第一篇：PLC在銑床控制系統中的應用

PLC在銑床控制系統中的應用

謝保雞

摘要：介紹用PLC取代X62W萬能銑床的繼電器控制電路，闡述了PLC的設計方案；根據控制要求，確定PLC的輸入輸出點數，進行PLC型號選擇，對I/O地址進行了分配，并畫出了I/O接線圖；根據控制原理，畫出了梯形圖。

關鍵詞：可編程控制器(PLC)；銑床；控制；

1引言

PLC是將計算機技術應用于工業控制領域的產品，它具有高可靠性、編程簡單、體積小功耗低等優點，在短短的幾十年里得到了迅猛發展，已成為當代工業自動化的主要支柱之一目前，部分中小型企業及高校仍廣泛使用傳統的繼電器控制機床，這些機床經歷了比較長的歷史，雖然它能在一定范圍內滿足單機和自動生產線的需要，但由于它的電控系統是以繼電器、接觸器的硬連接為基礎的，技術上比較落后，特別是其觸點的可靠性問題，直接影響了產品質量，生產效率和生產成本。而用PLC對它進行技術改造，便能取得很好的效果。X62W銑床的電氣控制要求

圖1是X62W銑床控制系統的主電路圖，其中M1是主軸電動機，M2為冷卻泵電動機，M3為進給電動機，FR1—FR3為熱繼電器，FU為熔斷器。

具體控制要求如下：

(1)主軸電動機M1采取空載直接起動，且要求實現正、反轉控制，但由于銑床在加工過程中主軸方向的改變并不頻繁，因此采用了電源相序轉換開關SA3來實現正、反轉。

(2)為防止銑削時，系統發生振動，在主軸傳動系統中裝有慣性輪，但在高速切削后，停車很費時間，故采用電磁離合器YC1制動。

(3)工作臺的縱向、橫向和垂直三個方向的進給運動由進給電動機M 3拖動，三個方向的選擇由操縱手柄改變傳動鏈來實現，每個方向有正、反向運動。要求M3能正、反轉，同時，一個時刻只允許工作臺向一個方向移動，所以三個方向的運動之間應有聯鎖保護裝置。

(4)為了防止刀具和機床的損壞，要求只有主軸旋轉后，才允許有進給運動，而為了減小加工件表面的粗糙度，停車時要求先停進給，然后停主軸。但由于主軸本身具有慣性，因此可 以采用主軸和進給同時停止的方式。

(5)主軸運動和進給運動采用變速盤來進行速度選擇，為保證變速時齒輪進入良好的嚙合狀態，兩種運動都要求變速時電機作瞬時點動。

(6)為操作方便，主軸電動機的起動與停止，工作臺快速移動均采用兩地控制。

(7)冷卻泵由電動機M2拖動，只要求實現正轉控制。

(8)為了加工螺旋槽，在X62W銑床上安裝了圓工作臺，但要求圓工作臺的旋轉與工作臺的上下、左右及前后進給運動之間有聯鎖保護裝置。PLC控制電路

3.1 I/O地址分配、機型選擇及I/O端口接線圖為實現上述銑床的控制要求，現選擇三菱公司生產的FX2N－48MR型PLC，其I/O地址分配如附表所示。

圖2是X62W銑床的PLC輸入輸出接線圖，需注意的是，圖中對輸入的常閉觸點進行了處理，即常閉按鈕改用常開按鈕，熱繼電器的常閉觸點改用了常開觸點。

3.2 PLC梯形圖

圖3是X62W銑床的PLC梯形圖，其中，回路6控制主軸起動和變速，回路7控制主軸制動，回路11控制工作臺分別作縱向、橫向、垂直、變速等運動以及圓盤運動，回路8控制工作臺快速進給。PLC梯形圖控制分析

4.1主軸控制電路分析(1)主軸電動機起動

起動前先合上電源開關QF，再把主軸轉換開關SA3扳到所需的旋轉方向，然后按起動按鈕SB1（或SB2)，X0（或X1)閉合，Y0得電，KM1工作，主軸電動機運轉。

(2)主軸電動機的停車制動

按主軸停止按鈕SB5（或SB6)，這時X4（或X5)常閉斷開，M5失電，Y0失電，KM1斷開，主軸電動機失電作慣性運動，接著X4（或X5)常開閉合，Y3得電，電磁離合器YC1工作，對主軸進行制動，待主軸停車后，松開SB5（或SB6)。

(3)主軸換銑刀控制

SA1是主軸換銑刀開關，需換刀時，將SA1扳到“換刀”位置，這時X14常閉斷開，使Y0失電，KM1斷開，主軸電動機失電作慣性運動，接著X14常開閉合，Y3得電，電磁離合器YC1得電工作，對主軸進行制動，使機床無法運行，保證了人身安全。(4)主軸變速沖動控制

主軸變速時的沖動控制是利用變速手柄與沖動行程開關SQ1，通過機械上的聯動機構進行控制，變速時，扳操縱手柄使SQ1動作，這時X6常閉斷開（斷開自鎖回路)，X6常開閉合，使Y0得電，KM1工作，主軸電動機實現點動控制。

4.2進給控制電路分析

轉換開關S A 2是控制圓工作臺的，在不需要圓工作臺工作時，轉換開關SA2扳到“斷開”位置。此時，X15常閉閉合，常開斷開；當需要圓工作臺工作時，轉換開關SA2扳到“接通”位置，此時X15常閉斷開，常開閉合。(1)工作臺左（右)控制

