1、中北大學課程設計任務書  10/11 學年第 一 學期  學 院：專 業(yè)： 電氣工程及自動化學 生 姓 名：學 號：課程設計題目：全自動洗衣機PLC控制  起 迄 日 期:1月10 日 1 月14日課程設計地點:指 導 教 師:系主任：   下達任務書日期: 11 年 1月 10 日課 程 設 計 任 務 書1設計目的：（1） 能夠根據(jù)功能要求選擇PLC的類型及其根據(jù)I/O點的要求選擇該類PLC的型號。（2） 根據(jù)所選的PLC類型，掌握該PLC的編程軟件并能夠利用該軟件繪制設計課題的梯形圖。（3） 根據(jù)繪

2、制的梯形圖，編寫完整的程序清單。根據(jù)I/O點的定義，學習繪圖軟件AutoCAD，并繪制PLC外部電氣接線圖。2設計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設計要求等）：一、控制要求：PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。（1）啟動時開始進水。水滿（即水位到達高水位）時停止進水并開始洗滌正轉(zhuǎn)，正洗15秒后暫停。暫停3秒后開始洗滌反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)15秒后暫停。暫停3秒后，若正、反轉(zhuǎn)未滿3次，則返回從正洗開始的動作，若正、反洗滿3次時開始排水；（2）水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10秒即完成一次從進水到排水的大循環(huán)過程。若未完成3次大循環(huán)，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環(huán)

3、；若完成3次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警10秒后結(jié)束全部過程，自動停機。二、畫出系統(tǒng)動作流程圖；設計外部輸入、輸出點（I/O）；畫出PLC外部接線圖；設計完整梯形圖；寫出完整的軟件程序。3設計工作任務及工作量的要求包括課程設計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：按照任務書要求，完成課程設計說明書一份；PLC外部接線圖一份：PLC實驗梯形圖一份；PLC實驗程序清單一份。 1課 程 設 計 任 務 書4主要參考文獻：1 賈德勝. PLC應用開發(fā)實用子程序.人民郵電出版社.20062 于慶廣. 可編程控制器原理及系統(tǒng)設計.清華大學出版社.20043 張進秋. 可編程控制器原理及應用實例.機械工業(yè)出

4、版社.2004 4 吳作明.PLC開發(fā)與應用實例詳解.北京航空航天大學出版社.20075設計成果形式及要求：1. PLC外部接線圖2. 梯形圖3. 程序清單6工作計劃及進度：2011年1月10日 1 月 11日根據(jù)功能要求及自己掌握的PLC知識選擇PLC類型及對該PLC進行深入學習。1月12 1 月13日 設計外部I/O，并繪制PLC外部電氣連線。熟悉該PLC編程環(huán)境并完成梯形圖，完成系統(tǒng)完整程序。完成設計說明書。1月14日 答辯或成績考核系主任審查意見：  簽字： 年 月 日1 緒論11 課題概述隨著科學技術(shù)不斷進步和社會飛速發(fā)展，洗衣機成為人民日常生活息息相關(guān)的家用電器產(chǎn)品。洗衣

5、機的全自動化、多功能化、智能化是其發(fā)展方向。基于全自動洗衣機的應用日益廣泛，本次設計利用來PLC控制全自動洗衣機，與傳統(tǒng)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)相比較，洗衣機可靠性、節(jié)能性得到了提高。PLC控制不需要大量的活動部件和電子元器件，它的接線也大大減少，與此同時系統(tǒng)維修簡單、維修時間縮短。本次設計基于PLC的全自動洗衣機控制，課題源于市場上洗衣機產(chǎn)品。本設計以操作簡單、使用可靠、維護修理方便作為主要設計方向。1.2 洗衣機發(fā)展概況世界上第一臺洗衣機于1858年誕生，但這臺洗衣機使用費力，且損傷衣服，因而沒被廣泛使用，但這卻標志了用機器洗衣的開端。1874年,“手洗時代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)，美國人發(fā)明了

