PLC的全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)課程設(shè)計方案

1、封面作者： PanHongliang僅供個人學(xué)習(xí)淮陰師范學(xué)院課程設(shè)計摘要隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，家庭電器全自動化成為必然的發(fā) 展趨勢。全自動洗衣機(jī)的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機(jī)是國內(nèi)家電業(yè)唯一 不打價格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國產(chǎn)洗衣機(jī)無論在質(zhì)量上還是功能上都 和世界領(lǐng)先水平同步。縱觀洗衣機(jī)市場，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一 直在市場上占主導(dǎo)地位。根據(jù)全自動洗衣機(jī)的工作原理,利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制,說明了PLC控 制的原理方法,特點及控制洗衣機(jī)的特色。PLC的優(yōu)點是：可靠性高，耗電少，適應(yīng) 性強(qiáng)，運行速度快，壽命長等，為了進(jìn)一步提高全自動洗衣機(jī)的功能

2、和性能，避免 傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動洗衣機(jī)這個課題。全自動洗衣 機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子S7-200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關(guān)等其他一些 輸入/輸出點進(jìn)行控制,實現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫 水的時間由PLC內(nèi)計數(shù)器控制，所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間?？梢园焉?面設(shè)定的程序時間定下來,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 程度來編程。該論文就怎樣利用PLC來控制全自動洗衣機(jī)進(jìn)行了調(diào)查，對其中軟件設(shè)計、硬件設(shè)計等問題進(jìn)行了分析和研究，實現(xiàn)了全自動洗衣機(jī)的正常運行和強(qiáng)制 性停止功能。關(guān)鍵詞：PLC;自動；定時；控制

3、PickAlong with the social economy development and the science and technology levelenhancement, the family electric appliance entire automation becomes the inevitabledevelopment tendency. Entire automatic washer production enormous convenience peopleslife. The washer is the domestic electrical applia

4、nces industry does not only hit the professionwhich the price fights, passesthrough several year steady development, the domesticallyproduced washer regardless of in quality or in function all with world leading horizontalsynchronization. Looks over the washer market, the highly effective energy con

5、servation, theprovince water, the province electricity, the environmental protection washer continuouslyoccupy the dominant position in the market. How does this paper study controls the entireautomatic washer using PLC, to question and so on software design, hardware design hascarried on the analys

6、is and the discussion, has realized the entire automatic washer normaloperation and compulsory stops the function.Keyword: PLC。control。delay。entire automatic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)展簡況和現(xiàn)狀 -11.3課題研究的目的與意義 -21.4本課題研究的主要內(nèi)容 -3第二章 概述 -42.1 PLC的控制特點 -42.2控制系統(tǒng)框圖 -52.3控制系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)備及功能 -52.4控制系統(tǒng)原理 -6第三章硬

7、件電路的設(shè)計 -73.1PLC的選擇 -73.1.1 I/O點數(shù)統(tǒng)計 -83.1.2 I/O儲存器容量估計 -83.1.3 CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇 -93.2 PLC外部接線圖 -93.3洗衣機(jī)示意圖 -10第四章軟件的設(shè)計 -114.1I/O分配表 -114.1.1輸入地址分配表 -114.1.2輸出地址分配表 -114.1.3內(nèi)部元件地址分配表 -114.2系統(tǒng)流程圖 -124.2.1強(qiáng)制停止流程圖 -124.2.2正常運轉(zhuǎn)流程圖 -134.3程序設(shè)計 -154.3.1 PLC控制順序功能圖 -154.3.2系統(tǒng)梯形圖 -164.3.3系統(tǒng)指令語句表 -20第五章程序運行過程分析 -23第

8、六章系統(tǒng)仿真 -24第七章模擬硬件連接第八章 全自動洗衣機(jī)展望8.1總結(jié) -288.2全自動洗衣機(jī)展望 -29致謝 -31參考文獻(xiàn) -32第一章 緒論1.1課題的研究背景本次設(shè)計基于PLC的全自動洗衣機(jī)控制，本文的課題源于市場上洗衣機(jī)產(chǎn) 品。采用PLC控制開發(fā)的周期短，開發(fā)成本低，可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場控制。PLC控制具有實時性、信號處理時間短、速度快、更能滿足各個領(lǐng)域大、中、 小型工業(yè)控制工程，可靠性高，豐富的I/O卡件，質(zhì)優(yōu)價廉，性價比高，安裝 簡單，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。因為它是整體模塊，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護(hù)電 路以及

