进展而来,它不断吸收微运算机技术使之功能不断增强,慢慢适应复杂的操纵任务。
是以微处置器为核心,将自动操纵技术、运算机技术和通信技术融为一体而进展起来的崭新的工业自动操纵装置。
目前PLC已大体替代了传统的继电器操纵而普遍应用于工业操纵的各领域,PLC已跃居工业自动化三大支柱的首位。
PLC是应用很广,进展超级迅速的工业自动扮装置。
在工厂自动化和运算机集成制造系统内占重腹地位。
今天的PLC功能,远不仅是替代传统的继电器逻辑。
PLC系统一样由以下大体功能组成:
多种操纵功能、数据搜集、存储与处置功能、通信联网功能、输入/输出接口调理功能、人机界面功能、编程调试功能、操纵功能逻辑操纵。
PLC具有与、或、非、异或和触发器等逻辑运算功能,能够代替继电器进行开关量操纵。
按时操纵:
它为用户提供了假设干个电子按时器,用户可自行设定接通延时、关断延时和定位脉冲等方式。
计数操纵:
用脉冲操纵能够实现加减计数模式,能够连接码盘进行位置检测。
顺序操纵:
在前道工序完成以后,就转入下一道工序,使一台PLC可作为多部步进操纵利用。
数据搜集、存储与处置功能、数学运算功能。
大体算术:
加、减、乘、除。
扩张算术:
平方根、三角函数和浮点运算。
比较:
大于、小于和等于。
数据处置:
选择、组织、规格化、移动和先入先出。
模拟数据处置:
PID、积分和滤波。
输入/输出接口调理功能具有A/D、D/A转换功能,通过I/O模块完成对模拟量的操纵和调剂,位数和精度能够依照用户要求选择。
可编程操纵器的要紧特点:
<1>靠得住性高,抗干扰能力强。
目前,PLC的整机平均无端障故障时刻可高达3万~5万小时以上,而且均有完善的自诊断功能判定故障迅速便于保护。
为了保证PLC能在恶劣的工业环境下靠得住工作,在其设计和制造中采取了一系列硬件和软件方面的抗干扰方法。
<2>编程软件简单易学。
PLC有多种编程语言可供利用,最大特点时采纳从清楚直观的继电器操纵线路演化过来是梯形图作为编程语言,梯形图是面向操纵进程。
因此,梯形图程序易学易懂,易修改。
深受电器工作人员的欢迎。
<3>适应性好,具有柔性。
正是PLC编程简单易学,操纵程序可变,使其具有较好的柔性。
当生产工艺改变、生产设备更新时,没必要改变PLC的硬设备,只需改变相应的软件,就可知足新的操纵要求了。
目前PLC产品已经标准化、系列化和模块化,针对不同的操纵要求、不同的操纵信号,PLC都有相应的I/O接口模块操纵与工业现场操纵器件和设备直接连接,适应性好。
<4>功能完善,接口多样。
PLC应用微电子技术和微运算机,简单型式都具有逻辑、按时、计数等顺序操纵功能,大体型式再加上模拟I/O、大体算术运算、通信能力等。
复杂型式除不具有大体型式的功能外,还具有扩展的计算能力,多级终端机制,智能输入/输出、进程监视、网络通信能力和生产进程监控等能力。
<5>易于操作,保护方便。
PLC安装方便,具有DIN标准导轨安装用卡扣,PLC连接方便,具有输入/输出端子排,接线不用焊接,只要用螺丝刀就能够够将PLC与不同的操纵设备连接,PLC调试方便,有完善的自诊断功能和运行故障指示装置。
电插拔模件可改换,利用户能够在最短的时刻内查出故障,并排除最大限度紧缩故障停机时刻使生产迅速恢复。
要紧性能指标
1.存储容量:
用户程序存储器的容量,用户存储器的容量越大能够编制出复杂的程序,在PLC中存储容量除用通常的KB作单位之外,更多的是用“步”作单位。
2.I/O总点数:
是PLC能够同意的输入信号和输出信号的总和,是衡量PLC性能的重要指标。
输入输出点数越多,外部可接的输入设备和输出设备就越多,操纵规模就越大。
3.扫描速度:
扫描速度是PLC扫描1000步用户指令所需要的时刻,通常以毫秒/千步为单位表示,也有扫描/步指令所需要的微秒数来表示。
4.内部寄放器:
PLC内部寄放器寄存输入/输出变量的状态、逻辑运算的中间结果、按时/计数器的数据,内部寄放器的种类的多少,容量大小,将阻碍到用户编程的效率。
因此,内部寄放器的配置及容量也是衡量PLC硬件功能的一个指标。
5.编程语言与指令系统:
PLC的编程语言一样有梯形图、助词符、状态转移图、高级语言等。
PLC的编程语言越多,用户编程的选择性就越大。
6.特殊功能单元:
特殊功能的多少与功能的强弱是衡量PLC产品的一个重要指标。
7.可扩展能力:
PLC的可扩展能力包括I/O点数扩展,存储容量的扩展,各类功能模块的扩展等。
在选择PLC时,常常要考虑PLC的可扩展能力。
编程语言的介绍
在PLC操纵系统当选择适合的编程语言是必不可少的。
PLC的编程语言一样有梯形图、指令(语句)表、状态转移图和高级语言等。
1.梯形图
梯形图语言是一种最受工厂电气工程技术人员欢迎的编程语言。
梯形图与继电器操纵图相似。
