基于plc全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì)(論文)

1、？畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）題目：基于PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器的設(shè)計(jì)摘 要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，家庭電器全自動(dòng)化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機(jī)是國(guó)內(nèi)家電業(yè)唯一不打價(jià)格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過(guò)幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國(guó)產(chǎn)洗衣機(jī)無(wú)論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步?？v觀洗衣機(jī)市場(chǎng)，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一直在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理,利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制,說(shuō)明了PLC控制的原理方法,特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。PLC的優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長(zhǎng)等，為了進(jìn)一步提高全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能和性能，避免傳

2、統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來(lái)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)這個(gè)課題。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門(mén)子S7-200系列PLC的特點(diǎn),對(duì)按鈕,電磁閥,開(kāi)關(guān)等其他一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過(guò)程的自動(dòng)化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時(shí)間由PLC內(nèi)計(jì)數(shù)器控制,所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間。可以把上面設(shè)定的程序時(shí)間定下來(lái),作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來(lái)編程。該論文就怎樣利用PLC來(lái)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)其中軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行了分析和研究，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)的正常運(yùn)行和強(qiáng)制性停止功能。關(guān)鍵詞：PLC；自動(dòng)；定時(shí)；控制AbstractAlong

3、with the social economy development and the science and technology level enhancement, the family electric appliance entire automation becomes the inevitable development tendency. Entire automatic washer production enormous convenience peoples life. The washer is the domestic electrical appliances in

4、dustry does not only hit the profession which the price fights, passes through several year steady development, the domestically produced washer regardless of in quality or in function all with world leading horizontal synchronization. Looks over the washer market, the highly effective energy conser

5、vation, the province water, the province electricity, the environmental protection washer continuously occupy the dominant position in the market. How does this paper study controls the entire automatic washer using PLC, to question and so on software design, hardware design has carried on the analy

6、sis and the discussion, has realized the entire automatic washer normal operation and compulsory stops the function.Key words: PLC; automatic; delay; control目 錄第一章 緒論11.1課題的研究背景11.2洗衣機(jī)的發(fā)展概況和現(xiàn)狀11.3課題研究的目的與意義21.4課題研究的主要內(nèi)容3第二章 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器的總體設(shè)計(jì)42.1控制器的工作原理42.2控制系統(tǒng)的構(gòu)成4第三章 硬件設(shè)計(jì)53.1PLC的簡(jiǎn)介53.1.1PLC的特點(diǎn)63.1.2PL

7、C的分類(lèi)73.1.3PLC的主要指標(biāo)83.1.4S7-200系列PLC的簡(jiǎn)介93.1.5PLC的結(jié)構(gòu)機(jī)組成93.1.6PLC的工作原理113.1.7PLC的模塊選擇123.2硬件接線圖133.3洗衣機(jī)示意圖13第四章 軟件設(shè)計(jì)154.1STEP7軟件簡(jiǎn)介154.2PLC的I/O分配表164.2.1輸入地址分配表164.2.2輸出地址分配表164.2.3內(nèi)部元件地址分配表174.3PLC的程序流程圖174.4程序設(shè)計(jì)194.4.1系統(tǒng)梯形圖194.4.2系統(tǒng)指令表24第五章 程序運(yùn)行的過(guò)程分析27第六章 系統(tǒng)仿真286.1仿真軟件簡(jiǎn)介286.2系統(tǒng)程序仿真29第七章 總結(jié)與展望327.1總結(jié)32

8、7.2展望33致 謝35參考文獻(xiàn)36附錄A:英文資料37附錄B:英文資料翻譯54第一章 緒論1.1課題的研究背景本次設(shè)計(jì)基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制，本文的課題源于市場(chǎng)上洗衣機(jī)產(chǎn)品。采用PLC控制開(kāi)發(fā)的周期短，開(kāi)發(fā)成本低，可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制。PLC控制具有實(shí)時(shí)性、信號(hào)處理時(shí)間短、速度快、更能滿足各個(gè)領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項(xiàng)目，可靠性高，豐富的I/O卡件，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性?xún)r(jià)比高，安裝簡(jiǎn)單，維修方便，PLC控制能在高粉塵、高噪聲、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因?yàn)樗钦w模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能，所以在使用中，硬件相對(duì)簡(jiǎn)單，編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單，并且測(cè)

9、試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。本設(shè)計(jì)以操作簡(jiǎn)單、使用可靠、維護(hù)修理方便作為主要設(shè)計(jì)方向。1.2洗衣機(jī)的發(fā)展概況和現(xiàn)狀從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這項(xiàng)勞動(dòng)并不像田園詩(shī)描繪的那樣充滿樂(lè)趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是辛苦勞累。世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)于1858年誕生，但這臺(tái)洗衣機(jī)使用費(fèi)力，且損傷衣服，因而沒(méi)被廣泛使用，但這卻標(biāo)志了用機(jī)器洗衣的開(kāi)端。1874年,“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)，美國(guó)人發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)。1880年，美國(guó)發(fā)明了蒸汽洗衣機(jī)，蒸汽動(dòng)力開(kāi)始取代人力。蒸汽洗衣