9、通訊聯(lián)網(wǎng)功能，所以在使用中，硬件相對簡單，編程語言也相對簡單， 并且測試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)設(shè)計的靈活性及控制系統(tǒng)的可 靠性。本設(shè)計以操作簡單、使用可靠、維護(hù)修理方便作為主要設(shè)計方向。1.2洗衣機(jī)發(fā)展簡況和現(xiàn)狀從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務(wù)勞動，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這 項勞動并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。 這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是辛苦勞累。世界上第一 臺洗衣機(jī)于1858年誕生，但這臺洗衣機(jī)使用費力，且損傷衣服，因而沒被 廣泛使用，但這卻標(biāo)志了用機(jī)器洗衣的開端。1874年,“手洗時代”受到了 前所未有的挑戰(zhàn)，美國人發(fā)明了

10、木制手搖洗衣機(jī)。1880年，美國發(fā)明了蒸氣洗衣機(jī)，蒸氣動力開始取代人力。蒸汽洗衣機(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，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機(jī)，電動洗 衣機(jī)的問世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。1922年，美國改造了洗衣機(jī)的洗滌結(jié)構(gòu)，把拖動式改為攪拌式，使洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)固定下來，這也就是 第一臺攪拌式洗衣機(jī)的誕生。1932年，美國研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣 機(jī)。1955年，在引進(jìn)英國噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨具風(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2628結(jié)語 -30自動洗衣機(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

11、電動機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗 衣機(jī)實現(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)。全自動洗衣機(jī)其特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個過程不 需要人工操作。這類洗衣機(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)計好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過程 自動完成，所用的程序控制器可分為電動機(jī)驅(qū)動式和單片機(jī)式。從控制方式的 發(fā)展階段上分，全自動洗衣機(jī)可分為兩大類： 第一類：電動控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由電動元件組成。第二類：電腦控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由微型計算機(jī)組成。電動控制 全自動洗衣機(jī)是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器，其產(chǎn)品類型還屬于傳

12、統(tǒng)的機(jī) 械產(chǎn)品，是自動控制的初級階段。隨著計算機(jī)的及微電子技術(shù)的發(fā)展，自動控 制系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)硬件化。因此，電動控制洗衣機(jī)將逐步退出家電舞臺。全自動洗衣機(jī)從結(jié)構(gòu)上分有波輪式、攪拌式、滾筒式。目前,國內(nèi)市場上銷 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 點是洗凈率高,但對衣服的磨損很大,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,廠商又適時地推出了滾筒洗衣機(jī),它最大的優(yōu)點是磨 損率小,但洗凈率比波輪式低,價格高。洗衣機(jī)產(chǎn)品可以分三類：普通型、半自動型和全自動型。普通型和半自動 型洗衣機(jī)，都需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水全過程；而全自

13、動洗衣機(jī)在整個洗滌、甩干、排水過程中，無需人為操作和監(jiān)控。國內(nèi)外洗衣機(jī)品牌有海爾、小天鵝、榮事達(dá)、松下、惠而浦水仙、LG熊 貓、西門子、日立好用。1.3課題研究的目的與意義本課題主要著重于全自動洗衣機(jī)的控制，要求洗衣機(jī)能實現(xiàn)進(jìn)水、洗滌、 排水、脫水、報警，所采用的控制方法操作簡單、穩(wěn)定可靠、維護(hù)與維修方 便。控制方法確定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的設(shè)計的時間、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)點是裝置結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、抗干擾 能力強(qiáng)。但是，這也是隨之帶來的一些問題，如絕大多數(shù)控制繼電器都是長期 磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞，而且繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼?/p>

14、一起產(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。在全負(fù)荷運載的情況下，大的 繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系 統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和 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。采用PLC控制比繼電器控制好的多，我們采用PLC來控制。（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

15、于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。（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、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造，PLC用存儲邏 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)計及建造的 周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程 序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。（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 現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.4本課題研究的主要內(nèi)容本課題需研制出可靠性高、易于操作的全自動洗衣機(jī)控制方法，該系統(tǒng)采用PLC控制，主要包括電動機(jī)

16、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）控制系統(tǒng)設(shè)計。包括硬件設(shè)計，PLC勺選擇，各硬件模塊的介紹，軟 件設(shè)計，編程方法。（3） 對編寫好的編譯程序進(jìn)行實際調(diào)試。第二章 概述2.1PLC的控制特點PLC系統(tǒng)的特點：1）可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同 的工作環(huán)境中正常工作。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強(qiáng)，平均無 故障時間長。2） 使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式， 因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅(qū)動能力等都可以根據(jù)實際控制要求進(jìn)行

17、 選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些 可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。3） 編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的，多種面向廣大 工程設(shè)計人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等， 程序簡潔，明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒有計算機(jī)知識的人員 也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真， 且與計算機(jī)控制容易。單片機(jī)系統(tǒng)的特點：1）要求環(huán)境，單片機(jī)對環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。2）編程和PLC相比難以學(xué)習(xí)，主要是單片機(jī)采用匯編語言或者是C語言, 這些高級語言和PLC語言相比，難