主軸電動機啟動后，將操縱手柄向左（右)扳，其聯動機構壓動位置開關SQ5（SQ6)，使X12（X13)常閉斷開（聯鎖保護)，X12（X13)常開閉合，Y1（Y2)得電，KM2（KM3)工作，進 給電動機實現正（反)轉，通過相應傳動裝置拖動工作臺向左（右)運動。(2)工作臺下、前（上、后)控制

主軸電動機啟動后，將操縱手柄分別向下、前（上、后)扳，其聯動機構壓動位置開關SQ3（SQ4)，使X10（X11)常閉斷開（聯鎖保護)，X10（X11)常開閉合，Y1（Y2)得電，KM2（KM3)工作，進給電動機實現正（反)轉，通過相應傳動裝置拖動工作臺向下、前（上、后)運動。(3)進給變速沖動控制

與主軸變速原理一樣，變速時只需將變速盤往外拉，使進給齒輪松開，待轉動變速盤選擇好速度后，將變速盤向里推，在推進時，檔塊壓動位置開關SQ2，使X7常閉斷開（斷開自鎖回路)，X7常開閉合，Y1得電，KM2工作，進給電動機實現點動控制。(4)工作臺快速移動控制

按下快速點動按鈕SB3（或SB4)，X2（或X3)接通，M9得電，它的一個常開觸點接通進給控制電路，另一個則接通快速進給電磁離合器YC3，常閉觸點切斷正常進給電磁離合器YC2，讓工作臺實現快速進給。松開SB3（或SB4)，X2（或X3)斷開，M9失電，此時YC3失電，YC2得電，工作臺快速移動停止，仍按原方向作正常進給運動(5)圓工作臺的控制

當需要加工螺旋槽時，應將工件安裝在圓工作臺上，調整好銑刀和工件之間的位置，主軸電動機啟動后，將開關SA2扳到“接通”位置，X15常閉斷開（聯鎖保護)，X15常開閉合，Y得電，KM2工作，進給電動機通過相應傳動裝置拖動圓工作臺開始工作值得注意的是，當圓工作臺在運轉過程中，既不要求調速，也不要求反轉

5結束語

用PLC改造后的X62W銑床通過實際使用，生產效率得到了很大提高并能很好的保證其加工精度，自運行以來，系統運行穩定、可靠，完全滿足生產工藝的要求，對同類設備的技術 改造有較大的參考價值。參考文獻：

[1]李秀忠.PLC在X62W銑床電氣控制電路中的應用 [J].自動化技術與應用,2004,08（23）：29-31.[2]胡俊達.PLC在專用雙面銑床電氣控制中的應用 [J].組合機床與自動化加工技術,2003,12（05）：35-37 [3]姚道如,汪功明.變頻器和PLC在龍門銑床控制中的應用[J].常熟理工學院學報(自然科學),2008,04(04):97-99 [4]俞鴻斌.PLC在龍門刨銑床數控化改造中的應用[J].機電工程, 2007,(7): 97-99.[5]閻占文.PLC在鋁錠銑床自動控制上的應用[J].電器時代, 2004,(11): 80-83.[6]余雷聲.《電氣控制與ＰＬＣ應用》[M].機械工業出版社,2002.6.

第二篇：基于三菱PLC的雙面銑床控制系統程序設計

基于三菱PLC的雙面銑床控制系統程序設計

摘 要：采用三菱PLC對雙面銑床進行技術改造，針對雙面銑床的控制要求，給出兩種程序設計方案，并簡單分析了各自的優缺點，PLC的應用不但大大提高了系統運行的可靠性和抗干擾能力，降低了設計運行的故障率，同時給設計維護帶來極大的便利，對同類設備的技術改造有較大的參考價值。

關鍵詞：PLC；銑床；工作方式；IST

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.012

PLC的全稱是Programmable Logic Controller（可編程控制器），剛引入國內時，曾簡稱為PC。后來，IBM-PC獲得廣泛應用，PC成了個人電腦的代名詞，才改為PLC。PLC是一種智能產品，是在電器控制技術和計算機技術的基礎上開發出來的，并逐漸發展成為以微處理器為核心，把自動化技術、計算機技術、通信技術融為一體的新型工業控制裝置。目的是用來取代繼電器、執行邏輯、記時、計數等順序控制功能，建立柔性的程控系統。國際電工委員會（IEC）于1987年頒布了可編程控制器標準草案第三稿，明確強調了PLC直接應用于工業環境，具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、搞干擾能力強，編程簡單等特點。在工業領域中，PLC控制技術的應用已成為世界潮流。

在傳統的機床控制系統中，都是采用繼電器――接觸器等元器件組成的硬件邏輯控制電路，在PLC出現之前，一直占主導地位，應用廣泛。但是電氣控制系統存在體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等缺點，特別是其接線復雜，工藝難度高，不易更改，對生產工藝變化的適應性也差，所以用PLC控制取代傳統機床電氣控制系統是機床控制發展的主要趨勢。它可以完美的解決傳統機床電氣控制系統的可靠性、柔性、開發周期、故障自診斷等問題。

銑床作為機械加工的通用設備，在汽車等配件生產加工中起著不可替代的作用。而雙面銑床由于兩面可同時加工，加工效率高，應用更為廣泛，本文主要進行雙面銑床的PLC控制程序設計。雙面銑床控制系統控制要求