10、機(jī)之后，水力洗衣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。1910年，美國(guó)試制成功世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)，電動(dòng)洗衣機(jī)的問(wèn)世，標(biāo)志著人類(lèi)家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開(kāi)端。1922年，美國(guó)改造了洗衣機(jī)的洗滌結(jié)構(gòu)，把拖動(dòng)式改為攪拌式，使洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)固定下來(lái)，這也就是第一臺(tái)攪拌式洗衣機(jī)的誕生。1932年，美國(guó)研制成功第一臺(tái)前裝式滾筒洗衣機(jī)。1955年，在引進(jìn)英國(guó)噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨(dú)具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機(jī)。70年代后期，微電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。90年代，由于電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。全自動(dòng)洗衣機(jī)其特點(diǎn)是能自動(dòng)完

11、成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程不需要人工操作。這類(lèi)洗衣機(jī)均采用套筒式結(jié)構(gòu)，其進(jìn)水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行器件動(dòng)作，整個(gè)洗衣過(guò)程自動(dòng)完成，所用的程序控制器可分為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式和單片機(jī)式。從控制方式的發(fā)展階段上分，全自動(dòng)洗衣機(jī)可分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)：電動(dòng)控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由電動(dòng)元件組成。第二類(lèi)：電腦控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由微型計(jì)算機(jī)組成。電動(dòng)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)是較早出現(xiàn)的自動(dòng)控制類(lèi)家用電器，其產(chǎn)品類(lèi)型還屬于傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品，是自動(dòng)控制的初級(jí)階段。隨著計(jì)算機(jī)的及微電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)正在逐步實(shí)現(xiàn)硬件化。因此，電動(dòng)控制洗衣機(jī)將逐步退

12、出家電舞臺(tái)。全自動(dòng)洗衣機(jī)從結(jié)構(gòu)上分有波輪式、攪拌式、滾筒式。目前,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的大都是波輪式和滾筒式，供應(yīng)最多的是波輪式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)的特點(diǎn)是洗凈率高,但對(duì)衣服的磨損很大,隨著人們生活水平不斷地提高，絲綢,毛料,羊毛等大量走進(jìn)普通家庭,廠商又適時(shí)地推出了滾筒洗衣機(jī),它最大的優(yōu)點(diǎn)是磨損率小,但洗凈率比波輪式低,價(jià)格高。洗衣機(jī)產(chǎn)品可以分三類(lèi)：普通型、半自動(dòng)型和全自動(dòng)型。普通型和半自動(dòng)型洗衣機(jī)，都需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水全過(guò)程；而全自動(dòng)洗衣機(jī)在整個(gè)洗滌、甩干、排水過(guò)程中，無(wú)需人為操作和監(jiān)控。國(guó)內(nèi)外洗衣機(jī)品牌有海爾Haier、小天鵝、榮事達(dá)、松下、惠而浦、LG、西門(mén)子、日立、

13、三洋SANYO等等。1.3課題研究的目的與意義本課題主要著重于全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，要求洗衣機(jī)能實(shí)現(xiàn)進(jìn)水、洗滌、排水、顯示、脫水、報(bào)警，所采用的控制方法操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、維護(hù)與維修方便?？刂品椒ù_定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的時(shí)間、調(diào)試周期，且要降低成本。傳統(tǒng)的洗衣機(jī)采用繼電器控制的優(yōu)點(diǎn)是裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、抗干擾能力強(qiáng)。但是，這也是隨之帶來(lái)的一些問(wèn)題，如絕大多數(shù)控制繼電器都是長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞，而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時(shí)也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必

14、須是手工接線、安裝，如果有簡(jiǎn)單的改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。這種電路接線多，只適用于小型的控制電路。我們采用PLC來(lái)控制相比采用繼電器控制有以下優(yōu)點(diǎn)： （1） 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。可以用于各種規(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)、

15、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(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。（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。1.4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)控制、保護(hù)和聯(lián)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） 控制器的設(shè)計(jì)。包括硬件設(shè)計(jì)，PLC的選擇，硬

16、件模塊的介紹，軟件設(shè)計(jì)，編程設(shè)計(jì)。（3） 對(duì)編好的程序進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試。第二章 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器的總體設(shè)計(jì)2.1控制器的工作原理全自動(dòng)洗衣機(jī)完整的工作過(guò)程包括進(jìn)水、洗滌、脫水、排水4個(gè)過(guò)程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，這四個(gè)過(guò)程分別用相應(yīng)的按扭開(kāi)關(guān)來(lái)控制。利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制,用于說(shuō)明PLC控制的原理方法,特點(diǎn)及工作特色。此次全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用了西門(mén)子S7-200系列PLC的特點(diǎn),對(duì)按鈕,電磁閥,開(kāi)關(guān)等其他一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過(guò)程的自動(dòng)化。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制器的運(yùn)行控制方式設(shè)置如下：（1） 進(jìn)水直至水位到達(dá)高水位。（2） 水滿后進(jìn)行洗滌，正轉(zhuǎn)15s停3s后，反轉(zhuǎn)

