基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

...wd......wd......wd...摘要本文描述了采用可編程控制器〔PLC〕作為核心控制部件，并利用計(jì)算機(jī)進(jìn)展模擬監(jiān)控的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。文章介紹了洗衣機(jī)的構(gòu)造，對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)展了分析，在此根基上提出了基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制方案，并對(duì)方案進(jìn)展了論證，根據(jù)洗衣機(jī)的工作原理，設(shè)計(jì)了流程及程序，對(duì)按鈕，等其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)展控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。由于洗滌，排水，脫水的時(shí)間均由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。具有智能化程度高、安全可靠、方便、靈活，豐富的I/O卡件，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性價(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，編程語言也相對(duì)簡(jiǎn)單，并且測(cè)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。關(guān)鍵詞:可編程控制器,PLC,全自動(dòng)洗衣機(jī)目錄TOC\o"1-3"\h\u11007第1章緒論 171721.1選題背景1102291.2全自動(dòng)洗衣機(jī)開展概況13361.3控制系統(tǒng)的選擇211007第2章全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4284542.1系統(tǒng)描述491192.2制定控制方案523572.3系統(tǒng)配置963052.4控制面板1136502.5控制系統(tǒng)流程圖及電路控制圖1111007第3章性能檢測(cè)與測(cè)試19216003.1檢測(cè)與調(diào)試195362第4章結(jié)論及展望2017065致謝2112978參考文獻(xiàn)2224763附錄〔程序源代碼〕 23第1章緒論1.1選題背景洗衣機(jī)是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N家電，已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的家用電器。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用也十分廣泛。但是傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經(jīng)不能滿足人們對(duì)洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度的要求了。洗衣機(jī)需要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動(dòng)化技術(shù)的開展。而隨著PLC技術(shù)的開展，用PLC來作為控制器，就能很好地滿足全自動(dòng)洗衣機(jī)對(duì)自動(dòng)化的要求，并且控制方式靈活多樣，控制模式可以根據(jù)不同場(chǎng)合的應(yīng)用而有所不同。自動(dòng)化技術(shù)的飛速開展使得洗衣機(jī)由初始的半自動(dòng)式洗衣機(jī)開展到現(xiàn)在的全自動(dòng)洗衣機(jī)，又正在向智能化洗衣機(jī)方向開展。1.2全自動(dòng)洗衣機(jī)開展概況全自動(dòng)洗衣機(jī)是一種除放、取衣物和開動(dòng)洗衣機(jī)這三道手續(xù)外，其余洗衣各程序全部自動(dòng)完成的設(shè)備。1874年美國的比爾·布萊克斯通創(chuàng)造了木制手搖洗衣機(jī)，這是世界上第一臺(tái)人工攪動(dòng)洗衣機(jī)。1911年美國人又研制了世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)。1920年美國的瑪依塔格公司又把洗衣機(jī)的木制桶改為鋁制桶體，第二年又把鋁制桶體改為外層鑄鋁、內(nèi)層為銅板的雙層構(gòu)造。1936年，他們又將搪瓷用于洗衣機(jī)桶體。與此同時(shí)，世界各地也相繼出現(xiàn)了洗衣機(jī)。歐洲國家研究成功了噴流式洗衣機(jī)和滾筒式洗衣機(jī)。1932年后，美國一家公司研制成功了第一臺(tái)前裝式滾筒全自動(dòng)洗衣機(jī)，洗滌、漂洗和脫水都在同一個(gè)滾筒內(nèi)自動(dòng)完成，使洗衣機(jī)的開展躍上了一個(gè)新臺(tái)階。