工作臺來回往返運動由液壓驅動，工作臺速度和方向由限位開關SQ1―SQ3控制。工作臺與主軸循環工作過程為：工作臺啟動――向右快進（左動力頭）――減速工進，同時主軸啟動，加工結束――停止工進，主軸延時10S停轉――工作臺向左快退回原位――進入下一循環工作狀態。右動力頭的運行方向與左動力頭相反。

控制要求：PLC設計時，工作方式設為自動循環、點動、單周循環和步進4種；主軸只在自動循環和單周循環時啟動；要有必要的電氣保護和聯鎖裝置；自動循環時按下圖的順序動作。PLC設計設計

2.1 采用IST指令實現程序設計

根據控制系統要求，該程序主要需包括四種工作方式，分別為自動循環、點動、單周循環和步進，最為簡便的編程方法是使用功能指令的初始化指令IST（FNC60）。

梯形圖源操作數S表明的是首地址，它有共8個位連號軟元件元件組成，由開關量輸入繼電器X20～X27組成，其功能分別是：

X20：手動工作方式的輸入控制信號；X21：返回原點工作方式的輸入控制信號；X22：單步工作方式的輸入信號；X23：單周期工作方式的輸入控制信號；X24：全自動工作方式的輸入控制信號；X25：返回原點的啟動信號；X26：進入自動工作方式的啟動信號；X27：停止。在開關量輸入X20～X24中，不允許有兩個或兩個以上的輸入端同時閉合，因此，必須選用滿足該條件的轉換開關，且該開關至少有五擋位置，當開關扳到某擋位置時，只有該位置的觸點閉合，其他各位置的觸點斷開。在梯形圖中，目的操作數D1和D2只能選用狀態器S，其范圍是S20～S899，其中D1表示自動工作方式所使用的最低位狀態器，D2表示自動工作方式時所使用的最高位狀態器。S0～S9是實際發始狀態器地址編號。S0是各操作的初始狀態，S1是原點回歸的初始狀態。

同時，與IST指令有關的特殊輔助繼電器有8個。它們是M8040～M8047，其中M8040：轉移禁止；M8040：轉移開始；M8042：起動脈沖；M8043：返回原點完成，當M8043為1時，允許進入自動工作方式，當M8043為0時，表示返回原點未完成，不允許進入自動工作方式；M8047：STL監控有效。

因此，如果采用IST指令設計該雙面銑床控制程序時，可將程序設計成四部分，第一部分IST指令；第二部分為手動程序，設計在狀態點S0下；第三部分為返回原點程序，設計在狀態點S1下，且在該部分程序最后，到達原點時對M8043置1，表示返回原點完成；第四部分為自動和單周程序，設計在狀態點S2下。若X20為ON時，狀態器S0為1，表示工作在手動工作狀態；若X21為ON時，狀態S1為1，處于返回工作原點狀態，當返回工作原點完成時，M8043置1，此時如果X22為ON，則工作于單步工作狀態即步進狀態，每按一次啟動按鈕，就進行一次狀態轉移，如果輸入端X23為ON，則處于單周期工作狀態，每按一次啟動按鈕，掃行完一個周期后，停止在起始狀態S2；如果輸入端X24為1時，則處于自動工作方式，循環執行用戶程序。由此可見，該程序完全滿足該雙面銑床控制系統的四種工作方式。但是我們同時也可以發現，一旦采用IST指令，其輸入端一次性占用X20～X27共8個輸入點，對于三菱FX2N-32MR的PLC來說，有可能輸入點是不夠用的，并且它必須采用至少有五檔的轉換開關，那我們可不可以不采用IST指令同樣也可以實現控制要求呢？

2.2 采用基本指令實現程序設計

2.2.1 程序的總體結構

圖3為雙面銑床的PLC梯形圖程序的總體結構，將程序分為公用程序、手動程序和自動程序三個部分，其中自動程序包括單步、單周期、自動循環和自動回原點四部分。這是因為它們的工作都是按照同樣的順序進行，所以將它們合在一起編程更加簡單。回原點程序放在自動程序的初始狀態點S0中，因為自動循環等工作方式起點就要求動工作臺處于原點位置，梯形圖中使用跳轉指令使得自動程序和手動程序不會同時執行。

2.2.2 各部分程序的設計

（1）公用程序。公用程序如圖4所示，用于自動程序和手動程序相互切換的處理。當選擇自動X7、單周X10、步進X11這三種工作方式時，程序跳轉至P0執行自動程序，反之若選擇的是手動X12，則執行手動程序。當執行手動程序時，首先將狀態點S0～S13復位，同時將輸出Y0～Y4復位，再進行手動工作方式，必免同時有兩個活動步的異常情況，同時為避免手動工作時的越程故障，可在左動力頭和右動力頭輸出上分別加上SQ3和SQ1的常閉觸點，進行位置限制。

自動程序初始狀態點S0的激活，由自動X7、單周X10、步進X11三個輸入的并聯進行觸發，并采用邊沿觸發，如果采用普通觸發，當以上三個輸入開關閉合時，會出現初始狀態點S0一直處于激活狀態，當自動程序開始執行時，會同時出現兩個活動步的異常情況，而采用上升沿觸發，只有當開關合上一瞬間，初始狀態點S0才會被激活，當下一個狀態點滿足條件激活時，S0狀態點關閉。

步進工作狀態依靠特殊輔助繼電器M8040來實現，由啟動按鈕X0的常閉觸點和步進工作狀態選擇開關S11的常開狀態驅動特殊輔助繼電器M8040。當步進選擇開關S11閉合，沒有按下啟動按鈕X0時，M8040為1，禁止狀態轉移，按下啟動按鈕X0時，常閉觸點斷開，M8040為0，允許狀態轉移，即跳轉至下一個狀態點，執行下一步動作，由此，每按一次，自動程序執行一步，即實現了步進控制。