17、15s停3s，如此循環(huán)3次。（3） 洗滌結(jié)束后，開(kāi)始排水，水位降至低水位時(shí)進(jìn)行脫水，脫水時(shí)間為10s。脫水完成后一次大循環(huán)完成。（4） 再次進(jìn)水，重復(fù)（1）（3）步，如此循環(huán)共3次。（5） 洗衣完成，報(bào)警10s并自動(dòng)停機(jī)。2.2控制系統(tǒng)的構(gòu)成 此次設(shè)計(jì)根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理, 洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水，洗衣，排水，和脫水四個(gè)過(guò)程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，這四個(gè)過(guò)程需分別用相應(yīng)的按扭開(kāi)關(guān)來(lái)控制。利用可編程序控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制,用于說(shuō)明PLC控制的原理方法,特點(diǎn)及工作特色。此次全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用了西門(mén)子S7-200系列PLC的特點(diǎn),對(duì)按鈕、電磁閥、開(kāi)關(guān)等其他一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制,實(shí)

18、現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過(guò)程的自動(dòng)化。根據(jù)以上要求PLC的控制系統(tǒng)框圖如下圖2.1所示。圖2.1 控制系統(tǒng)框圖第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1PLC的簡(jiǎn)介美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）根據(jù)GM公司招標(biāo)的技術(shù)要求，與1969年研制出世界上第一臺(tái)編程序控制器，并在GM公司汽車(chē)自動(dòng)裝配線上試用，獲得成功。其后，日本、德國(guó)等相繼引入這項(xiàng)新技術(shù)，可編程序控制器由此而迅速發(fā)展起來(lái)。在20世紀(jì)70年代初期、中期，可編程序控制器雖然引入了計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際上只能完成順序控制，僅有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等控制功能。所以當(dāng)時(shí)人們將可編程序控制器成為PLC（Programmable Logical Controller）。隨著微處理器技術(shù)

19、的發(fā)展，20世紀(jì)70年代末至80年代初，可編程序控制器的處理速度大大提高，增加了許多特殊功能使得可編程序控制器不僅可以進(jìn)行邏輯控制，而且可以對(duì)模擬量進(jìn)行控制。因此，美國(guó)電器制造協(xié)會(huì)（NEMA）將可編程序控制器命名為PC（Programmable Controller），但人們習(xí)慣將之仍稱(chēng)為PLC，以便于個(gè)人計(jì)算機(jī)PC（Personal Computer）相區(qū)別。80年代以來(lái)隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展，以16位和32位微處理器為核心的可編程序控制器得到迅速地發(fā)展。這時(shí)的PLC具有了高速計(jì)數(shù)、中斷技術(shù)、PID調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)通信等功能，從而使PLC得應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 PLC的

20、發(fā)展初期，不同的開(kāi)發(fā)制造商對(duì)PLC有不同的定義。為是這一新型的工業(yè)控制裝置的生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)范化，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）與1985年1月制定了PLC的新標(biāo)準(zhǔn)，并給它作了如下定義： “可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、技術(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P(guān)的外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?.1.1PLC的特點(diǎn)PLC是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算靈活、方便的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)制

21、造和發(fā)展的，這就使PLC具有許多其他控制器所無(wú)法相比的特點(diǎn)（1） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 由PLC的定義我們知道，PLC是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，因此人們?cè)谠O(shè)計(jì)PLC時(shí)，從硬件和軟件上都采取了抗干擾的措施，提高了其可靠性。（2） 通用性強(qiáng)，使用方便 PLC產(chǎn)品已系列化和模塊化，PLC的開(kāi)發(fā)制造商為用戶提供了品種齊全的I/O模塊和配套部件。用戶在進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，不需要自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置，只需根據(jù)控制要求進(jìn)行模塊的配置。用戶所做的工作只是設(shè)計(jì)滿足控制對(duì)象的控制要求的應(yīng)用程序。對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，當(dāng)控制要求改變時(shí)，只需改變程序，就能變更控制功能。（3） 采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活

22、方便 PLC的各個(gè)部件，均采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊之間可由機(jī)架和電纜連接。系統(tǒng)的功能和規(guī)模可根據(jù)用戶的實(shí)際需求自行組合，使系統(tǒng)的性能和價(jià)格更容易趨于合理。（4） 編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單、易學(xué)，便于掌握PLC是由繼電器接觸器控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)的一種新型的工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。其主要的使用對(duì)象是廣大的電氣技術(shù)人員。PLC的開(kāi)發(fā)制造商為了便于工程技術(shù)人員方便學(xué)習(xí)和掌握PLC的編程，采取了與繼電器接觸器控制原理相似的梯形圖語(yǔ)言，易學(xué)、易懂。（5） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短 由于系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)任務(wù)僅僅是根據(jù)對(duì)象的控制要求配置適當(dāng)?shù)哪K，而不去設(shè)計(jì)具體的接口電路，這樣大大縮短了整個(gè)設(shè)計(jì)所花費(fèi)的時(shí)間，加快了整個(gè)工程的進(jìn)度。（6） 對(duì)