這種滾筒洗衣機(jī)，目前在歐洲、美洲等地得到了廣泛的應(yīng)用。第二次世界大戰(zhàn)完畢后，洗衣機(jī)得到了迅速的開展，研制出具有獨(dú)特風(fēng)格的波輪式洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)由于其波輪安裝在洗衣桶底，又稱渦卷式洗衣機(jī)。近幾十年，在工業(yè)興旺國家，全自動(dòng)洗衣機(jī)制造技術(shù)又得到迅速開展，其年總產(chǎn)量及社會(huì)普及率均以到達(dá)相當(dāng)高得水平。目前世界洗衣機(jī)年總產(chǎn)量近5000萬臺(tái)，而全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)量呈增長趨勢(shì)，在技術(shù)性能上正向著節(jié)水、節(jié)能、高效、構(gòu)造更趨合理的方向開展。微電腦控制功能、新型的洗滌方式、高速脫水以及低噪音等方面都有了很大提高。近幾年，我國的洗衣機(jī)制造技術(shù)得到迅速開展，從生產(chǎn)單桶波輪式、雙桶波輪式洗衣機(jī)逐步向套桶波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)和滾筒式全自動(dòng)洗衣機(jī)方向開展，其中全自動(dòng)洗衣機(jī)的年產(chǎn)量已占洗衣機(jī)總產(chǎn)量的10%左右。生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，技術(shù)工藝日趨完善，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)步提高，已生產(chǎn)出技術(shù)性能優(yōu)良的多種牌號(hào)的全自動(dòng)洗衣機(jī)供應(yīng)市場(chǎng)。1.3控制系統(tǒng)的選擇從滿足全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的安全性、擴(kuò)展性和可靠性方面考慮，目前常見的全自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要有單片機(jī)控制、PLC控制、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)集中控制等類型。隨著集成芯片技術(shù)的不斷提高，特別是高檔8位單片機(jī)的普及，單片機(jī)全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)由單片計(jì)算機(jī)及其外圍芯片構(gòu)成控制系統(tǒng)。雖然單片機(jī)本身小巧、功耗低，實(shí)時(shí)控制功能強(qiáng)，但是其軟、硬件的開發(fā)必須借助于開發(fā)工具，系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy，不具有自開發(fā)能力，且編寫洗滌、脫水等程序相對(duì)復(fù)雜；在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件時(shí)，要有多種電路保護(hù)裝置，如電流保護(hù)、電壓保護(hù)、過載保護(hù)、過熱保護(hù)及欠壓保護(hù)等等。這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率，無形地增加了維修成本費(fèi)用。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)是利用通用計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展槽或擴(kuò)展區(qū)，設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)硬件模板，如通訊板、I/O擴(kuò)展板等測(cè)控功能板，與通用計(jì)算機(jī)構(gòu)成一個(gè)用于完成預(yù)定測(cè)控功能的控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)是系統(tǒng)有較強(qiáng)的軟、硬件支持。利用通用計(jì)算機(jī)的軟、硬件資源來支持控制系統(tǒng)進(jìn)展工作，具有自開發(fā)能力，有較強(qiáng)的可視能力和數(shù)據(jù)處理能力，更適合于計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)應(yīng)用。PLC是一種新型的具有極高可靠性的通用自動(dòng)化控制裝置。它以微處理器為核心，有機(jī)地將微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)及通信技術(shù)融為一體。其特點(diǎn)如下：抗干擾能力強(qiáng)，可靠性極高。PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，采取了精選元器件及多層次抗干擾等措施，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境。編程方便。PLC采用易于理解和掌握的梯形圖語言，以及面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令。使用方便。PLC的構(gòu)造不僅具有先進(jìn)的通訊和輸入、輸出能力，而且其模塊化的系統(tǒng)構(gòu)造、靈活的配置能力，使用戶可以靈活組成各種規(guī)模和不同要求的控制系統(tǒng)。維護(hù)方便。PLC模塊化的系統(tǒng)構(gòu)造，使操作人員在維修時(shí)只需要更換插入式模板或其它易損部件即可完成，既方便又減少了影響系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間。設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短。用PLC完成一項(xiàng)控制工程時(shí)，由于其硬、軟件齊全，設(shè)計(jì)和施工可同時(shí)進(jìn)展，縮短了周期。易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC的構(gòu)造緊湊，體積小，重量輕，可靠性高，抗振防潮和耐熱能力強(qiáng)，使之易于安裝在機(jī)器設(shè)備內(nèi)部，制造出機(jī)電一體化產(chǎn)品。PLC控制洗衣機(jī)洗衣程序有獨(dú)特之處。首先，它是一個(gè)順序控制系統(tǒng)程序；其次，洗滌、漂洗、排水、脫水時(shí)間是由PLC內(nèi)的計(jì)數(shù)器和定時(shí)器中參數(shù)控制的，只要改變它的參數(shù)太小就可改變整個(gè)程序時(shí)間長短；第三．通過改變PLC的型號(hào)，可以根據(jù)衣物的質(zhì)地、數(shù)量及臟污程度來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)洗洗、柔和洗的多功能；第四，通過修改洗衣程序可實(shí)現(xiàn)進(jìn)水、洗滌、漂洗、排水脫水的順序控制，也可實(shí)現(xiàn)或洗滌、或漂洗、或脫水等單體控制；第五，在設(shè)計(jì)過程中，可以方便地參加相應(yīng)的配套裝置，如指示燈、蜂鳴器。通過以上分析、說明可知全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)是有多樣性的，雖然各種控制系統(tǒng)均可運(yùn)用，但是必須考慮它的構(gòu)造和成本。鑒于PLC的諸多優(yōu)勢(shì)，結(jié)合全自動(dòng)洗衣機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的需要，選擇德國西門子公司生產(chǎn)的具有高性能價(jià)格比的S7-200系列可編程序控制器。第2章全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)描述本文描述的是一種全自動(dòng)洗衣機(jī)，它可以自動(dòng)地完成洗衣的全過程。全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗衣桶〔外桶〕和脫水桶〔內(nèi)桶〕是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水〔甩干〕用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)、外桶的水流相通。該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥翻開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥翻開，將水由外桶排到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水同并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)展甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停頓按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停頓進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。其示意圖如圖2.1所示。圖2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖2.2制定控制方案通常地，人們采用洗衣機(jī)來洗衣服需要經(jīng)歷洗滌、漂洗、排水、脫水等4個(gè)環(huán)節(jié)，而在全自動(dòng)洗衣機(jī)中，這樣的一個(gè)過程全由PLC來完成。并且，全自動(dòng)洗衣機(jī)需要其控制系統(tǒng)足夠可靠，以防止洗衣機(jī)輕易出現(xiàn)故障。全自動(dòng)洗衣機(jī)的簡(jiǎn)單工作過程如圖2.2所示。