基于三菱fx0n系列plc的全自動洗衣機控制系統設計-資料下載頁

【導讀】工作原理、硬件知識及PLC控制系統等相關知識。制，設計了一個簡單的全自動洗衣機控制系統。代家電用品的個性。功能強、可靠性極強、編程簡單、使用方便、體積小。擬量的輸入/輸出來控制機械設備或生產過程。該設計采用三菱公司的FX0N系列可編程控制器。各系列有被已在國內廣泛使用的FX系列代替的趨勢。程序設計與調試，控制系統PLC程序。學，在此表示衷心的感謝。由于在設計過程中存在許多不足，希。起來的，現已廣泛應用于控制的各個領域。PLC自問世以來，盡管時間不長，但發展迅速。它采用一類可編程控制器，用于其內部存儲程序、執行邏輯運。可編程控制器及基有關外部設備，都應。行配置，其軟件則根據控制要求進行編寫。PLC是傳統的繼電器技術和計算機技術相結合的產物，所以在工業控制方面，它具有繼電器或通用計算機所無法比擬的特點。對可以維修的產品，可靠性包括產品的有效性和可維修性。可編程控制器的可。靠性高，表現在下列方面。

　　

【正文】 Access Memory） 。采用 D型觸發器存儲寫入的內容，只有當供電中斷或寫入時新的內容，它所存儲的內容才被擦除。它用鋰電池作為后備電源，停電后可保存數據長達 3～ 5年。 ⑵ 動態隨機讀寫存儲器 DRAM（ Dynamic Random Access Memory） 。采用電容存儲寫入的內容，由于電容要放電，因此，為維持寫入的內容不丟失，必須對它進河北能源職業技術學院 34 行重復讀出和寫入的操作，及它需要刷新電路配合使用。 2) 存儲器功能 可編程控制器的存儲器用于存放系統程序、用戶程序和數據。 ⑴ 系統程序存儲區。通常采用 PROM 和 EPROM存放系統程序。該存儲區是生產廠商直接存放的永久存儲的程序和指令。它與可編程控制器的硬件組成和部件特性有關，用戶不能訪問和修改。 ⑵ 用戶程序存儲區。存放用戶經編程設備輸入的應用程序。用戶程序存放在RAM 中，為防止電源掉電后程序的丟失，通常需安裝鋰電池，用于電源掉電時 對 RAM中用戶程序存儲區供電。調試后不需修改的用戶程序可存放在 EPROM或 EEPROM中。用戶程序存儲區容量是可編程控制器重要的性能指標。存儲區容量大，用戶程序的指令可較多，可在較復雜的控制過程中應用。 ⑶ 數據存儲區。可編程控制器運行過程中，工作數據隨時變化，這些數據存放在數據存儲區。它分為輸入數據存儲區、輸出數據存儲區、內部輔助數據存儲區等。 三菱公司 FX2N存儲器如表 53所示 .。 表 53 三菱公司 FX2N存儲器產品 型號 容量 存儲器類型 FXRAM8 可擴展到 16000 步 RAM FX E178。PROM4 可擴展到 4000 步 E178。PROM FX E178。PROM8 可擴展到 8000 步 E178。PROM FX E178。PROM16 可擴展到 16000 步 E178。PROM FXEPROM4 可擴展到 16000 步 EPROM FX2N PLC的硬件系統構成 FX2N PLC的硬件系統構成 FX2N是模塊化的 PLC，它主要由 CPU 模塊、特殊適配器、擴展 I/O模塊和特殊河北能源職業技術學院 35 功能擴展模塊構成。 ⑴ CPU 模塊 該模塊主要包括 CPU、電源和 I/O 點三部分。 CPU 主要負責程序的運 行等工作；模塊的電源不僅向 CPU供電，還要滿足與 CPU 模塊相連的其他模塊的用電需求；該模塊本身自帶一定數量的開關量 I/O 點，如果能夠滿足控制要求，則可以不再需要開關量模塊。 ⑵ 特殊適配器 特殊適配器用來將 FX 系列的擴展設備連接到 FXON 系列上的 PLC上。 ⑶ 擴展模塊 由于 CPU 模塊本身的 I/O 點非常有限、而且先模擬量 I/O點，所以有時需要數字量 I/O 模塊、模擬量 I/O 模塊等一些特殊功能模塊。 FX2N PLC 的 硬件系統配置 FX2N PLC 不需要專用的基架，可以直接安裝在導軌上。模塊之間通過 專用的擴展電纜進行連接。 河北能源職業技術學院 36 第六章課題設計 PLC 全自動洗衣機控制系統設計 全自動洗衣機 控制系統的控制要求 普通洗衣機的工作流程示意圖如圖 61所示 : 開始 進水 洗衣 排水 脫水 結束 圖 61 普通洗衣機工作流程圖 洗衣機的工作流程由進水、洗衣、排水和脫水 4 個過程組成。