23、生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)PLC的核心部件是微處理器，它實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其控制功能是通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，不必改變PLC設(shè)備，只需改變PLC中的程序。這對(duì)現(xiàn)代化的小批量、多品種的生產(chǎn)尤其合適。（7） 安裝簡(jiǎn)單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小PLC控制系統(tǒng)的安裝接線工作量比繼電器接觸器控制系統(tǒng)少的多，只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連。PLC軟件設(shè)計(jì)和調(diào)試大多可在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行，用模擬實(shí)驗(yàn)開(kāi)關(guān)代替輸入信號(hào)，其輸出狀態(tài)可以觀察PLC上的相應(yīng)發(fā)光二極管，也可以另接輸出模擬實(shí)驗(yàn)板。模擬調(diào)試好后，再將PLC控制系統(tǒng)安裝到現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，這樣既省時(shí)間又很方便。由于PLC本

24、身的可靠性高，又有完善的自診能力，一旦發(fā)生故障，可以根據(jù)報(bào)警信息，迅速查明原因。如果是PLC本身，則可以更換模塊的方法排除故障。這樣提高了維護(hù)的工作效率，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。3.1.2PLC的分類(lèi)PLC發(fā)展至今已經(jīng)有多種形式，其功能也不盡相同。分類(lèi)時(shí)，一般按以下原則進(jìn)行考慮。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)容量來(lái)分類(lèi)： （1）小型PLC小型PLC輸入輸出總點(diǎn)數(shù)一般在256以下，其功能以開(kāi)關(guān)控制為主，用戶程序存儲(chǔ)器容量在4K字節(jié)以下。小型PLC的特點(diǎn)是體積小，價(jià)格低，適合于控制單臺(tái)設(shè)備、開(kāi)發(fā)機(jī)電一體化產(chǎn)品。（2）中型PLC中型PLC的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)一般在2562048點(diǎn)之間，用戶程序存儲(chǔ)容量達(dá)到28K字節(jié)。中型

25、PLC不僅具有開(kāi)關(guān)量和模擬量的控制功能，還具有更強(qiáng)的數(shù)字計(jì)算功能，它的通訊功能和模擬量處理能力更強(qiáng)大，適用于復(fù)雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程控制場(chǎng)合。（3）大型PLC大型PLC的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)在2048點(diǎn)以上，用戶程序存儲(chǔ)容量達(dá)到816K字節(jié)，它具有計(jì)算、控制和調(diào)節(jié)的功能，還具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通訊聯(lián)網(wǎng)能力。它的監(jiān)視系統(tǒng)采用CRT顯示，能夠表示過(guò)程的動(dòng)態(tài)流程。大型機(jī)適用于設(shè)備自動(dòng)化控制、過(guò)程自動(dòng)化控制和過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)： （1）整體式結(jié)構(gòu)整體式又稱(chēng)箱體式，整體式結(jié)構(gòu)是將PLC各主要組成部分集裝在一個(gè)機(jī)殼內(nèi)，即CPU板、輸入板、輸出板、電源板等很緊湊地安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成

26、一個(gè)整體，組成PLC的一個(gè)基本單元（主機(jī)）或擴(kuò)展單元。（2）模塊式結(jié)構(gòu)模塊式PLC采用積木搭接的方式組成系統(tǒng)，其特點(diǎn)是CPU、輸入、輸出、電源等都是獨(dú)立的模塊。它由框架和各模塊組成，模塊插在相應(yīng)插座上，而插座焊在框架的總線連接板上。PLC的電源既可以是單獨(dú)的模塊，也可以包含在CPU模塊中。（3）疊裝式結(jié)構(gòu)疊裝式吸引了整體式和模塊式PLC的優(yōu)點(diǎn)，其基本單元、擴(kuò)展單元等高等寬，但是長(zhǎng)度不同。它不用基板，僅用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個(gè)整齊的、體積小巧的長(zhǎng)方體，而且輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的配置也相當(dāng)靈活。3.1.3PLC的主要指標(biāo)（1）存儲(chǔ)器容量存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)程序和系統(tǒng)參數(shù)等，其容量是由用戶程序存儲(chǔ)器和

27、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成的。程序存儲(chǔ)器容量大小決定了用戶所能編寫(xiě)程序的長(zhǎng)度。一般中小型PLC的存儲(chǔ)器容量在16KB以下，大型的PLC可達(dá)到2MB左右。（2）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是指根據(jù)工業(yè)系統(tǒng)控制要求所得到的對(duì)應(yīng)于PLC的輸入/輸出端的個(gè)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，說(shuō)明需要控制的器件和設(shè)備就越多。（3）掃描時(shí)間掃描時(shí)間是指CPU內(nèi)部根據(jù)用戶程序，按邏輯順序，從開(kāi)始到結(jié)束掃描一次所需的時(shí)間。PLC用戶手冊(cè)一般給出執(zhí)行指令所用的時(shí)間。（4）指令的種類(lèi)和數(shù)量指令的種類(lèi)和數(shù)量決定了用戶編制程序的方式和PLC的處理能力和控制能力。（5）內(nèi)部寄存器的種類(lèi)和數(shù)量?jī)?nèi)部寄存器主要包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中間繼電器、數(shù)據(jù)寄存器