其中，洗衣的方式〔標(biāo)準(zhǔn)或是柔和〕、洗衣中的水位選擇〔高水位洗衣、低水位洗衣等〕等兩個(gè)方面需要在人們將衣服放入洗衣機(jī)洗衣服之后手動(dòng)來選擇。并且是必須選擇的洗衣參數(shù)。中選擇了一種洗衣參數(shù)后，按下啟動(dòng)按鈕，洗衣機(jī)就會(huì)自動(dòng)完成洗衣服的整個(gè)過程。全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)中，PLC主要完成一下功能：1.檢測(cè)功能〔1〕檢測(cè)洗衣的方式：標(biāo)準(zhǔn)或者是柔和的選擇。〔2〕檢測(cè)洗衣時(shí)的水位：高水位或者是低水位的選擇?！?〕檢測(cè)進(jìn)水是否到了需要的水位，即進(jìn)水是否完成?！?〕檢測(cè)排水是否已經(jīng)完成。2.控制功能〔1〕控制進(jìn)水、洗滌、排水、漂洗、脫水等洗衣機(jī)的動(dòng)作?！?〕控制洗滌、漂洗、脫水等的時(shí)間長短?！?〕控制洗滌、漂洗等的次數(shù)。〔4〕控制在洗衣機(jī)完成一個(gè)動(dòng)作后到下一個(gè)動(dòng)作的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換?！?〕控制完成洗衣時(shí)的信號(hào)提示。圖2.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的簡(jiǎn)單工作過程根據(jù)上述對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)的功能分析，可以設(shè)計(jì)如圖2.3所示的全自動(dòng)洗衣機(jī)硬件系統(tǒng)框圖。圖2.3全自動(dòng)洗衣機(jī)硬件系統(tǒng)框圖1.PLC主機(jī)選擇西門子S7-200系列PLC作為此全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制主機(jī)。在西門子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。此全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)中總共有8個(gè)數(shù)字量輸入，6個(gè)數(shù)字量輸出，共需14點(diǎn)I/O,根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)及程序容量，選擇了CPU224作為其主機(jī)。2.啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)按鈕用來控制全自動(dòng)洗衣機(jī)開場(chǎng)工作與否，一般地，在用戶在洗衣機(jī)內(nèi)放入衣服，且已經(jīng)準(zhǔn)備好開場(chǎng)洗衣服之后，按下啟動(dòng)按鈕，全自動(dòng)洗衣機(jī)開場(chǎng)洗衣。3.停頓按鈕停頓按鈕用來控制運(yùn)行中的全自動(dòng)洗衣機(jī)停頓工作與否。在洗衣服的過程中，用戶需要停頓洗衣機(jī)，就可以直接按下停頓按鈕，洗衣機(jī)即會(huì)停頓工作。4.高水位高水位是指洗衣機(jī)在洗衣過程中，洗衣機(jī)筒內(nèi)保持的水位上下，一旦選擇了高水位，那么在洗衣過程中的水位將保持系統(tǒng)設(shè)定下的兩個(gè)水位中的相對(duì)高一點(diǎn)的水位。這里，在操作面板上，用一個(gè)按鈕來設(shè)置高水位，按下按鈕表示選擇高水位。5.低水位低水位是指洗衣機(jī)在洗衣過程中，洗衣機(jī)筒內(nèi)保持的水位的上下，是相對(duì)于高水位來說的，在洗衣機(jī)系統(tǒng)的初始設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了兩種水位，這個(gè)是相比照擬低的一個(gè)水位，但是同樣可以完成洗衣過程。在操作面板上，用一個(gè)按鈕來設(shè)置低水位，按下按鈕表示選擇低水位。需要注意的是，用戶在使用中，只能選擇一種水位——高水位或者低水位，但是，但是在實(shí)際生活中，很有可能用戶不小心同時(shí)按下了高水位按鈕和低水位按鈕，因此，在設(shè)計(jì)中必須要考慮到水位的互鎖。當(dāng)然也可以將高水位與低水位選擇設(shè)計(jì)成一個(gè)按鈕，按下去的時(shí)候?yàn)楦咚唬话茨敲词堑退?。需要說明的是，高水位的選擇必須在用戶開場(chǎng)一次洗衣之前完成。6.標(biāo)準(zhǔn)按鈕標(biāo)準(zhǔn)按鈕用來設(shè)置洗衣機(jī)洗衣服的模式，當(dāng)按下標(biāo)準(zhǔn)按鈕時(shí)，選擇了標(biāo)準(zhǔn)模式，洗衣機(jī)自動(dòng)按照標(biāo)準(zhǔn)模式洗衣服。7.柔和按鈕柔和按鈕用來設(shè)置洗衣機(jī)洗衣服的模式，當(dāng)按下柔和按鈕時(shí)，選擇了柔和模式，洗衣機(jī)自動(dòng)按照柔和模式洗衣服。