简易全自动洗衣机的PLC控制系统设计_全自动洗衣机plc设计

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简易全自动洗衣机的PLC控制系统设计

摘要：基于PLC设计的简易全自动洗衣机，使进水、洗涤、排水全自动化，使洗衣服变得更加快捷、方便、高效。本文详细论述了简易全自动洗衣机的PLC控制系统设计，并以三菱系列的GX Developer8.86版本的PLC编程软件，GX Simulator6-C版本的PLC模拟软件和GT Designer3版本的PLC仿真软件为基础进行了控制系统的调试、检测和仿真。

关键词：PLC；全自动洗衣机；控制系统；调试；检测；仿真引言

随着社会生产力的发展，科学技术的进步，人们的社会生活在不断向着高效化，自动化，智能化，人性化方向发展。基于PLC设计的简易全自动洗衣机，使进水、洗涤、排水全自动化，使洗衣服变得更加快捷、方便、高效。本文详细论述了简易全自动洗衣机的PLC控制系统设计，并以三菱系列的GX Developer8.86版本的PLC编程软件，GX Simulator6-C版本的PLC模拟软件和GT Designer3版本的PLC仿真软件为基础进行了控制系统的调试、检测和仿真。系统总体方案设计

2.1系统硬件配置及组成图

如图2-1是简易全自动洗衣机的整个控制系统基本原理图，由三部分组成，分别是软件程序部分、电气控制部分、机械传动部分。

2.1.1电气控制部分:控制排水的电磁阀，控制进水的电磁阀：进水、排水电磁阀是采用电流流过线圈形成磁场的原理，洗衣机电磁阀在进，排水时使用，220V交流电压与电磁阀线圈接通，形成磁场，电磁线圈吸合。自动打开橡胶阀门，洗衣机里的水就顺着管道流出去了。断电后，电磁阀线圈失去电流，磁场消失，电磁铁松开，橡胶阀门自动关闭，洗衣机里的水就流不出去了。

2.1.2软件程序部分:PLC在系统中是处于中心位置，启动开关的PLC的输入信号控制开关，进水阀，排水阀和电动机是洗衣机各种动作的执行机构。其中进水阀和排水阀由PLC给定信号来决定其工作状态；电动机的工作状态也由控制中心PLC给定信号来决定，而电动机的正反转状态直接决定了洗衣机的洗涤状态，如图2-2是PLC控制系统的硬件组成框图。在这里用的是三菱的GX Developer8.86版本的PLC编程软件，三菱的GX Simulator6-C版本的PLC模拟软件和三菱的GT Designer3版本的PLC仿真软件。2.1.3机械传动部分:电动机带动洗涤轮转动进行洗涤。

图2-1 控制系统基本原理图

图2-2 PLC控制系统的硬件组成框图

2.2系统变量定义I/O分配

如表2-1，PLC输入端，X0、X1分别接启动和停止开关，控制洗衣机的开机和停机；Y0、Y1、Y2、Y3、输出端分别接进水电磁阀、电动机正转、电动机反转、排水电磁阀，分别控制进水、洗涤正转、洗涤反转、排水；C0、C1分别为PLC内部的计数器，分别记录洗涤次数和重复次数。

表2-1系统变量定义I/O分配表

2.3系统接线图设计

图2-3 PLC外部接线图图2-4主回路

2.4系统可靠性设计

PLC控制系统的可靠性可以从两大方面来考虑：（1）PLC的外围设备来考虑分析PLC的可靠性；（2）PLC的软件程序来考虑分析控制系统的可靠性。我们可以根据这些因素提出合理的建议，以及尽可能地完善PLC的可靠性。因此，要提高PLC控制系统的可靠性，一是在外部的硬件上采取措施;二是在软件内部中设计相应的保护程序。综上所述，我们可以采取以下措施：（1）满足PLC正常工作的环境要求：一般PLC工作的环境温度应在0～55℃的范围，并要避免太阳光直接照射；安装时要远离大的热源，保证足够大的散热空间和通风条件；空气的相对湿度应小于85%，以保证PLC的绝缘良好。PLC应避免安装在有振动的场所；空气中有粉尘和有害气体时，应将PLC封闭安装。（2）满足PLC正常工作的电源的要求：PLC应直接从低压配电室的主母线上采用专用线供电，以减少电机启停和其他因素给PLC带来的直接影响； PLC的供电应与动力供电和控制电路供电分开在设计时，外接的直流电源应采用稳压电源。（3）在程序设计时增加数字滤波程序，增加输入信号的可信性：当输入信号源与输出驱动的负载为感性元件时,对于直流电路应在其两端并联续流二极管;对于交流电路,应在其两端并联阻容吸收电路。采用以上措施,可防止在电感性输入或输出电路断开时产生很高的感应电势或漏电流对PLC输入、输出端点及内部电源造成的冲击。（4）PLC是通过输入电路输入信号，因此输入电路的元器件质量的好坏和连接方式直接影响着控制系统的可靠性。比如：按钮、行程开关等输入开关量的触点接触是否良好、接线是否牢固等。在设计时，应尽量选用可靠性高的接近开关代替机械限位开关。此外，按钮的常开和常闭触点的选择也会影响到系统的可靠性。（5）对PLC信号的软件程序的多做探讨：在程序设计时，设置一个定时器，作为监控程序部分，对系统的运行状态进行检测。若程序运行能正常结束，则该定时器就立即被清零；若程序运行发生故障，如出现死循环等，该定时器在设定的时间到就无法清零，此时PLC发出报警信号。对于PLC系统的可靠性做了一个完全的保障。PLC的干扰问题十分复杂，因此PLC控制系统的可靠性设计在系统设计中占有重要地位，在实际设计中只有根据应用系统的具体特点和应用环境的具体条件，理论联系实际，具体问题具体分析，灵活地选择行之有效的可靠性设计技术和抗干扰方法，全面、合理地考虑系统的软件和硬件设计，从总体上提高系统的抗干扰能力和可靠性。3 控制系统设计