28、和特殊寄存器等。它們主要用來(lái)完成計(jì)時(shí)、技術(shù)、中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還有其他一些功能。種類(lèi)和數(shù)量越多，PLC的功能就越強(qiáng)大。（6）擴(kuò)展能力PLC擴(kuò)展能力是指PLC是否能具有I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展、功能擴(kuò)展、聯(lián)網(wǎng)等一些功能。（7）智能模塊的種類(lèi)和數(shù)量智能模塊是指能完成模擬量控制、遠(yuǎn)程控制以及通信等功能模塊。智能模塊種類(lèi)和數(shù)量越多，說(shuō)明PLC功能越強(qiáng)大。3.1.4S7-200系列PLC的簡(jiǎn)介西門(mén)子 S7-200 系列PLC是一種小型的PLC，它具有功能強(qiáng)大（許多功能已經(jīng)能夠達(dá)到大、中型PLC的水平）、體積小、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。S7-200系列PLC推出的CPU22*系列PLC系統(tǒng)具有多種可供選擇的特殊功能和人

29、機(jī)界面（HMI），所以器系統(tǒng)容易集成，并且可以非常方便地組成PLC網(wǎng)絡(luò)。它同時(shí)擁有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，因此，再設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)更加方便，簡(jiǎn)單，可以完成大部分的功能控制任務(wù)。3.1.5PLC的結(jié)構(gòu)機(jī)組成S7-200的CPU將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成電源和數(shù)字量I/O點(diǎn)集成在一個(gè)緊湊的封裝中。從而形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的微型PLC。其外部結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示。圖3.1 PLC外部結(jié)構(gòu)圖 PLC通常由主機(jī)、輸入/輸出接口、電源、編程器擴(kuò)展器接口和外部設(shè)備接口等幾個(gè)主要部分組成。如圖3.2所示。圖3.2 PLC的基本組成（1） 主機(jī)主機(jī)部分包括中央處理器（CPU）、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序及數(shù)據(jù)

30、存器。CPU是PLC的核心，它用以運(yùn)行用戶程序、監(jiān)控輸入/輸出接口狀態(tài)、做出邏輯判斷和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，即讀取輸入變量、完成用戶指令規(guī)定的各種操作，將結(jié)果送到輸出端，并響應(yīng)外部設(shè)備（如編程器、電腦、打印機(jī)等）的請(qǐng)求以及進(jìn)行各種內(nèi)部判斷等。PLC的內(nèi)部存儲(chǔ)器有兩類(lèi)，一類(lèi)是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，主要存放系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序及對(duì)用戶程序作編譯處理的程序，系統(tǒng)程序已由廠家固定，用戶不能更改：另一類(lèi)是用戶程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，主要存放用戶編制的應(yīng)用程序及各種暫存數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。（2） 輸入/輸出（I/O）接口I/O接口是PLC與輸入/輸出設(shè)備連接的部件。輸入接口接受輸入設(shè)備（如按鈕、傳感器、觸點(diǎn)、行程開(kāi)關(guān)等）的控制信號(hào)

31、。輸出接口是將主機(jī)經(jīng)處理后的結(jié)果通過(guò)功放電路去驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥、指示燈等）。I/O接口一般采用光電耦合電路，以減少電磁干擾，從而提高了可能性。I/O點(diǎn)數(shù)即輸入/輸出端子數(shù)是PLC的一項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)，通常小型機(jī)有幾十個(gè)點(diǎn)，中型機(jī)有幾百個(gè)點(diǎn)，大型機(jī)將超過(guò)千點(diǎn)。（3） 電源電源是指為CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等內(nèi)部電子路工作所配置的直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，通常也為輸入設(shè)備提供直流電源。（4） 編程器編程器是PLC的一種主要外部設(shè)備，用于手持編程，用戶可以輸入、檢查、修改、調(diào)試程序或監(jiān)控PLC的工作情況。除手持編程器外，還可通過(guò)適配器和專(zhuān)用電纜將PLC與電腦連接，并利用專(zhuān)用的工具軟件進(jìn)行電腦編

32、程和監(jiān)控。PLC在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來(lái)進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶多種編程器，一般可分為簡(jiǎn)易型和智能型。簡(jiǎn)易型編程器是袖珍型的，簡(jiǎn)單實(shí)用，價(jià)格低廉，是一種很好的現(xiàn)場(chǎng)編程及監(jiān)測(cè)工具，但顯示功能較差，只能用指令表方式輸入，使用不夠方便。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專(zhuān)用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，非常直觀，且功能強(qiáng)大，S7-200系列PLC的專(zhuān)用編程軟件為V4.0 STEP7-MicroWIN。3.1.6PLC的工作原理PLC的工作構(gòu)成分為以下幾個(gè)階段：輸入處理階段、執(zhí)行程序、處理通訊請(qǐng)求、執(zhí)行CPU自診斷測(cè)試、輸出處理

33、階段。（1） 輸入處理階段每次掃描周期開(kāi)始時(shí)，先讀數(shù)字輸入點(diǎn)的當(dāng)前值，然后把這些值寫(xiě)到輸入印象寄存器中。CPU以8位（1個(gè)字節(jié)）為增量的方法來(lái)保留輸入印象寄存器。在每次掃描周期開(kāi)始時(shí)，CPU會(huì)將印象寄存器中未使用的輸入位清零。CPU允許連續(xù)用幾個(gè)擴(kuò)展模塊，當(dāng)未使用這種I/O擴(kuò)展功能（即未安裝擴(kuò)展模塊），可以用這些未使用的擴(kuò)展輸入位作為附加的內(nèi)部存儲(chǔ)器標(biāo)志位來(lái)使用。除非允許模擬量濾波，CPU在掃描周期中是不能自動(dòng)更新模擬量輸入值，用戶可以選擇對(duì)每個(gè)模擬通道設(shè)置數(shù)字濾波。數(shù)字濾波用于低成本的模擬量模塊，這些模塊不支持內(nèi)部濾波。數(shù)字濾波應(yīng)用于輸入信號(hào)緩慢變化的場(chǎng)合，如果是高速信號(hào)，應(yīng)該不選擇數(shù)字濾波

