PLC课程设计课题：全自动洗衣机控制班级：电气 0902姓名：学号：指导老师：日期：2018.12.27——12.31基于PLC的全自动洗衣机控制 (2)一、题目部分 (3)1.1课题内容 (3)1.2设计目标及参数 (3)1.3 课题要求 (3)二、总体思路 (4)2.1全自动洗衣机控制系统的控制要求 (4)2.1.1 全自动洗衣机的工作原理 (4)2.2全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置 (5)2.2.1控制系统构成图 (5)2.2.2模块功能概述 (7)2.3全自动洗衣机控制系统的电气控制 (9)三、电气设计部分 (9)3.1电器元件的选择 (10)4.4 程序梯形图 (27)五、总结 (29)六、参考文献 (30)基于PLC的全自动洗衣机控制摘要：随着科学技术不断进步和社会飞速发展，洗衣机成为人民日常生活息息相关的家用电器产品。

洗衣机的全自动化、多功能化、智能化是其发展方向。

基于全自动洗衣机的应用日益广泛，本次设计利用三菱公司生产的PLC控制全自动洗衣机，与传统的继电器逻辑控制系统相比较，洗衣机可靠性、节能性得到了提高。

PLC控制不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少，与此同时系统维修简单、维修时间缩短。

本文首先介绍了洗衣机的发展，然后重点介绍了洗衣机的设计，对程序流程图及编程软件进行了说明，最后对系统进行了仿真。

本次设计采用步进顺控指令编程，根据工艺要求编程简单、可允许双线圈使用，PLC采样按钮及限位开关外部输入信号的变化，执行相应的程序，然后输出控制电机正反转及脱水处理。

最后就本课题所做的工作进行了总结，并对进一步的研究提出了自己的看法。

本次设计的全自动洗衣机工艺要求有待改善，不可以单独脱水及洗衣时间的设置；由于时间有限，没做进一步的改善。

基于全自动洗衣机在日常生活中广泛运用，本设计具有广泛的推广价值。

关键词：全自动洗衣机；PLC控制；步进顺控指令一、题目部分1.1课题内容根据设计参数和控制要求，设计一全自动洗衣机，画出其运行框图及梯形图控制程序的编制，并画出硬件接线图。

1.2设计目标及参数<1）按下启动按扭及水位选择开关，开始进水直到高<中、低）水位，关水<2）洗涤时，正转15秒，停3秒，然后反转15秒，停3秒<3）如此循环5次，总共1080秒后开始脱水并继续排水，排空后脱水30秒<4）开始清洗，重复3次<5）清洗完成，报警10秒并自动停机<6）若按下脱水按扭，可手动脱水<7）按下停止按钮可实现手动停止进水、排水、脱水及报警1.3 课题要求1. 根据课题的控制要求完成设计2. 对传感器选型并列出选型依据3．写出程序流程图及代码4. 完成课程设计说明书二、总体思路2.1全自动洗衣机控制系统的控制要求2.1.1 全自动洗衣机的工作原理普通洗衣机的工作流程示意图如图2.1所示洗衣机的工作流程由进水、洗衣、排水、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运行，直至洗衣结束。

全自洗衣机的洗衣桶<外桶）和脱水桶<内桶）是以同一心安放的，内桶可以旋转，作为脱水用。

内桶的周围有许多小孔，使内桶和外桶的水流相通，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。

进水时通过控制系统将进水电磁阀打开，经进水管将水注入到外桶。

排水时，通过控制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，此时脱水桶并不旋转。

脱水时，控制系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。

高、中、低水位控制开关分别用来检测高、中、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。

图2.1 普通洗衣机的工作流程示意图2.1.2控制设备要求全自动洗衣机控制系统的要求是能实现“正常运行”和“手动停止”两种控制方式。

1.正常运行“正常运行”方式具体控制要求如下：<1）将水位通过水位选择开关设在合适的位置<高、中、低），按下“启动”按钮，开始进水，达到设定的水位<高、中、低）后，停止进水。

<2）进水停止后开始洗衣。

<3）洗衣时，正转15s，停3s，然后反转15s，停3s。

<4）如此循环共30次，总共1080s后开始排水并继续脱水<5）然后再进水，重复<1）<4）步，如此循环共3次。

<6）洗衣过程完成，报警10s并自动停机。

2.强制停止“强制停止”方式具体控制要求如下:<1）若按下“停止”按钮，洗衣过程停止，即洗涤电机和脱水桶停止转动、进水电磁阀和排水电磁阀全部闭合。

<2）可用手动脱水开关进行手动脱水。

【注】“正常运行”和“强制停止”两种模式的运行是一样的。

2.2全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置2.2.1控制系统构成图1.控制系统图控制系统图如图2.2所示图2.2 全自动洗衣机控制系统图2.PLC的选型全自动洗衣机控制采用三菱公司的FX2N系列整体式PLC。

根据设计要求，全自动洗衣机共有12个输入点，6个输出点，故选择PLC的型号为FX2N-32MR001，如下图2.3所示。

图2.3 FX2N-32MR0013.I/O模块的选择和I/O地址分配开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为PLC 内部接受的低电压信号，并实现PLC内、外信号的电气隔离。

选择时主要应考虑以下几个方面：1）输入信号的类型及电压等级2）输入接线方式3）注意同时接通的输入点数量4）输入门槛电平开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。