18、以學(xué)習(xí)。3） 功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結(jié)構(gòu)簡單，處理速度快。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示：圖 1 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖2.2控制系統(tǒng)框圖此次設(shè)計根據(jù)全自動洗衣機(jī)的工作原理,洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水，洗衣， 排水，和脫水四個過程組成。在半自動洗衣機(jī)中，這四個過程分別用相應(yīng)的按扭開關(guān)來控制。 利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制,用于說明PLC控制的原理方法,特點及工作特色。此次全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計利用了西門子S7-200系列PLC的特點,對按鈕，電磁閥,開關(guān)等其他一些輸入/輸出點進(jìn)行控制,實現(xiàn)了洗衣 機(jī)洗衣過程的自動化。根據(jù)以上要求PLC的控制系統(tǒng)框圖如下

19、圖2。圖 2 控制系統(tǒng)框圖2.3 控制系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)備及功能根據(jù)控制過程中的進(jìn)水、洗滌、脫水、報警等控制要求，對控制所需的外部設(shè)備初步設(shè)計如表1-1表 2-1 對應(yīng)設(shè)備及功能表2.4 控制系統(tǒng)原理自動洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗衣，排水，脫水是通過水位開關(guān)，電磁進(jìn)水閥和電 磁排水閥配合進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)自動控制的，水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣 機(jī)內(nèi)高中低水位，電磁進(jìn)水閥起著通斷水源的作用。進(jìn)水時，電磁進(jìn)水閥打 開，將水注入，排水時，電磁排水閥打開，將水排出，洗衣時，洗滌電動機(jī)啟 動，脫水時，脫水桶啟動。第三章硬件電路的設(shè)計3.1 PLC 的選擇3.1.1 I/O 點數(shù)統(tǒng)計I/O點數(shù)是PLC的一項重要指標(biāo)。合理選

20、擇I/O點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制 要求，又可使系統(tǒng)對應(yīng)的外部設(shè)備 啟動按扭 停止按扭 水位選擇開關(guān)（高水位） 水位選擇開關(guān)（中水位） 水位選擇開關(guān) （低水位）手動排水開關(guān) 手動脫水開關(guān) 高水位傳感器 中水位傳感器 低水位傳感器 水排空傳感器對應(yīng)的輸出設(shè)備進(jìn)水電磁閥排水電磁閥洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器脫水桶報警器總投資最低。PLC的輸入輸出總點數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對象 所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，一般一個輸入輸出元 件要占用一個輸入輸出點?？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)在估計的總點數(shù) 上再加上20%30%勺備用量。該系統(tǒng)有11個數(shù)字輸入點6個數(shù)字輸出點，具 體的輸

21、入輸出見表3-1.7表 3-11/0 點數(shù)統(tǒng)計表輸入點輸出點啟動按扭進(jìn)水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開關(guān)（咼水位）洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開關(guān)（中水位）洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開關(guān)（低水位）脫水桶手動排水開關(guān)土巨映 報警器手動脫水開關(guān)高水位傳感器中水位傳感器低水位傳感器水排空傳感器3.1.2 I/O儲存器容量的估算PLC常用的內(nèi)存有EPROM、EEPROM和帶鋰電池供電的RAM。一般微型 和小型PLC的存儲容量是固定的，介于12KB之間。用戶應(yīng)用程序占用多少 內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因 此在程序設(shè)計之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O

22、點及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存量大致如下：開關(guān)量輸入元件：1020B/點開關(guān)量輸出元件：5-10B/點定時器/計數(shù)器：2B/個模擬量：100150B/個通信接口 ：一個接口一般需要300B以上根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮增加25%左右的備用量，就可估算出用戶程序所需的內(nèi)存容量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。該系統(tǒng)有11個數(shù)字輸入點6個數(shù)字輸出點，需內(nèi)存280B，有定時器6個，計時器2個，需內(nèi)存16B，考慮 余量后需要內(nèi)存370B。3.1.3 CPU 功能與結(jié)構(gòu)的選擇PLC的功能日益強(qiáng)大，一般PLC都具有開關(guān)量邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù) 據(jù)處理等基本功能，有些PLC還可擴(kuò)展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位

23、置 控制模塊等，選型時可考慮以下幾點：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿足實時控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。全自動洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡單，小型PLC就能滿足要求了。該控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU-224（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制 整個系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶14個數(shù)字量輸入點和10個數(shù)字量輸出點，完全能滿足全自動洗 衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊。9綜上所述此次設(shè)計選用西門子S7-200型PLC。3.2PLC 外部接線圖根據(jù)全自動洗衣機(jī)的控制要求，對系

