【正文】 強(qiáng)有FXOS的功能簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，可以用與小型開(kāi)關(guān)量的控制系統(tǒng)，F(xiàn)XON可用于控制要求較高的中小型控制系統(tǒng)，F(xiàn)X2N的功能最強(qiáng)，可用與控制要求很高的控制系統(tǒng)。根據(jù)輸入／輸出點(diǎn)數(shù)與內(nèi)存容量的要求，再留出一定的I／O節(jié)點(diǎn)與內(nèi)存空間以供擴(kuò)展時(shí)使用，以及指令的執(zhí)行速度，因此選用三菱公司的FX2N系列的FX2N24MR。它的輸入繼電器X0X13共12個(gè)，輸出繼電器Y0Y13共12個(gè)，程序容量為8K字節(jié)，完全滿足要求。也給以后功能擴(kuò)展留了足夠的空間。④ 輸入／輸出模塊的選擇根據(jù)系統(tǒng)控制的要求，本系統(tǒng)的輸入選用直流24V的輸入模塊。輸出模塊選用繼電器輸出形式。開(kāi)關(guān)量輸出單元的作用是把PLC的內(nèi)部信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種開(kāi)關(guān)信號(hào)。按照現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的電源的不同，可分為直流輸出單元(晶體管輸出方式?；蛘呃^電器觸點(diǎn)輸出方式)和交流輸出單元(晶閘管輸出方式或者繼電器觸點(diǎn)輸出方式)。在繼電器輸出方式中，繼電器作為開(kāi)關(guān)元件，同時(shí)又是隔離器件。發(fā)光二極管(LED)構(gòu)成輸出狀態(tài)顯示器，當(dāng)PLC輸出一個(gè)接通信號(hào)時(shí)候，內(nèi)部電路使繼電器線圈K通電。繼電器觸點(diǎn)閉合使得負(fù)載回路的的負(fù)載L接通得電，VD作為續(xù)流二極管以消除線圈的反電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)狀態(tài)指示發(fā)光二極管(LED)導(dǎo)通點(diǎn)亮。根據(jù)負(fù)載的需要，負(fù)載回路的電源既可以選用交流電源，也可以選用直流電源。特別也指出的是，繼電器模式具有斷點(diǎn)確切，可以實(shí)際切斷所控制的回路電器連接的作用，同時(shí)這種模式既適合于直流又適合于交流的情況，因此這種模式在開(kāi)關(guān)頻率不是太高的情況下是首先選擇的輸出控制方案。圖41給出了這種輸出方案的原理圖。圖41 繼電器模式輸出單元自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶(外桶) 和脫水桶(內(nèi)桶) 是同心安放的, 內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn), 作為脫水用。內(nèi)桶的周圍有許多小孔, 使內(nèi)桶和外桶的水流相通, 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(lái)執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)將進(jìn)水電磁閥打開(kāi), 經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。進(jìn)水水位由低水位和高水位之分，分別有低水位傳感器和高水位傳感器測(cè)試水位信息。排水時(shí), 通過(guò)控制系統(tǒng)將排水電磁閥打開(kāi), 將水由外桶排到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤(pán)的正、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn), 此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí), 控制系統(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。圖51是自動(dòng)洗衣機(jī)控制流程圖, 按下啟動(dòng)按鈕后,洗衣機(jī)開(kāi)始進(jìn)水, 水滿時(shí)(即水位到達(dá)高水位, 高水位開(kāi)關(guān)由ON 變?yōu)镺FF) 洗衣機(jī)停止進(jìn)水并開(kāi)始洗滌正轉(zhuǎn), 正轉(zhuǎn)洗滌30s 后暫停, 暫停5s 后開(kāi)始反轉(zhuǎn)洗滌,反轉(zhuǎn)洗30s 后暫停, 暫停5s 后, 此時(shí)若正、反洗滌未洗滿5次則返回從正洗開(kāi)始的動(dòng)作, 若正、反洗滌滿5次時(shí)則開(kāi)始排水。水位下降到低水位時(shí)開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水, 脫水20s 即完成一次從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)過(guò)程。此時(shí)若未完成3 次大循環(huán), 則返回從進(jìn)水開(kāi)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, 報(bào)警15s 后結(jié)束全部過(guò)程并自動(dòng)停機(jī)。