34、。如果模擬量輸入選擇輸入模擬器，CPU在每個(gè)掃描周期刷新模擬輸入、 濾波功能、并存儲(chǔ)濾波值。當(dāng)訪問(wèn)模擬輸入量時(shí)，使用濾波值。如果模擬輸入不選擇輸入濾波器，當(dāng)訪問(wèn)模擬輸入時(shí)，CPU每次從物理塊讀取模擬值。（2） 執(zhí)行程序在掃描周期的執(zhí)行程序階段里，CPU執(zhí)行程序是從第一條指令開(kāi)始，直到最后一條指令結(jié)束。不論在主程序或中斷程序執(zhí)行過(guò)程中，直接I/O指令允許對(duì)輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)直接存取。如果在程序中使用了中斷，與中斷事件相關(guān)的中斷程序就作為程序的一部分存儲(chǔ)下來(lái)。中斷程序并不作為正常掃描周期的一部分來(lái)執(zhí)行，而是當(dāng)中斷事件發(fā)生時(shí)才執(zhí)行（中斷事件可能會(huì)發(fā)生在掃描周期的任意點(diǎn)上）。（3） 處理通訊請(qǐng)求在掃描周期

35、的信息處理階段，CPU處理從通訊端口接到的任何信息。（4） 執(zhí)行CPU的自診斷測(cè)試在掃描周期中，CPU檢查其硬件，以及用戶存儲(chǔ)器（僅在RUN模式下），它也檢查所有的I/O模塊的狀態(tài)。（5） 輸出處理階段每個(gè)掃描周期的結(jié)尾，CPU把存在輸出印象寄存器中的數(shù)據(jù)輸送給數(shù)字輸出點(diǎn)。CPU以一個(gè)字節(jié)（8位）為增量來(lái)保留輸出印象寄存器。如果CPU或擴(kuò)展模塊不給物理輸出點(diǎn)提供保留字節(jié)的每一位，則不能把這些位分配給I/O鏈中的后續(xù)模塊。但是可以像使用內(nèi)部存儲(chǔ)器標(biāo)志那樣來(lái)使用輸出印象寄存器中沒(méi)有使用的位。當(dāng)CPU操作模式從RUN切換到STOP，數(shù)字輸出設(shè)置為輸出表中定義的值，或保持當(dāng)前狀態(tài)，模擬輸出保持最后寫(xiě)入

36、的值。3.1.7PLC的模塊選擇S7-200的基本性能如下：(1)輸出輸入點(diǎn)數(shù)（I/O點(diǎn)數(shù)），值可編程序控制器外部輸入輸出端子數(shù)，這是PLC的一項(xiàng)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，常用I/O點(diǎn)數(shù)來(lái)表征PLC的規(guī)模大小。(2)掃描速度，一般指PLC執(zhí)行一條指令的時(shí)間，單位為s/步；有事也以執(zhí)行一千條指令的時(shí)間來(lái)計(jì)算，單位為ms/千步。(3)內(nèi)存容量，一般指PLC存儲(chǔ)用戶程序的多少。(4)指令條數(shù)，指令條數(shù)的多少是衡量PLC軟件功能強(qiáng)弱的主要指標(biāo)。(5)內(nèi)部寄存器，內(nèi)部寄存器的配置情況是衡量PLC硬件功能的一個(gè)指標(biāo)。(6)高功能模塊，將高功能模塊與主模塊搭配，可實(shí)現(xiàn)一些特殊功能。S7-200系列PLC可提供4個(gè)

37、不同型號(hào)的5種CPU供其使用?；诒敬卧O(shè)計(jì)中輸出/輸入（I/O）點(diǎn)等因素考慮，所以最終選擇CPU224。CPU224的性能指標(biāo)如下：本機(jī)集成14輸入，10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。1個(gè)RS485通訊編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可以很容易地整體拆卸，是具有較強(qiáng)控制能力的控制器。3.2硬件接線圖根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求，對(duì)系統(tǒng)控制的I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和PLC型

38、號(hào)進(jìn)行了選擇，現(xiàn)根據(jù)以上的統(tǒng)計(jì)和選擇對(duì)控制系統(tǒng)PLC的外部接線設(shè)計(jì)如圖3.3所示。圖3.3 硬件接線圖3.3洗衣機(jī)示意圖洗衣機(jī)示意圖如圖3.4所示，在圖中ST1為高水位傳感器，ST2為中水位傳感器，ST3為低水位傳感器，ST4為水排盡傳感器，當(dāng)選擇好水位后，YV1打開(kāi)開(kāi)始進(jìn)水，當(dāng)水位到達(dá)相應(yīng)水位時(shí)，相應(yīng)的傳感器送出ON信號(hào)否則為OFF,只有當(dāng)水上升到與選擇水位相開(kāi)關(guān)一致時(shí)，YV1關(guān)閉停止進(jìn)水，開(kāi)始洗衣。圖3.4 洗衣機(jī)示意圖第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1STEP7軟件簡(jiǎn)介S7-200可編程序控制器使用V4.0 STEP7-MicroWIN編程軟件進(jìn)行編程。V4.0 STEP7-MicroWIN編程軟件

