毕业设计论文-三菱fx2n系列plc全自动洗衣机控制系统设计

毕业设计论文-三菱fx2n系列plc全自动洗衣机控制系统设计内容摘要：

图 系统的控制要求 PLC 投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。 （ 1） 按下启动按 钮后 ， 进水电磁阀打开并开始进水。 达到高水位 时停止进水 ，进入洗涤状态。 （ 2） 洗涤时 内桶 正转 洗涤 15 秒暂停 3 秒 ， 再反转洗涤 15秒 暂停 3 秒 ，又正 转洗涤 15 秒暂停 3 秒 如此循环反复 30 次。 （ 3） 洗涤结束后，排水电磁阀打开，进入排水状态。 当水位下降到低水位时进入脱水状态并同时排水， 脱水 时间为 10 秒。 即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。 （ 4） 若未完成 3 次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了 3 次大循环，则进行洗完报警。 （ 5） 报警 10 秒结束全部过程，自动停机。 （ 6） 此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。 系统的组成与功能 该系统的设计主要包含两大部分，硬件部分选型，软件部分设计。 其中软件部分包括 PLC软件部分设计，组态软件设计两部分部分。 而软件设计是核心内容。 一般来说， PLC控制系统有以下三种类型。 （ 1） PLC构成的单机系统 这种系统的被控对象是单一的机器生产或生产流水线，其控制器是由单台 PLC构成，一般不需要与其他 PLC或计算机进行通信。 但是，设计者还要考虑将来是否有联网的需要，如果有的话，应当选用具有通信功能的 PLC。 如图 22所示。 PLC 被控对象天津职业技术师范大学 2020 级专科生毕业论文 8 图 22 PLC 单机控制 图 （ 2） PLC构成的集中控制系统 这 种系统的被控对象通常是数台机器或数台流水线构成，该系统的控制单元由单台 PLC构成，每个被控对象与 PLC指定的 I/O相连。 由于采用一台 PLC控制，因此，各被控对象之间的数据、状态不需要另外的通信线路。 但是，这种系统也有一个缺点，一但 PLC出现故障，整个系统将停止工作。 对于大型的集中系统，通常采取冗余系统克服上述缺点。 如图 23所示。 图 23 PLC 集中控制 图 （ 3） PLC构成的分布式控制系统 这类系统的被控对象通常比较多，分布在一个较大的区域内，相互之间比较远，而且，被控对象之间经常的交 换数据和信息。 这种系统的控制器采用若干个相互之间具有通信能力的 PLC构成，系统地上位机可以采用 PLC，也可以采用工控机。 如图 24所示。 被控对象 被控对象PLCPLC PLC上位机被控对象 被控对象 被控对象被控对象天津职业技术师范大学 2020 级专科生毕业论文 9 图 24 PLC 分布式控制 图 由于本次设计的系统只有 1台被控电机以及数量不是很多的其他被控对象，采用PLC集中控制方法，单台 PLC进行多个对象的控制，只要适当的选用 PLC，完全能够完成任务。 系统控制主电路 洗衣机 PLC 控制主电路图如图 25 所示。 图 25 主电路图 天津职业技术师范大学 2020 级专科生毕业论文 10 在主电路中我们主要是考虑如 何控制交流电机运转和怎么实现电路保护。 主电路的三相电源经隔离开关 QS、主电路熔断器 FU交流接触器 KM KM2 的主触头、热继电器 FR 的加热元件到三相异步电动机 M 构成主电路。 通过接触器线圈得电控制其主触点的接通，能实现电动机正反转。 该主电路既实现短路或过载保护。 PLC 控制系统设计 PLC 的发展概况和发展方向 （ 1） PLC 的发展概况 PLC 自 1969 年问世以来，经过 40 多年的发展，在美、德、日等工业发达国家已成为重要的产业之一。 世界总销售额不断上升、生产厂家不断涌现、品种不断翻新。 产量产值大幅度上升而价格则不断下降。 世界上 PLC 产品可按地域分成三大流派：一个流派是美国产品，一个流派是欧洲产品，一个流派是日本产品。 美国和欧洲的 PLC 技术是在相互隔离情况下独立研究开发的，因此美国和欧洲的 PLC 产品有明显的差异性。 而日本的 PLC 技术是由美国引进的，对美国的 PLC 产品有一定的继承性，但日本的主推产品定位在小型 PLC 上。 美国和欧洲以大中型 PLC 而闻名，而日本则以小型 PLC 著称。 目前，世界上有 200 多个厂家生产 PLC，较有名的： 美国：通用电气、莫迪康公司； 日本：三菱、富士、欧姆龙、松下电工 等； 德国：西门子公司； 法国：施耐德公司； 韩国：三星、 LG 公司等。 （ 2） PLC 的发展方向 目前，国外 PLC 制造商不断推出新产品。 西门子最初推出 S5 系列，然后推出 S7系列；三菱开始是 F 系列， FX 系列，现在是 A 系列（ A A A2X）。 