选择时主要应考虑以下几个方面：1）输出方式2）输出接线方式3）驱动能力4）注意同时接通的输出点数量5>输出的最大电流与负载类型、环境温度等因素有关由于CPU模块有16点数字量输入，有16点数字量的输出，所以不再需要输入、输出模块。

采用I/O分配采用自动分配方式，模块上的输入端子对应的输入地址是X000X017，输出端子对应的输出地址是Y000Y017。

2.2.2模块功能概述FX2N系列PLC硬件组成与其他类型PLC基本相同，主体由三部分组成，主要包括中央处理器CPU、存储系统和输入、输出接口。

PLC的基本结构如图1-1所示。

系统电源有些在CPU模块内，也有单独作为一个单元的，编程器一般看作PLC的外设。

PLC内部采用总线结构，进行数据和指令的传输。

外部的开关信号、模拟信号以及各种传感器检测信号作为PLC的输入变量，它们经PLC的输入端子进入PLC的输入存储器，收集和暂存被控对象实际运行的状态信息和数据；经PLC内部运算与处理后，按被控对象实际动作要求产生输出结果；输出结果送到输出端子作为输出变量，驱动执行机构。

PLC的各部分协调一致地实现对现场设备的控制。

<1）中央处理器CPUCPU的主要作用是解释并执行用户及系统程序，通过运行用户及系统程序完成所有控制、处理、通信以及所赋予的其它功能，控制整个系统协调一致地工作。

常用的CPU主要有通用微处理器、单片机和双极型位片机。

<2）存储器模块随机存取存储器RAM用于存储PLC内部的输入、输出信息，并存储内部继电器<软继电器）、移位寄存器、数据寄存器、定时器／计数器以及累加器等的工作状态，还可存储用户正在调试和修改的程序以及各种暂存的数据、中间变量等。

只读存储器ROM用于存储系统程序。

可擦除可编程序的只读存储器EPROM 主要用来存放PLC的操作系统和监控程序，如果用户程序已完全调试好，也可将程序固化在EPROM中。

<3）输入输出模块可编程序控制器是一种工业控制计算机系统，它的控制对象是工业生产过程，与DCS相似，它与工业生产过程的联系也是通过输入输出接口模块(I/O>实现的。

I/O模块是可编程序控制器与生产过程相联系的桥梁。

PLC连接的过程变量按信号类型划分可分为开关量<即数字量）、模拟量和脉冲量等，相应输入输出模块可分为开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和脉冲量输入模块等。

<4）编程器编程器是PLC必不可少的重要外部设备。

编程器将用户所希望的功能通过编程语言送到PLC的用户程序存储器中。

编程器不仅能对程序进行写入、读出、修改，还能对PLC的工作状态进行监控，同时也是用户与PLC之间进行人机对话的界面。

随着PLC的功能不断增强，编程语言多样化，编程已经可以在计算机上完成。

CPU模块采用三菱的FX2N32MR001<AC/DC/继电器）模块，它控制着整个系统按照控制要求有条不紊地进行。

同时由于该模块采用交流220V供电，并且自带16个数字量输入点和16个数字量输出点，完全能满足全自动洗衣机控制系统的要求，所以不再需要另外的电源模块、数字量输入和输出模块。

2.3全自动洗衣机控制系统的电气控制全自动洗衣机在工作过程中，需要靠电动机完成洗衣、清洗、脱水，在此过程中，还需要实现正反转，电气部分要在PLC程序控制下自动完成。

电气控制部分主要由电动机驱动波盘来实现正反转，电动机在快速转换过程中，电势能能够快速转换，但是电机内部磁场和电势不是同步转换的，因此再设计过程中需要考虑电机有一个暂停的过程，以便电机可靠地转换电势方向下，否则直接影响洗衣机的洗涤和脱水程序。

电机在正反转自动切换时要能保证高效、安全。

全自动洗衣机通过排空检测开关<SQ1）、高水位检测开关<SQ2）、中水位检测开关<SQ3）、低水位检测开关<SQ4）来检测水位高度的位置<检测开关遇水就通：ON，离水就断：OFF）。

水位选择有一个选择按钮来完成，水位浮球开关用来采样水位信息，由于水位浮球开关是机械式的，通过通断信号输入PLC，由PLC 来控制进水阀和排水阀动作。

三、电气设计部分如下图3.1为全自动洗衣机的PLC控制系统电路图。

通过PLC来实现电动机的正反转，并且实现洗衣机按预先设置的程序自动执行，完成洗衣。

当需要手动排水与脱水时，可强制止自动程序的运行，跳出自动切换到手动操作。

为防止全自动洗衣机在工作过程中，电路发生短路，损坏电动机和电路中的各种电气设备，因此在主电路中安装了熔断器，当电路出现短路故障时，能迅速、可靠的断开电源。

全自动洗衣的电机容量较小，主电路中的熔断器可同时作为控制电路的短路保护，所以在主电路中使用熔断器就足够了。

PLC部分和开关电源那的熔断器也是为了防止电路过电流，保护电路和电路中的电器元件。

全自动洗衣机在无人问津的情况下可能长时间运行，为防止电机绕组的温升超过额定值而损坏，采用热继电器作为保护元件，与熔断器搭配使用，可靠地保护电动机。