39、是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，主要用于開(kāi)發(fā)程序，也可用于適時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。V4.0 STEP7-MicroWIN編程軟件界面如圖4.1所示。圖4.1 V4.0 STEP7-MicroWIN編程軟件界面V4.0 STEP7-MicroWIN編程軟件具有以下的特點(diǎn)：（1）DK3964R/RK512等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議已經(jīng)集成到控制器內(nèi)部，不需要額外驅(qū)動(dòng)。（2）集成modem支持，內(nèi)置modem功能，可進(jìn)行遠(yuǎn)程編程，診斷或數(shù)據(jù)傳輸。（3）編程不需MPI轉(zhuǎn)換器，直接通過(guò)PC上的RS232口。（4）現(xiàn)場(chǎng)總線通訊功能，控制器功能中已集成了Profibus DP Master/Slave，Pro

40、fibus FMS和LONWorks。（5）利用web server進(jìn)行監(jiān)控，存儲(chǔ)HTML網(wǎng)頁(yè)、圖片、PDF文件等到控制器里供通用瀏覽器查看。（6）擴(kuò)展操作系統(tǒng)功能。如保護(hù)技術(shù)秘密，防止被非法查看或復(fù)制。4.2PLC的I/O分配表4.2.1輸入地址分配表全自動(dòng)洗衣機(jī)的輸入地址分配表如表4-1所示：表4-1 輸入地址分配表輸入地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備I0.0啟動(dòng)按鈕I0.1停止按鈕I0.2高水位選擇按鈕I0.3中水位選擇按鈕I0.4低水位選擇按鈕I0.5排水按鈕I0.6脫水按鈕I0.7高水位傳感器I1.0中水位傳感器I1.1低水位傳感器I1.2水排空傳感器4.2.2輸出地址分配表全自動(dòng)洗衣機(jī)的輸出地址

41、分配表如表4-2所示：表4-2 輸出地址分配表輸出地址對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備Q0.0進(jìn)水電磁閥Q0.1排水電磁閥Q0.2電動(dòng)機(jī)正傳接觸器Q0.3電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器Q0.4脫水電磁離合器Q0.5蜂鳴器4.2.3內(nèi)部元件地址分配表全自動(dòng)洗衣機(jī)控制時(shí)，需用到PLC內(nèi)部的計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行過(guò)程控制，現(xiàn)對(duì)控制中要用到的內(nèi)部元件地址分配表如表4-3所示：表4-3 內(nèi)部元件地址分配表定時(shí)器/計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)的作用T38正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)T39正轉(zhuǎn)結(jié)束暫停計(jì)時(shí)T40反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)T41反轉(zhuǎn)結(jié)束暫停計(jì)時(shí)T42脫水計(jì)時(shí)T43報(bào)警計(jì)時(shí)C1正反轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)C2大循環(huán)計(jì)數(shù)4.3PLC的程序流程圖全自動(dòng)洗衣機(jī)按照程序設(shè)定依次完成依次洗衣過(guò)程，從按下啟動(dòng)按

42、扭，開(kāi)始進(jìn)水直到水滿（即水位達(dá)到高水位）時(shí)停止進(jìn)水開(kāi)始洗滌，洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)15秒，停3秒，然后反轉(zhuǎn)15秒，停3秒，如此循環(huán)3次，正反洗滌達(dá)到3次循環(huán)后開(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10秒，如此一次大循環(huán)完成，然后再重復(fù)以上過(guò)程，完成3次大循環(huán)后，報(bào)警10秒并自動(dòng)停機(jī)，至此洗衣過(guò)程全部結(jié)束。按照以上的工作流程，作出全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作流程圖如圖4.2所示。圖4.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)工作流程圖4.4程序設(shè)計(jì)4.4.1系統(tǒng)梯形圖一、梯形圖的特點(diǎn) 梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。它由觸點(diǎn)、線圈或功能方框等構(gòu)成，梯形圖左、右的垂直線稱(chēng)為左、右母線。畫(huà)梯形圖時(shí)，從左母線開(kāi)始，經(jīng)過(guò)

43、觸點(diǎn)和線圈（或功能方框），終止于右母線。在梯形圖中，可以把左母線看作是提供能量的母線。觸點(diǎn)閉合可以使能量流過(guò)，直到下一個(gè)元件；觸點(diǎn)斷開(kāi)將阻止能量流過(guò)。這種能量流，我們稱(chēng)之為“能流”。實(shí)際上，梯形圖是CPU仿真繼電器控制電路圖，使來(lái)自“電源”的“電流”通過(guò)一系列的邏輯控制條件，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果決定邏輯輸出的模擬過(guò)程。 梯形圖中的基本編程元素有觸點(diǎn)、線圈和方框。 觸點(diǎn)：代表邏輯控制條件。觸點(diǎn)閉合時(shí)表示能量可以流過(guò)。觸點(diǎn)分常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)兩種形式。 線圈：通常代表邏輯“輸出”的結(jié)果。能量流到，則該線圈被激勵(lì)。 方框：代表某種特定功能的指令。能量流通過(guò)方框時(shí)，則執(zhí)行方框所代表的功能。方框所代表的功能有很