（2）自動程序。自動程序功能圖如圖5所示，其中包含單周、自動循環以及自動回原點程序。其中單同和自動循環通過狀態點S13下的跳轉實現，當選擇單周或步進時，程序跳轉至狀態點S0，當選擇自動或步進時，程序跳轉至狀態點S10。自動回原點程序設計在初始狀態點S0下。當返回原點后，即到達行程開關SQ1位置，給出原點信號Y5，作為下一個狀態S10激活的條件之一。同時需注意的是，因為步進工作方式與自動程序是合在一起編程的，當程序工作在單周或自動時，滿足下一個狀態點激活條件時，則跳轉至下一個狀態點執行，而工作在步進工作狀態時，盡管滿足了下一個狀態點激活條件，但沒有按下啟動按鈕，程序不會執行下一個狀態點的動作，即當前狀態點一直處于激活狀態，當前狀態點也一直有輸出，為了避免這種情況的出現，在每個狀態點的輸出元件上，加上條件限制，當滿足跳轉條件時，盡管沒有跳轉，當前狀態點也無輸出。如在狀態點S10的輸出元件前串上SQ2的常閉觸點。

（3）程序調試。程序調試時，可各部分程序分別調試，然后再進行全部程序的調試，也可直接進行全部程序的調試。總結

本文介紹的在雙面銑床控制系統中應用PLC替代繼電器―接觸器電氣控制線路的技術改造，經過實際運行，系統運行穩定可靠，能很好的保證其加工精度和定位精度，兩個編程方法各有優缺點，采用IST指令，編程方法簡單，程序結構清晰，但在工作方式的選擇開關上一定要采用五檔轉換開關來實現，采用普通指令，編程較為復雜，但開關無特殊要求。總之，PLC的應用不但大大提高了系統運行的可靠性和抗干擾能力，降低了設計運行的故障率，同時給設計維護帶來極大的便利，對同類設備的技術改造有較大的參考價值。

參考文獻：

[1]王兆義.可編程控制器教程[M].機械工業出版社，2004（07）.[2]陳韋明，何美生.電氣控制及PLC控制技術[M].北京交通大學出版社，2010（09）.[3]高級維修電工專業技能訓練[M].中國勞動社會保障出版社，2004（06）.

第三篇：PLC在恒壓供水變頻調速控制系統中的應用

PLC在恒壓供水變頻調速控制系統中的應用

引言

恒壓供水系統對于某些工業或特殊用戶是非常重要的，例如在某些生產過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響產品質量，嚴重時使產品報廢和設備損壞。又如當發生火警時，若供水壓力不足或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經濟損失和人員傷亡。所以，某些用水區采用恒壓供水系統，具有較大的經濟和社會意義。

基于上述情況對某生活區供水系統進行了改造，采用plc作為中心控制單元，利用變頻器與pid相結合，根據系統狀態可快速調整供水系統的工作壓力，達到恒壓供水的目的，提高了系統的工作穩定性，得到了良好的控制效果。2 系統結構與工作原理

供水系統由主供水回路、備用回路、儲水池及泵房組成，其中泵房裝有1#~3#共3臺150kw泵機。另外，還有多個電動閘閥或電動蝶閥控制各供水回路和水流量。由于該供水網較大，系統需要供水量每小時開2臺泵向管網充壓，供水量大時開3臺泵同時向管網充壓。要想維持供水網的壓力不變，在管網系統的管道上安裝了壓力變送器作為反饋元件為控制系統提供反饋信號，由于供水系統管道長、管徑大，管網的充壓比較慢，故系統是一個大滯后系統，不宜直接采用pid調節器進行控制，而應采用plc參與控制的方式來實現對控制系統起調節作用。選擇frn160g7p-4變頻器實現電動機的調速運行，可編程序控制器選擇日本松下fp1-c40型，且配有a/d和d/a模塊，其原理框圖如圖1所示。

圖1 恒壓供水系統原理圖

控制系統主要由plc、變頻器、切換繼電器、壓力傳感器等部分組成。控制核心單元plc根據手動設定壓力信號與現場壓力傳感器的反饋信號經plc的分析和計算，得到壓力偏差和壓力偏差的變化率，經過pid運算后，plc將0~5v的模擬信號輸出到變頻器，用以調節電機的轉速以及進行電機的軟啟動;plc通過比較模擬量輸出與壓力偏差的值，通過i/o端口開關量的輸出驅動切換繼電器組，以此來協調投入工作的水泵電機臺數，并完成電機的啟停、變頻與工頻的切換。通過調整電機組中投入工作的電機臺數和控制電機組中一臺電機的變頻轉速，使動力系統的工作壓力穩定，進而達到恒壓供水的目的。3 系統程序設計和plc的i/o分配

系統程序包括啟動子程序和運行子程序，其流程圖如圖2所示。運行子程序又包括模擬調節子程序(其流程圖如圖3所示)和電機切換子程序(流程圖略)，電機切換子程序又包括加電機子程序和減電機子程序(程序設計略)。plc的輸入、輸出端子分配情況如附表所示。