24、統(tǒng)控制的I/O點數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計和PLC型號進(jìn)行了選擇，現(xiàn)根據(jù)以上的統(tǒng)計和選擇對控制系統(tǒng)PLC的外部接線設(shè)計如下圖3。圖 3 PLC 外部接線圖3.3PLC 外部接線圖如圖2-2所示為洗衣機(jī)示意圖，在圖中ST4為高水位傳感器，ST5為中水 位傳感器，ST6為低水位傳感器，ST7位水排盡傳感器，當(dāng)選擇好水位后，YV1打開開始進(jìn)水，當(dāng)水位到達(dá)相應(yīng)水位時，相應(yīng)的傳感器送出ON信號否則為OFF,只有當(dāng)水上升到與選擇水位相開關(guān)一致時，YV1關(guān)閉停止進(jìn)水，開始洗衣。10圖 4 洗衣機(jī)示意圖第四章軟件的設(shè)計4.1 I/O 分配表4.1.1 輸入地址分配表列出全自動洗衣機(jī)的輸入分配表，見表4-1 c表 4-1 輸

25、入地址分配表輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)備10.0啟動按扭I0.1停止按扭I0.2水位選擇開關(guān)（咼水位）I0.3水位選擇開關(guān)（中水位）I0.4水位選擇開關(guān)（低水位）I0.5手動排水開關(guān)I0.6手動脫水開關(guān)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4.1.2 輸出地址分配表列出全自動洗衣機(jī)的輸出分配表，見表4-2。表 4-2 輸出地址分配表輸出地址對應(yīng)的輸出設(shè)備Q0.0進(jìn)水電磁閥Q0.1排水電磁閥Q0.2洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器Q0.3洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器Q0.4脫水Q0.5報警器4.1.3 內(nèi)部元件地址分配表全制動洗衣機(jī)控制時，需用到PLC內(nèi)部的計時器和計數(shù)器對其進(jìn)行

26、過程控制，現(xiàn)對控制中要用到的內(nèi)部位元件地址分配表歸納如表4-3。表 4-3 內(nèi)部地址分配表定時器/計時器對應(yīng)的作用T37進(jìn)水暫停計時T38正洗計時T39正洗暫停計時T40反轉(zhuǎn)計時T41反轉(zhuǎn)暫停計時T42脫水計時T43報警計時C50正反洗循環(huán)計數(shù)C51大循環(huán)計數(shù)4.2 系統(tǒng)流程圖4.2.1 強(qiáng)制停止流程圖圖 4 強(qiáng)制停止流程圖4.2.2 正常運行流程圖全自動洗衣機(jī)正常運行時即洗衣機(jī)按照程序設(shè)定依次完成依次洗衣過程， 從選擇水位，按下啟動按扭，開始進(jìn)水直到水滿（即水位達(dá)到高水位）時停止 進(jìn)水開始洗滌正轉(zhuǎn)，洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停兩秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒， 如此循環(huán)5次，總共320秒開始排水，水位

27、下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排 水，脫水30秒，開始清洗，重復(fù)以上過程，清洗兩遍，清洗完成，報警3秒并 自動停機(jī)。按照以上的工作流程，作出全自動洗衣機(jī)的正常運行工作流程圖見 圖5。圖 5 正常運行流程圖4.3程序設(shè)計4.3.1 PLC 控制順序功能圖順序功能圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，順 序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，他是一種通用的技術(shù)語言。 全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制狀態(tài)流程圖見圖6。11圖 6 PLC 控制狀態(tài)流程圖4.3.2系統(tǒng)梯形圖一、梯形圖的特點梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。它由觸點、線圈或功能方 框等構(gòu)成，梯形圖左、右的垂直

28、線稱為左、右母線。畫梯形圖時，從左母線開 始，經(jīng)過觸點和線圈（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。觸點閉合可以使能量流過，直到下一個元件；觸 點斷開將阻止能量流過。這種能量流，我們稱之為“能流”。實際上，梯形圖 是CPU仿真繼電器控制電路圖，使來自“電源”的“電流”通過一系列的邏輯 控制條件，根據(jù)運算結(jié)果決定邏輯輸出的模擬過程。梯形圖中的基本編程元素有觸點、線圈和方框。觸點：代表邏輯控制條件。觸點閉合時表示能量可以流過。觸點分常開 觸點和常閉觸點兩種形式。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。 方框：代表某種特定功能的指令。能量流通

29、過方框時，則執(zhí)行方框所代 表的功能。方框所代表的功能有很多種，例如：定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)運算 等。梯形圖中，每個輸出元素可以構(gòu)成一個梯級。每個梯形圖網(wǎng)絡(luò)由一個或 多個梯級組成。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。每個繼電器器線圈為一個 邏輯行，即一層階梯。每一個邏輯行起于左母線，然后是觸點的連接，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，而線圈與右母線之間不能有任 何點，應(yīng)直接連接。(2)一般情況下，在梯形圖中某個編號繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電 器觸點可無限引用。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

