基于三菱PLC的全自动洗衣机控制系统设计
目录
一、课程设计目的
二、课程设计内容
三、课程设计要求
四、课程设计步骤
1、总体方案的设计
2、硬件结构及选型
3、控制流程图
4、输入输出点表
5、状态转移图
7、步进指令程序
8、梯形图程序
9、组态王部分
五、设计总结及心得体会
六、主要参考书
一、课程设计目的
1．熟悉PLC的硬件结构及三种编程语言。
2．熟悉PLC控制系统设计的基本流程与步骤。
3. 训练学生PLC的基本编程思想。
4. 学会使用组态王软件设计上位机监控系统。
二、课程设计内容
1. 以三菱PLC为主控制器，设计波轮式全自动洗衣机的控制系统
2. 通过设计，可以自动实现洗衣机的进水、洗衣、脱水等过程。
3. 学会使用步进顺控指令及触点、线圈指令两中方法编写程序。
三、课程设计要求
1.了解全自动洗衣机的硬件结构、工作过程、并分析其控制要求。
2.设计其控制方案。
3.列出输入、输出点表，并画出硬件接线图。
4.画出其状态转移图。
5.用步进指令编写其控制程序并调试。
6.用触点、线圈指令编写其控制程序并调试。
7.撰写实训报告（包括调试总结报告；
四、课程设计步骤
1、总体方案的设计
1、按下启动按钮，PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好起动进水电磁阀门，起动时开始进水。
2、等到水位达到规定值（即水位(高、低)选择决定时停止进水2s后并开始洗涤正转。
3、正洗15S后，开始洗涤反转，反转15S，洗衣5次。
4、若正反转没有满5次，则返回从正洗开始的动作；若正反洗满5次，则启动排水电磁阀开始排水。
5、水位下降到低水位时开始脱水并继续排水，脱水30S即完成一次从进水到脱水的大循环过程，触发排空传感器则脱水完成。整个洗衣全过程运行3次。
6、脱水完成后，酸碱传感器进行检测PH值（检测衣物上洗衣液是否洗净，如PH值未达标，则进行漂洗操作，直至漂洗到PH标准。
7、漂洗完成后，风热烘干+消毒警示灯亮，将进行风热烘干+消毒环节，对衣物进行消毒，并同时进行电机正转3秒，反转3秒。
8、洗衣结束，则进行洗涤报警，报警闪烁6次后，结束全部过程，自动停机。
2、硬件结构及选型
（1）I/O储存器容量的估算：
PLC常用的内存有EPROM（可擦除可编程只读存储器）、EEPROM（带电可擦除可编程只读存储器）和带锂电池供电的RAM。一般微型和小型PLC的存储容量是固定的，介于1—2KB之间。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略地估算。根据经验，每个I/O点及有关功能元件占用的内存量大致如下：
开关量输入元件：10—20 B/点
开关量输出元件：5—10 B/点
定时器/计数器：2 B/个
模拟量：100—150 B/个
通信接口：一个接口一般需要300B以上
根据上面算出的总字节数再考虑增加25%左右的备用量，就可估算出用户程序所需的内存容量，从而选择合适的PLC内存。
综上所述及根据老师要求，该系统最终选用三菱FX2N-32MR。
作为重要存储介质的硬盘，其旋转部分也采用了BLDC电机。由于它是需要长时间运转的电机，因此耐用性很重要。当然，它还有极力抑制电力消耗的用途。
3、控制流程图
|
|
|
4、输入输出点表
|
输入 |
输出 |
||
|
启动按钮 |
X000 |
电机正转控制 |
Y000 |
|
停止按钮 |
X001 |
电机反转控制 |
Y001 |
|
排水按钮 |
X002 |
进水电磁阀 |
Y002 |
|
脱水按钮 |
X003 |
排水电磁阀 |
Y003 |
|
高水位开关 |
X005 |
脱水电磁阀 |
Y004 |
|
低水位开关 |
X006 |
漂洗指示灯 |
Y005 |
|
水位排空传感器 |
X007 |
报警蜂鸣 |
Y006 |
|
高水位传感器 |
X010 |
风热烘干+消毒指示灯 |
Y015 |
|
低水位传感器 |
X011 |
||
|
酸碱传感器 |
X016 |
||
5、状态转移图
|
|
|
7、步进指令程序
8、梯形图程序
M0是程序启动的辅助继电器，M1是判断水位是否不一致的辅助继电器，M2是判断水位是否一致的辅助继电器。
进水过程：通过M1判断洗衣机水位与设定值不一致，则触发Y002进水电磁阀，洗衣机开始进水。进水达到预设值M2断开，进水暂停2s.
C1为大循环计数，T3为脱水计时，是为了脱完水后，进行大循环计数。
洗衣过程：进水暂停计时结束后，开始正转洗衣15s,正转结束后进行反转。反转洗衣15s,反转结束后暂停2s。
排水过程：C0为正反洗衣循环，计数5次。计数满5次后结束，C0的常开触点得电，触发Y003排水电磁阀开始排水。按下X002排水按钮可以手动排水。X007水位排空传感器水排空后停止排水。
脱水过程：触发X007水位排空传感器后脱水电磁阀得电，开始脱水，脱水计时30s后结束。按下X003脱水按钮可以手动使洗衣机脱水。
烘干+消毒过程：C2为洗衣大循环的计数器，计数1次大循环，大循环结束后C2的常开触点得电，Y015烘干+消毒警示灯亮起，开始正转烘干+消毒6s，暂停2s反转烘干+消毒6s，暂停2s。
报警过程：反转烘干+烘干+消毒暂停计时T16结束后,T16的常开触点得电，烘干+烘干+消毒蜂鸣响起，持续响30s后停止。
9、组态王部分
五、设计总结及心得体会
通过为期三周的PLC课程设计，让我们小组对PLC整体的设计思路有了很大的提升，下面是我们小组对整个PLC课程设计的过程做一下简单的总结及其心得体会：
首先，在收到老师的题目后，进行选题时，对全自动洗衣机PLC设计有了思路，因此本次课程设计我们选择了全自动洗衣机课程设计。
六、主要参考书
[1] 罗大海，诸葛茜.流体力学简明教程.北京：高等教育出版社，1987.
[2] 钱学森，宋健.工程控制论修订本：上册[M].北京：科学出版社，1980
[3] 熊幸明.电气控制与PLC第二版. 北京：机械工业出版社，2017.6
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