全自动洗衣机的控制系统设计说明

摘要

随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，许多领域实现全自动化成为必然的发展趋势。洗衣机也不列外，它的生产极大的方便了人们的生活。全自动洗衣机综合运用了大量力学、电学、光学等知识。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。随着PLC技术的迅速发展与普及，在多种多样的控制技术中，采用PLC控制系统的全自动洗衣机显得更加智能化。

该课程设计介绍了可编程序控制器（PLC）、三菱公司的FX2N系列的PLC、全自动洗衣机、以及PLC控制全自动洗衣机系统。本次课程设计仅采用三菱公司的FX2N系列的PLC，通过顺序功能图采用步进指令设计梯形图，设计了一个简单的全自动洗衣机控制系统。关键词：PLC；FX2N ；顺序功能图；梯形图；

目录

摘要

1 可编程序控制器

1.1 PLC的概述

1.2 PLC的特点和可靠性

1.3 PLC的分类

1.4 PLC的发展及应用

2 三菱公司的FX2N系列

2.1 FX2N系列的机械硬件

2.2 FX2N系列PLC的面板

2.3 FX2N系列PLC的I/O点

3 全自动洗衣机

3.1 全自动洗衣机基本工作原理

3.2 全自动洗衣机的硬件设计

4 全自动洗衣机的软件设计

4.1 PLC的I/O分配表

4.2 软件设计顺序功能图

4.3 中间继电器的设计分析

5 梯形图和指令表

5.1 梯形图

5.2 指令表

6 总结

参考文献

致谢

引言

PLC是在工业自动化和办公自动化中广泛使用的个人计算机。PLC拥有众多控制设备难以企及的优势，它凭借着编程方法简单易学、硬件配套齐全、用户使用方便、通用性和实用性强、可靠性高以及抗干扰能力强等特点在工业部门的控制领域占有重要地位。该设计采用三菱公司的FX2N系列可编程控制器。FX2N系列在国内广泛使用,故我们在这里有必要详细介绍三菱的FX2N系列可编程控制器（PLC）。

随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器全自动化成为必然的发展趋势。洗衣机也不列外，它的生产极大的方便了人们的生活。全自动洗衣机综合运用了大量力学、电学、光学等知识。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调试，控制系统PLC程序。

相信通过此次设计，我们能对PLC有更加深刻的认识。

1 可编程程序控制器

1.1 PLC的概述

可编程序控制器（Programmabie Logic Contrgicoller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种.小批量生产的需要，生产.发展起来的一种新型的工业控制装置。PLC从问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具有通用灵活的控制性能,简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。

1．2 PLC的特点和可靠性

PLC是传统的继电器技术和计算机技术相结合的产物，所以要工业控制方面，它具有继电器或通用计算机所无法比拟的特点。

（1）应用灵活、使用方便模块化的PLC设计，使用户能根据自己系统的大小、工艺流程和控制要求等来选择自己所需要的PLC模块并进行资源配置和PLC编程。这样，控制系统就不需要大量的硬件装置，用户只需根据控制需要设计PLC的硬件配置和I/O的外部接线即可。

（2）面向控制过程的编程语言，容易掌握PLC的编程语言采用继电器控制电路的梯形图语言，清晰直观。虽然PLC 是以微处理器为核心的控制装置，但是它不需要用户有很强的程序设计能力，只在用户具备一定的计算机软、硬件知识和电器控制方面的知识即可。

PLC的高可靠性主要表现在硬件和软件两个方面：（1）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、触点电弧等问题；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，可以在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。

（2）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，后电池和正常工作时一样，进行对用户程序及动态数据的保护，确保信息不丢失。

1．3 PLC的分类

（1）小型PLC 连接开关量I/O模块、模拟量I/O模块以及其它各种特殊功能模块，能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算等。输入/输出点数在128点以下的PLC称

为小型PLC。其特点是体积小、结构紧凑，它可以据处理和传送、通信联网以及各种应用指令。

（2）中型PLC 输入/输出点数在128-512点之间的PLC称为中型PLC。它除了具有小型机所能实现在功能外，还具有强在的网络通信功能、更丰富的指令系统、更大的内存容量和更快的扫描速度。

（3）大型PLC 输入/输出点数大于512的PLC称为大型PLC。它具有强大的软件硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。另外大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器具有更高的可靠性。

1.4 PLC的发展及应用

20世纪80年代以后，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实的多功能控制器。

PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。但最近十多年来，PLC的应用面越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片几有关元件的价格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增强，它也能解决复杂的计算和通信问题。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。PLC的应用范围通常可分成以下5种类型：

（1）顺序控制

（2）运动控制

（3）过程控制

（4）数据处理

（5）通信网络