標(biāo)準(zhǔn)模式與柔和模式對(duì)控制系統(tǒng)的要求主要表現(xiàn)在對(duì)變頻器的控制，標(biāo)準(zhǔn)模式控制變頻器頻率使其到達(dá)一個(gè)在較大的頻率值，而柔和模式控制變頻器頻率使其到達(dá)一個(gè)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模式而相對(duì)小的一個(gè)值，從而到達(dá)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制，最終實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)與柔和模式。在洗洗衣機(jī)衣服的模式中，標(biāo)準(zhǔn)和柔和是兩種相對(duì)的概念，標(biāo)準(zhǔn)比柔和的洗衣要?jiǎng)×乙恍Ｍ瑯拥?，與高、低水位的選擇一樣，用戶只能同時(shí)選擇一種模式，因此，也需要在設(shè)計(jì)中考慮到標(biāo)準(zhǔn)與柔和模式的互鎖。也可以將標(biāo)準(zhǔn)與柔和按鈕設(shè)計(jì)成一個(gè)按鈕，按下去時(shí)為柔和模式，不按下去那么為標(biāo)準(zhǔn)模式。需要說明的是，標(biāo)準(zhǔn)模式與柔和模式的選擇必須在用戶一開場(chǎng)洗衣之前完成。8.高水位探測(cè)器高水位探測(cè)器用來檢測(cè)洗衣機(jī)水位是否已經(jīng)到達(dá)了高水位。采用數(shù)字量輸出式水位探測(cè)器這樣就可以直接將高水位探測(cè)器的輸出直接送到PLC主機(jī)的數(shù)字量輸入端口上。9.低水位探測(cè)器低水位探測(cè)器用來檢測(cè)洗衣機(jī)水位是否已經(jīng)到達(dá)了低水位。采用數(shù)字量輸出式水位探測(cè)器這樣就可以直接將低水位探測(cè)器的輸出直接送到PLC主機(jī)的數(shù)字量輸入端口上。10．進(jìn)水電磁閥進(jìn)水電磁閥用來控制洗衣機(jī)的進(jìn)水。當(dāng)然洗衣機(jī)需要外界進(jìn)水時(shí)，PLC主機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，進(jìn)水電磁閥會(huì)翻開，水自動(dòng)從外界送入洗衣機(jī)筒內(nèi)，當(dāng)水已經(jīng)到達(dá)了設(shè)定的水位時(shí)，PLC主機(jī)發(fā)出信號(hào)自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)水電池閥，同時(shí)控制洗衣機(jī)進(jìn)入下一個(gè)洗衣步驟。11.電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器用于PLC主機(jī)控制洗衣機(jī)電機(jī)的正轉(zhuǎn)?？梢灾苯佑肞LC主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來連接電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器，在洗衣機(jī)洗衣服的過程中，電時(shí)機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時(shí)輪流進(jìn)展。12.電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器用于PLC主機(jī)控制洗衣機(jī)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。可以直接用PLC主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來連接電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，在洗衣機(jī)洗衣服的過程中，電時(shí)機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時(shí)輪流進(jìn)展。13.排水離合器排水離合器用于PLC主機(jī)控制洗衣機(jī)機(jī)筒內(nèi)的排放。選用數(shù)字式離合器，可以直接用PLC主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來連接到排水離合器，當(dāng)洗衣機(jī)在完成洗衣或者漂洗后，需要將機(jī)筒內(nèi)的臟水排出機(jī)筒，此時(shí)，PLC主機(jī)發(fā)出控制命令翻開排水離合器，進(jìn)展排水。14.脫水離合器洗衣機(jī)洗衣服的最后一道工序就是對(duì)衣服進(jìn)展脫水，脫水電磁離合器正是用于PLC主機(jī)控制洗衣機(jī)進(jìn)展脫水，脫水需要電機(jī)帶動(dòng)機(jī)筒旋轉(zhuǎn)，有了電磁離合器后，就可以直接使用PLC主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來控制電磁離合器，最終到達(dá)控制脫水執(zhí)行電機(jī)的目的。在脫水過程不涉及電機(jī)的調(diào)速問題，因此，用PLC主機(jī)加電磁離合器這樣一種比較覺得簡(jiǎn)單的方式就可以完成控制任務(wù)。