30、邏輯行中，串聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在上方。如果將串聯(lián)觸點多 的支路放下方，則語句增多，程序變長。(4)在每個邏輯行中，并聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在左邊。如果將并聯(lián)觸點多的支 路放右邊，則語句增多，程序變長。(5)梯形圖中，不允許一個觸點上有雙向“電流”通過。(6)梯形圖中，當(dāng)多個邏輯行都具有相同條件時，為了節(jié)省語句數(shù)量，常將這些邏輯行合并。當(dāng)相同條件復(fù)雜時，這對儲存容量小的PLC很有意義。(7)設(shè)計梯形圖時，輸入繼電器的觸點狀態(tài)全部按相應(yīng)的輸入設(shè)備為常開 狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計更為合適，不易出錯。因此，也建議盡可能用輸入設(shè)備的常開觸 點與PLC輸入端連接。如果某些信號只能用常閉觸點輸入，可以按輸入設(shè)備全 部常開來

31、設(shè)計，然后將梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器觸點取反。12I0.0接通，Q0.0接通,N水W。當(dāng)水位上升到與選擇的水位相一30時I，相一致的水位傳感器A2)正反轉(zhuǎn)洗衣ONDtwork 11(I0.7、I1.0LD LPP0)3接通，Q0.0斷開停止進(jìn)=TON2T42, +300TOlNletwo5k+300Netw。大循環(huán)3次/正轉(zhuǎn)完刖嗆 1 秒ALD M0.7LD A M0T42OLDMM10ACTU|0.C50, +5A OT38 M1.2O AM0.4M1.3、系統(tǒng)梯形圖根據(jù)以上的梯形圖的基礎(chǔ)知識、注意事項、特點及上節(jié)(3.3.1節(jié))中的控制狀態(tài)流程圖，現(xiàn)利用STEP7-Micro/WIN編程軟

32、件做出全自動洗衣機(jī)控制系 統(tǒng)梯形圖。STEP7-Micro/WIN編程軟件是專為西門子S7-200而設(shè)計的，在個人 計算機(jī)的WINDOWS操作系統(tǒng)下運行，功能強(qiáng)大、使用方便、簡單易學(xué)。其編 寫好的程序可通過專用編程線纜下載的PLC中運行。也可以導(dǎo)出后在仿真軟件中進(jìn)行測試。系統(tǒng)梯形圖如下圖7到圖9。圖 7 系統(tǒng)梯形圖 a圖 8 系統(tǒng)體形圖 b圖 9 系統(tǒng)梯形圖 c4.3.3 系統(tǒng)指令語句表根據(jù)全自動洗衣機(jī)的控制要求和3.3.2中的體形圖得出系統(tǒng)的指令語句表如下。TON T37, +20系統(tǒng)指令語句表 Network 4/正轉(zhuǎn)LD AMIO.20.1系統(tǒng)指令語句表 Ab =T37M1.1LD Ne

33、Moork 15第五章程序運行過程分析O AM0.3T42ANOIO.1IO.6L洗衣前選擇循環(huán)水位次按下水位選擇開關(guān)(AN2LPSOI0.3、10.4)任意一個，再Network 1 / Network Title/進(jìn)水LD M1.3ALD T4M 0.5OA ST401OOMM.0-6OAN I0.M0.7AN M乍T37計時時間到，Q0.2接通開始正轉(zhuǎn)洗衣，T38計時開始。T38計時30秒，Q0.2斷開，正洗暫停，T39開始計時。T39計時時間到，Q0.3接通，反 洗，T40開始計時。T40計時時間到，Q0.3斷開，反洗暫停，T41開始計時。T41計時時間到，C50計數(shù)一次，同時洗衣返回

34、Q0.2接通，重復(fù)以上從正洗開 始的全部動作，直到C50計滿5次數(shù)時，Q0.1接通并自保，開始排水，C50復(fù) 位，準(zhǔn)備下次循環(huán)是再計數(shù)。(3)大循環(huán)洗衣排水到脫水水位時，I1.2閉合，Q0.1、Q0.4接通，開始脫水，T42開始計 時。T42計時時間到，Q0.1、Q0.4斷開，停止排水和脫水，C51計數(shù)一次，同 時洗衣返回Q0.0接通,重復(fù)從進(jìn)水到脫水的全部動作，知道C51計數(shù)滿3次 時，停止洗衣，Q0.5接通報警并自保，T43開始計時。T43計時時間到，報警 結(jié)束，整個洗衣過程結(jié)束，T43常開觸點閉合，準(zhǔn)備下次啟動。(4)強(qiáng)制停止運行中按停止按鈕時，I0.1常閉觸點斷開，貝U M0.0、Q0

