【正文】 過程的控制更平穩(wěn)、更可靠，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗，對過程控制設(shè)備和裝置提出了機電一體化 —— 儀表、電子、計算機綜合的要求。操作變得十分方便和靈活，監(jiān)視和控制變得容易。 ⑶操作的靈活性。它不僅可以通過增加輸入 /輸出卡件增加點數(shù)，通過擴展單元擴大容量和功能，也可以通過多臺可編程控制器的通信來擴大容量和功能，甚至可通過與集散控制系統(tǒng)（ DCS） 或其他上位機的通信來擴展其功能，并與外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)的交換等?？删幊炭刂破鞯臄U展靈活性是它的一個重要特點。在柔性制造控制（ FMC） 、柔性制造系統(tǒng)（ FMS） 、計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS） 和計算機集成流程工業(yè)系統(tǒng)（ CIPS） 中，可編程控制器正成為主要的控制設(shè)備，并得到了廣泛應(yīng)用。這種編程的靈活性是繼電器順序控制系統(tǒng)所不能比擬的。編程方法的多樣性使編程方便，應(yīng)用面拓展?？删幊炭刂破鞑捎玫臉藴示幊陶Z言有梯形圖、語句表、功能表圖、功能模塊圖和結(jié)構(gòu)化文本編程語言等。 可編程控制器的靈活性表現(xiàn)在下列三方面。 可編程控制器的面板和結(jié)構(gòu)設(shè)計也考慮了維修的方便性。 為便于維修工作的開展，有些可編程控制器制造廠商提供維修用的專用儀表或設(shè)備，提供故障樹等維修用資料，有些廠商還提供維修用智能卡件或插件板，使維修工作變得十分方便。 ⑶維修方便。順序功能表圖編程語言以過程流程進展為主線，非常適合設(shè)計人員與工藝專業(yè)人員進行設(shè)計思想的溝通。對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖編程語言與電氣原理圖相似，因此，更容易掌握和理解。 ⑵編程簡單。更改程序的操作也可根據(jù)所需地址編號、變量或接點號等直接進行搜索或順序?qū)ふ?，然后可在線或離線更改，更改的信息可在液晶或CRT 屏幕顯 示。大多數(shù)可編程控制器采用編程器進行程序輸入和更改操作。 ⑴操作方便?？梢姡煽啃愿呤强删幊炭刂破鞯闹饕攸c。 一份用戶選用可編程控制器原因的調(diào)查報告指出，在各種選用可編程控制器的原因中，有 93%的用戶是因為可編程控制器的可靠性高而選用的，因此可靠性高是首要原因 。例如，采用軟件濾波、軟件自診斷、簡化編程語言、信息保 護和恢復(fù)、報警和運行信息的顯示等。 在硬件方面，由于采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源，并且 對選用的器件進行嚴格的篩選，加上合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后加固、簡化安裝，因此 PLC 具有很強硬的抗振動沖擊性能；無觸點的半導(dǎo)體電路來完成大量的開關(guān)動作，就不會出現(xiàn)繼電器系統(tǒng)中的器件老化、脫焊、觸點電弧等問題；所有的輸入 /輸出接口都采用光電隔離措施，使外部電路和 PLC 內(nèi)部電路能有效的進行隔離； PLC 模塊式的結(jié)構(gòu)，可以在其中一個模塊出現(xiàn)故障時迅速地判斷出故障的模塊并進行更換，這樣就能盡量的縮短系統(tǒng)的維修時間。 ② 可編程控制器的硬件設(shè)計采用一系列提高可靠性的措施。 ⑵ 與通用計算機控制系統(tǒng)比較，可編程控制器可靠性提高的主要原因如下： ① 可編程控制器是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專 門設(shè)計的控制裝置，它具有比通用計算機控制系統(tǒng)更簡單的編程語言和更可靠的硬件。降低了 MTTR，是可靠性得到提高。 ⑴ 與繼電器邏輯控制系統(tǒng)比較，可編程控制器可靠性提高的主要原因如下： ① 可編程控制器不需要大量的活動部件和電子元件，它接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短，因此，可靠性得到提高。 河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 6 對可以維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。在具體的國內(nèi)工業(yè)應(yīng)用中，由于它不是針對某一具體的工業(yè)應(yīng)用，因此它的 硬件應(yīng)根據(jù)實際需要來進行配置，其軟件則根據(jù)控制要求進行編寫?？删幊炭刂破骷盎嘘P(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充基其功能的原則設(shè)計的。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標準化，國際電工委員會（ IEC）先后頒布了 PLC 標準的草案第一、二、三稿，并在 1987年作了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字 運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入 /輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。 河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 3 目錄 摘要 ??? ???? ????????? ???? ??? 