15.蜂鳴器蜂鳴器用來指示洗衣機(jī)洗衣過程中的一些聲音提示。采用工業(yè)用直流供電的蜂鳴器，這樣就可以直接用PLC主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來控制蜂鳴器。2.3系統(tǒng)配置全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)為單機(jī)控制系統(tǒng)。PLC的輸入點(diǎn)，包括啟動(dòng)按鈕、停頓按鈕、高水位按鈕、低水位按鈕、標(biāo)準(zhǔn)模式按鈕、柔和模式按鈕、高水位探測(cè)器、低水位探測(cè)器，一共8點(diǎn)；輸出點(diǎn)包括進(jìn)水電磁閥、電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器、電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器、排水離合器、脫水離合器、蜂鳴器，一共6點(diǎn)。由于點(diǎn)數(shù)不多，考慮20%～30%的余量，選用小型PLC便可實(shí)現(xiàn)，結(jié)合培訓(xùn)站的現(xiàn)有教學(xué)實(shí)驗(yàn)條件，本次設(shè)計(jì)選擇西門子S7-200系列的CPU224型的PLC，可以滿足使用需求。它的主要特點(diǎn)是：·14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)?！た蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模版單元，最大可擴(kuò)展至168個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O?！?3KB的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間?！?個(gè)獨(dú)立的30KHZ的高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHZ的高速脈沖輸出。·具有PID控制器?！?個(gè)RS485通信/編程口?！ぞ哂卸帱c(diǎn)接口MPI〔MultiPointInterface〕通信協(xié)議·具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口PPI(PointtoPointInterface)通信協(xié)議·具有自由通信口·I/O端子排可以很容易地整體拆卸輸入、輸出編程元件地址分配表分別如表2.1:主機(jī)中輔助繼電器分配表如表2.2:表2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)中PLC主機(jī)的I/O資源分配名稱電路器件地址編號(hào)說明輸入信號(hào)啟動(dòng)按鈕SB1I0.0啟動(dòng)洗衣機(jī)停頓按鈕SB2I0.1停頓洗衣機(jī)高水位按鈕SB3I0.2高水位選擇低水位按鈕SB4I0.3低水位選擇標(biāo)準(zhǔn)模式按鈕SB5I0.4標(biāo)準(zhǔn)模式選擇柔和模式按鈕SB6I0.5柔和模式選擇高水位探測(cè)器SQ1I0.6高水位檢測(cè)低水位探測(cè)器SQ2I0.7低水位檢測(cè)輸出信號(hào)進(jìn)水電磁閥KM1Q0.0進(jìn)水控制電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.1電機(jī)正轉(zhuǎn)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM3Q0.2電機(jī)反轉(zhuǎn)控制排水離合器KM4Q0.3排水控制脫水離合器KM5Q0.4脫水控制蜂鳴器KM6Q0.5聲音提示表2.2全自動(dòng)洗衣機(jī)中PLC主機(jī)中輔助繼電器分配名稱地址名稱地址啟動(dòng)、停頓M0.0洗滌1分鐘M1.0高水位M0.1洗滌10分鐘M1.1低水位M0.2洗滌過程完成M1.2標(biāo)準(zhǔn)模式M0.3漂洗高水位探測(cè)M1.3柔和模式M0.4漂洗低水位探測(cè)M1.4蜂鳴器M0.5漂洗1分鐘M1.5洗滌高水位探測(cè)M0.6漂洗10分鐘M1.6洗滌低水位探測(cè)M0.7漂洗過程完成M1.7電機(jī)正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器1M2.0電機(jī)正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器2M2.12.4控制面板全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)必須在滿足上述功能以外，還需要考慮外觀設(shè)計(jì)、造型等方面。尤其是在洗衣機(jī)的手動(dòng)控制操作面板上，必須符合人機(jī)界面的基本要求。設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的操作面板如圖2.4所示。