基于plc全自动洗衣机控制系统设计(编辑修改稿)

基于plc全自动洗衣机控制系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

无形地增加了维修成本费用，在各种控制系统中广泛运用的 PLC能克服单片机的缺点。 它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。 因此在运用中，硬件也相对简单，提高控制系统的可靠性。 另外它的编程语言也相对简单。 全自动洗衣机实物 图 及动作、工作流程介绍 全自动洗衣机的实物示意图如下图 11 所示 图 11 自动洗衣机示意图 7 全自动洗衣机的 工作原理 洗衣机的工作流程由进水，洗衣， 排水和脱水 4 个过程组成。 在半自动洗衣机中，这 4 个过程分别用相应的按钮开关来控制。 全自动洗衣机中，这 4 个过程可做到全自动依次进行，直至洗衣结束。 自动洗衣机的进水，洗衣，排水和脱水是通过水位传感器，电磁进水阀和电磁排水阀配合进行控制，从而实现自动控制的。 水位传感器用来控制进水到洗衣机内高，中，低水位；电磁进水阀起着通 /断水源的作用。 进水时，电磁进水阀打开，将水注入；排水时，电磁排水阀打开，将 水排出；洗衣时，洗涤电动机启动；脱水时，脱水桶启动。 设备功能和工作流程介绍 该洗衣机的进水和排水分别由进 水电磁阀和排水电磁阀来执行。 进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。 排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。 洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。 脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。 高、低水位开关分别用来检测高、低水位。 启动按钮用来启动洗衣机工作。 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。 PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。 按下启动按扭及水位选择开关，开始进水，水满 (至高低水位 )时停止进水 ,2S 后开始洗涤。 洗涤时正转 30S 后暂停，暂停 2S 后开始反转洗涤，反转洗涤 30S 后暂停，暂停 2S。 循环 5 次，总共180S 后开始排水，排空后（水降到低位）开始脱水并继续排水。 脱水 30S 即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。 若完成了 5 次大循环，则进行洗报警 3S 结束全部过程，自动停机。 此外按排水按钮可实现手动排水。 8 第二章 系统硬件设 计 控制系统如图 21 所示。 图 21 全自动洗衣机控制系统图 PLC选型 PLC 简介 可编程控制器（ Programmable Controller）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的。 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ Programmable Logic Controller），简称 PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。 随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 PC。 但是为了避免与个人计算机（ Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称 PLC。 PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： a、电源 P L C 脱水桶 洗涤电 动机 电磁排水阀 电磁进水阀 水位检测设备 水位选择开关（高，中，低） 手动排水开关 停止按钮 启动按钮 9 PLC 的电源在整个系统中起着十分重要的作用。 如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此 PLC 的制造商对电源的设计和制造也十分重视。 一般交流电压波动在 +10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将 PLC 直接连接到交流电网上去。 b. 中央处理单元 (CPU) 中央处理单元 (CPU)是 PLC 的控制中枢。 它按照 PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、 I/O 以 及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。 为了进一步提高 PLC 的可靠性，近年来对大型 PLC 还采用双 CPU 构成冗余系统，或采用三 CPU 的表决式系统。 这样，即使某个 CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。 c、存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 d、输入输出接口电路 现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是 PLC 与现场控制的接口界面的输入通道。 现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC 通过现场 输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 e、功能模块 如计数、定位等功能模块。 f、通信模块 如以太网、 RS48 ProfibusDP 通讯模块等。 PLC 的工作原理与计算机的工作原理基本是一致的，可以简单地表述为在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。 但是 PLC 也有它自己的特点， PLC在确定了工作任务，装入了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描工作方式，系统工作任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的。 ① 输入刷新阶段 在输入刷新阶段， CPU 扫描全部输入端口，读取其状态并 写入输入状态寄存器。 10 完成后关闭输入端口，转入程序执行阶段。 ② 程序执行阶段 在程序执行阶段，根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部辅助寄存器和输出状态寄存器。 ③输出刷新阶段 当所有指令执行完毕后，将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路，并通过一定输出方式输出，驱动外部相应执行元件工作，这才形成 PLC 的实际输出。 PLC 的选型 目前，自动售货机的核心是单片机，可是一但输出电压不稳定，单片机就容易发热造成爆裂，可靠性低等缺点，而 PLC 不但可以实 现类似的控制功能，还具有性能可靠、电压使用范围广、灵活通用、易于编程、使用方便等特点，并且提高了自动售货机系统的稳定性，能够保证自动售货机能够长期稳定运行；因此近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到普遍应用。 所以，本文选择 PLC 来控制自动售货机。 相对于西门子 PLC，西门子的功能比三菱的强大，但三菱 PLC 更适合用于小型机，更稳定更易上手。 大型的设备趋向于西门子，价格昂贵，三菱的较便宜，小型化。 其主要特点如下： 1）体积小 FX1S、 FX1N 和 FX2N 系列的 PLC 的高度为 90mm，深度为 75mm（ FX1S 和 FX1N系列）和 87mm（ FX2N 和 FX2NC 系列），体积小的微型 PLC 适合在机电一体化产品中使用。 其内置的 24V DC 电源可做输入回路的电源和传感器的电源。 2）先进美观的外部结构 三菱的 FX 系列 PLC 吸收了整体式和模块式 PLC 的优点，它的基本单元、扩展单元和合扩展模块的高度和深度相同，宽度不同。 它们之间用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。 3）灵活多变得系统配置 FX 系列 PLC 系统配置灵活，用户除了可选不同的子系列外，还可以选用多种基本单元，扩展单元和扩展模块，组成不同 I/O 点和不同功能的控制系统，各种配置都 11 可以得到很高的性能价格比。 FX 系列的配置就像模块式 PLC 那样灵活，因为它的基本单元采用整体式结构，友具有比模块式 PLC 更高的性能价格比。 4）功能强，使用方便 FX 系列的体积虽小，却具有很强的功能。 其内置告诉计数器，有输入输出刷新、中断、输入滤波时间调整、恒定扫描时间等功能，有高速计数器的专用比较指令。 其基本单元和扩展单元一般采用插接式的接线端子排，更换单元方便快捷。 通过对各输入输出信号的分析可知，全自动洗衣机 系统共有 5 个数字量输入和 6 个数字量输出，需 11 个 I/O 点。 三菱 PLC 具有结构。