大趋势是功能越来越多，集成度越来越高，网络功能越来越强。 特别是网络，因为联网是一个大潮流。 ① 产品规模向大、小两个方向发展。 大： I/O 点数达 14336 点、 32 位为微处理器、多 CPU 并行工作、大容量存储器、扫描速度高速化。 天津职业技术师范大学 2020 级专科生毕业论文 11 小：由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。 ② PLC 在闭环过程控制中应用日益广泛。 ③ 不断加强通讯功能。 ④ 新器件和模块不断推出。 高档的 PLC 除了主要采用 CPU 以提高处理速度外，还有带处理器的 EPROM 或 RAM的智能 I/O 模块、高速计数模块、远程 I/O 模块等专用化模块。 ⑤ 编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化。 有各种简单或复杂的编程器及编程软件，采用梯形图、功能图、语句表等编程语言，亦有高档的 PLC 指令系统。 ⑥ 发展容错技术。 采用热备用或并行 工作、多数表决的工作方式。 ⑦ 追求软硬件的标准化。 PLC 的选型 （ 1） 输入输出 (I/O)点数的估算 I/O 点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加 10%～20%的可扩展。 （ 2） 存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。 设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。 为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常 采用存储器容量的估算来替代。 存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量 I/O 点数的 1015 倍，加上模拟 I/O 点数的 100 倍，以此数为内存的总字数（ 16 位为一个字），另外再按此数的 25%考虑余量。 （ 3） 控制功能的选择 该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。 ① 运算功能 天津职业技术师范大学 2020 级专科生毕业论文 12 简单 PLC 的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通 PLC 的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型 PLC中还有模拟量的 PID 运算和其他高级运算功能。 随着开放系统的出现，目前在 PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。 设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。 大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和 PID 运算等。 要显示数据时需要译码和编码等运算。 ② 控制功能 控制功能包括 PID 控制运算、前馈补偿控制运算、比值 控制运算等，应根据控制要求确定。 PLC 主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输入输出单元完成所需的控制功能，提高 PLC 的处理速度和节省存储器容量。 例如采用 PID 控制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、 ASC 码转换单元等。 ③ 通信功能 大中型 PLC 系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如 TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（ TCP/IP）相连接。 通信协议应符合 ISO/IEEE 通信标准，应是开放的通信网络。 PLC 系统的通信接口应包括串 行和并行通信接口（ RS232C/422A/423/485）、 RIO通信口、工业以太网、常用 DCS 接口等；大中型 PLC 通信总线（含接口设备和电缆）应 1： 1 冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。 PLC系统的通信网络中，上级的网络通信速率应大于 1Mbps，通信负荷不大于 60%。 PLC 系统的通信网络主要形式有下列几种形式： PC 为主站，多台同型号 PLC 为从站，组成简易 PLC 网络； 1 台 PLC 为主站，其他同型号 PLC 为从站，构成主从式 PLC 网络；PLC 网络通过特定网络接口连接到大型 DCS 中作为 DCS 的子网；专用 PLC 网络（各厂商的专用 PLC 通信网络）。 为减轻 C。