35、.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5斷開，停止進(jìn)水、排水、脫水及報警。按排水按鈕時，I0.5常開觸點閉合，Q0.1接通并自保，進(jìn)行手動排水。按手動脫水按鈕，I0.6閉合，Q0.1、Q0.4接通脫水，T42開始計時。T42計時時間到Q0.1、Q0.4斷開，脫水停止，Q0.5接通報警，T43開始計時。T43計時時間到Q0.5斷開報警結(jié)束。第六章系統(tǒng)仿真S7-200仿真軟件簡介：(1) S7-200仿真軟件是S7-200系列PLC專用仿真軟件， 無需安裝， 下載后 執(zhí)行S7-200.EXE即可進(jìn)入?？梢栽跊]有PLC的情況下，對PLC程序進(jìn)行仿真 調(diào)試，雖然它不能模擬S7-200的全部指令和全部功能，但

36、仍然不失為一個很好 的學(xué)習(xí)S7-200的工具測試軟件。(2)執(zhí)行S7-200.EXE后其窗口如圖10圖 10 執(zhí)行 S7-200.EXE 后窗口圖執(zhí)行圖中菜單命令“配置CPU型號”， 在CPU型號對話框中可選擇 自己對應(yīng)的CPU型號。用戶還可以修改CPU的網(wǎng)絡(luò)地址，一般使用默認(rèn)地 址。圖中灰色部分為是CPU 224類型的PLC面板可顯示CPU運行狀態(tài)和I/O點的狀態(tài)，燈亮為1,燈滅為0。CPU224的右邊空白方框是擴(kuò)展模塊的位置， 雙擊空白方框即可進(jìn)行模塊配置選擇，根據(jù)需要可選擇各種數(shù)字量和模擬量的 擴(kuò)展模塊。CPU模塊的下方是用于輸入數(shù)字量信號的小開關(guān)面板，具有和CPU224對應(yīng)的14個輸入

37、點，單擊面板中的開關(guān)按鈕可使其0，1狀態(tài)切換，在CPU面板上的模擬LED燈對應(yīng)滅，亮。開關(guān)面板下方的SMB28,SMB29是兩個直線電位器，分別是CPU224的兩 個8位模擬量輸入電位器對應(yīng)的特殊存儲器字節(jié)，可左右拖動滑塊來設(shè)置他的 值，范圍在0-255之間。(3)仿真軟件不能直接接收S7-200程序代碼，需要在STEP7-Micro/WIN中 將程序編譯并導(dǎo)出成ASCII文本文件(擴(kuò)展名為awl)。然后在S7-200仿真軟 件，使用工具欄的下載按鈕即可將導(dǎo)出的文件下載到仿真軟件當(dāng)中進(jìn)行仿真測 試。在仿真軟件中點擊工具欄上的運行按鈕使仿真PLC切換到RUN模式開 始仿真測試，運行過程當(dāng)中點擊開

38、關(guān)面板中的模擬開關(guān)進(jìn)入信號輸入， 通過查 看菜單當(dāng)中的“程序塊代碼”查看對應(yīng)程序代碼，“程序塊圖形”查看梯形圖 運行狀態(tài)，“數(shù)據(jù)塊”查看V區(qū)存儲器對應(yīng)的值，“內(nèi)存監(jiān)視”來監(jiān)控V、T、C、M等內(nèi)部變量的值(5)另外，仿真軟件還有讀取CPU和擴(kuò)展模塊的信息、設(shè)置PLC實時時 鐘、控制循環(huán)掃描次數(shù)和對TD200文本顯示器仿真等功能。13系統(tǒng)程序仿真：將第3節(jié)中在STEP7-Micro/WIN中編寫好的程序編譯并導(dǎo)出成ASCII文本 文件(擴(kuò)展名為awl)。然后在S7-200仿真軟件，使用工具欄的下載按鈕即將 導(dǎo)出的文件下載到仿真軟件當(dāng)中進(jìn)行仿真測試。按照設(shè)計的要求進(jìn)行仿真，看 程序能夠按照要求進(jìn)行各

39、種工作即可。第七章 模擬硬件連接經(jīng)過上節(jié)的仿真成功后，就可以進(jìn)行程序的下載、安裝和調(diào)試。但由于條 件的限制，此次設(shè)計不能進(jìn)行完全的實物連接，只能用簡單的元件進(jìn)行模擬連 接。具體的模擬元件如下：采用三個刀開關(guān)來模擬ST1、ST2、ST3三個水位選擇開關(guān)，其余的啟動按 鈕、停止按鈕、手動排水/手動脫水和對應(yīng)的水位傳感器，采用八個按鈕開關(guān)來 模擬。洗衣機(jī)的進(jìn)水、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、脫水和報警，采用五個放光二極管來模 擬。選擇好模擬元件后按照2.2節(jié)中的PLC外部接線圖（圖2-1）連接好模擬硬件 圖，把模擬元件對應(yīng)的作用標(biāo)識清楚，便于連接好裝載程序后的操作。把經(jīng)過 仿真成功后的程序下載到PLC中，按照設(shè)計的控

