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1、可编程控制器（PLC）和PLC控制系统摘要该毕业设计介绍了可编程控制器（PLC）和PLC控制系统的基本知识，包括PLC的定义、特点、分类、技术指标、基本结构、工作原理、硬件知识及PLC控制系统等相关知识。并且，根据全自动洗衣机的工作原理，采用三菱公司的FXON系列的PLC实现控制，设计了一个简单的全自动洗衣机控制系统。全自动洗衣机通过了可编程控制器来实现洗涤过程，省时省力，充分体现了现代家电用品的个性。 关键词：全自动洗衣机 PLC FXON系列前言 可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能性强、可靠性极强、编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处
2、理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。该设计采用三菱公司的FXON系列可编程控制器。三菱公司的各系列有被已在国内广泛使用的FX系列代替的趋势。我们在这里有必要详细介绍三菱的FX系列可编程控制器的性能指标，硬件组成和指令。PLC的学习比一般编程学习困难在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的编程技术，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的PLC型号，然后进行资源配置，设计控制系统。该设计为全自动洗衣机的PLC控制，主要介绍了全自动洗衣机的工作原理，控制系统的PLC的选型和资源的配置，控制系统程序设计与
3、调试，控制系统PLC程序。最后，对于在设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学，再次表示衷心的感谢。由于在设计过程中存在许多不足，希望老师和同学指正。目录摘要1前言2第一章 绪论51.1 概论51.1.1 PLC的定义51.2 PLC的特点51.2.1 可靠性高61.2.2 易操作性71.2.3 灵活性81.2.4 机电一体化91.3 PLC 的分类91.3.1按结构分类91.3.2按输入/输出点数分类101.3.3按功能分类11 1.3.4按编程语言分类11 1.4 PLC的主要技术指标11 1.4.1编程语言11 1.4.2储蓄容量12 1.4.3输入/输出点数13 1.4.4扫描速度13
4、 1.4.5指令种类和数量14 1.4.6内部寄存的种类和数量14 1.4.7智能模块的种类和数量14 1.4.8环境条件14 1.4.9可扩展性14 1.4.10 可靠性15 1.4.11易操作性16 1.4.12经济性16第二章 PLC的结构17 2.1PLC的基本结构17 2.2整体式的结构PLC17 2.3模块式结构的PLC17 2.4PLC各组成部分介绍18 2.5基本指令19第三章 PLC的工作原理21 3.1循环扫描技术213.2PLC的输入/输出的响应时间22 第四章 PLC的控制系统设计原则和设计步骤254.1设计原理254.2设计步骤25第五章 PLC的硬件知识255.1P
5、LC模块介绍255.2FX2N PLC的硬件系统构成34第六章 课程设计PLC全自动洗衣机控制系统设计366.1全自动洗衣机控制系统的设计要求366.2全自动洗衣机控制系统的PLC选型和资源配置366.3全自洗衣机控制系统程序设计和调试396.4全自动洗衣机控制PLC程序416.5设计小结48第七章 结束语49第一章 绪论 首先介绍一下可编程控制器（PLC）和PLC控制系统的基本知识，包括PLC的产生和发展、特点、技术指标、基本结构、工作原理及PLC控制系统等相关知识。 1.1概述可编程控制器是在计算机技术、通讯技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现在已经广泛应用于控制的各个领域。它以
6、微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。1.1.1 PLC的定义PLC自问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，国际电工委员会(IEC)先后颁布了PLC标准的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定义：“可编程控制器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。它采用一类可编程控制器，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。可编程控制器及基有关外部设备，都应按易于与工业控制