此外, 系統(tǒng)還要求具有各個(gè)環(huán)節(jié)的手動(dòng)控制功能,如手動(dòng)排水、手動(dòng)洗滌等。圖51控制流程圖 I/O端口配置表51 I/O端口配置輸入元件輸出元件作用名稱地址作用名稱地址啟動(dòng)SA1X0正洗控制KM1Y0高水位SHX1反洗控制KM2Y1低水位SLX2脫水離合器YC1Y2手動(dòng)正洗SB1X3進(jìn)水電磁閥YV1Y3手動(dòng)反洗SB2X4排水電磁閥YV2Y4手動(dòng)脫水SB3X5報(bào)警控制KM3Y5手動(dòng)進(jìn)水SB4X6手動(dòng)排水SB5X7手動(dòng)/自動(dòng)SA2X10 三菱FX2N24MR PLC接線圖圖52 三菱FX2N24MR PLC接線圖 SWOPCFXGP/WINC軟件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用三菱公司的FXGPWIN編程軟件進(jìn)行編程，該軟件使用方便，梯形圖與指令表互換。使用FXGPWIN編程軟件，不僅可以將程序傳送至PLC現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行調(diào)試，而且可以對(duì)整個(gè)梯形圖中元件進(jìn)行監(jiān)控操作。從編寫(xiě)程序結(jié)果可以看出，達(dá)到了系統(tǒng)的控制要求。將開(kāi)關(guān)SA2 搬至“自動(dòng)”運(yùn)行方式, X10 常開(kāi)閉合、常閉斷開(kāi), 程序跳至P0 處, 利用PLC 初始化脈沖M8002, 使程序進(jìn)入初始狀態(tài)S0。此時(shí), 按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)SA1, X0 常開(kāi)閉合, S20 被置位, 而S0 自動(dòng)復(fù)位,S20 被置位后, M8 得電吸合, M8 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合, Y3得電工作。洗衣機(jī)開(kāi)始進(jìn)水, 當(dāng)進(jìn)水至高水位時(shí), 高水位開(kāi)關(guān)SH 接通, X1 閉合, 狀態(tài)S21 被置位, S20 復(fù)位, 停止進(jìn)水, 此時(shí)M5 得電吸合, 使Y0 工作, 洗衣機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)洗滌, 30s 后正轉(zhuǎn)洗滌停止, 狀態(tài)S22 置位,而S21 復(fù)位, 暫停5s 后狀態(tài)進(jìn)入S23, M6 得電吸合,Y1 工作, 洗衣機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)洗滌, 30s 后反轉(zhuǎn)洗滌停止,狀態(tài)S24 置位, S23 復(fù)位, 暫停5s 后計(jì)數(shù)器C0 開(kāi)始計(jì)數(shù), 把正洗、反洗各一次計(jì)為一次洗滌小循環(huán)過(guò)程, 當(dāng)小循環(huán)未達(dá)到5 次時(shí)程序狀態(tài)被轉(zhuǎn)移至S21, 繼續(xù)洗滌, 當(dāng)小循環(huán)次數(shù)達(dá)到5 次時(shí), 狀態(tài)轉(zhuǎn)移至S25, M9得電吸合, Y4 工作, 洗衣機(jī)開(kāi)始排水, 當(dāng)排至低水位時(shí), 低水位開(kāi)關(guān)SL 接通, X2 閉合, 使?fàn)顟B(tài)S26 置位,M7 得電吸合, Y2 工作, 洗衣機(jī)開(kāi)始脫水, 但此時(shí)Y4繼續(xù)在工作, 排水并沒(méi)有停止, 當(dāng)排水20s 后, M9 復(fù)位, Y4 停止工作, 排水停止, 此時(shí)計(jì)數(shù)器C1 開(kāi)始計(jì)數(shù)。把洗衣機(jī)從進(jìn)水洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、排水、脫水計(jì)為一次大循環(huán)過(guò)程, 當(dāng)大循環(huán)次數(shù)未滿3 次時(shí), 程序狀態(tài)被轉(zhuǎn)移至S20, 重新進(jìn)入洗滌過(guò)程的大循環(huán), 當(dāng)大循環(huán)次數(shù)滿3 次時(shí), 狀態(tài)繼續(xù)轉(zhuǎn)移至S27, Y5 得電工作,接通報(bào)警器, 15s 后報(bào)警器停止, 程序狀態(tài)被轉(zhuǎn)移至初始狀態(tài)S0。 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)在本課題的研究設(shè)計(jì)中，認(rèn)真研究最新的控制方法。經(jīng)過(guò)認(rèn)真選擇和反復(fù)設(shè)計(jì)，確定了利用三菱公司生產(chǎn)的FX2N24MR PLC對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)行控制，重點(diǎn)對(duì)軟硬件進(jìn)行了設(shè)計(jì)和討論。