圖2 啟動程序流程圖

圖3 模擬調節流程圖 系統工作過程

加上啟動信號(x4)后，此信號被保持，當條件滿足時，(即x2為“1”)時，開始啟動程序，此時由plc控制1#電機變頻運行(此時y0、y6、y7亮)，同時定時器t0開始計時(10s)，若計時完畢x2仍亮，則關閉y0、y6，(y7仍亮，)t2延時1s。延時有兩方面的原因: 一是使開關充分熄弧，防止電網倒送電給變頻器，燒毀變頻器;二是讓變頻器減速為0，以重新啟動另一臺電機。延時完畢，則有1#機投入工頻運行，2#機投入變頻運行，此時y1、y2、y6、y7亮，同時定時器t1開始計時(10s)，若計時完畢x2仍未滅，則關閉y2、y6，(y1、y7仍亮，)t3延時1s，延時完畢，將2#機投入工頻運行，3#機投入變頻運行，(此時y1、y3、y4、y6、y7亮，)再次等待y7滅掉后，則整個啟動程序執行完畢，轉入正常運行調節程序，此后啟動程序不再發生作用，直到下一次重新啟動。在啟動過程中，無論幾臺電機處于運行狀態，x2一旦滅掉，則應視為啟動結束(y7滅掉)，轉入相應程序。綜合整個啟動過程，完成三臺電機的啟動最多需要22s的時間。

運行過程中，若模擬調節器節上、下限值均未達到(即x1、x2滅)，則此時變頻器處于模擬調節狀態(此時相應電機運行信號和y6亮)。

若達到模擬調節上限值(x1亮)，則定時器t4馬上開始定時(5s)，定時過程中監控x1，若x1又滅掉，則關閉定時器，繼續摸擬調節;若t4定時完畢，x1仍亮，則啟動一低速(y8亮)，進行多段速調節，同時定時器t5開始定時(3s)。定時完畢，若x1仍亮，則關閉此多段速，啟動一更低速(y9)，同時定時器t6定時(10s)。定時完畢，若x1仍亮，則關掉y9，此后x0很快會通，轉入切換動作程序。在此兩級多段速調節過程中，無論何時，若x0亮，則會關閉相應多段速和定時器，同時進行切換動作，即轉入切換程序，同樣，若無論何時，x1滅掉，則關閉運行多段速和定時器，轉入模擬調節。

若達到模擬調節下限值(x2亮)，則定時器t7馬上開始定時(5s)，定時過程中監控x2，若x2又滅掉，則關閉定時器，繼續摸擬調節，若t7定時完畢，x2仍亮，則啟動一高速(y7、y2)，進行多段速調節，同時定時器t8開始定時(3s)，定時完畢。若x2仍亮，則關閉此多段速，啟動一更高速(y8、y9)，同時定時器t9定時(10s)，定時完畢。若x2仍亮，則關掉y8、y9，此后x3很快會通，轉入加電機動作程序。在此兩級多段速調節過程中，無論何時，若x3亮，則會關閉相應多段速和定時器，同時進行加電機動作，即轉入加電機程序。同樣，若無論何時，x2滅掉，則關閉運行多段速和定時器，轉入模擬調節。

電機切換程序分為電機切除程序和加電機程序兩部分。此程序動作的條件是:啟動結束后無論何時x0亮，一旦條件滿足，即由plc根據電動機的運行狀態來決定相應切換哪臺電機，切換時只能切換工頻運行電機。

若工作狀態是一臺變頻一臺工頻，則立即切除工頻電機，然后計數值減1，即完成此過程，再由調節程序運行，調節至滿足要求為止。

若3臺電機同時工作，則應由plc來決定切除哪臺工頻運行電機。切除依據是3臺電機對應計數器的大小，誰大切誰，切除掉一臺后，要由定時器定時(5s)等待，以便變頻器調節一段時間，防止連續切除動作。這主要是考慮到本系統的非線性和大小慣性因素而采取的措施。

加電機程序, 其動作程序是:啟動結束后無論何時x2亮, 一旦條件滿足, 立即關掉變頻運行電機和變頻器，延時一段時間后(原因同上), 將原變頻運行電機投入工頻運行，同時打開變頻器和將要啟動電機的變頻開關, 完成加電機。

同樣，若原有2臺電機工頻工作，則x2一亮，立即開始加另一臺電機(無延時)，(加電機依據是判斷計數值，誰小加誰)。但加電機完成以后，定時器要開始定時(5s)等待，讓變頻器調節一段時間，防止連續加電機動作。其過程分為:結束語

用變頻器來實現恒壓供水，與用調節閥門來實現恒壓供水相比較，節能效果十分顯著。其優點是: 起動平穩,起動電流可限制在額定電流以內，從而避免了起動時對電網的沖擊;由于泵的平均轉速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命;可以消除起動和停機時的水錘效應;在鍋爐和其他燃燒重油的場合,恒壓供油可使油的燃燒更加充分，大大地減輕了對環境的污染。參考文獻

[1] 常斗南.電氣控制與plc應用.北京:機械工業出版社,2003 [2] fp1型可編程控制器c24/c40/c60操作手冊 [3] 變頻器說明手冊.富士電機有限公司