简易全自动式洗衣机的控制要求如下：按下起动按钮，进水20s，然后洗涤正转15s，暂停3s，洗涤反转10s，暂停2s，这样正反转50次然后排水25s，然后重复上述过程3 次，停机。3.1流程图

图3-1洗衣机控制系统流程图

3.2梯形图

运用三菱的GX Developer8.86版本的PLC编程软件，编出以下的全自动洗衣机的控制系统程序，如图3-2。

图3-2 PLC控制系统的梯形图

3.3梯形图程序注释（1）按下启动按扭SB1,常开触头X000（0步）得电闭合，使常开触头M0（0步）得电闭合，同时常开触头M0（52步）得电闭合连接Y000（52步）接通，打开进水电磁阀进水，此时常开触头M0（9步）得电闭合连接常闭触头T5（9步）使T0（9步）开始计时。

（2）T0（9步）开始计时20s后，常开触头T0（14步）得电闭合连接T1（14步）使T1（14步）开始计时，此时常闭触头T0（52步）得电断开，使Y000（52步）断开,断开进水电磁阀，停止进水，常开触头T0（56步）得电闭合，使Y001（56步）接通，电动机开始正转。（3）T1（14步）计时15s后，常开触头T1（20步）接通，使T2（20步）开始计时，此时常闭触头T1（56步）得电断开，使Y001（56步）断开，电动机停转。

（4）T2（20步）计时3s后，常开触头T2（24步）得电闭合，使T3（24步）开始计时，此时常开触头T2（61步）得电闭合，使Y002（61步）接通，电动机开始反转。（5）．T3（24步）计时10s后，常开触头T3（28步）得电闭合，使T4（28步）开始计时，此时常闭触头T3（61步）得电断开，使Y002（61步）断开，电动机停转。

（6）T4（28步）计时2s后，常开触头T4（32步）得电闭合，使C0（32步）开始计数，由于常开触头M0（0步）一直得电闭合，所以C0（32步）计完一次数后继续回到第9步，由于第9步一直是通的，计时器T0（9步）一直未清零复位，继续循环上述2-5步，当C0（32步）累积到了50次后，常开触头C0（36步）得电闭合，使T5(36步)开始计时，此时常开触头C0（66步）得电闭合，使Y003（66步）接通，打开排水电磁阀排水。

（7）T5(36步)计时25s后，常开触头T5（40步）得电闭合，接通C1（40步）开始计数，常开触头T5（44步）得电闭合，C0（44步）清零复位，此时常闭触头T5（66步）得电断开，使Y003（66步）失电，关闭排水电磁阀，停止排水。

（8）C1（40步）计数3次后，常闭触头C1（0步）得电断开，M0（0步）断开，常闭触头X000（49步）失电闭合，C1（49步）清零复位，整个控制系统停止工作。

（9）按下停止按钮sb2，常开触头X001（5步）得电闭合，常开触头M1（5步）得电闭合，常闭触头M1（0步）得电断开，常开触头M0（0步）断开，常开触头X001（44步）得电闭合，C0（44步）清零复位，整个控制系统停止工作。

3.4指令表

4监控系统设计 4.1时序图

通过三菱的GX Simulator6-C（PLC模拟软件）进行时序图监测，由于软件在正常工作中的时序图时刻在变化，所以无法显示出所有的时序图，只有截取了以下几个阶段的时序图，如图4-1。

图4-1系统工作时序图

4.2位软元件的监视

通过三菱的GX Simulator6-C（PLC模拟软件）对位软元件进行监视，如图4-2，对位软件Y的监视图，其中001变色就代表Y001此时处于接通状态，002变色就代表Y002处于接通状态。

图4-2 位软元件的监视图系统调试及结果分析

通过对源程序的不断改进和设计，并对系统进行模拟仿真调试，解决了系统运行中不能进行自动循环的问题，并运用三菱的GT Designer3仿真软件进行了仿真，如图 5-1是GT Designer3仿真软件的仿真界面，其中启动SB1按钮对洗衣机进行开机控制，停止SB2按钮对洗衣机进行停机控制，而其中的四个仿真闪光灯分别代表了进水，洗涤正转，洗涤反转，排水过程，并标明每个过程的持续时间，由于这个过程是一个动态的变化，并且持续时间较长，所以只能截取几个状态的仿真图，如图5-1，按下SB1按钮后，进水仿真闪光灯持续亮20s，然后洗涤正转仿真闪光灯持续亮15s，熄灭3s，然后洗涤反转仿真闪光灯持续亮10s，熄灭2s，这样正反转50次然后排水仿真闪光灯持续亮25s，然后重复上述过程3 次，自动停机。而按下SB2停止按钮后，整个系统直接中断，仿真闪光灯熄灭。

图 5-1 GT Designer3仿真软件的仿真界面

6结束语

通过本系统的设计，对运用的PLC对控制系统的设计有了深入的理解。全自动洗衣机控制系统利用了PLC的特点，对按钮、电磁阀、开关等其他一些输入输出点设备进行控制，实现了洗衣机洗衣过程的自动化。由于每遍的洗涤,进水，排水的时间由PLC内计数器控制,所以只要改变计数器参数就可以改变时间，较传统方法更加的快捷方便。

参考文献：

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