其中，進(jìn)水、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、排水、脫水為信號(hào)燈指示當(dāng)前洗衣機(jī)的工作狀態(tài)；蜂鳴器為聲音指示，指示洗衣機(jī)整個(gè)洗衣過程完成的提示；啟動(dòng)、停頓、高水位、低水位、標(biāo)準(zhǔn)、柔和等為手動(dòng)控制按鈕，用來人為手動(dòng)地輸入一些控制信號(hào)。圖2.4全自動(dòng)洗衣機(jī)操作面板在實(shí)際中，操作面板一般位于洗衣機(jī)的上外表，需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候參加更多的個(gè)性化平面設(shè)計(jì)元素，并且操作面板往往與控制器不放置在一起，這就需要考慮線路布線的問題。2.5PLC外部接線圖根據(jù)PLC主機(jī)的I/O資源分配以及PLC主機(jī)的硬件框圖，那么PLC主機(jī)的硬件接線圖如圖2.5，說明如下：1．輸入口〔1〕啟動(dòng)按鈕連到PLC主機(jī)的輸入口I0.0,停頓按鈕連至PLC主機(jī)的輸入口I0.1?！?〕高水位按鈕連至PLC主機(jī)的輸入口I0.2，低水位按鈕連至PLC主機(jī)的輸入口I0.3?！?〕標(biāo)準(zhǔn)模式選擇按鈕連至PLC主機(jī)的輸入口I0.4，柔和模式選擇按鈕連至PLC主機(jī)的輸入口I0.5。〔4〕高水位探測(cè)器連至PLC主機(jī)的輸入口I0.6，低水位探測(cè)器連至PLC主機(jī)的輸入口I0.7。2．輸出口〔1〕PLC主機(jī)輸出口Q0.0控制進(jìn)水電磁閥?！?〕PLC主機(jī)輸出口Q0.1控制電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器?！?〕PLC主機(jī)輸出口Q0.2控制電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器?！?〕PLC主機(jī)輸出口Q0.3控制排水離合器?！?〕PLC主機(jī)輸出口Q0.4控制脫水離合器?！?〕PLC主機(jī)輸出口Q0.5控制蜂鳴器。圖2.5外部接線圖2.6控制系統(tǒng)流程圖及電路控制圖全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的詳細(xì)工作過程如下：(1)按下啟動(dòng)按鈕，洗衣機(jī)電源導(dǎo)通，準(zhǔn)備進(jìn)入洗滌狀態(tài)。(2)用戶設(shè)置水位上下，以及洗衣模式〔標(biāo)準(zhǔn)模式或柔和模式〕。(3)洗衣機(jī)翻開進(jìn)水電磁閥，開場(chǎng)從外界輸入水。(4)水位探測(cè)器檢測(cè)到水已經(jīng)到位，開場(chǎng)洗滌。(5)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)按照設(shè)定的洗衣模式的切換時(shí)間的長度進(jìn)展輪流工作。(6)洗衣一直進(jìn)展10min。(7)洗衣機(jī)翻開排水離合器，開場(chǎng)排水，并且持續(xù)3min。(8)洗衣機(jī)關(guān)閉排水離合器。(9)重復(fù)〔3〕至〔8〕步驟一次。(10)洗衣機(jī)翻開進(jìn)水電磁閥，開場(chǎng)從外界輸入水。(11)水位探測(cè)器檢測(cè)到水位已經(jīng)到位，開場(chǎng)漂洗衣服。(12)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)按照設(shè)定的洗衣模式的切換時(shí)間長度進(jìn)展輪流工作。(13)洗衣一直進(jìn)展5min。(14)洗衣機(jī)翻開排水離合器開場(chǎng)排水，并且持續(xù)3min。(15)洗衣機(jī)關(guān)閉排水離合器。(16)重復(fù)〔10〕至〔15〕步驟一次。(17)洗衣機(jī)控制脫水電磁閥離合器，進(jìn)展脫水，同時(shí)翻開排水離合器使得脫水出來的水可以及時(shí)排出洗衣機(jī)筒內(nèi)。(18)持續(xù)脫水2min。(19)蜂鳴器發(fā)出響聲，持續(xù)發(fā)聲20s，提醒用戶洗衣完成。(20)完成洗衣。根據(jù)上述對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)工作過程的描述，可以設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的PLC局部的主流程圖，如圖2.6所示。圖2.6全自動(dòng)洗衣機(jī)主程序流程圖其中，電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路控制圖2.7所示。洗滌子過程的流程圖如圖2.8所示。漂洗子過程流程圖如圖2.9所示。圖2.7電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路控制圖洗滌子過程開場(chǎng)洗滌子過程開場(chǎng)翻開電磁閥進(jìn)水水是否到位關(guān)閉進(jìn)水電磁閥是否選擇準(zhǔn)模式標(biāo)準(zhǔn)洗衣子過程洗衣時(shí)間T=10min?