[4] 曾 毅.變頻調速控制系統.濟南:山東科學技術出版社,2002 作者簡介

張全莊(1963-)男 講師/碩士 主要研究方向:工業電氣自動控制與plc應用。

第四篇：PLC在工業全自動洗衣機控制系統中的應用畢業論文

XXX學校

Xx辦學點畢業論文

課題名稱：PLC在工業全自動洗衣機

控制系統中的應用

專 業：

班 級：

學 籍 號： 學生姓名：

導師姓名：

提交日期：

PLC在工業全自動洗衣機控制系統中的應用

(姓名)摘 要：隨著科學技術和生活水平的提高，洗衣機的洗滌水平也隨著科技的發展大大提高。PLC在運用中，硬件也相對簡單，提高控制系統的可靠性，另外它的編程語言也相對簡單。本文選擇三菱F1—20MR為核心部件，著重進行硬件接口設計，利用梯形圖和語句表進行編程，實現了全自動洗衣機控制系統的自動化。關鍵詞：全自動洗衣機；PLC；控制

一、工業全自動洗衣機的自動控制

目前洗衣機是一種耳熟能詳的家用電器，隨著科技的進步和人們生活質量的提高，以及人們對精神文明的高度追求，所以目前市場上還是有很大的發展空間。不同材質的衣物越開越多，對洗衣機的要求也越來越高。智能控制洗衣機的動力系統是目前研究的方向，在工業控制系統中廣泛運用的PLC，它是整體模塊，集中了驅動電路，檢測電路和保護電路以及通訊聯網功能。現代的全自動化洗衣機實現了洗衣機由進水、洗滌、排水、脫水、報警到停機的自動化過程。

1.進水和排水系統

全自動洗衣機的洗衣桶和脫水桶是以同一軸心安放的。脫水桶的周圍有許多小孔，使內桶和外桶的水流相通。全自動洗衣機的進水系統采用水位壓力開關和進水閥，由程序控制器調節。設有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗時，它能讓洗滌液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。

全自動洗衣機水位開關一般有三檔水位控制,并都有 低水位、中水位、高水位、再注水等功能當進水閥注水，內桶水位增高到預選水位時，主電機導通，進水閥斷開，并開始洗衣。全自動洗衣機的排水系統由程序來控制排水電磁閥，牽引排水閥。

2.洗滌與脫水系統

全自動洗衣機主要是通過波輪對衣物的翻滾達到洗滌目的。為了保證洗滌效果，洗滌桶的內壁上必需設計成凸形來增大摩擦力，達到滿意的洗滌效果，提高洗滌率。

洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波盤的正、反轉來實現，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，控制系統將離合器合上，由洗滌電動機帶動內桶正轉進行甩干。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作，停止按鈕用來實現手動停止進水、排水、脫水及報警。洗衣房設備排水按鈕用來實現手動排水。

洗衣機具有蓋的帶鎖裝置，該鎖定裝置，包括洗衣機蓋板、洗衣機箱體，還包括控制開關，與控制脫水的開關聯動，使用戶在脫水時不能打開洗衣機蓋板，從而確保了洗衣機脫水時的操作安全。

3.箱體與支承系統

洗衣機外箱體是洗衣機的盔甲，很多洗衣機采用高分子聚合塑鋼材料作為外箱體，永不生銹，耐碰撞，防漏電，機身輕便，易于搬動。有的采用剛柔相濟的不銹鋼做內桶剛性，在于不銹鋼材質表面分子結構致密，空隙小，以達到抗菌，抑菌，耐腐蝕的作用。柔性，超級鏡面不銹鋼材料光滑柔細，即便是最嬌柔的面料也不會受到損傷。很多洗衣機內桶完全采用世界一流的不銹鋼材料制成，擁有 頂級的品質保證。全自動洗衣機一般采用輕觸式開關，全自動洗脫機 在按下開關后，字符旁邊的指示燈會亮。當指示燈亮起表示程序選中，指示燈閃爍表示正在執行此程序，指示燈熄滅表示程序未選擇或執行完畢。

4.PLC機型選擇

PLC是一種根據用戶給的指令，通過輸入接口現場采樣信息執行邏輯或數值運算，再通過輸出接口去控制各種執行機構動作。它主要有CPU、存儲器、I/O接口模板三部分。通過對結構圖的分析，可知全自動洗衣機的I/O點不多，選擇三菱FX系列F1—20MR，可以完全滿足其要求，F1—20MR有20個I/O，根據輸入，輸出口的總點數，考慮留有適當余量。

全自動洗衣機電氣控制系統包括微處理器、排水電磁鐵、電容器、門開關、按鍵開關、指示燈、中間繼電器，水位壓力開關、蜂鳴器及進水電磁閥等部件組成。通過微處理器，能自動完成進水，洗滌（漂洗）、排水、脫水、報警等全部程序，只需設計軟件就可以來達到預想控制的目的。

二、設計目的

1.了解和掌握全自動洗衣機的工作流程；

2.了解自動控制的工作原理及PLC在日常工作中的應用。

三、全自動洗衣機的設計要求

控制要求：整個洗滌過程分為進水、洗滌、放水、脫水四個部分，系統從進水環節開始到脫水環節結束共循環兩次。

（1）PLC投入運行，系統處于初始狀態，準備好啟動。

（2）按下啟動按鈕后，洗衣機開始進水。進水直到高（中、低）水位，水位開關由OFF變ON）。

（3）PLC停止進水，2秒后開始洗滌。

（4）洗滌時，正轉30秒，停2秒，然后反轉30秒，停2秒。

（5）如此循環5次，總共320秒后開始排水。

（6）排空后脫水30秒。

（7）開始清洗，重復（1）～（5），清洗兩遍。

（8）清洗完成，報警3秒并自動停機。

四、PLC控制系統工作原理及調試過程

1、初始脈沖M8002使初始狀態S2置1，按下啟動按扭X1，狀態轉入S20，Y1得電啟動洗衣機，選擇水位（高、中、低）狀態轉入S21，Y2得電開始進水，達到選定水位后相應的水位檢測觸點接通，狀態轉入S22。

