畢業設計論文-基于三菱plc的全自動洗衣機控制仿真(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在線編程方式： CPU 和編程器有各自的 CPU，主機 CPU 負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。 五種標準化編程 語言： 順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語言和語句表（ IL）、結構文本（ ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準，同時，還應支持多種語言編程形式，如 C， Basic 等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 ⑤ 診斷功能 林進軍： 基于 PLC 的全自動洗衣機控 制仿真 PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對 PLC 內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對 PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 PLC 的診斷 功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。 ⑥ 處理速度 PLC 采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續時間小于掃描時間，則 PLC 將掃描不到該信號，造成信號數據的丟失。 處理速度與用戶程序的長度、 CPU 處理速度、軟件質量等有關。目前， PLC 接點的響應快、速度高，每條二進制指令執行時間約 ～ s，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型 PLC 的掃描時間不大于 ；大中型 PLC的掃描 時間不大于 。 （ 4） 機型的選擇 ① PLC 的類型。 PLC 產品種類繁多，其規格和性能也各不相同。對 PLC 的分類，通常根據其結構形式的不同、功能的差異和 I/O 點數的多少等進行大致分類。 根據 PLC 的結構形式，可將 PLC 分為整體式和模塊式兩類。 整體式 PLC 是將電源、 CPU、 I/O 接口等部件都集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。小型 PLC 一般采用這種整體式結構。整體式 PLC 由不同 I/O 點數的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成。基本單元內有 CPU、 I/O 接口、與 I/O 擴展單元 相連的擴展口，以及與編程器或 EPROM 寫入器相連的接口等。擴展單元內只有 I/O 和電源等，沒有 CPU。基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式 PLC 一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。 模塊式 PLC 是將 PLC 各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如 CPU 模塊、 I/O 模塊、電源模塊（有的含在 CPU 模塊中）以及各種功能模塊。模塊式 PLC 由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式 PLC 的特點是配置靈活，可根據需要選配不同規模的系統，而且裝配方便， 便于擴展和維修。大、中型 PLC 一般采用模塊式結構。 還有一些 PLC 將整體式和模塊式的特點結合起來，構成所謂疊裝式 PLC。疊裝式 PLC其 CPU、電源、 I/O 接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間是靠電纜進行聯接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統可以靈活配置，還可做得體積小巧。 ② 按功能分類。 根據 PLC 所具有的功能不同，可將 PLC 分為低檔、中檔、高檔三類。 低檔 PLC 具有邏輯運算、定時、計數、移位以及自診斷、監控等基本功能，還可有少量模擬量輸入 /輸出、算術運算、數據傳送和比較、通信等功能。主要用于 邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統。 2020 屆電子信息工程技術專業畢業（論文） 11 中檔 PLC 除具有低檔 PLC 的功能外，還具有較強的模擬量輸入 /輸出、算術運算、數據傳送和比較、數制轉換、遠程 I/O、子程序、通信聯網等功能。有些還可增設中斷控制、 PID 控制等功能，適用于復雜控制系統。 高檔 PLC 除具有中檔機的功能外，還增加了帶符號算術運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數的運算、制表及表格傳送功能等。高檔 PLC 機具有更強的通信聯網功能，可用于大規模過程控制或構成分布式網絡控制系統，實現工廠自動化。 ③ 按 I/O 點數分類。 根據 PLC 的 I/O 點數的多少，可將 PLC 分為小型、中型和大型三類。 小型 PLC 的 I/O 點數在 256 點以內；單 CPU、 8 位或 16 位處理器、用戶存儲器容量 4K 字以下。 如： GEI 型 美國通用電氣（ GE）公司 TI100 美國德洲儀器公司 F、 F F2 日本三菱電氣公司 C20 C40 日本立石公司（歐姆龍） S7200 德國西門子公司 EX20 EX40 日本東芝公司 SR20/21 中外 合資無錫華光電子工業有限公司 中型 PLC 的 I/O 點數 256~2048 點；雙 CPU，用戶存儲器容量 2~8K。 如： S7300 德國西門子公司 SR400 中外合資無錫華光電子工業有限公司 SU SU6 德國西門子公司 C500 日本立石公司 GEⅢ GE 公司 大型 PLC 的 I/O 點數在 2048 點以內；多 CPU， 16 位、 32 位處理器，用戶存儲器容量 8～ 16K。 