全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)

2018年屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)學(xué)院：專(zhuān)業(yè)：年級(jí)：學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：導(dǎo)師及職稱(chēng)：2018年4月PAGEPAGEI摘要可編程控制器是一種通用的控制裝置，簡(jiǎn)稱(chēng)為PLC，自動(dòng)化是其最顯著的特點(diǎn)，其制造核心就是計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)。近年來(lái)，其在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛，這與其較強(qiáng)的可靠性與功能性、簡(jiǎn)單的編程與使用方法以及小巧的體積都有著密切關(guān)系。傳統(tǒng)洗衣機(jī)在控制上使用的是繼電器，雖然其在結(jié)構(gòu)裝置上較為簡(jiǎn)便，價(jià)格也不高，甚至能夠極好的抗干擾，但其在能量的消耗上過(guò)大，還極易產(chǎn)生噪音和損壞。PLC通常具有如下優(yōu)點(diǎn)：有著極高的可靠性與適應(yīng)性，不但在電能的消耗上較小，更有較長(zhǎng)的使用壽命，其運(yùn)行更快。與傳統(tǒng)控制相比，PLC控制更有利于是實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的全自動(dòng)化以及性能的提高，能夠避免一些弊端的出現(xiàn)。本設(shè)計(jì)在核心控制部件上采用的是出自西門(mén)子公司的PLC，屬于S7-200系列，充分發(fā)揮其作用，重點(diǎn)控制了相關(guān)輸入/輸出點(diǎn)，確保了在洗衣中其自動(dòng)化的達(dá)成。針對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)，本文全面探究了其控制系統(tǒng)，繪制了相關(guān)的梯形圖與流程圖，并展開(kāi)了相應(yīng)仿真測(cè)試。關(guān)鍵詞：PLC；全自動(dòng)洗衣機(jī)；組態(tài)王控制器

AbstractTheprogrammablecontroller(PLC)istheuniversalautomationcomputertechnologyasthecoreofthecontroldevice,itsfunctionisstrong,highreliability,simpleprogramming,convenientuse,smallvolume,inrecentyearshasbeenwidelyusedinindustrialproduction,isregardedasoneofthemainpillarsofmodernindustrialautomation.Thetraditionalwashingmachineadoptsrelaycontrol,andmostoftherelay'sadvantagesaresimpledevice,cheappriceandstronganti-interferenceability,butitiseasytodamage,generatenoiseandconsumelargeenergy.TheadvantagesofPLCare:highreliability,lesspowerconsumption,strongadaptability,fastrunningspeedandlonglife.Inordertofurtherimprovethefunctionandperformanceofthefull-automaticwashingmachineandavoidsomedisadvantagesoftraditionalcontrol,weputforwardthetopicofusingPLCtocontrolthefull-automaticwashingmachine.ThisdesignusesSIEMENS'sS7-200seriesPLCasthecorecontrolpart,andusesitscharacteristicstocontrolbuttons,solenoidvalves,switchesandotherinput/outputpoints,soastorealizetheautomationofwashingprocess.Inthispaper,thecontrolsystemoftheautomaticwashingmachineisanalyzed,thedesignoftheflowchartandtheladderdiagramiscarriedout,andthesimulationtestiscarriedout.Keywords:PLC;fullautomaticwashingmachine;Kingview

