1、- 0 -河南机电高等专科学校课 程 设 计 论 文论 文 题 目 ： 全自动洗衣机 PLC控制系统设计系 部 自动控制系 专 业 计算机控制技术 班 级 自动化 091 学生姓名 王晓梅 学 号 081415119 成 绩 2011 年 12 月 13 日- 1 -目 录1、PLC 控制系统设计。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。1.1PLC控制系统设计的基本原则。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。1.2PLCI/O模块的选择步骤与原则。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。2、全自动洗衣机 PLC控制。 。
2、。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。2.1课题内容。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。2.2控制要求。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。2.3点号表。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。2.4梯形图。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。
3、。 。 。 。 。 。 。 。2.5梯形图程序调试。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。3、课程设计总结。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。参考文献。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。- 2 -摘要PLC英文全称 Program Logic Controller,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可
4、编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC 是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于 PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而 PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题。1
5、、PLC 控制系统设计1.1PLC控制系统设计的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计 PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：1.最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥 PLC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计 PLC 控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。2.保证 PLC控制系统安全可靠保证 P
6、LC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以确保控制系统安全可靠。例如：应该保证 PLC 程序不仅在正常条件下运行，而且在非正常情况下（如突然掉电再上电、按钮按错等） ，也能正常工作。3.力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高产品的- 3 -质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济，而且
7、要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高指标。4.适应发展的需要由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模块、I/O 点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。1.2PLCI/O 模块的选择步骤与原则一般 IO 模块的价格占 PLC价格的一半以上。PLC 的 IO 模块有开关量 IO 模块、模拟量IO 模块及各种特殊功能模块等。不同的 IO 模块，其电路及功能也不同，直接影响 PLC的应用范围和价格，应当根据实际需要加以选择。1.2.1开关量 IO 模块的选
8、择 1、开关量输入模块的选择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开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流 5、12、24、48、60等；交流 110、220等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考
9、虑。一般 5、12、24用于传输距离较近场合，如 5输入模块最远不得超过米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。2）输入接线方式开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式，如图 6-2所示。图 6-2开关量输入模块的接线方式 a)汇点式输入 b)分组式输入汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM） ；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，一般选用汇点式的。3）注意同时接通的输入点数量对于选用高密度的输入模块(如 32- 4 -点、48 点等)，应
10、考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60。4）输入门槛电平为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远，具体可参阅 PLC说明书。2、开关量输出模块的选择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）输出方式开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢
11、（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过 1HZ） 、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。2）输出接线方式开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式，如图 6-3所示。图 6-3开关量输出模块的接线方式 a)分组式输出 b)分隔式输出分组式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据 PLC输出设备的电源类型和电压等级的