2、狀態轉入S22，T0定時2S，2S后T0的觸點接通，狀態轉入S23，Y3得電，洗衣機正轉，并用T1定時30S，30S后T1觸點接通，狀態轉入S24，T2開始定時2S，2S后其觸點接通，狀態轉入S25，Y4得電。

衣機反轉并用T3定時30S，30S后T3觸點接通，狀態轉入S26，此時用T4定時2S，C0計數5次，2S后T4觸點接通，當計數未達5次，C0的常閉繼續閉合狀態轉入S23，當計數達5次，C0的常閉斷開，常開閉合，狀態轉入S27。

3、狀態轉入S27后，Y5得電，開始排水，當水排空后，X6閉合狀態轉入S28，Y6得電，T5定時30S，C1計數2次，開始脫水，30S后T5觸點接通，此時當C1計數未達2次，則C1的常閉繼續閉合，狀態轉入S21，若C1計數達到2 次，則C1的常開就閉合，狀態轉入S29。

4、狀態轉入S29后，Y7得電，T6定時3S報警，3S后，T6觸點接通，狀態轉入S2.步進階梯結束，程序結束.五、結束語

PLC控制洗衣機洗滌程序有獨特程序。

首先，它是一個順序控制系統程序；

其次，洗滌、排水、脫水時間是由PLC內的計數器和定時器中K參數控制的，只要改變它的參數大小就可以改變整個程序時間長短；

第三，通過改變PLC的型號，可以根據認物的質地、數量和臟污程度來實現標準洗、強洗、快洗的多功能；

第四，通過改變洗滌程序可實現進水洗滌、漂水、排水、脫水的順序控制，也可實現或洗滌、或漂水、或脫水等單體控制；

第五，在設計過程中，可以方便的加入相應的配套裝置，如指示燈，蜂鳴器。通過衣裳的分析說明，可知全自動洗衣機的控制系統是有多種性的，各種最優控制系統均可運用，但是必須考慮它的結構和成本。

參考文獻

[1]高勤.電器及PLC控制技術[M].北京：高等教育出版社，2008.6.[2]蔣金.全自動洗衣機的PC智能控制[M].[3]陳蘇波主編.三菱PLC快速入門與實例提高[M].北京：人民郵電，2008.6.[4]呂衛陽,徐昌榮主.PLC工程應用實例解析[M].中國電力出版社.3

第五篇：PLC在恒壓供水變頻調速控制系統中的應用

引言

恒壓供水系統對于某些工業或特殊用戶是非常重要的，例如在某些生產過程中，若自來水供水壓力不足或短時斷水，可能會影響產品質量，嚴重時使產品報廢和設備損壞。又如當發生火警時，若供水壓力不足或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經濟損失和人員傷亡。所以，某些用水區采用恒壓供水系統，具有較大的經濟和社會意義。

基于上述情況對某生活區供水系統進行了改造，采用PLC作為中心控制單元，利用變頻器與PID相結合，根據系統狀態可快速調整供水系統的工作壓力，達到恒壓供水的目的，提高了系統的工作穩定性，得到了良好的控制效果。系統結構與工作原理

供水系統由主供水回路、備用回路、儲水池及泵房組成，其中泵房裝有1#～3#共3臺150kW泵機。另外，還有多個電動閘閥或電動蝶閥控制各供水回路和水流量。由于該供水網較大，系統需要供水量每小時開2臺泵機向管網充壓，供水量大時，開3臺泵機同時向管網充壓。要想維持供水網的壓力不變，在管網系統的管道上安裝了壓力變送器作為反饋元件，為控制系統提供反饋信號，由于供水系統管道長、管徑大，管網的充壓比較慢，故系統是一個大滯后系統，不宜直接采用PID調節器進行控制，而應采用PLC參與控制的方式來實現對控制系統調節作用。可編程序控制器選擇日本松下FP1-C40型，且配有A/D和D/A模塊，其原理框圖如圖1所示。變頻器選擇FRN1 60G7P-4實現電動機的調速運行。

控制系統主要由PLC、變頻器、切換繼電器、壓力傳感器等部分組成。控制核心單元PLC根據手動設定壓力信號與現場壓力傳感器的反饋信號經PLC的分析和計算，得到壓力偏差和壓力偏差的變化率，經過PID運算后，PLC將0～5V的模擬信號輸出到變頻器，用以調節電機的轉速以及進行電機的軟起動;PLC通過比較模擬量輸出與壓力偏差的值，通過I/O端口開關量的輸出驅動切換繼電器組，以此來協調投入工作的電機臺數，并完成電機的起停、變頻與工頻的切換。通過調整電機組中投入工作的電機臺數和控制電機組中一臺電機的變頻轉速，使動力系統的工作壓力穩定，進而達到恒壓供水的目的。

圖1 恒壓供水系統原理圖 系統程序設計和PLC的I/O分配

系統程序包括起動子程序和運行子程序，其流程圖如圖2所示。運行子程序又包括模擬調節子程序(其流程圖如圖3所示)和電機切換子程序(流程圖略)，電機切換子程序又包括加電機子程序和減電機子程序(程序設計略)。PLC的輸入、輸出端子分配情況如附表所示。系統工作過程