在半自動洗衣機中，著四個過程分別用相應的按鈕開關來控制。全自動洗衣機中，這 4 個過程可做到全自動依次運行，直至洗衣結束。 自動洗 衣機的進水、洗衣、排水和脫水是通過水位開關、電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控制，從而實現自動控制的。水位開關用來控制進水到洗衣機內高、中、低水位；電磁進水閥起著通 /斷水源的作用。進水時，電磁進水閥打開，將水河北能源職業技術學院 37 注入；排水時，電磁排水閥打開，將水排出；洗衣時，洗滌電動機啟動；脫水時，脫水桶啟動。 全自動洗衣機控制系統的要求是能實現“正常運行”和“強制停止”兩種控制方式。 1) 正常運行 “正常運行”方式具體控制要求如下： ⑴ 將水位通過水位選擇開關設在合適的位置（高、中、低），按下“啟動” 按扭，開始進水，達到設定的水位（高、中、低）后，停止進水； ⑵ 進水停止 2s 后開始洗衣； ⑶ 洗衣時，正轉 20s，停 2s，然后反轉 20s，停 2s； ⑷ 如此循環共 5次，總共 220s 后開始排水，排空后脫水 30s； ⑸ 然后再進水，重復（ 1）～（ 4）步，如此循環共三次； ⑹ 洗衣過程完成，報警 3s 并自動停機。 2) 強制停止 “強制停止”方式具體控制要求如下： ⑴ 若按下“停止”按扭，洗衣過程停止，即洗滌電機和脫水桶轉、進水電磁閥和排水電磁閥全部閉合； ⑵ 可用手動排水開關和手動脫水開關進行手動排水和脫水。 全自動洗衣機 控制系統的 PLC 選型和資源配置 控制系統構成圖 展開系統圖如圖 62所 河北能源職業技術學院 38 脫水桶洗滌電動機電磁排水閥電磁進水閥水位檢測設備（高 中 低）水位選擇（高 中 低 ）手動脫水開關 手動排水開水停止按扭啟動按扭 圖 62全自動洗衣機控制系統圖 框架配置圖 全自動洗衣機控制采用三菱公司 FX2N系列 PLC。 PLC 框架配置如圖 63所示。 FX2N E2PROM16C P U 模 塊 圖 63 PLC框架配置圖 由于 CPU 模塊有 16 點數字量輸入，有 16點數字量輸出，所以不再需要輸入 /輸出模塊。采用 I/O 分配采用自動分配方式，模塊上的輸入端子對應的輸入地址河北能源職業技術學院 39 是 X0～ X15， 輸出端子對應的輸出地址是 Y0～ Y11。 CPU 模塊采用三菱公司的 FX2N32MR001模塊，它控制著整個系統按照控制要求有條不紊地運行。同時由于該模塊采用交流 220V 供電，并且自帶 16 個數字量輸入點和 16個數字量輸出點，完全能滿足全自動洗衣機控制系統的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數字量輸入和輸出模塊。 全自動洗衣機控制系統程序設計和調試 編程軟件 編程軟件采用三菱公司為其生產的 PLC而設計的編程軟件 GXDeveloper。 控制系統的 順序功能圖 如下頁的圖 64所示。 河北能源職業技術學院 40 圖 64 整個控制系統的順序功能圖 河北能源職業技術學院 41 、安裝和調試 將 各個輸入 /輸出端子和實際控制系統中的按扭、所需控制設備正確連接，完成硬件的安裝。全自動洗衣機程序是有 GXDeveloper 軟件的指令完成，正常工作時程序存放在存儲卡中，若要修改程序，先將 PLC 設定在 STOP 狀態下，運行GXDeveloper 編程軟件，打開全自動洗衣 機程序，即可在線調試，也可用編程器進行調試。 全自動洗衣機控制系統 PLC程序 這個控制系統的輸入有啟動按扭、停止按扭、水位選擇開關（高水位、中水位、低水位）、手動排水開關、自動排水開關、高水位浮球開關、低水位浮球開關、水排空浮球開關共 11 個輸入點。具體的輸入分配如表 66所示。 表 65輸入地址分配 輸入地址 對應的外圍設備 X000 啟動按扭 X001 停止按扭 X002 水位選擇開關（高水位） X003 水位選擇開關（中水位） X004 水位選擇開關（低水位） X005 手動排水開關 X006 自動排水開關 X007 高水位浮球開關 X010 中水位浮球開關 X011 低水位浮球開關 X012 水排空浮球開關 河北能源職業技術學院 42 這個控制系統需要控制的外部設備有進水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動機、脫水桶、報警器共 5個設備。