两种图的大体思路是一致的,PLC梯形图是通过PLC内部器件如输入、输出、辅助继电器、按时器、计数器等实现操纵的,并用其在梯形图中的图形符号表示,它说明了PLC的输入、输出之间的逻辑关系。
梯形图是PLC的一种图形编辑语言和程序。
梯形图很容易从电气操纵电路转化而来,但梯形图是用软件实现的,他简化了符号,增强了许多功能,利用灵活的指令,结合运算机的特点,他是融逻辑操作、操纵于一体,是一种图形化的编程语言,超级直观,易于明白得,适合与工程电器人员利用。
这种语言形式可完成全数电气操纵功能。
其利用方便,修改灵活,是电气操纵线路无法比拟的。
用运算机编程软件编程,可在运算机上直接显示梯形图。
编程更方便。
梯形图语言是用梯形图结构表示信号的流向,各指令按从左向右、从上到下的顺序被扫描一行或一组,指令(逻辑行)中,每条指令的输出信号作为其右边一条指令是不是执行的条件,直到最右边,然后扫描下一组指令;如扫描出任何一条指令不知足,那么不往右扫描,原输出信号不变,当即转向下一组指令执行。
这给程序设计的判定和分支操作提供了方便。
用梯形图语言编程时应注意以下几点:
1.扫描顺序是从左到右、从上到下。
2.对所利用的编程原件要进行编号,PLC是按编程区别操作元件的,编号利用要明确。
3.梯形图中的触点应画在水平支路上,不含触电的支路应放在垂直方向,如此逻辑关系清楚。
4.与一个线圈相连的全数支路形成一个逻辑行,每一个逻辑行起始于左母线,终止于线圈或一个特殊指令或母线。
5.线圈不能直接接在左母线上,如需要可通过接不动作常闭触点来连接线圈。
2.指令(语句)表
这种编程语言像运算机的汇编语言,以助记符指令为基础结构的编程语言形式,各类操作都有相应的指令来治理,能完成全数的操纵运算功能。
这种编程语言形式适合具有运算机专业知识的技术人员利用,其大体结构为操作码+操作数或操作码+标识符+参数。
这种编程语言是以方框图的形式来表示操作功能,是数字电子电路设计演变而来的,他用操纵系统流程图一样的功能图表达一个操纵进程,适合于有专业知识的系统设计人员利用。
这种语言形式一样只能完成逻辑操纵功能。
其大体结构为
输入功能方框输出
在这种语言形式中功能方框图的右边作为操作结果输出,信号也是由左到右流向的,个功能方框图之间能够串联,而且能够插入中间信号;在每一个最后输出的前面组合逻辑操作方框图数是有限的,同一组逻辑运算的输出结果的数量也要依照操作系统的不同而不同;通过扩展,不但能够表示各类简单的逻辑操作,而且也可表示复杂的运算、操纵功能。
在有些系列PLC中已引入运算机高级语言(如BASICFORTRANC语言等)进行程序设计。
这些高级语言应用在对一些特殊功能模块(如通信模块操作站等)的编程上。
由于由于这些操纵模块本身配有微处置器,有较强的运算机功能,用高级语言编程比较方便,能更好的发挥组态软件的作用。
如用户要求实现复杂的数学运算、统计分析和高级操纵策略时,就会体会到这些非梯形图指令的壮大功能,指令的数量和实现的难度都大大降低。
第二章全自动洗衣机操纵系统设计
全自动洗衣机结构描述
全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放的。
外桶固定,作盛水用;内桶能够旋转,作脱水(甩干)用。
内桶的周围有很多小孔,使内桶和外桶的水流相通。
洗衣机的进水和排水别离由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。
进水时,通过操纵系统将进水电磁阀打开,经进水管将水注入到外桶。
排水时,通过操纵系统将排水电磁阀打开,将水由外桶排到机外。
洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘的正、反转来实现,现在脱水桶并非旋转。
脱水时,操纵系统将聚散器合上,由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。
高、低水位操纵开关别离用来检测高、低水位。
起动按钮用来起动洗衣机工作,停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。
排水按钮用来实现手动排水。
其示用意如图1—10所示。
设计思想
全自动洗衣机的工作原理,利用可编程操纵器PLC实现操纵,对按钮,电磁阀,开关等其它一些输入/输出点进行操纵,实现洗衣机洗衣进程的自动化,由于每遍的洗涤,排水,脱水的时刻由PLC内计数器操纵,因此只要改变计数器参数就能够够改变时刻。
能够把上面设定的程序时刻定下来,作为固定程序利用,也能够依照衣物的质地,数量及脏污的程度来编程。
只要稍作改变,就能够够设计出诸如要多洗多甩的牛仔类衣物,轻洗轻甩的羊毛类衣物和通用的标准洗涤程序.