加上起動信號(X4)后，此信號被保持，當條件滿足(即X2為“1”)時，開始起動程序，此時由PLC控制1# 電機變頻運行(此時Y0、Y6、Y7亮)，同時定時器T0開始計時(10s)，若計時完畢X2仍亮，則關閉Y0、Y6(Y7仍亮)，T2延時1s(延時是為了兩方面的原因:一是使開關充分熄弧，防止電網倒送電給變頻器，燒毀變頻器;二是讓變頻帶器減速為零，以重新起動另一臺電機)。延時完畢，則有1#機投入工頻運行，2#機投入變頻運行，此時Y1、Y2、Y6、Y7亮，同時定時器T1開始計時(10s)，若計時完畢X2仍未滅，則關閉Y2、Y6，(Y1、Y7仍亮，)T3延時1s，延時完畢，將2#機投入工頻運行，3#機投入變頻運行，(此時Y1、Y3、Y4、Y6、Y7亮，)再次等待Y7滅掉后，則整個起動程序執行完畢，轉入正常運行調節程序，此后起動程序不再發生作用，直到下一次重新起動。在起動過程中，無論幾臺電機處于運行狀態，X2一旦滅掉，則應視為起動結束(Y7滅掉)，轉入相應程序。綜合整個起動過程，完成3臺電機的起動最多需要22s的時間。

運行過程中，若模擬調節器節上、下限值均未達到(即X1、X2滅)，則此時變頻器處于模擬調節狀態(此時相應電機運行信號和Y6亮)。若達到模擬調節上限值(X1亮)，則定時器T4馬上開始定時(5s)。定時過程中監控X1，若X1又滅掉，則關閉定時器，繼續摸擬調節;若T4定時完畢，X1仍亮，則起動一低速(Y8亮)，進行多段速調節，同時定時器T5開始定時(3s)，定時完畢。若X1仍亮，則關閉此多段速，起動一更低速(Y9)，同時定時器T6定時(10s)。定時完畢，若X1仍亮，則關掉Y9，此后X0很快會通，轉入切換動作程序。在此兩級多段速調節過程中，無論何時，若X0亮，則會關閉相應多段速和定時器，同時進行切換動作，即轉入切換程序。同樣，若無論何時，X1滅掉，則關閉運行多段速和定時器，轉入模擬調節。

若達到模擬調節下限值(X2亮)，則定時器T7馬上開始定時(5s)，定時過程中監控X2，若X2又滅掉，則關閉定時器，繼續摸擬調節，若T7定時完畢，X2仍亮，則起動一高速(Y7、Y2)，進行多段速調節，同時定時器T8開始定時(3s)，定時完畢。若X2仍亮，則關閉此多段速，起動一更高速(Y8、Y9)，同時定時器T9定時(10s)，定時完畢。若X2仍亮，則關掉Y8、Y9，此后X3很快會通，轉入加電機動作程序。在此兩級多段速調節過程中，無論何時，若X3亮，則會關閉相應多段速和定時器，同時進行加電機動作，即轉入加電機程序。同樣，若無論何時，X2滅掉，則關閉運行多段速和定時器，轉入模擬調節。

電機切換程序分為電機切除程序和加電機程序兩部分。此程序動作的條件是:起動結束后無論何時X0亮，一旦條件滿足，即由PLC根據電動機的運行狀態來決定相應切換哪臺電機，切換時只能切換工頻運行電機。

若工作狀態是1臺變頻1臺工頻，則立即切除工頻電機，然后計數值減1，即完成此過程，再由調節程序運行，調節至滿足要求為止。

若3臺電機同時工作，則應由PLC來決定切除哪臺工頻運行電機。切除依據是3臺電機對應計數器的大小，誰大切誰，切除掉一臺后，要由定時器定時(5s)等待，以便變頻器調節一段時間，防止連續切除動作。這主要是考慮到本系統的非線性和大小慣性因素而采取的措施。圖3運行時模擬調節子程序流程圖加電機程序，其動作程序是:起動結束后無論何時X2亮，一旦條件滿足，立即關掉變頻運行電機和變頻器，延時一段時間后(原因同上)，將原變頻運行電機投入工頻運行，同時打開變頻器和將要起動電機的變頻開關，完成加電機。

同樣，若原有2臺電機工頻工作，則X2一亮，立即開始加另一臺電機(無延時)，(加電機依據是判斷計數值，誰小加誰)但加電機完成以后，定時器要開始定時(5s)等待，讓變頻器調節一段時間，防止連續加電機動作。其過程分為:1# → 2#、1# → 3#、2# → 3#、2# → 1#、3# → 2#、3# → 1#。結束語

用變頻調速來實現恒壓供水，與用調節閥門來實現恒壓供水相比較，節能效果十分顯著。其優點是:起動平穩，起動電流可限制在額定電流以內，從而避免了起動時對電網的沖擊;由于泵的平均轉速降低了，從而可延長泵和閥門等的使用壽命;可以消除起動和停機時的水錘效應;在鍋爐和其他燃燒重油的場合，恒壓供油可使油的燃燒更加充分，大大地減輕了對環境的污染。

參考文獻

[1] FP1型可編程控制器C24/C40/C60操作手冊[Z].[2] 變頻器說明手冊[Z].富士電機有限公司.[3] 曾毅等.變頻調速控制系統的設計與維護[M].濟南:山東科學技術出版社,2000.[4] 陳國呈.PWM變頻調速技術[M].北京:機械工業出版社,2001。

作者簡介

張全莊(1963-)講師 現為陜西科技大學在讀碩士，主要研究方向:工業電氣自動控制與PLC應用。