6、木制手搖洗衣機。1880年，美國發(fā)明了蒸氣洗衣機，蒸氣動力開始取代人力。蒸汽洗衣機之后，水力洗衣機、內(nèi)燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。1910年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機，電動洗衣機的問世，標志著人類家務勞動自動化的開端。1922年，美國改造了洗衣機的洗滌結(jié)構(gòu)，把拖動式改為攪拌式，使洗衣機的結(jié)構(gòu)固定下來，這也就是第一臺攪拌式洗衣機的誕生。1932年，美國研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣機。1955年，在引進英國噴流式洗衣機的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨具風格、并流行至今的波輪式洗衣機。全自動洗衣機從結(jié)構(gòu)上分有波輪式,攪拌式,滾筒式。目前,國內(nèi)市場上銷售的大都是波輪式和滾筒式，供應最多的是波輪式洗衣機。波

7、輪式洗衣機的特點是洗凈率高,但對衣服的磨損很大,隨著人們生活水平不斷地提高，絲綢,毛料,羊毛等大量走進普通家庭,廠商又適時地推出了滾筒洗衣機,它最大的優(yōu)點是磨損率小,但洗凈率比波輪式低,價格高。洗衣機產(chǎn)品可以分三類：普通型、半自動型和全自動型。普通型和半自動型洗衣機，都需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水全過程；而全自動洗衣機在整個洗滌、甩干、排水過程中，無需人為操作和監(jiān)控。1.3 課題研究的目的與意義傳統(tǒng)的洗衣機采用繼電器控制的優(yōu)點是裝置結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、抗干擾能力強。但是，這也是隨之帶來的一些問題，如絕大多數(shù)控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞，而且繼電器的觸點容

8、易產(chǎn)生電弧，甚至會熔在一起產(chǎn)生誤操作，引起嚴重的后果。在全負荷運載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。這種電路接線多，只適用于小型的控制電路。采用PLC控制比繼電器控制好的多，我們采用PLC來控制。 （1） 可靠性高，抗干擾能力強，高可靠性是電氣控制設備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。（2） 配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的

9、系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。（3） 易學易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。 （4） 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造，PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。1.4 本課題研究的主要內(nèi)容本課題需研制出可靠性高、易于操作的全自動洗衣機控制方法，該系統(tǒng)采用PLC控制，主要包括電動機正反轉(zhuǎn)控制、離合器控制、進排水電磁閥控制、循環(huán)控制、保護和聯(lián)鎖。研究的具體內(nèi)容

10、包括：（1） 深入了解洗衣機的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及控制要求。（2） 控制系統(tǒng)設計。包括硬件設計，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設計，編程方法。 （3） 對編寫好的編譯程序進行實際調(diào)試并仿真。2 系統(tǒng)硬件設計2.1 系統(tǒng)簡介2.1.1 全自動洗衣機的工作原理以日常生活中最常見的波輪式全自動洗衣機為例，洗衣機的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩水）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經(jīng)進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將

11、水由外桶排出到機外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。波輪式全自動洗衣機的實物示意圖如圖2.1所示。圖2.1 洗衣機示意圖2.1.2 系統(tǒng)的控制要求 PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。（1）啟動時開始進水。水滿（即水位到達高水位）時停止進水并開始洗滌正轉(zhuǎn)，正洗15秒后暫停。暫停3秒后開始洗滌反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)15秒后暫停。暫停3秒后，若正、反轉(zhuǎn)未滿3

12、次，則返回從正洗開始的動作，若正、反洗滿3次時開始排水。（2）水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10秒即完成一次從進水到排水的大循環(huán)過程。若未完成3次大循環(huán)，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環(huán)；若完成3次大循環(huán)，則進行洗完報警。報警10秒后結(jié)束全部過程，自動停機。2.2 系統(tǒng)的組成與功能該系統(tǒng)的設計主要包含兩大部分，硬件部分選型，軟件部分設計。其中軟件部分包括PLC軟件部分設計，組態(tài)軟件設計兩部分部分。而軟件設計是核心內(nèi)容。一般來說，PLC控制系統(tǒng)有以下三種類型。（1） PLC構(gòu)成的單機系統(tǒng)這種系統(tǒng)的被控對象是單一的機器生產(chǎn)或生產(chǎn)流水線，其控制器是由單臺PLC構(gòu)成，一般不需要