操纵方案
该全自动洗衣机的操纵要求能够用1—11所示的流程图来表示。
按下起动按钮后,洗衣机开始进水。
水满时(即水位抵达高水位,高水位开关由OFF变ON),PLC停止进水,并开始洗涤正转,正转洗涤5s后暂停,暂停1s后开始洗涤反转。
反洗5s后暂停。
暂停1s后,假设正、反洗未满50次,那么返回从正洗开始的动作;假设正、反洗满50次时,那么开始排水。
水位信号下降到低水位时(低水位开关由ON变OFF)开始脱水并继续排水。
脱水10s即完成一次从进水到脱水的大循环进程。
假设未完成3次大循环,那么返回从进水开始的全数动作,进行下一次大循环;假设完成了3次大循环,那么进行洗完报警。
报警10s后终止全数进程,自动停机。
另外,还要求能够按排水按钮以实现手动排水;按停止按钮以实现停止进水、排水、脱水及警报。
进水
高水位
洗涤正转
5S
暂停
1S
洗涤反转
5S
暂停
1S
正反洗满50次
排水
低水位
脱水、排水
10S大循环满3次
报警
10S
暂停
一次大循环
起动
图1—11.
通道分派及I/O接线图
O通道分派如表1—12所示。
洗衣机的I/O通道分配
类别
元件
端子号
作用
输
入
SB1
X000
起动按钮
SB2
X001
停止按钮
SB3
X002
排水按钮
SL1
X003
高水位开关
SL2
X004
低水位开关
输
出
KM1
Y000
进水电磁阀
KM2
Y001
电动机正转接触器
KM3
Y002
电动机反转接触器
KM4
Y003
排水电磁阀
KM5
Y004
脱水电磁阀离合器
KM6
Y005
报警蜂鸣器
表1—12
按时器/计数器通道分派
因为在程序中将要利用较多的按时器和计数器,最好也做通道分派表,以便在编程时有所遵循,不然容易将同一个器件重复利用。
按时器/计数器通道分派表如表1—13所示。
洗衣机的定时器/计数器分配
类别
器件号
设定值
作用
定
时
器
T0
5s
正转洗涤计时
T1
1s
正洗暂停计时
T2
5s
反转洗涤计时
T3
1s
反转暂停计时
T4
10s
脱水计时
T5
10s
洗完报警计时
计
数
器
C6
50次
正、反洗循环计数
C7
3次
脱水(大循环)计数
表1—13
全自动洗衣机的I/O接线图
依照I/O通道分派,可画出PLC的I/O接线图1—14所示。
梯形图程序设计
1.依照工艺流程图用大体逻辑指令编程。
用大体逻辑指令设计的梯形图如图下所示。
按下起动按钮,X000为ON,M0为ON并自锁,Y000为ON,断开进水电磁阀。
当水位抵达高水位时,X000为ON,打开进水电磁阀,同时Y001为ON,电动机正转,开始正向洗涤,并启动按时器T0。
5S后T0动作,使Y001为OFF,停止正向洗涤,并启动按时器T1。
通过1S的暂停,Y002为ON,电动机反转,开始反向洗涤,并启动按时器T2。
反洗5S后,T2动作,使Y002为OFF,停止反向洗涤,并启动按时器T3。
通过1S的暂停,T3动作,使按时器T0、T一、T二、T3复位;使计数器C6计一次数,现在Y001又为ON,从头进行从正向洗涤开始到反向洗涤终止的小循环。
直到计数器C6计满50次数时,C6为ON,第一次洗涤进程终止,同时使计数器C6复位,为下一次洗涤进程的计数做好预备。
在C6为ON的当前扫描周期,Y003为ON,开始排水。
当水位低水位时,X004由ON变OFF,使Y004为ON,接通脱水电磁阀聚散器,并再次使Y001为ON,使电动机为正转,开始脱水,并启动按时器T4。
10S后,T4动作,使脱水计数器C7计数一次,并使Y003、Y004为OFF,停止排水和脱水,终止从进水到脱水的一次大循环。
两个扫描周期后,Y001再次为ON,从头进行从进水到脱水的下一次大循环,
直到C7计满3个数后,使M0为OFF,终止洗衣的全数进程,
Y005为ON,报警蜂鸣器响10S后,停止报警。