40、制要求按動對應(yīng)的刀開關(guān)和按 鈕開關(guān)，對應(yīng)的發(fā)光二極管發(fā)光即可。經(jīng)過模擬控制到達(dá)了預(yù)期的設(shè)計要求，此次設(shè)計成功。第八章 總結(jié)與展望8.1總結(jié)下面是我對整個畢業(yè)設(shè)計的過程做一下簡單的總結(jié)。第一，接到任務(wù)以后進(jìn)行選題。選題是畢業(yè)設(shè)計的開端，選擇恰當(dāng)?shù)?、?興趣的題目.第二，題目確定后就是找資料了。查資料是做畢業(yè)設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作， 到圖書館、書店、資料室去雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的?？?之，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價值的，要一一記錄下來以備后 用。第三，通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對所選的題目也大概有了 一些了解，這一步就是在這樣一個基礎(chǔ)上，綜合已有的資料來更透徹的分析

41、題 目。第四，有了研究方向，就要動手實現(xiàn)。編寫源代碼的時候最好是編寫一個 小模塊就進(jìn)行調(diào)試，這樣可以避免設(shè)計的最后出現(xiàn)太多的錯誤而亂成一團(tuán)糟。一步步地做下去之后，你會發(fā)現(xiàn)要做出來并不難，只不過每每做一會兒會發(fā)現(xiàn) 一處錯誤要修改，就這樣在不斷的修改調(diào)試，再修改再調(diào)試。第五,寫論文能提升以下幾個方面的能力:1、 文字表述:論文里的語言非常講究，這方面需要繼續(xù)加強(qiáng)。2、 交流、討論:文章的大致內(nèi)容寫完后，一定要和老師、其他同學(xué)多交 流，讓他們多提點建議。一些計量軟件使用方法，可以向?qū)W長們請教。3、細(xì)心:模型公式編輯、標(biāo)點符號、文章各段格式等，都需要細(xì)心4、搜索:需要搜索很多資料，如何在短時間找到你想

42、要得資料，得在搜 索關(guān)鍵詞上有所設(shè)置才行。一些好的統(tǒng)計數(shù)據(jù)網(wǎng)站，需要隨時記錄下來，以便 日后繼續(xù)使用。我的心得也就這么多了，總之，這次畢業(yè)設(shè)計讓我學(xué)習(xí)到很多。雖然結(jié)束 了，但這只能是一個開始。今后作為技術(shù)員，要學(xué)習(xí)的規(guī)范，程序設(shè)計語言還 有很多。怎樣使自己從普通的PG升為SE,在微型計算機(jī)控制領(lǐng)域，要學(xué)的實 在太多，僅大學(xué)生涯所學(xué)實在有限。我們只有對自己有了更高的要求，才能作 為動力不斷取得新的成績!不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多，真 是萬事開頭難，不知道如何入手。在此要感謝我的指導(dǎo)老師聶老師對我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。 在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和

43、自學(xué)，并向老師 請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己 工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大 提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜 悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè) 設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。8.2全自動洗衣機(jī)的展望洗衣機(jī)是國內(nèi)家電業(yè)唯一不打價格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國產(chǎn) 洗衣機(jī)無論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步?？v觀省會的洗衣機(jī)市 場，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一

44、直在市場上占主導(dǎo)地位。洗衣機(jī)無論在質(zhì)量、技術(shù)、功能還是在外觀上面，誰能接近于為人們的生 活服務(wù)這一主題，誰就能得到長足的進(jìn)步和發(fā)展。今后一段時間，以下幾種洗 衣機(jī)將是市場和消費者的最愛。高度自動化：從最初的單桶洗衣機(jī)到雙桶、套桶洗衣機(jī)、全自動洗衣機(jī)， 再到智能全模糊控制洗衣機(jī)?？傊?，每一次技術(shù)的進(jìn)步都極大地推動了洗衣機(jī) 自動化程度的提高。品種多樣化：波輪式、滾筒式和仿生搓洗式洗衣機(jī)滿足了不同偏好的消費 者的需求。節(jié)能和健康化：現(xiàn)在的消費者在節(jié)能方面對家電提出了更高的要求，對于 健康型洗衣機(jī)更是人們趨之若騖的首選。大容量和微型化：大容量洗衣機(jī)滿足了人們洗大件衣物的需求。同時，微 型化洗衣機(jī)也備受