如： S7400 德國西門子公司 GEⅣ GE 公司 C2020 立石公司 K3 三菱公司 ④ 按輸出形式分類。 按輸出形式分可分為 : R繼電器輸出 (有觸點，可帶交直流負載 )； S雙向晶閘管輸出（無觸點，帶交流負載）； T晶體管輸出（無觸點，帶直流負載）。 ⑤ 經濟性的考慮。 林進軍： 基于 PLC 的全自動洗衣機控 制仿真 選擇 PLC 時，應考慮性能價格比。考慮經濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產品。 輸入輸出點數對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數增加到某一數值后，相應的存 儲器容量、機架、母板等也要相應增加，因此，點數的增加對 CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統有較合理的性能價格比。 由于三菱 FX2N 系列的 PLC 在小型控制系統中比較占有優勢和市場，本次設計也是小型的控制系統，并且我們學習的也是三菱 FX2N 系列的 PLC，所以我們采用我們熟悉的三菱 FX2N 系列的PLC 來控制該系統。 FX2N 功能介紹 FX2N 系列是 FX 系列 PLC 家族中最先進的系列。 控制規模： 16~256 點（基本單元： 16/32/48/64/80/128 點）。 特點：（ 1） 集成型高性能。 CPU、電源、輸入輸出三位一體。對 6 種基本單元，可以以最小 8 點為單元連接輸入輸出擴展設備，最大可以擴展輸入輸出 256 點。 （ 2） 高速運算。 基本指令： s/指令。 應用指令 : s~數 100μ s/指令。 （ 3） 寬裕的存儲器。 內置 8000 步 RAM 存貯器，安裝存儲盒后，最大可以擴展到 16000 步。 （ 4） 豐富的軟元件。 輔助繼電器： 3072 點。 定時器： 256 點。 計數器： 235 點。 數據寄存器： 8000 點。 （ 5） 除了具有輸入輸出 16~256 點的一般用途，還有模擬量控制、定位控制等特殊控制。 FX2N 規格型號 FX2N 系列 PLC 的技術指標包括一 般技術指標、電源技術指標、輸入技術指標、輸出技術指標和性能技術指標。如表 給出了性能技術指標。 2020 屆電子信息工程技術專業畢業（論文） 13 表 FX2N 性能技術指標 運算控制方式 存儲程序反復運算方法（專用 LSI），中斷命令 輸入輸出控制方式 批處理方式（在執行 END 指令時），但有輸入輸出刷新指令 運算處理速度 基本指令 s/指令 應用指令 （ s~數百 μ s） /指令 程序語言 繼電器符號 +步進梯形圖方式（可用 SFC 表示） 程序容量存儲器形式 內附 8K 步 RAM，最大為 16K 步（可選 RAM， EPROM EEPROM 存儲卡盒） 指令數 基本、步進指令 基本（順控）指令 27 個，步進指令 2 個 應用指令 128 種 298 個 輸入繼電器 X000～ X267（ 8 進制編號） 184 點 合計 256 點 輸出繼電器 X000～ X267（ 8 進制編號） 184 點 輔助繼 電器 一般用 M000～ M499 500 點 鎖存用 M500～ M1023 524 點， M1024～ M3071 2048 點 合計 2572 點 特殊用 M8000～ M8255 256 點 狀態寄 存器 初始化用 S0～ S9 10 點 一般用 S10～ S499 490 點 鎖存用 S500～ S899 400 點 報警用 S900～ S999 100 點 定時器 100ms T0～ T199（ ～ ） 200 點 10ms T200～ T245（ ～ ） 46 點 1ms（積算型） T246～ T249（ ～ ） 4 點 100ms（積算型） T250～ T255（ ～ ） 6 點 模擬定時器（內附） l 點 林進軍： 基于 PLC 的全自動洗衣機控 制仿真 計數器 增 計數 一般用 C0～ C99 （ 0～ 32767）（ 16 位） 100 點 鎖存用 C100～ C199 （ 0～ 32767）（ 16 位） 100 點 增 /減 一般用 C220～ C234 （ 32 位） 20 點 計數用 鎖存用 C220～ C234 （ 32 位） 15 點 高速用 C235～ C255 中有： 1 相 60kHz 2 點， 10kHz 4 點或 2 相 30kHzl點， 5kHz l 點 數據寄 存器 通用數據 一般用 D0～ D199 （ 16 位） 200 點 寄存器 鎖存用 D200～ D511（ 16 位） 312 點， D512～ D7999（ 16 位） 7488 點 特殊用 D8000～ D8195（ 16 位） 106 點 變址用 V0～ V7， Z0～ Z7（ 16 位） 16 點 文件寄存器 通用寄存器的 D1000以后可每 500點為單位設定文件寄存器（ MAX7000 點） 指針 跳轉、調用 P0～ P127 128 點 輸人中斷、計時中斷 I0 口～ I8 口 9 點 計數中斷 I010～ I060 6 點 嵌套（主控） N0～ N7 8 點 常數 十進制 K 16 位： 32768～ +32767； 32 位： 2147483648～ +2147483647 十六進制 H 16 位， 0～ FFFF（ H）， 32 位： 0～ FFFFFFFF（ H） I/O 分配表 洗衣機 I/O 分配表如表 所示。 表 I/O 分配表 2020 屆電子信息工程技術專業畢業（論文） 15 PLC 輸入端 所接外部輸入器件 PLC 輸出入端 所接外部輸出入器件 X0 啟動按鈕 SB0 Y0 進水電磁閥 YA1 X1 停止按鈕 SB1 Y1 排水電磁閥 YA2 X2 低水位限位開關 SQ0 Y2 電磁離合器 YA3 X3 高水位限位開關 SQ1 Y3 正轉接觸器 KM1 X4 手動排水按鈕 SB2 Y4 反轉接觸器 KM2 Y5 蜂鳴器 HA PLC 接線圖 PLC 接線圖如圖 所示，圖 中的 2 標號與主電路的交流 220V 連接。 林進軍： 基于 PLC 的全自動洗衣機控 制仿真 圖 PLC 接線圖 2020 屆電子信