13、與其他PLC或計算機進行通信。但是，設計者還要考慮將來是否有聯(lián)網(wǎng)的需要，如果有的話，應當選用具有通信功能的PLC。圖2.2 PLC單機控制（2） PLC構(gòu)成的集中控制系統(tǒng)這種系統(tǒng)的被控對象通常是數(shù)臺機器或數(shù)臺流水線構(gòu)成，該系統(tǒng)的控制單元由單臺PLC構(gòu)成，每個被控對象與PLC指定的I/O相連。由于采用一臺PLC控制，因此，各被控對象之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)不需要另外的通信線路。但是，這種系統(tǒng)也有一個缺點，一但PLC出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將停止工作。對于大型的集中系統(tǒng)，通常采取冗余系統(tǒng)克服上述缺點。如圖23所示。圖2.3 PLC集中控制3） PLC構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)這類系統(tǒng)的被控對象通常比較多，分布在一個較

14、大的區(qū)域內(nèi)，相互之間比較遠，而且，被控對象之間經(jīng)常的交換數(shù)據(jù)和信息。這種系統(tǒng)的控制器采用若干個相互之間具有通信能力的PLC構(gòu)成，系統(tǒng)地上位機可以采用PLC，也可以采用工控機。如圖24所示。圖2.4 PLC分布式控制由于本次設計的系統(tǒng)只有1臺被控電機以及數(shù)量不是很多的其他被控對象，采用PLC集中控制方法，單臺PLC進行多個對象的控制，只要適當?shù)倪x用PLC，完全能夠完成任務。2.3 系統(tǒng)控制主電路洗衣機PLC控制主電路圖如圖2.5所示。 圖2.5 主電路圖在主電路中我們主要是考慮如何控制交流電機運轉(zhuǎn)和怎么實現(xiàn)電路保護。主電路的三相電源經(jīng)隔離開關(guān)QS、主電路熔斷器FU1、交流接觸器KM1、KM2的主

15、觸頭、熱繼電器FR的加熱元件到三相異步電動機M構(gòu)成主電路。通過接觸器線圈得電控制其主觸點的接通，能實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)。該主電路既實現(xiàn)短路或過載保護。2.4 PLC控制系統(tǒng)設計2.4.1 PLC的發(fā)展概況和發(fā)展方向（1） PLC的發(fā)展概況PLC自1969年問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一。世界總銷售額不斷上升、生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。世界上PLC產(chǎn)品可按地域分成三大流派：一個流派是美國產(chǎn)品，一個流派是歐洲產(chǎn)品，一個流派是日本產(chǎn)品。美國和歐洲的PLC技術(shù)是在相互隔離情況下獨立研究開發(fā)的，因此美國和歐洲的PLC產(chǎn)品

16、有明顯的差異性。而日本的PLC技術(shù)是由美國引進的，對美國的PLC產(chǎn)品有一定的繼承性，但日本的主推產(chǎn)品定位在小型PLC上。美國和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱5。目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC，較有名的：美國：通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國：西門子公司；法國：施耐德公司；韓國：三星、LG公司等。（2） PLC的發(fā)展方向目前，國外PLC制造商不斷推出新產(chǎn)品。西門子最初推出S5系列，然后推出S7系列；三菱開始是F系列，F(xiàn)X系列，現(xiàn)在是A系列（A1、A2、A2X）。大趨勢是功能越來越多，集成度越來越高，網(wǎng)絡功能越來越強。特別是網(wǎng)絡，因為聯(lián)網(wǎng)

17、是一個大潮流。 產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展。大：I/O點數(shù)達14336點、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。小：由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。 PLC在閉環(huán)過程控制中應用日益廣泛。 不斷加強通訊功能。 新器件和模塊不斷推出。高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計數(shù)模塊、遠程I/O模塊等專用化模塊。 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化。有各種簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。 發(fā)展容錯技術(shù)