1 前言 ? ?? ??????????????? ????? 2 第 一章 緒論 ?? ???? ??????? ????? 5 概論 ??????? ?? ????? ??????? 5 PLC 的定義 ? ??? ??????? ?????? 5 PLC 的特點 ? ?? ????????? ? ????? 5 可靠性高 ?? ????????? ??????? 6 易操作性 ?? ? ???????? ?????? 7 靈活性 ? ?? ???????? ? ??????? 8 機電一體化 ? ???????? ?? ?????? 9 PLC 的分類 ? ????????? ??? ? ???? 9 按結(jié)構(gòu)分類 ? ??????? ???? ???? 9 按輸入 /輸出點數(shù)分類 ?? ???? ?? ??? 10 按功能分類 ??????? ???? ????? 11 按編程語言分類 ? ???????? ????? 11 PLC 的主要技術(shù)指標 ? ????????? ? ??? 11 編程語言 ??????? ????????? ? 11 存儲器容量 ? ????????? ????? ? 12 輸入 /輸出點數(shù) ???? ??????????? 13 掃描速度 ????????? ???????? 13 指令種類和數(shù)量 ???????? ?????? 14 內(nèi)部寄存的種類和數(shù)量 ???????? ??? 14 智能模塊的種類和數(shù)量 ???????? ??? 14 環(huán)境條件 ??????????????? ?? 14 可擴展性 ?????????? ?????? ? 14 河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 4 可靠性 ?????? ???????? ??? ? 15 易操作性 ????????? ???? ???? 16 經(jīng)濟 性 ????? ???? ???? ????? 16 第二章 PLC 的結(jié)構(gòu) ???? ????????? ?? 17 PLC 的基本結(jié)構(gòu) ? ???????? ??????? 17 整體式的結(jié)構(gòu) PLC???????? ?????? ? 17 模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC???????? ??????? 17 PLC 各組成部分介紹 ???????? ?????? 18 基本指令 ??????????? ???????? 19 第三章 PLC 的工作原理 ??????? ??? ? ?? 21 循環(huán)掃描技術(shù) ????????? ?????? ? ? 21 PLC 的輸入 /輸出的響應(yīng)時間 ???????? ?? 22 第四章 PLC 的控制系統(tǒng)設(shè)計原則和設(shè)計步驟 ?? ? 25 設(shè)計原 則 ?????????????? ??? ? 25 設(shè)計步 驟 ?????????????? ??? ? 25 第五章 PLC 的硬件知識 … ?????????? ?? 25 PLC 的模塊介紹 ? ??????????? ???? 25 FX2N PLC 的硬件系統(tǒng)構(gòu)成 ? ??????? ?? ? ? 34 第六章 課程設(shè)計 PLC 全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè) ? 36 全自動 洗衣機控制系統(tǒng)的設(shè) 計要 求 ?????? ? 36 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的 PLC 選型和資源配置 ? ? 36 全自動 洗衣機控制系統(tǒng)程序設(shè)計 和調(diào)試 ????? 39 全自動洗衣機控制 PLC 程序 ???????? ?? 41 設(shè)計小 結(jié) ????????????? ????? 48 第七章 結(jié)束語 … … ?????????? ????? 49 第 八 章 參考文獻 … ????????? ????? ? 50 河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 5 第一章 緒論 首先介紹一下可編程控制器（ PLC）和 PLC 控制系統(tǒng)的基本知識，包括 PLC 的產(chǎn)生和發(fā)展、特點、技術(shù)指標、基 本結(jié)構(gòu)、工作原理及 PLC 控制系統(tǒng)等相關(guān)知識。 最后， 對于 在該設(shè)計過程中給予極大鼓勵和幫助的老師、同學(xué)，在此表示衷心的感謝。 PLC 的學(xué)習(xí)比一般編程學(xué)習(xí)困難在于，要完成一個控制系統(tǒng)不僅需要掌握一定的編程技術(shù)，更為重要的是要知 道如何針對實際應(yīng)用的需要選擇合適的 PLC 型號，然后進行資源配置，設(shè)計控制系統(tǒng)。 三菱公司的各 系列有被已在國內(nèi)廣泛使用的 FX 系列代替的趨勢?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，它以微處理器為核心，用編寫的程序進行邏輯控制、定時、 計 數(shù)和算術(shù)運算等，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入 /輸出來控制機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。