45、青睞，如市場上出現(xiàn)的15公斤、25公斤不等的海爾小小神童洗衣機(jī)，可以滿足少量衣物即時洗的需要。組合化：榮事達(dá)集團(tuán)最近推出的子母分洗式洗衣機(jī)，正好迎合了這部分消 費者的需求，它的大桶容量為55公斤，小桶容量為25公升，兩桶并列， 縮小了較大一部分空間，而且具有人工智能模糊控制功能。滿足了不同衣物分 開洗、大量衣物同時洗、小件衣物即時洗的需求，開創(chuàng)了健康洗滌新概念，深 受消費者的喜愛，組合化的另一個體現(xiàn)就是把洗滌、漂洗、脫水和烘干功能集于一身。在今后一個時期內(nèi)，家用電動洗衣機(jī)的產(chǎn)品性能質(zhì)量將是企業(yè)競爭的焦 點，開發(fā)新型的產(chǎn)品是競爭獲勝的主要手段。今后，家用電動洗衣機(jī)將朝著多 功能、節(jié)電、節(jié)水方向發(fā)

46、展。多功能主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、去污能力的多樣化。如去除蛋白質(zhì)、 皮脂、血漬、奶漬、咖啡、果汁的能力。2、洗滌容量的多樣化。洗滌容量可以 從05kg到13kg。3、控制方式的多樣化。如機(jī)械定時器、電動程控器、電子 程控器、模糊電腦控制。4、外觀造型多樣化。為適應(yīng)不同消費層次的需求，洗 衣機(jī)的外觀形狀及顏色將是各種各樣的。 節(jié)電、節(jié)水是今后我國家用電動洗衣機(jī)發(fā)展的主流。目前，我國正在修訂的國 標(biāo)GB4288已將用電量、用水量指標(biāo)列入了其考核的主要指標(biāo)。另外，為了引導(dǎo) 消費和指導(dǎo)洗衣機(jī)制造企業(yè)的設(shè)計和制造，新國標(biāo)GB4288將洗凈比、用電量、用水量、噪聲、含水率、壽命這6個主要性能指標(biāo)進(jìn)行分

47、等級考核，即以上6個指標(biāo)分別分為A、B C D4個級別。消費者可根據(jù)自己的需要選擇不同級別 的產(chǎn)品。通過本系統(tǒng)的設(shè)計，對全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)有了深入的理解。全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子PLC的特點，對按鈕、電磁閥、開關(guān)等其他一些 輸入輸出點設(shè)備進(jìn)行控制，實現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PLC內(nèi)計數(shù)器控制，所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時 間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的 質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來編程。只要稍作改變,就可以設(shè)計出諸如要多洗多甩 的牛仔類衣物,輕洗輕甩的羊毛類衣物以及通用的標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序,充分表其實用 性。

48、通過這次設(shè)計，對自動控制原理及應(yīng)用有了進(jìn)一步認(rèn)識，在一個多月的設(shè) 計過程中學(xué)到了許多東西，不僅僅是畢業(yè)設(shè)計中的。也學(xué)到了不少其它的東 西。設(shè)計中，我們遇到不懂或不明白的地方。除了查閱相關(guān)資料， 袁老師也給 了我們很多的指導(dǎo)?？傊@次設(shè)計為我們打開了以后面向?qū)嶋H應(yīng)用的大門， 為我們以后做各項工作和進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。致謝畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程.隨著 科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，PLC已經(jīng)成為當(dāng)今空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以 說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握PLC的開發(fā)技

49、術(shù)是十分 重要的。論文的完成，不僅在于最后一段時間的搜集和整理，更主要是在四年中學(xué) 習(xí)知識的積累，所以我在此首先要重點感謝四年來教授我們每門課程的老師 們，正因為他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和樸實的教案，才能最終讓我們走向碩果的終點。在此特別感謝我們組的指導(dǎo)老師陳老師，他在我們做畢業(yè)論文期間做出了很大 的努力，爭取讓組里的每一位同學(xué)精益求精的完成論文，提高答辯質(zhì)量，這是 論文可以順利完成的最重要的原因。同學(xué)們的關(guān)心和幫助是我的動力，在我知 識的缺憾點上給予我很大的幫助，使得論文從剛開始的暇跡斑斑到越來越完 善、越來越有內(nèi)容，最終幫助我完整的寫完了整個論文。這次畢業(yè)設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多編程問題，最后在指 導(dǎo)老師的辛勤、指導(dǎo)下，終于游逆而解。同時，在指導(dǎo)老師的身上我學(xué)得到很 多實用的知識，在此我表示感謝，對于在學(xué)習(xí)和生活中幫助我和鼓勵我的老師和同學(xué)們，我再次表示衷心的感謝，你們對于我的幫助使我在心中無以言表。參考文獻(xiàn)1王鶯.工業(yè)可編程控制器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢J .北京：航天技術(shù)與民品1999，5：30.2潘元明.國內(nèi)外全自動洗衣機(jī)現(xiàn)狀J.家電大視野，2003，11：92.3吳中俊主編.可編程控制器原理及應(yīng)用M .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.28-29.4吳存宏.淺談PLC在全自動洗衣機(jī)中運用J.家用電器科技，2000, 4:52-54.蔣金周全自動