在洗涤、排水和脱水的进程中,可随时按下停止按钮X001,停止操作。
如需进行手动排水时,可按下排水按钮X002,随时进行手动排水操作。
操纵系统指令表
步序指令
0LDX000
1ORM0
2ANIX001
3ANIC7
4OUTM0
5LDM0
6ANIX003
7ANIY003
8OUTY000
9LDX003
10ANIT0
11ANIY003
12ORY004
13OUTY001
14LDY001
15ORT0
16ANIT3
17OUTT0K50
20LDT0
21OUTT1K10
24LDT1
25ANIT2
26OUTY002
27LDY002
28ORT2
29ANIT3
30OUTT2K50
33LDT2
34OUTT3K10
37LDT3
38ORC6
39ORX011
40OUTC6K50
43LDX002
44ORC6
45ORY003
46ANIX001
47ANIT4
48OUTY003
49LDIX004
50ANDY003
51OUTY004
52LDY004
53OUTT4K100
56LDT4
57ORC7
58ORX011
59OUTC7K3
62LDC7
63ORY005
64ANIX001
65ANIX001
66OUTY005
67LDY005
68OUTT5K100
71END
第三章系统整体调试
模块的安装调试
采纳三菱FX2N—48MR微型可编程操纵器为主机,配以FX—GX/GPPW编程环境,全自动洗衣机仿真模块及导线假设干。
全自动洗衣机仿真模块是采纳彩灯的亮灭代表电磁阀的断开与闭合,用开关和指示灯代替高水位开关、低水位开关、启动按钮、停止按钮和排水按钮。
用导线连好主机模块和单元模块,连接时用不同颜色导线连接(+24V)直流电源的正、负极。
COM端连接(+24V)电源的正极。
在将编程电缆(适配器)的一端插接在电脑的COM1或COM2端,另一端插接在PLC主机上的“信号读入、写出”端口。
安装完毕后认真检查是不是有短路或接错等问题。
如没有错误在把PLC上的漏电爱惜开关置于OFF(关)位置,然后开启实验台总电源。
软件编辑与调试
打开电脑选择编程仿真软件,点击主菜单“工程”选择下拉式菜单中的“创建新工程”条款,桌面显示编辑文件状态,对照全自动洗衣机梯形图,把梯形图编辑到文件当中。
当编辑完成后。
鼠标左键单击主菜单的“变换”,变换梯形图完成以后,屏幕底纹有灰色变成白色。
然后进行PLC写入和在线监视。
当程序写入编程设备后,需要与主机进行连接传送,传送前主机电源开关必需置于ON(不然电脑死机,丢失文件)。
而PLC主机开关必需置于OFF(不然程序不能写入主机存储器内)。
传送成功后,将PLC运行开关置于RUN,即可运行程序。
程序整体分析
当咱们安装好模块编辑好程序后,按下启动按钮X000,闭合高水位开关,仿真模块上的正转指示灯亮。
5秒后熄灭。
通过一秒后反转指示灯亮5秒后熄灭。
通过1秒又开始正转依次循环50次后,当正反洗满50次时,排水电磁阀指示灯亮,按下低水位开关排水电磁阀和脱水电磁聚散器指示灯亮,脱水10秒后脱水指示灯灭,再按下高水位开关持续上述进程3次。
当大循环满三次时报警指示灯亮。
然后按下停止按钮。
整体洗涤进程终止。
通过观看全自动洗衣机仿真模块的工作状态,咱们发觉只要改变程序中计数器C6和C7的设定值就能够够改变全自动工作状态下的小循环与大循环的次数。
洗衣机就能够够依照用户的需求设定次数来知足不同用户的的需要。
咱们还能够改变计时器的设定值来改变洗涤时刻以知足特殊需要.
第四章终止语
参考文献
1.<<可编程操纵器应用技术>>(第二版)胡学林高等教育出版社
2.<
3.<<可编程操纵器原理与应用>>朱绍祥上海交大出版社
4.<<亚龙实验指导书>>
5.<<实验指导书>>浙江中教数码科技
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