7、系统联成一个整体，易于扩充基其功能的原则设计的。”总之，可编程控制器是一台专为工业环境而设计的计算机，它是将传统的计算机技术、继电器技术和通信技术相融合而发展起来的一种新型的控制装置。在具体国内工业应用中，由于它不是针对某一具体的工业应用，因此它的硬件应根据实际需要来进行配置，其软件则根据控制要求进行编写。1.2 PLC的特点PLC是传统的继电器技术和计算机技术相结合的产物，所以在工业控制方面，它具有继电器或通用计算机所无法比拟的特点。1.2.1可靠性高对可以维修的产品，可靠性包括产品的有效性和可维修性。可编程控制器的可靠性高，表现在下列方面。 与继电器逻辑控制系统比较，可编程控制器可靠性提高
8、的主要原因如下： 可编程控制器不需要大量的活动部件和电子元件，它接线大大减少，与此同时，系统的维修简单，维修时间短，因此，可靠性得到提高。 可编程控制器采用一系列可靠性设计的方法进行设计，如冗余设计、掉电保护、故障诊断、信息保护及恢复等，提高了MTBF（可达1000000h），比继电器逻辑控制系统提高了一个数量级。降低了MTTR，是可靠性得到提高。 可编程控制器有较强的易操作性，它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点，因此，降低了对操作和维修人员的技能要求，操作和维修人员容易学习和掌握，不容易发生操作的失误，可靠性因此提高。 与通用计算机控制系统比较，可编程控制器可靠性提高的主要原因如下：
9、可编程控制器是为工业生产过程控制而专门设计的控制装置，它具有比通用计算机控制系统更简单的编程语言和更可靠的硬件。采用了精简化的标准编程语言，编程的出错率大大降低，而为工业恶劣操作环境而设计的硬件使可靠性大大提高，因此，可编程控制器可靠性较通用计算机控制系统的可靠性有较大提高。 可编程控制器的硬件设计采用一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性高的元器件，采用先进的工艺制造流水线，对干扰采用屏蔽、隔离和滤波等，采用电源的掉电保护、存储器内容的保护，采用看门狗、其他自诊断措施、便于维修的设计等。在硬件方面，由于采用性能优良的开关电源，并且对选用的器件进行严格的筛选，加上合理的系统结构，最后加固、简
10、化安装，因此PLC具有很强硬的抗振动冲击性能；无触点的半导体电路来完成大量的开关动作，就不会出现继电器系统中的器件老化、脱焊、触电电弧等问题；所有的输入/输出接口都采用光电隔离措施，使外部电路和PLC内部电路能有效的进行隔离；PLC模块式的结构，可以再其中一个模块出现故障时迅速地判断出故障的模块并进行更换，这样就能尽量的缩短系统的维修时间。 可编程控制器的软件设计采用一系列提高系统可靠性的措施。例如，采用软件滤波、软件自诊断、简化编程语言、信息保护和恢复、报警和运行信息的显示等。在软件方面，PLC的监控定时器可用于监视执行用户程序的专用运行处理器的延迟，保证在程序出现错误和程序调试时，避免因程
11、序错误而出现死循环；当CPU、电池、I/O口、通信等出现异常时，PLC的自诊断功能可以检测到这些错误，并采取相应的措施，以防止故障扩大；停电时，后电池盒正常工作时一样，进行对用户程序及动态数据的保护，确保信息不丢失。一份用户选用可编程控制器原因的调查报告指出，在各种选用可编程控制器的原因中，有93%的用户是因为可编程控制器的可靠性高而选用的，因此可靠性高是首要原因；其次，才是性能和维修方面的原因。可见，可靠性高时可编程控制器的主要特点。 1.2.2易操作性 可编程控制器的易操作性表现在下列三个方面。操作方便。可编程控制器的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作。大多数的可编程控制器采用编程器进
12、行程序输入和更改操作。编程器至少提供了输入信息的显示，多数可编程控制器的编程器采用个人计算机，提供了屏幕显示功能，因此，程序的输入能直接显示。更改程序的操作也可根据所需地址编号、变量或接点号等直接进行搜索或顺序寻找，然后可在线或立现更改，更改的信息可在液晶或CRT屏幕显示。所以，可编程控制器具有操作方便的特点。编程简单。可编程控制器有多种标准编程语言可供使用。对电气技术人员来说，由于梯形图编程语言与电气原理图相似，因此，更容易掌握和理解。采用语句表编程语言编程时，由于编程语言是功能的所学，便于记忆，并且与梯形图一一对应，所以，有利于编程人员编程操作。顺序功能表图编程语言以过程流程进展为主线，非常适合设计人员与工艺专业人员进行设计思想的沟通。功能块图编程语言和结构化文本编程语言的编程方法的应用正在普及，由于他们具有功能清晰、易于理解等优点，正为广大技术人员所接纳和采用。维修方便。可编程控制器所具有的自诊断功能对维修人员技能的要求降低，当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可根据有关故障代码的显示和故障信号灯的提示灯信息，或通过编程器和CRT屏幕的显示，直接找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间，降低了MTTR.为了便于维修工作的开展，有些可编
