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1、武夷学院成人高等教育 毕业论文（设计）题 目基于PLC的全自动洗衣机控制系统.姓 名 学 号 57 号 系（教学点） 电子工程系 年级、专业 09机电一体化 层次、形式 指导教师、职称： 目录摘要1绪论2第一章 PLC的结构和工作原理31.1 PLC的基本结构31.1.1整体式结构的PLC31.1.2模块式结构的PLC31.2PLC的工作原理31.3 PLC各组成部分介绍41.4基本指令41.5循环扫描技术51.5.1输入阶段61.5.2执行程序阶段61.5.3输出阶段6第二章 全自动洗衣机简介72.1 洗衣机简介72.1.1 洗衣机类型: 72.2 全自动洗衣机水位开关及新技术72.3 PL
2、C在全自动洗衣机中的应用72.4 洗衣机洗净衣物的原理8第三章 全自动洗衣机的系统结构和基本工作原理93.1 系统结构93.2 基本工作原理93.3 全自动洗衣机系統硬件分析93.4 PLC机型选择和控制要求103.5 机型的选择103.6 I/O分布表103.7 全自动洗衣机的PLC控制系统的要求113.8 硬件结构接线图113.9 梯形图12总结14致谢15参考文献16摘 要自从全自动洗衣机诞生以来，其内部的电路控制系统就不断的被改进。设计方法也开始多种多样，从而使全自动洗衣机显得更加智能化。可编程控制器(PLC)以微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进
3、行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活,而且结构简单，抗干扰能力强。三菱可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统的要求与特点。本文选择三菱可编程控制器FX-32MR为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现了全自动洗衣机控制系统的自动化。关键词： PLC 控制系统 自动化绪论在洗衣机控制方面，在PLC问世之前，工业控制领域中是继电器占主导地位。但继电器控制领域有着十分明显的缺点：体积大、耗电多、可靠性、寿命短、运行速度慢、适应性差、尤其当生产工艺发生变化时，就必须重新设计、重
4、新安装，造成时间和资金的严重浪费。为了改变这一现状，PLC控制系统产生了。1PLC的优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，避免传统控制的一些弊端，就提出了用PLC来控制全自动洗衣机这个课题。PLC的全称是Programmable Logic Controller（可编过程控制器）PLC是一种产品，但这种产品有点特别，在没有下载控制程序之前，它不具备任何控制功能，也就是说，没有应用程序的PLC是毫无用处的。PLC实际上是专为工业环境使用的通用控制平台，它必须进行二次开发才能完成最终控制目的，因此，它还需程序编辑/调试软件的配合，此次设计
5、的关键就在程序的编辑和调试。第一章 PLC的结构和工作原理1.1 PLC的基本结构PLC实质是一种用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。根据结构形式的不同，PLC的基本结构分为整体式和模块式结构两类。1.1.1整体式结构的PLC整体式结构的PLC由中央处理器（CPU）、存储器、I/O单元、电源电路和通信端口等组成，并将这些组装在一起。基本结构框图如图2-1所示。 图2-1 整体式结构1.1.2模块式结构的PLC模块式结构的PLC是将中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出单元、电源电路和通信端口等分别做成相应的模块，应用时将这些模块根据要求插在机架上，各模块间通过机架上的总线
6、想到联系。1.2PLC的工作原理PLC的工作原理与继电器构成的控制装置一样，但是工作方式不太一样。继电器控制是并行运行方式，即如果输出线圈通电或断电，该线圈的触点立即动作。而PLC则不同，它采用循环扫描技术，只有该线圈通电或断电，并且必须当程序扫描到该线圈时，该线圈触点才会动作。也可以说继电器控制装置是根据输入和逻辑控制结构就可以直接得到输出，而PLC控制则需要输入传送、执行程序指令、输出3个阶段才能完成控制过程2。1.3 PLC各组成部分介绍 （1）中央处理器中央处理器（CPU）是PLC的核心部分，相当于PLC的“大脑”。它通过系统总线与用户存储器、输入/输出（I/O）、通信端口等单元相连。
7、通过制造厂家预制在系统存储器内部的系统程序完成各项任务。其主要功能是由编程器写入控制程序和数据到存储器、检验用户程序、从存储器上读取和执行程序，还可以进行PLC内部故障的诊断等。（2）存储器根据存储器存储内容的不同，我们把存储器分为系统程序存储器、用户程序存储器和数据存储器。系统程序存储器：用来存入软件的存储器。系统程序相当于计算机操作系统，是PLC厂家根据选用的CPU的指令系统编写的，并固化到ROM里，用户不能修改其内容。用户程序存储器：用来存放用户根据控制要求编制的程序。不同类型的PLC，其存储容量也不一样。数据存储器：用以存放PLC运行中的各种数据的存储器。因为运行中数据不断变化，所以这