18、。采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 追求軟硬件的標準化。（3） PLC的選型（1） 輸入輸出(I/O)點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%20%的可擴展。（2） 存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式

19、，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。（4） 控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 運算功能簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通PLC的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進行

20、數(shù)據(jù)通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數(shù)應用場合，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能，有些應用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。 控制功能控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。 通

21、信功能大中型PLC系統(tǒng)應支持多種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開放的通信網(wǎng)絡。 PLC系統(tǒng)的通信接口應包括串行和并行通信接口（RS232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設備和電纜）應1：1冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。 PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡中，上級的網(wǎng)絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡主要形式有下列幾種形式：PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PL

22、C網(wǎng)絡；1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡；PLC網(wǎng)絡通過特定網(wǎng)絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；專用PLC網(wǎng)絡（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡）。 為減輕CPU通信任務，根據(jù)網(wǎng)絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。 編程功能 離線編程方式：PLC和編程器共用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現(xiàn)場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負

23、責現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。 五種標準化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準，同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 診斷功能 PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和

24、功能進行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。 處理速度 PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則PLC將掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失。 處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點的響應快、速度高，每條二進制指令執(zhí)行時間約0.20.4s，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型PLC的掃描時間不大于0.5ms/K；大中型PLC的

25、掃描時間不大于0.2ms/K。（5） 機型的選擇 PLC的類型。PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。對PLC的分類，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少等進行大致分類。根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將PLC分為整體式和模塊式兩類。整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等部件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)。整體式PLC由不同I/O點數(shù)的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成。基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口、與I/O擴展單元相連的擴展口，以及與編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴展單元內(nèi)只有I/O和電源等，沒有CPU

26、。基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。模塊式PLC是將PLC各組成部分，分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊式PLC由框架或基板和各種模塊組成。模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活，可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O接口等也是各自獨立的模塊，但它們之間

27、是靠電纜進行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。這樣，不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可做得體積小巧。 按功能分類。根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。低檔PLC具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷、監(jiān)控等基本功能，還可有少量模擬量輸入/輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、通信等功能。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。中檔PLC除具有低檔PLC的功能外，還具有較強的模擬量輸入/輸出、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、遠程I/O、子程序、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。有些還可增設中斷控制、PID控制等功能，適用于復雜控制系統(tǒng)。高檔PLC除具有中檔機的功能外，還增加了

28、帶符號算術(shù)運算、矩陣運算、位邏輯運算、平方根運算及其它特殊功能函數(shù)的運算、制表及表格傳送功能等。高檔PLC機具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。 按I/O點數(shù)分類。根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將PLC分為小型、中型和大型三類。小型PLC的I/O點數(shù)在256點以內(nèi)；單CPU、8位或16位處理器、用戶存儲器容量4K字以下。如：GE-I型 美國通用電氣（GE）公司 TI100 美國德洲儀器公司 F、F1、F2 日本三菱電氣公司 C20 C40 日本立石公司（歐姆龍） S7-200 德國西門子公司 EX20 EX40 日本東芝公司 SR-20/21

29、 中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司 中型PLC的I/O點數(shù)2562048點；雙CPU，用戶存儲器容量28K。 如：S7-300 德國西門子公司 SR-400 中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司 SU-5、SU-6 德國西門子公司 C-500 日本立石公司大型PLC的I/O點數(shù)在 2048點以內(nèi)；多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲器容量816K。如：S7-400 德國西門子公司 GE- GE公司 C-2000 立石公司 K3 三菱公司 按輸出形式分類。按輸出形式分可分為:R-繼電器輸出(有觸點，可帶交直流負載)；S-雙向晶閘管輸出（無觸點，帶交流負載）；T-晶體管輸出（無觸點，帶直流負載）。