排水排水時(shí)間T=3min?洗滌子過程完畢柔和洗衣子過程洗衣時(shí)間T=10min?YNYNYNYNYN圖2.8洗滌子過程流程圖漂洗子過程開場(chǎng)漂洗子過程開場(chǎng)翻開電磁閥進(jìn)水水是否到位關(guān)閉進(jìn)水電磁閥是否選擇準(zhǔn)模式標(biāo)準(zhǔn)洗衣子過程洗衣時(shí)間T=5min?排水排水時(shí)間T=3min?漂洗子過程完畢柔和洗衣子過程洗衣時(shí)間T=5min?YNYNYNYNYN圖2.9漂洗子過程流程在洗滌子過程與漂洗子過程中洗衣服的模式有標(biāo)準(zhǔn)模式與柔和模式之分。其中，標(biāo)準(zhǔn)模式洗衣服的流程圖及柔和模式洗衣服的流程圖如圖2.9所示。電機(jī)正轉(zhuǎn)5s停頓1s電機(jī)反轉(zhuǎn)5s停頓1s停頓1s電機(jī)反轉(zhuǎn)3s電機(jī)正轉(zhuǎn)3s停頓1s電機(jī)正轉(zhuǎn)5s停頓1s電機(jī)反轉(zhuǎn)5s停頓1s停頓1s電機(jī)反轉(zhuǎn)3s電機(jī)正轉(zhuǎn)3s停頓1s標(biāo)準(zhǔn)模式柔和模式圖2.9標(biāo)準(zhǔn)模式與柔和模式流程圖第3章性能檢測(cè)與調(diào)試3.1檢測(cè)與調(diào)試大體思路流程如下：1、硬件調(diào)試:硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測(cè)試儀器〔萬用表、示波器等〕，檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。硬件調(diào)試可分為靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)展。(1)靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時(shí)的一種硬件檢測(cè)。第一步：目測(cè)。檢查外部的各種元件或者是電路是否有斷點(diǎn)。第二步：用萬用表測(cè)試。先用萬用表復(fù)核目測(cè)中有疑問的連接點(diǎn)，再檢測(cè)各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象。第三步：加電檢測(cè)。給板加電，檢測(cè)所有的插座或是器件的電源端是否符合要求的值第四步：是聯(lián)機(jī)檢查。因?yàn)橹挥杏每删幊炭刂破鏖_發(fā)系統(tǒng)才能完成對(duì)用戶系統(tǒng)的調(diào)試。(2)動(dòng)態(tài)調(diào)試動(dòng)態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障器件連接邏輯錯(cuò)誤等的一種硬件檢查。動(dòng)態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。由分到合是指首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為假設(shè)干塊，當(dāng)調(diào)試電路時(shí)，與該元件無關(guān)的器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣可以將故障范圍限定在某個(gè)局部的電路上。當(dāng)各塊電路無故障后，將各電路逐塊參加系統(tǒng)中，在對(duì)各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)展調(diào)試。由分到合的調(diào)試既告完成。由近及遠(yuǎn)是將信號(hào)流經(jīng)的各器件按照距離可編程控制器的邏輯距離進(jìn)展由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時(shí)，仍采用去掉無關(guān)元件的方法，逐層調(diào)試下去，就會(huì)定位故障元件了。2、軟件調(diào)試:軟件調(diào)試是通過對(duì)用戶程序的匯編、連接、執(zhí)行來發(fā)現(xiàn)程序中存在的語法錯(cuò)誤與邏輯錯(cuò)誤并加以排除糾正的過程。程序后，編輯，查看程序是否有邏輯的錯(cuò)誤。如果出現(xiàn)故障，應(yīng)返回編程環(huán)境，檢查梯形圖的錯(cuò)誤并修改程序再進(jìn)展調(diào)試，如此反復(fù)直到調(diào)試成功第4章結(jié)論及展望本設(shè)計(jì)還存在很多的缺點(diǎn)。比方使用的輸入輸出點(diǎn)代碼基地址代碼過多，沒有系統(tǒng)性，編程過程中有點(diǎn)凌亂，簡(jiǎn)單的邏輯控制指令使用的過多是程序看起來有點(diǎn)臃腫，整體之間的銜接性不好。由于設(shè)計(jì)思路的原因在程序的硬件設(shè)計(jì)方面注重的不夠，只說明了是用什么的變頻器控制方式和plc的接口問題，而無視了具體的控制和配線方式！把太多精力放在程序的設(shè)計(jì)上而是整體的設(shè)計(jì)看似沒有突出的