44、多種，例如：定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)運(yùn)算等。 梯形圖中，每個(gè)輸出元素可以構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)。每個(gè)梯形圖網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)或多個(gè)梯級(jí)組成。 二、梯形圖繪制原則(1) 梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每個(gè)繼電器器線圈為一個(gè)邏輯行，即一層階梯。每一個(gè)邏輯行起于左母線，然后是觸點(diǎn)的連接，最后終止于繼電器線圈或右母線。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與右母線之間不能有任何點(diǎn)，應(yīng)直接連接。(2) 一般情況下，在梯形圖中某個(gè)編號(hào)繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點(diǎn)可無(wú)限引用。有些PLC，在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進(jìn)指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。 (3) 在每個(gè)邏輯行中，串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在上方。如果將串聯(lián)觸點(diǎn)多的支

45、路放下方，則語(yǔ)句增多，程序變長(zhǎng)。 (4) 在每個(gè)邏輯行中，并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在左邊。如果將并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路放右邊，則語(yǔ)句增多，程序變長(zhǎng)。(5) 梯形圖中，不允許一個(gè)觸點(diǎn)上有雙向“電流”通過(guò)。(6) 梯形圖中，當(dāng)多個(gè)邏輯行都具有相同條件時(shí)，為了節(jié)省語(yǔ)句數(shù)量，常將這些邏輯行合并。當(dāng)相同條件復(fù)雜時(shí)，這對(duì)儲(chǔ)存容量小的PLC很有意義。(7) 設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，輸入繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)全部按相應(yīng)的輸入設(shè)備為常開(kāi)狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)更為合適，不易出錯(cuò)。因此，也建議盡可能用輸入設(shè)備的常開(kāi)觸點(diǎn)與PLC輸入端連接。如果某些信號(hào)只能用常閉觸點(diǎn)輸入，可以按輸入設(shè)備全部常開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，然后將梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器觸點(diǎn)取反。三、系統(tǒng)梯形

46、圖根據(jù)以上的梯形圖的基礎(chǔ)知識(shí)、注意事項(xiàng)、特點(diǎn)及上節(jié)（4.3節(jié)）中的全自動(dòng)洗衣機(jī)工作流程圖，現(xiàn)利用V4.0 STEP7-MicroWIN編程軟件做出全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖。系統(tǒng)梯形圖如圖4.3圖4.11所示圖4.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖（1）圖4.4 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖（2）圖4.5 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖圖（3） 圖4.6 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖（4）圖4.7 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖（5）圖4.8 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖（6）圖4.9 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖（7）圖4.10 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖（8）圖4.11 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖（9）4.4

47、.2系統(tǒng)指令表根據(jù)系統(tǒng)梯形圖得到系統(tǒng)指令表如下：38TITLE=程序注釋Network 1 /開(kāi)始啟動(dòng)LD I0.0O M0.0AN I0.1= M0.0Network 2 LD I0.2AN I0.7LD I0.3AN I1.0OLDLD I0.4AN I1.1OLD= M0.1Network 3 LD I0.2A I0.7LD I0.3A I1.0OLDLD I0.4A I1.1OLD= M0.2Network 4 LD I0.1O M0.3AN Q0.0= M0.3Network 5 / 進(jìn)水LD M0.0A M0.1LD T40AN C2OLDO Q0.0AN I0.1AN M0.2A

48、N Q0.1AN Q0.4= Q0.0Network 6 / 水滿后停止進(jìn)水LD M0.2AN Q0.1AN Q0.2AN Q0.3AN M0.5AN M0.6TON T37, 0Network 7 /正轉(zhuǎn)15sLD T37LDN C1A T43OLDO Q0.2AN T38= Q0.2TON T38, 150Network 8 /停3sLD T38O M0.5AN T42= M0.5TON T42, 30Network 9 / 反轉(zhuǎn)15sLD T42O Q0.3AN T39= Q0.3TON T39, 150Network 10 停3sLD T39O M0.6AN T43= M0.6TON

49、T43, 30Network 11 / 正反轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)3次LD Q0.3LD Q0.1CTU C1, 3Network 12 / 排水LD C1O Q0.1AN I0.1AN I1.2LD M0.3A I0.5OLD= Q0.1Network 13 LD Q0.1O M0.4AN Q0.4= M0.4Network 14 / 脫水10sLD I1.1A M0.4O Q0.4AN T40AN I0.1O I0.6= Q0.4TON T40, 100Network 15 / 大循環(huán)計(jì)數(shù)3次LD Q0.4LD Q0.5CTU C2, 3Network 16 / 報(bào)警10sLD C2O Q0.5AN T41AN I0.1= Q0.5TON T41, 100第五章 程序運(yùn)行的過(guò)程分析(1)洗衣機(jī)進(jìn)水洗衣前選擇好水位，按下水