30、 經(jīng)濟性的考慮。選擇PLC時，應考慮性能價格比。考慮經(jīng)濟性時，應同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。 輸入輸出點數(shù)對價格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費用。當點數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應的存儲器容量、機架、母板等也要相應增加，因此，點數(shù)的增加對CPU選用、存儲器容量、控制功能范圍等選擇都有影響。在估算和選用時應充分考慮，使整個控制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。本次設計選用小型的控制系統(tǒng)，并且我們學習的也是松下系列的PLC，所以我們采用我們熟悉的松下系列的PLC來控制該系統(tǒng)。松下PLC FP12.4.2 松下FP1功能介紹（一）F

31、P1的技術(shù)性能FP1是日本松下電工公司生產(chǎn)的小型PLC產(chǎn)品。有C14、C16、C24、C40、C56。C后阿拉伯數(shù)字是輸入、輸出點之和。FP1是近代功能非常強的小型機。主機控制單元內(nèi)有高速計數(shù)器。可輸入頻率高達10KHZ的脈沖。并可同時輸入兩路脈沖。另外輸出頻率可調(diào)的脈沖信號。該機有8個中斷源的中斷優(yōu)先權(quán)管理。主機控制單元還配有RS232口，可實現(xiàn)PLC與PC機之間的通訊。除了主機控制單元以外，與之配套的還有擴展單元、智能單元和鏈接單元。擴展單元為I/O擴展點數(shù)的模塊，由E8E40系列組成。利用此模塊可以將I/O點數(shù)擴展至152點。智能單元主要為A/D，D/A模塊。當需要對模擬量進行測量和控制

32、時，可以連接智能單元。鏈接單元，通過遠程I/O可實現(xiàn)主FP系統(tǒng)進行I/O數(shù)據(jù)通訊，從而實現(xiàn)一臺主控制單元的控制。1RS232口。通過該口與PC機通訊編程。2運行監(jiān)視指示燈（1） 當運行程序“RUN”的LED亮。（2） 當控制單元中止執(zhí)行程序時，“PROG”的LED亮。（3） 當發(fā)生自診斷錯誤時，“ERR”的LED亮。（4） 當檢測到異常的情況時或出現(xiàn)“WATCHDOG”定時故障。“ALARM”的LED亮。3電池座為了使控制單元斷電時，仍能保持有用的信息。在控制單元，設有蓄電池，電池的壽命一般為36年。4存儲器和主存儲器插座5方式選擇開關(guān)（1） RUN：運行（2） REMOTE：兩者之間（3）

33、PROG：編程6輸出端子：C24有8點7輸入端子：C24有16點8電位器：V0、V1電位器可從外部調(diào)節(jié)PLC的手動撥盤寄存器的數(shù)值。輸入0255的模擬量。V0：DT9040，V1：KT9041上機檢查：一輸入信號：1開關(guān)（SB0SB15）SB0SB3，SB8SB11不帶自鎖：紅色開關(guān)SB4SB7，SB12SB15帶自鎖：黃色開關(guān)24個撥碼器（A1A4）二輸出信號：1輸出信號（Y0Y7）2蜂鳴器檢查：電源：電源開關(guān)合上后，DC24V批示燈亮，且用電壓表檢查DC24V。若電壓大于22V則合格。一輸入單元檢查：工作方式打到PROG檔。所有COM端與DC24V電源正極相連。1 對開關(guān)檢查（1） 撥碼器

34、的開關(guān)撥向OFF。（2） 導線一端插入X7，另一端插入每個開關(guān)插孔，按下對應開關(guān)，指示燈INPUT7是否亮，如果亮則合格。（3） 導線一端聯(lián)自鎖開關(guān)，導線另一端X0XF，按下自鎖開關(guān)，INPUT0INPUTF是否全亮。如果亮則合格。2 對撥碼器檢查（1） 撥碼器的開關(guān)撥向ON（2） 每個撥碼器從09看相應的指示燈是否全亮。二輸出單元檢查：1 對輸出指示燈檢查：導線一端插入DC24V正極，另一端依次插到發(fā)光二極管插孔，看是否亮。2 對蜂鳴器檢查：導線一端與DC24V，另一端與蜂鳴器插孔，則蜂鳴器響。（二） FP1的I/O分配及內(nèi)部繼電器X、WX均為I/O區(qū)的輸入繼電器X以位尋址，WX以字尋址。F