12、多少而定。一般整体式 PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。3）驱动能力开关量输出模块的输出电流(驱动能力)必须大于 PLC 外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。4）注意同时接通的输出点数量选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，如一个 220V2A 的点输出模块，每个输出点可承受 2A的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是 16A(82A)，通常要比此值小得多。一般来讲，同时接通的点数不要超出同一公共
13、端输出点数的 60。5)输出的最大电流与负载类型、环境温度等因素有关开关量输出模块的技- 5 -术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的最大电流。另外，晶闸管的最大输出电流随环境温度升高会降低，在实际使用中也应注意。1.2.2 模拟量 IO 模块的选择模拟量 IO 模块的主要功能是数据转换，并与 PLC内部总线相连，同时为了安全也有电气隔离功能。模拟量输入（AD）模块是将现场由传感器检测而产生的连续的模拟量信号转换成 PLC内部可接受的数字量；模拟量输出(DA)模块是将 PLC内部的数字量转换为模拟量信号输出。典型模拟量 IO 模块的量程为-10V 10V、0 10V、420mA 等，
14、可根据实际需要选用，同时还应考虑其分辨率和转换精度等因素。一些 PLC制造厂家还提供特殊模拟量输入模块，可用来直接接收低电平信号（如 RTD、热电偶等信号） 。1.2.3、特殊功能模块的选择目前，PLC 制造厂家相继推出了一些具有特殊功能的 IO模块，有的还推出了自带 CPU的智能型 IO 模块，如高速计数器、凸轮模拟器、位置控制模块、PID 控制模块、通信模块等。2.2控制要求1、按下启动按扭及水位选择开关，2、注水直到高（中、低）水位，关水3、2 秒后开始洗涤4、洗涤时，正转 30秒，停 2秒，然后反转 30秒，停 2秒5、如此循环 5次，总共 320秒后开始排水，排空后脱水 30秒6、开
15、始清洗，重复（2）（5） ，清洗两遍7、清洗完成，报警 3秒并自动停机8、若按下停车按扭，可手动排水（不脱水）和手动脱水（不计数）输入点：输出点：启动 10001低水位检测 10009启动洗衣机 00001停止 10002手动排水 10010进水阀 00002高水位 10003手动脱水 10011正转 00003中水位 10004反转 00004低水位 10005排水 00005排空检测 10006脱水 00006高水位检测 10007报警00007中水位检测 100082.3点号表- 6 -x1启动信号 y1启动指令x2停止信号 y2进水阀控制x3高水位 y3正转及脱水x4中水位 y4反转x
16、5低水位 y5排水x6排空检测 y6报警 x7高水位检测x10中水位检测x11低水位检测x12手动排水x13手动脱水2.4 梯形图 - 7 - 9 - 10 -2.3组态设计- 11 -2.5 梯形图程序调试按下启动按钮 K4，LED1 亮；进水 LED2亮，2 秒后，转盘顺时针旋转动 30秒，然后停 2秒，转盘逆时针旋转转动 30秒，停 2秒；如此循环 5次后排水，按 PB进行排空检测，LED6 亮；脱水 30秒，LED7 亮。清洗完成后报警 3秒自动停机，LED8 亮。分析如下 1、初始脉冲 M8002使初始状态 S0置为 1,当按驱动按钮 X0.先选择了水位,程序类型后再按 X0起动的.
17、2、按 X04,选择的是全程序.按 X05,选择的是简单程序.本来是以 X04为全程序 ,X04非作为简单程序,但在程序结束的时候,不能令 M0置零.所以增加了 X05作为简单程序的选择按钮.3、X01 控制高水位,按 X01,起动 M1,并自锁.X02 控制中水位,按 X02,起动 M2,并自锁.X03 控制低水位,按 X03,起动 M3,并自锁.4、状态转入 S0后,对 C2,C3清零.并且,由 M1 M2 M3与 X0作为对 S20的转移条件 .5、状态转移到 S20,驱动Y0(进水).当 X2闭合,即 M1置 1,状态转移 S21;当 X3闭合,即 M2置 1,状态转移S31当 X4闭
18、合,即 M3置 1,状态转移 S416、状态转移到 S21时,T0 计时 25秒(进水 25秒),然后 T0置 1,状态转移到 S22.状态转移到 S31 时,T1 计时 15秒(进水15秒),然后 T1置 1,状态转移到 S22.状态转移到 S41时,T2 计时 10秒(进水 10秒),然后 T2置 1,状态转移到 S22.7、状态转移到 S22,对 Y0清除指令,即停止进水.当 Y0停止时,即 Y0非置 1,状态转移到 S23.8、状态转移到 S23,如果选择的是全程序(按 X04),那么对 C0清零.如果选择的是简单程序(按 X05),那么对C1清零.CO 非,C1 非置 1,状态转移到
19、 S24.9、状态转移到 S24,起动 Y02(电机正转),T3 计时 3秒.计时完毕状态转移到 S25.正转完毕.10、状态转移到 S25,起动 Y03(电机反转),T4 计时 2秒.计时完毕后,无论选择的是全程序还是简单程序(无论按 X04还是 X05)状态都转移到 S26.11、状态转移到 S26,T5计时 1秒,然后 T5置 1.如果选择的是全程序(按 X04),那么 C0计数,当计数不够 200次时,状态转移到 S24.计数满 200次时,状态转移到 S27.如果选择的是简单程序(按 X05),那么 C1计数,当计数不够 100次时,状态转移到 S24.计数满 100次时,状态转移到
20、 S27.12、状态转移到 S27,起动 Y01(排水).T7 计时 20秒,然后 T7置 1,状态转移到 S28.13、状态转移到 S28,起动 Y04(脱水),T8 计时 10秒.如果选择的是全程序(按 X04),那么 C2计数,当计数不够 3次时,状态转移到 S20.计数满 3次时,状态转移到 S0.如果选择的是简单程序(按 X05),那么 C3计数,当计数不够- 0 -2次时,状态转移到 S20.计数满 2次时,状态转移到 S0.步进阶梯结束.程序结束. 课程设计总结随着毕业日子的到来，课程设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这
21、几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不
22、会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我们的指导老师罗老师、朱老师和李老师对我们悉心的指导，感谢老师们给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。