目錄摘要 IAbstract II1緒論 11.1研究背景 11.2研究意義 11.3系統(tǒng)控制要求 22理論概述 32.1PLC概述 32.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理 33系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 53.1硬件電路設(shè)計(jì) 53.2可編程控制器 63.4繼電器 103.4PLC的選型 113.4.1I/O儲(chǔ)存器容量的估算 113.4.2CPU的選型 114軟件設(shè)計(jì) 134.1編程軟件 134.2程序流程圖設(shè)計(jì) 134.3PLC控制順序功能圖設(shè)計(jì) 154.4梯形圖重點(diǎn)程序段落分析 165系統(tǒng)仿真 225.1S7-200V4.0的仿真軟件 225.2仿真測(cè)試 235.3仿真結(jié)果分析 24結(jié)語(yǔ) 25致謝 26參考文獻(xiàn) 27PAGE181緒論1.1研究背景對(duì)于現(xiàn)代人而言，洗衣機(jī)是一種必備家電，它便利了人們的生活。從當(dāng)前的相應(yīng)情況來(lái)看，洗衣機(jī)具有基礎(chǔ)的七大功能，比如：強(qiáng)弱洗滌、暫停以及自動(dòng)診斷故障等。但其也存在的相應(yīng)問(wèn)題，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)人們所有實(shí)際需求的滿足。在這種情況下，在對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要確保其相應(yīng)產(chǎn)品不但要具備健全的功能，更要極具人性化以及能夠達(dá)到節(jié)能控制的標(biāo)準(zhǔn)。這樣就能使洗衣服這件每個(gè)家庭都必須要做的家務(wù)不再是負(fù)擔(dān)。在國(guó)內(nèi)從洗衣機(jī)市場(chǎng)得到的商情顯示由于受水資源不斷減少自來(lái)水費(fèi)有所提高等因素的影響，市場(chǎng)上那些用水量比較大的洗衣機(jī)銷(xiāo)售受阻而具有節(jié)水功能的洗衣機(jī)的銷(xiāo)路不斷看好。針對(duì)市場(chǎng)需求的變化，一些生產(chǎn)廠家如小天鵝、小鴨、海爾等先后向市場(chǎng)推出了一批節(jié)水型全自動(dòng)的洗衣機(jī)。然而隨著洗衣機(jī)市場(chǎng)的迅速發(fā)展和科技的進(jìn)步創(chuàng)新，隨著滾筒洗衣機(jī)制作成本的下降，也讓滾筒洗衣機(jī)得到了很好的普及，市場(chǎng)占有率大幅提升。作為未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向之一，變頻技術(shù)將帶動(dòng)整個(gè)洗衣機(jī)行業(yè)的技術(shù)提升，有助于升級(jí)洗衣機(jī)相應(yīng)產(chǎn)業(yè)。1.2研究意義全自動(dòng)洗衣機(jī)能夠較少磨損衣物，節(jié)約用水且擁有較大的洗滌量，越發(fā)受到眾多民眾的歡迎。在社會(huì)不斷發(fā)展以及人們生活水平日益提升的影響下，人們要求全自動(dòng)洗衣機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)更加多種多樣的功能、簡(jiǎn)便的操作。為了與這種變化相貼近，其控制器從機(jī)械式以及混合式逐漸向全電子的方向發(fā)展。全自動(dòng)洗衣機(jī)使用的是PLC控制系統(tǒng)，能夠大幅度提升工作效率，也能更加適應(yīng)工作環(huán)境。其應(yīng)用所需的相應(yīng)硬件條件都不是特別高，系統(tǒng)控制較為簡(jiǎn)便，且可靠性也極強(qiáng)。另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。它既能夠進(jìn)行手動(dòng)操作，也能夠通過(guò)相應(yīng)參數(shù)的事先設(shè)置，來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化控制。1.3系統(tǒng)控制要求對(duì)于全自動(dòng)洗衣機(jī)而言，其控制系統(tǒng)通常會(huì)涉及到兩種控制形式。其一是正常運(yùn)行，其二則是強(qiáng)制停止。從正常運(yùn)行的角度來(lái)看，其通常要達(dá)到以下要求標(biāo)準(zhǔn)：第一，利用水位開(kāi)關(guān)把水位設(shè)置到相應(yīng)需求對(duì)應(yīng)的位置，然后將啟動(dòng)按鈕暗下來(lái)。此時(shí)就要開(kāi)始進(jìn)水，在到達(dá)指定位置之后，就會(huì)停下來(lái)，不再進(jìn)水。第二，停止進(jìn)水兩秒之后，就要正式洗衣服。第三，在洗衣服的整個(gè)過(guò)程中，先要有二十秒的正轉(zhuǎn)，接著要有兩秒的停頓。然后就要有二十秒的反轉(zhuǎn)，接著就要有兩秒的停頓。第四，將以上過(guò)程進(jìn)行五次循環(huán)，工作兩百二十秒之后，就要將水排出來(lái)，排完水之后，要有三十秒的脫水。第五，再次進(jìn)水，對(duì)上述相應(yīng)過(guò)程進(jìn)行重復(fù)。一共要有三次循環(huán)。第六，完成洗衣之后，洗衣機(jī)要有三秒的報(bào)警。報(bào)警完成之后，洗衣機(jī)就要自動(dòng)停下來(lái)。從強(qiáng)制停止的角度來(lái)看，其通常要達(dá)到以下要求標(biāo)準(zhǔn)：將停止按鈕按下之后，要立刻停止洗衣，其具體表現(xiàn)有兩種。一個(gè)是停止轉(zhuǎn)動(dòng)脫水桶以及洗滌電機(jī)。另一個(gè)則是完全閉合進(jìn)排水電磁閥。而在實(shí)際進(jìn)行排水以及脫水的時(shí)候，可以使用說(shuō)動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)操作。2理論概述2.1PLC概述可編程邏輯控制器是一種特殊的存儲(chǔ)器，它使用可編程存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，以執(zhí)行諸如其內(nèi)部的邏輯操作、順序控制以及算術(shù)運(yùn)算等操作，并利用數(shù)字和模擬等形式的輸入輸出來(lái)控制各類(lèi)機(jī)器及相應(yīng)的生產(chǎn)過(guò)程。