35、P1的C40最大可擴展為120點。C40+初級擴展數(shù)+次級擴展數(shù)=40+40+40=120特殊功能繼電器1 內(nèi)部繼電器（R）不能外部輸出，只能內(nèi)部使用。其地址R0R62共達1008個。2 特殊內(nèi)部繼電器（R）有特殊用途的專門內(nèi)部繼電器。其地址R9000R903F。（1）標志繼電器：數(shù)據(jù)比較標志、強制性標志等等。（2）特殊控制繼電器：不受編程控制的特殊繼電器。R9013初始閉合繼電器：當運行時第一次掃描時閉合，從第二次掃描斷開并保持斷開狀態(tài)。R9010始終閉合繼電器。（3）信號源繼電器R9018R901E這7個繼電器都是不用編程自動產(chǎn)生脈沖信號的繼電器。R901A：以0.1s為周期重復通/斷狀態(tài)

36、的時鐘脈沖繼電器。R901B：以0.2s為周期重復通/斷狀態(tài)的時鐘脈沖繼電器。R901C：以1s為周期重復通/斷狀態(tài)的時鐘脈沖繼電器。3 定時器（T）定時器的觸點是定時器指令（TM）的輸出。如果定時器指令的定時時間到，與共同標號的觸點動作。（編號T0T99）。4 計數(shù)器（C）計數(shù)器的觸點是計數(shù)器指令（CT）的輸出。當計數(shù)器指令計數(shù)功能完畢。與其同標號的觸點動作。（編號T100T143）。可以看出計數(shù)器編號和定時器編號相連的。總和共144個不變。5 定時器/計數(shù)器設定值寄存器（SV）SV是存放最初的預置值。其標號與定時器/計數(shù)器相對應（SV0SV143）。6 定時器/計數(shù)器經(jīng)過值寄存器（EV）E

37、V是存放經(jīng)過值，隨著程序變化而變化。當它的內(nèi)容為0時，定時器/計數(shù)器的觸點動作。7 通用數(shù)據(jù)寄存器（DT）用來存儲內(nèi)部處理的數(shù)據(jù)。同R繼電器不同，它不帶任何觸點。8 特殊數(shù)據(jù)寄存器（DT）有特殊用途的寄存器。編號為（DT9000DT9069）9 常數(shù)（K、H）K：十進制數(shù) H：十六進制數(shù)10索引寄存器（IX、IY）（1） 作寄存器用（2） 其它操作數(shù)的修正值（地址修正、常數(shù)修正）（三） FP1的特殊功能一控制功能1脈沖輸出功能（晶體管輸出型）FP1可在Y7端輸出一路脈沖信號。脈沖的頻率可以通過專門數(shù)據(jù)寄存器的設置進行調(diào)節(jié)。其頻率的輸出范圍為45HZ5KHZ。2高速計數(shù)器FP1內(nèi)部有高速計數(shù)器。

38、可輸入一路脈沖信號，最高計數(shù)頻率為10KHZ。可輸入兩路脈沖信號。最高計數(shù)頻率為5KHZ。3可調(diào)輸入延時濾波功能由于程序剛開始運行時，機械開關(guān)抖動引起操作。為防止輸入端因機械開關(guān)抖動帶來的重復響應性干擾。其延時時間可根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)范圍在1128MS。T為延時濾波時間。延時時間的設定系統(tǒng)寄存器。NO404NO407中預先存放設置的時間常數(shù)。分別對應時間為：0=1MS 1=2MS 2=4MS 3=8MS 4=16MS 5=32MS 6=64MS 7=128MS各寄存器與輸入端子的對應關(guān)系為：NO404：設定X0X1F的時間常數(shù)NO405：設定X20X3F的時間常數(shù)NO406：設定X40X5

