【正文】 ） 可靠性高，抗干擾能力 強(qiáng)，高可靠性是電氣控制設(shè)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(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)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(qiáng)。 PLC 發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。 （ 3） 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎， PLC 作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。 （ 4） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造。 PLC 用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí) 維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)所。 （ 5） 體積小，重量輕，能耗低，由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 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(dòng)洗衣機(jī)控制方法，該系統(tǒng)采用PLC 控制，主要包括電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、離合器控制、進(jìn)排水電磁閥控制、循環(huán)南 京工程高等職業(yè)學(xué)校 3 控制、保護(hù)和互鎖。 研究的具體內(nèi)容包括： （ 1） 深入了解洗衣機(jī)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及控制要求。 （ 2） 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包括硬件設(shè)計(jì)， PLC 的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設(shè) 計(jì)，編程方法。 （ 3） 對(duì)編寫好的編譯程序進(jìn)行實(shí)際調(diào)試并仿真。 2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 目 前在工業(yè)控制領(lǐng)域， PLC 已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，同時(shí) PLC 也在其他領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展。在發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，PLC 已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所以的工業(yè)部門，隨著其性價(jià)比的不斷提高，應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，近幾年來在我國(guó)也有越來越多的行業(yè)領(lǐng)域開始應(yīng)用 PLC。 本項(xiàng)目采用了三菱 FX2N 系列自動(dòng)控制器作為控制核心部件，以七段數(shù)碼管作為時(shí)間顯示裝置，用蜂鳴器作為警示設(shè)備，通過自動(dòng)控制器（ PLC）讓設(shè)備自動(dòng)完成進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、警示功能。 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理 以日常生活中最常見的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)為例，洗衣機(jī)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（甩干）用。桶內(nèi)的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開。經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不是旋 轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如圖 1 所示。 4 圖 1 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī) 設(shè)備控制要求 PLC 投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。 （ 1）按下啟動(dòng)按鈕，開始進(jìn)水，水滿（即水位到達(dá)高低）時(shí)停止進(jìn)水。 （ 2） 3 秒后開始洗滌 （ 3） 洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn) 30 秒后暫停，暫停 3 秒后開始反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)洗滌 30 秒 后暫停，暫停 3 秒。 （ 4） 如此循環(huán) 3 次，總共 201 秒后開始排水，排空后（水位下降到低位）開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 60 秒即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。 （ 5） 若未完成 3 次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了 3 次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報(bào)警。 （ 6） 報(bào)警 10 秒結(jié)束全部過程，自動(dòng)停機(jī)。 （ 7） 此外按排水按鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；按停車按鈕可停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)圖如圖 2 所示 圖 2 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)圖 南 京工程高等職業(yè)學(xué)校 5 控制主電路 洗衣機(jī) PLC 控制主電路圖如圖 3 所示 圖 3 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制主電路圖 在主電路中我們主要是考慮如何控制交流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和怎么實(shí)現(xiàn)電路保護(hù)。 主電路的三相電源經(jīng)隔離開關(guān) QS、主電路熔斷器 FU交流接觸器 KM KM2的主觸頭、熱繼電器 FR 的加熱元件到三相異步電動(dòng)機(jī) M 構(gòu)成主電路。通過接觸器線圈得電控制其主觸點(diǎn)的接通，能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)。該主電路既實(shí)現(xiàn)短接或過載保護(hù)。 可編程序控制器 (PLC) PLC 發(fā)展概況和發(fā)展方向 （ 1） PLC 發(fā)展概況 PLC 自問世以來，經(jīng)過 40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)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(jià)格則不斷下降。 目前，世界上有 200多個(gè)廠家生產(chǎn) PLC，較有名的：美國(guó)： AB 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(guó)：西門子公司；法國(guó)：TE 施耐德公司；韓國(guó)：三星、 LG 公司等。 （ 2） PLC 技術(shù)發(fā)展方向 6 1. 產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向發(fā)展大： I/O 點(diǎn)數(shù)達(dá) 14336 點(diǎn)、 32 位為微處理器、多 CPU 并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。?。? 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。 2. PLC 在閉環(huán)過程控制中應(yīng)用日益廣泛 3. 不斷加強(qiáng)通訊功能 4. 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(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程 I/O 模塊等專用化模塊。 5. 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化有各種簡(jiǎn)單或復(fù)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)。 6. 發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。 。 （ 3）國(guó)內(nèi)發(fā)展及應(yīng)用概況 我國(guó)的 PLC 產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)經(jīng)歷了三個(gè)階段：順序控制器（ 1973～ 1979）—— 一位處理器為主的工業(yè)控制器（ 1979～ 1985） —— 8位微處理器為主的可編程序控制器（ 1985以后）。在對(duì)外開放政策的推動(dòng)下，國(guó)外 PLC 產(chǎn)品大量進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，一部分隨成套設(shè)備進(jìn)口。如寶鋼一、二期工程就引進(jìn)了 500多套，還有咸陽(yáng)顯象管廠、秦皇島煤碼頭、汽車廠等。現(xiàn)在， PLC 在國(guó)內(nèi)的各行各業(yè)也有了極大的應(yīng)用，技術(shù)含量也越來越高。 PLC 的選型 （ 1）輸入輸出（ I/O)點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%~20%的可擴(kuò)展。 （ 2）存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算 ，通常采存儲(chǔ)器容量的估算來替代。 南 京工程高等職業(yè)學(xué)校