全自動洗衣機通過了可編程序控制器來實現(xiàn)洗滌過程，省時省力，充分體現(xiàn)了現(xiàn)代家電用品的個性。河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1 摘要 該畢業(yè)設(shè)計介紹了可編程序控制器（ PLC）和 PLC 控制系統(tǒng)的基本知識，包括 PLC 的定義、特點、分類、技術(shù)指標、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、硬件知識及 PLC 控制系統(tǒng)等相關(guān)知識。并且，根據(jù)全自動洗衣機的工作原理，采用三菱公司的 FX0N 系列的 PLC 實現(xiàn)控制，設(shè)計了一個簡單的全自動洗衣機控制系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：全自動洗衣機 PLC FX0N系列 河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2 前言 可編程控制器是以計算機為核心的通用 自動控制裝置，它的功能強、可靠性極強、編程簡單、使用方便、體積小。 該設(shè)計采用三菱公司的 FX0N 系列可編程控制器。我們在這里有必要詳細介紹三菱的 FX 系列可編程控制器的性能指標，硬件組成和指令。 該設(shè)計為全自動洗衣機的 PLC 控制，主要介紹了全自動洗衣機的工作原理，控制系統(tǒng)的 PLC 的選型和資源的配置，控制系統(tǒng)程序設(shè)計與調(diào)試，控制系統(tǒng) PLC 程序。由于在設(shè)計過程中存在許多不足，希望老師同學(xué)指正。 概述 可編程控制器是在計算機技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開發(fā)起來的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于控制的各個領(lǐng)域。 的定義 PLC 自問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。它采用一類可編程控制器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?！笨傊删幊炭刂破魇且慌_專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的計算機，它是將傳統(tǒng)的計算機技術(shù)、繼電器技術(shù)和通信技術(shù)相融合而發(fā)展起來的一種新型的控制裝置。 1． 2 PLC的特點 PLC 是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和計算機技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，所以在工業(yè)控制方面，它具有繼電器或通用計算機所無法比擬的特點?？删幊炭刂破鞯目煽啃愿撸憩F(xiàn)在下列方面。 ② 可編程控制器采用一系列可靠性設(shè)計的方法進行設(shè)計，如冗余設(shè)計、掉電保護、故障診斷、信息保護及恢復(fù)等，提高了 MTBF（可達 1 000 000h），比繼電器邏輯控制系統(tǒng)提高了一個數(shù)量級。 ③ 可編程控制器有較強的易操作性，它具有編程簡單、操作方便、維修容易等特點，因此，降低了對操作和維修人員的技能要求，操作和維修人員容易學(xué)習(xí)和掌握，不容易發(fā)生操作的失誤，可靠性因此提高。采用了經(jīng)簡化的標準編程語言，編程的出錯率大大降低，而為工業(yè)惡劣操作環(huán)境而設(shè)計的硬件使可靠性大大提高，因此，可編程控制器餓可靠性較通用計算機控制系統(tǒng)的可靠性有較大提高。例如，采用可靠性高的元器件，采用先進的工藝制造流水線，對干擾采用屏蔽、隔離和濾波等，采用電源的掉電保護、存儲器內(nèi)容的保護，采用看門狗、其他自診斷措施、便于維修的設(shè)計等。 河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 7 ③可編程控制器的軟件設(shè)計采取一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。 在軟件方面， PLC 的監(jiān)控定時器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運行處理器的延遲，保證在程序出現(xiàn)錯誤和程序調(diào)試時，避免因程序錯誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當 CPU、電池、 I/O 口、通信等出現(xiàn)異常時， PLC 的自診斷功能可以檢測到這些錯誤，并采取相應(yīng)的措施，以防止故障擴大；停電時，后電池和正常工作時一樣，進行對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)的保護，確保信息不丟失。其次，才是性能和維修方面的原因。 可編程控制器的易操作性表現(xiàn)在下列三方面?？删幊炭刂破鞯牟僮靼ǔ绦蜉斎氲牟僮骱统绦蚋牡牟僮?。編程器至少提供了輸入信息的顯示，多數(shù)可編程控制器的編程器采用個人計算機，提供了屏幕顯示功能，因此，程序的輸入能直接顯示。所以，可編程控制器具有操作方便的特點?？删幊炭刂破饔卸喾N標準編程語言可供使用。采用語句表編程語言編程時，由于編程語言是功能的縮寫，便于記憶，并且與梯形圖一一對應(yīng)，所以，有利于編程人員編程操