39、F的時間常數(shù)NO407：設定X60X6F的時間常數(shù)例如：要使X0X7的延時時間為1MS。X8XF的延時時間為8MS。X10X17的延時時間為16MS。X18X1F的延時時間為128MS。應在NO404中寫入二進制數(shù)碼：0111 0100 0011 00004脈沖捕捉功能PLC采用“循環(huán)掃描“工作方式。在程序執(zhí)行階段，如果有時間很短的輸入信號，可能被遺漏掉，這時可加上脈沖捕捉功能。不受掃描周期的限制。5中斷功能FP1的C24C72有中斷功能。分為外部硬中斷和內(nèi)部軟中斷。輸入端子X0X7可作為外部中斷輸入。X0INT0 X7INT7。INT0為最高。INT7為最低。設置中斷使能的系統(tǒng)寄存器NO40

40、3，低8位使用。中斷響應過程如下：外部中斷源經(jīng)輸入端子X0X7輸入中斷脈沖信號。脈沖的上升沿到來時，PLC響應外部中斷。PLC停止執(zhí)行主程序，并按中斷的優(yōu)先級由高到低依次響應。PLC不同于微機，中斷是非嵌套的。二通訊功能FP1有三種通訊功能，即FP1與計算機之間，F(xiàn)P1與外圍設備之間以及FP1與大、中型PLC之間三種通訊方式。1FP1與PC之間的通訊一臺計算機與一臺FP1之間的通訊稱1：1方式，一臺計算機與多臺FP1之間的通訊稱1：N方式。有兩種方式可以實現(xiàn)一臺計算機與一臺FP1之間的通訊。一種方法是直接通過FP1的RS232口與PC進行串聯(lián)使用。另一種方法可經(jīng)RS232/RS422口適配器用

41、編程器、電纜同PC進行通訊。2FP1與FP3/5的通訊FP1通過通訊單元與它們通訊。3FP1與外設之間的通訊FP1經(jīng)RS232口可與外圍設備通訊（四） 編程工具FP1有兩種編程手段。一種使用手持編程器進行程序編輯，另一種是使用軟件在個人計算機上進行編輯。一FP編程器用編程器可輸入、修改、插入及刪除已寫入CPU內(nèi)部RAM中的命令。用FP編程器操作鍵，可容易進行程序的編輯。另外，F(xiàn)P編程器還具有OP功能。用此功能，可監(jiān)視或設置存儲于PLC中的繼電器通斷狀態(tài)，寄存器內(nèi)容以及系統(tǒng)寄存器參數(shù)等。1 FP編程器（1）插座插座是FP編程器與PLC、PC機或調(diào)制解調(diào)器相連接的接口。當與FP1、FP3、FP5、

42、FP10S或FP10相連時，可作為RS422接口。當與FP-C和FP-M連接時，可作RS232接口。（2）液晶顯示器LCD用于顯示指令及信息。在顯示窗口可顯示兩行信息或數(shù)據(jù)。下行作為當前行。（3）操作鍵ST 用于輸入ST初始加載指令X/WX 用于輸入X或WX可輸入觸點AN 用于輸入AN與指令Y/WY 用于輸入Y或WY輸出繼電器。OT 用于輸入OT輸出指令L/WL 用于輸入L或WL鏈接繼電器FN/P FN為“掃描執(zhí)行方式”的高級指令P為“脈沖執(zhí)行方NOT 用于輸入NOT非指令DT/LD 用于輸入DT數(shù)據(jù)寄存器或LD鏈接數(shù)據(jù)寄存器STK 當輸入ANS組與指令時，依次按AN鍵和該鍵IX/IY 當輸入