本文主要進(jìn)行了以下研究工作。① 綜述了全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展過(guò)程及控制技術(shù)的最新進(jìn)展：介紹了三菱公司PLC的基本概念、特點(diǎn)以及系統(tǒng)的各種組成結(jié)構(gòu)；詳細(xì)介紹PLC的選型。② 對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理、要求進(jìn)行了說(shuō)明。③ 對(duì)PLC控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究，并進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 ④ 對(duì)程序梯形圖進(jìn)行了說(shuō)明及三菱公司的FXGPWIN編程軟件進(jìn)行了簡(jiǎn)介。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我深有感觸，只要付出就有回報(bào)，遇到問(wèn)題多與老師同學(xué)交流，利用網(wǎng)絡(luò)資源學(xué)習(xí)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識(shí)和綜合素質(zhì)?？傊?，萬(wàn)事開(kāi)頭難，知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。 工作展望 在本項(xiàng)目的基礎(chǔ)之上，再預(yù)期進(jìn)行一些深入的研究和探討，主要體現(xiàn)在3個(gè)方面：① 本次設(shè)計(jì)只能滿足大多數(shù)人的洗衣要求，現(xiàn)在全自動(dòng)洗衣機(jī)都是 “一鍵式”單按鈕控制方式，只需一按電鈕，就會(huì)開(kāi)始洗滌，直至完成。未能實(shí)現(xiàn)的模式，以本人現(xiàn)在的能力，要想實(shí)現(xiàn)這些功能也是比較困難。但是，只要假以時(shí)日和經(jīng)驗(yàn)，我相信我一定能夠完成這些功能。② 洗衣機(jī)的節(jié)能方面，洗衣機(jī)的節(jié)能體現(xiàn)在節(jié)水、節(jié)電和節(jié)省洗滌劑上，且現(xiàn)在的洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)更趨合理、造型更趨美觀的方向發(fā)展。③ PLC設(shè)計(jì)算法和程序設(shè)計(jì)的優(yōu)化。程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有一個(gè)優(yōu)化的思路，盡可能的采用最短的程序?qū)崿F(xiàn)最短的運(yùn)行控制?，F(xiàn)在先進(jìn)的控制算法非常多，比如說(shuō)神經(jīng)元算法、遺傳算法等等，因此把一些先進(jìn)的算法運(yùn)用到本項(xiàng)目中，是該項(xiàng)目下一步研究的一個(gè)方向。致謝首先，我要感謝河南理工大學(xué)，感謝機(jī)械系對(duì)我四年的培養(yǎng)，讓我學(xué)到了許許多多的知識(shí)，感謝各位老師在這四年里對(duì)我的關(guān)懷與照顧，在此致以我深深的謝意。本論文從選題到最后定稿成文，本校張老師一直給予了悉心指導(dǎo)，張老師那種嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的作風(fēng)，廣博深邃的洞察力，孜孜不倦的開(kāi)拓精神和敬業(yè)精神令我深受啟迪和教益，謹(jǐn)向我的指導(dǎo)老師張明軍老師致以深深的謝意。鑒于筆者水平有限，在理論的描述、資料的運(yùn)用等方面難免有不當(dāng)、不深，不周之處，有些觀點(diǎn)也尚欠成熟，敬請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 最后，我還要向所有曾經(jīng)幫助過(guò)我的同學(xué)和朋友們致敬。你們的鼓勵(lì)和幫助永遠(yuǎn)是我前進(jìn)的動(dòng)力。參考文獻(xiàn)１、王兆義，《可編程控制器教程》，機(jī)械工業(yè)出版社２、榮俊昌，《全自動(dòng)洗衣機(jī)原理與維修》，高等教育出版社３、唐文彥，《傳感器》，機(jī)械工業(yè)出版社４、楊叔子，楊克沖，《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》，華中科技大學(xué)出版社５、楊后川，張春平，張學(xué)民，陶征，《三菱PLC應(yīng)用100例》，電子工業(yè)出版社《三菱FX系列PLC應(yīng)用技術(shù)》，人民郵電出版社 高安邦，薛嵐，劉曉艷，《三菱PLC工程應(yīng)用設(shè)計(jì)》，機(jī)械工業(yè)出版社 陳立定，《電氣控制與可編程控制器》，高等教育出版社 張進(jìn)秋，《可編程控制器原理及應(yīng)用實(shí)例》，機(jī)械工業(yè)出版社齊從謙，《PLC技術(shù)及應(yīng)用》，機(jī)械工業(yè)出版社附錄本設(shè)計(jì)基于三菱FX2N24MR型PLC完整梯形圖53