8、种存储器必须可读写。（3）输入/输出单元输入/输出单元是PLC与外部设备连接的纽带。输入单元接收现场设备向PLC提供的开关量信号，经过处理后，变成CPU能够识别的信号。输出单元将CPU的信号经处理后来控制外部设备的。（4）电源部分不同型号的PLC有不同的供电方式，所以PLC电源的输入电压既有12V和24V直流，又有110V和220V交流。（5）编程器几乎每个PLC厂家都有自己的编程器，用户通过编程器来编写控制程序，并通过编程器接口将自己的控制程序输入到PLC。它还可以在线检测程序的运行情况。在出现故障时，通过编程器可能很方便的找出错误。（6）特殊功能单元主要包括模拟量输入/输出单元、远程I/O
9、模块、通信模块、高速计数模块、中断输入模块和PID调解模块等。随着PLC的进一步发展，特殊功能单元的应用也越来越多。1.4基本指令LD/LDI指令：LD和LDI指令是连接在母线连接的触点.表示操作开始.LD是常开触点,LDI是常闭触点.AND/ANI指令：AND和ANI指令是串联连接的触点,AND是常开触点, ANI是常闭触点.OR/ORI指令：OR和ORI指令是并联连接的触点,执行逻辑 “或” 的功能.OR是常开触点,ORI是常闭触点.OUT指令：OUT指令执行逻辑输出的功能,条件成立时为ON,条件不成立时为OFF.ANB/ORB指令：ANB完成支路间的串联的功能,用于执行支路之间 “于”操
10、作；ORB完成支路间的并联的功能,用于执行支路之间 “或”操作.比较指令： CMP（Compare）的功能指令编号为FNC10，16位运算占7个程序步，32位运算占13个程序步.传送指令：MOV的功能号为FNC12,它是将源操作数的内容传送目标操作数.四则逻辑运算指令 (1)二进制加法指令ADDADD的功能号为FNC20,它是将源操作数S1和S2中的16位二进制数相加,然后运算结果传送到指定的目标操作数中.(2) 二进制减指令SUBSUB的功能号为FNC21.它是将源操作数S1和S2中的16位二进制数相减,然后运算结果传送到指定的目标操作数中.(3) 二进制乘法指令MULMUL的功能号为FNC
11、22.它是将源操作数S1和S2中的16位二进制数相乘,然后运算结果传送到指定的目标操作数为首地址的软元件中.(4) 二进制除法指令DIVDIV的功能号为FNC22.它是将源操作数S1和S2中的16位二进制数相除,然后运算结果传送到指定的目标操作数D中,余数传送到D+1中.1.5循环扫描技术PLC采用循环扫描技术可以分为3个阶段，输入阶段（将外部输入信号的状态传送到PLC）、执行程序阶段和输出阶段（将输出信号传送到外部设备）。扫描过程如下图2-3所示。图2-3 循环扫描1.5.1输入阶段在这个阶段中，PLC读取输入信号的状态和数据，并把它们存入相应的输入存储单元。1.5.2执行程序阶段在这个阶段
12、中，PLC按照由上到下的次序逐步执行程序指令。从相应的输入存储单元读入信号的状态和数据，然后根据程序内部继电器、定时器、计数器数据存储器的状态和数据进行逻辑运算，得到运算结果，并将这些结果存入相应的输出存储器单元。这一阶段执行完后，进入输出阶段。在这个程序执行中，输入信号的状态和数据保持不变。1.5.3输出阶段在这个阶段中，PLC将相应的输出存储单元的运算结果传送到输出模块上，并通过输出模块向外部设备传送输出信号，开始控制外部设备。- 4 -第二章 全自动洗衣机简介2.1 洗衣机简介2.1.1 洗衣机类型:（1）波轮式洗衣机 洗衣特点：微电脑控制洗衣及甩干功能、省时省力。缺点：耗电、耗水、衣物
13、易缠绕、清洁性不佳，适合洗涤衣物：除需要特别洗涤之外的所有衣物。轮式洗衣机流行于日本、中国、东南亚等地。（2）滚筒式洗衣机洗衣特点：微电脑控制所有功能 衣物无缠绕。最不会损耗衣物的方式缺点：耗时，时间是普通的几倍,而且一旦关上门，洗衣过程中无法打开,洁净力不强.适合洗涤衣物：羊毛、羊绒以及丝绸、纯毛类织物。流行于欧洲、南美等主要穿毛、绵为主的地区,几乎100的家庭使用的都是滚筒洗衣机。（3）搅拌式洗衣机洗衣特点:衣物洁净力最强,省洗衣粉缺点:喜欢缠绕 相比前两种方式损坏性加大,噪音最大适合洗涤衣物：除需要特别洗涤之外的所有衣物。北美普遍用洗衣机发展趋势现在的洗衣机真的是多种多样，在上海这样的大
14、城市，双缸洗衣机购买的人已经是越来越少了，滚筒洗衣机和波轮洗衣机将成为市场的主流，使用洗衣机就是图个方便省力，现在的全自动洗衣机都符合人们的要求。那么洗衣机还会怎样进步或发展呢？归纳起来，有如下几个趋势：（1）高度自动化（2）健康化（3）节能（4）品种多样化2.2 全自动洗衣机水位开关及新技术夜位开关种类很多，考虑到各种因素，洗衣机中一般采用压力式水位开关，它装在洗涤缸的上部，它有一根下端开口的气管通到缸底，进水时管里的空气被封闭在里面出不来，就形成比外界稍高的压力。水位越高压力越高，这样根据压力就可间接测知水位。而压力的测量仍然用弹性元件，靠元件的变形带动触点完成通断动作。这种测液位的方法叫做“静压法”，在工业中用的不少。2.3 PLC在全自动洗衣机中的应用全自动洗衣机控制系统利用了欧姆龙PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其它一些输入/输出点进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。 充分表现现代家电用品的个性，在全自动洗衣机中，洗衣机洗涤、脱水程序是由以单片机为中心控制系统工作的。首先由于单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序相对复杂；其次，在设计控制系统硬件