43、ORS組或指令時，依次按OR鍵和該鍵 用于輸入IX或IY索引寄存器。TM 用于輸入TM定時器指令T/SV 用于輸入T定時器觸點或SV定時器/計數(shù)器的經(jīng)過值CT 用于輸入CT定時器指令C/EV 用于輸入C定時器觸點或EV定時器/計數(shù)器的經(jīng)過值字母數(shù)字鍵：數(shù)字鍵用于輸入數(shù)值和序號。其它鍵（HELP）/CLR 幫助/清除鍵當顯示指令時，用此鍵可清除LCD下一行的指令名和操作數(shù)，而地址仍保留，以便輸入新的數(shù)值。當監(jiān)視寄存器鍵，用此鍵可清除寄存器值，以便重新設置新的數(shù)值。在初始狀態(tài)下，若按SHIFT鍵后，再按此鍵，可列出OP功能表。（DELT）/INST刪除/插入鍵在程序中插入剛輸入的指令按SHIFT鍵

44、后再按此鍵，可刪下一行內(nèi)容。（BIN）K/H 數(shù)制轉(zhuǎn)換/常數(shù)鍵輸入常數(shù)K或H時，每按一下此鍵，交替顯示K或H。按此鍵可以以十進制K或十六進制H顯示寄存器值，依次按SHIFT鍵，還可以以二進制顯示寄存器值。SHIFT/SC 指令切換鍵按此鍵進入SC方式，在SC方式下可輸入一些鍵盤上沒有的基本指令，再按一下此鍵盤，即可退出SC方式用此鍵激活一些橙色鍵上的功能。（）/OP 操作/負號鍵用此鍵可進入OP功能，但需要先按ACLR鍵后再按此鍵。用此鍵可為常數(shù)或數(shù)值輸入負號。ACLR全清鍵若執(zhí)行OP功能過程中按此鍵，將退出OP功能。清除當前顯示的所有數(shù)據(jù)（清屏）按此鍵后，將顯示出兩個“*”號，此狀態(tài)為初始狀

45、態(tài)。SRC/ 查找/上箭頭鍵查找?guī)в欣^電器，寄存器名的指令程序。按此鍵可使LCD顯示的指令按地址程序向上滾動。READ/ 讀取/下箭頭鍵從PLC中讀取指令，繼電器狀態(tài)或寄存器值。按此鍵可使LCD顯示的指令按地址順序向下滾動。WRT寫入鍵為將指令，寄存器值或繼電器狀態(tài)寫入PLC。在輸入指令或參數(shù)后，須按此鍵。ENT輸入鍵錄入高級指令名和高級指令CT、TM指令的操作數(shù)。錄入所選擇OP功能。2 指令的輸入方式輸入方式可分三類：鍵盤指令、非鍵盤指令、高級功能指令（1） 鍵盤指令（2） 非鍵盤指令先按下SC，然后在鍵盤上指令代碼，再按下SC。先按下SC，再按(HELP)，即顯示出非鍵盤指令表，按SRC或

46、READ，可使指令表上下移動，按相應的數(shù)字鍵。公式如下：SC 指令代碼 SCSC （HELP） SRC、READ 數(shù)字鍵（3）高級功能指令有操作數(shù) FN/P 功能號 ENT操作數(shù)1 ENT操作數(shù)2 WRT 無操作數(shù) FN/P 功能號 WRT3常規(guī)指令用法清除命令：清屏，保留內(nèi)存，按ACLR，屏為“*”為全清狀態(tài) 清除內(nèi)存，準備存入新程序 ACLR（）/OP0ENTSC（DELT）/INST改錯命令：CLR正確指令WRT插入命令：CLR插入指令（DELT）/INST刪除命令：SC（DELT）/INST2.4.3 I/O分配表PLC輸入端口對應外部輸入設備PLC輸出端口對應外部輸出設備X0啟動按鈕SB0Y0進水電磁閥YO1X1停止按鈕SB1Y1排水電磁閥YO2X2低水位感應SQ1Y2洗滌脫水控制YO3X3高水位感應SQ2Y3正轉(zhuǎn)接觸器KM1X4排水開關(guān)SB2Y4反轉(zhuǎn)接觸器KM2Y5停機報警器YO4洗衣機I/O分配表2.22.4.4 PLC接線圖PLC接線圖如圖2.6所示圖2.6 PLC接線圖2.5 本章小結(jié)本章對全自動洗衣機的工作原理、系統(tǒng)控制