但是由于洗滌電動機有正轉和反轉兩個狀態，分別都應正轉繼電器和反轉繼電器，所以輸出點應該有 6 個。具體的輸出分配如表 66所示。 表 66輸出地址分配 輸出地址 對應的外圍設備 Y000 進水電磁閥 Y001 排水電磁閥 Y002 洗滌電機正轉繼電器 Y003 洗滌電機反轉繼電器 Y004 脫水桶 Y005 報警器 河北能源職業技術學院 43 源程序 在本程序中， M0是按下啟動按扭的輔助繼電器； M1是判斷洗衣機水位是否和設定水位不一致的輔助器； M2 是判斷洗衣機水位是否和設定水位一致的輔助器；M3 是停止自動洗衣機 的輔助繼電器。 圖 67 輔助繼電器 的梯形圖 河北能源職業技術學院 44 正常情況下，按下啟動按扭或者 脫水完畢，而且洗衣大循環未到 3次時，開始進水，當水位到設定水位后停止 進水，等待 2s后進入洗衣過程。在強制停止情況下，當停止按扭按下時立即停止進水。 圖 68進水的梯形圖 河北能源職業技術學院 45 進水到設定水位 2s 后，開始洗衣，先正轉 20s，然后再反轉 20s，這樣循環 5次后進入排水過程。 圖 69洗衣的梯形圖 河北能源職業技術學院 46 洗衣過程完畢后，進入排水過程。水排空后停止排水。 圖 610 排水的梯形圖 河北能源職業技術學院 47 水排空后，開始脫水，脫水 30s 后停止脫水。因為判斷水排空是否在排水完畢后，所以要用到排水完畢輔助繼電器。 脫水的梯形圖 如 圖 611 所示 。 圖 611脫水的梯形圖 河北能源職業技術學院 48 洗衣大循環 3次后，開始洗完報警過程， 3s 后停止報警，這樣整個洗衣過程結束。 圖 612洗完報警的梯形圖 設計小結 通過該系統的設計，對三菱 FX 系列的特點有了更深的理解，全自動洗衣機控制系統利用了三菱 FX 系列 PLC 的特點，對按扭、電磁閥、開關等其他一些輸入 /輸出點進行控制，實現了洗衣機洗衣過程的自動化。 河北能源職業技術學院 49 第七章 結束語 感謝我的導師 趙金洪老師 ， 您 嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣； 您 循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 而且 這片論文的每個細節，都 離不開 您 的細心指導。而 您 開朗的個性和寬容的態度， 尤其是您課上如父母課下如朋友的態度使我頗為感動。 感謝我的室友們，從遙遠的家來到這個陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間 姐妹 般的感情，維系著寢室那份家的融洽。 時光如梭 ， 還記得三年前我們懷著夢想踏進緣分天空，這幾年來我們共享快樂，共度難關，我們已成無血緣關系的家人，可天下無不散之宴席，但請不要悲傷，天涯若比鄰，我愿將心與明月隨君開啟下一段征程。 感謝我的 父母 ，焉得諼草，言樹之背，養 育之恩，無以回報，你們永遠健康快樂是我最大的心愿。 感謝河北能源職業技術學 院，感謝您給我這個結識這么多好老師好同學的機會，感謝您對我的栽培，今日我以能源為榮，明日能源以我為傲。 有位名人曾說過：“人生最精彩的不是實現夢想的瞬間而是實現夢想的過程”，我已深有體會。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我 最 誠摯的謝意 ! 河北能源職業技術學院 50 第 八 章 參考文獻 廖常初 .可編程控制器應用技術（第三版） ， 重慶：重慶大學出版社、 1998 廖常初 .PLC 梯形圖程序的設計方法與技巧 ， 電工技術、 19981999 廖常初 周林 .PLC 的功能指令 ， 電工技術、 19992021 張立 .PLC 應用開發技術與工程實踐， 北京：人民郵電出版社、 何衍慶 .常用 PLC 應用手冊 ， 北京：電子工業出版社， 三 菱 電 機 .FX1S,FX1N,FX2N,FX2NC 編程手冊 .2021. 王曉軍等 .可編程控制器原理及應用，北京：化學工業出版社， 鄒金曹 .可編程控制器及其系統，重慶：重慶大學出版社， 張進秋等 .可編程控制器及應用實例，北京：機械工業出版社 。