在整個(gè)系統(tǒng)中，該控制器的電源扮演著極為重要的角色。若是缺乏可靠?jī)?yōu)越的電源，整個(gè)系統(tǒng)都不能正常工作，故而，其相應(yīng)制造商都對(duì)電源的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)都極為關(guān)注。一般而言，交流電壓都要將波動(dòng)控制在正百分之十或者是十五的范圍，PLC可以直接與交流電網(wǎng)相連接，而無(wú)需采取任何其他措施。2.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理洗衣機(jī)在工作中運(yùn)用的是以下原理：在同一中心上安裝著洗衣桶與脫水桶，也就是外桶與內(nèi)桶。其中，外桶是固定的，其主要用于盛水；而內(nèi)桶則能夠轉(zhuǎn)動(dòng)，主要用于洗滌與脫水。內(nèi)桶四處都有著小孔，這主要是為了方便水在內(nèi)外桶中的流通。而洗衣過(guò)程中，則由進(jìn)出水電磁閥來(lái)負(fù)責(zé)進(jìn)出水。有進(jìn)水需要時(shí)，電控系統(tǒng)會(huì)打開(kāi)進(jìn)水閥使得水經(jīng)過(guò)水管進(jìn)入外桶。有排水需要時(shí)，電控系統(tǒng)會(huì)打開(kāi)出水閥使水被排出。而通過(guò)電動(dòng)機(jī)對(duì)波盤(pán)正、反轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)可以在洗滌中實(shí)現(xiàn)其正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，在這個(gè)時(shí)候，脫水桶沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)。有脫水需求時(shí)，電控系統(tǒng)會(huì)控制合上離合器，發(fā)揮電動(dòng)機(jī)對(duì)內(nèi)桶的帶動(dòng)作用，使其正轉(zhuǎn)甩干。水位的相應(yīng)開(kāi)關(guān)則是用來(lái)對(duì)水位的高低進(jìn)行檢測(cè)。啟動(dòng)與停止按鈕分別是用于對(duì)洗衣機(jī)的啟動(dòng)、進(jìn)出水與脫水的停止及報(bào)警。該洗衣機(jī)的相應(yīng)情況具體可見(jiàn)下圖2-1：圖2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖

3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1硬件電路設(shè)計(jì)從硬件設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，其總體規(guī)劃就是要發(fā)揮PLC控制的作用。通常是利用PLC相應(yīng)輸出信號(hào)來(lái)對(duì)繼電器組進(jìn)行掌控，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的相應(yīng)控制?？刂齐娐分饕扇齻€(gè)部件構(gòu)成：其一是可編程控制器，其二是繼電器，其三是連接電路。其中，繼電器處于主要執(zhí)行模塊地位，由PLC發(fā)出的相應(yīng)數(shù)字指令來(lái)對(duì)繼電器線圈進(jìn)行相應(yīng)控制，并通過(guò)繼電器的開(kāi)合直接對(duì)電源電路進(jìn)行相應(yīng)控制，最終實(shí)現(xiàn)控制電機(jī)的相應(yīng)目標(biāo)。在該系統(tǒng)中，PLC處于核心地位，各種外部輸入信號(hào)，比如高中低水位信號(hào)檢測(cè)以及開(kāi)機(jī)按鈕等信號(hào)采樣進(jìn)入其中后，PLC內(nèi)部會(huì)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理或者是邏輯運(yùn)算，然后就能提供各種輸出信號(hào)來(lái)對(duì)進(jìn)出水閥的相應(yīng)動(dòng)作進(jìn)行控制，并控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)，達(dá)成相應(yīng)正反轉(zhuǎn)以及脫水操作。具體來(lái)看，該控制系統(tǒng)的大體情況可見(jiàn)下圖3-1。圖3-1全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)框圖在該系統(tǒng)中，PLC位于中心地位。PLC的輸入信號(hào)包括啟動(dòng)、停止信號(hào)以及水位開(kāi)關(guān)，進(jìn)水閥，排水閥，電動(dòng)機(jī)和脫水桶是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號(hào)來(lái)決定其工作狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號(hào)來(lái)決定，而電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。具體來(lái)看，該硬件電路的相應(yīng)情況可見(jiàn)下圖3-2。圖3-2硬件電路圖3.2可編程控制器1.可編程控制器的基本概念國(guó)際電工委員是這樣定義PLC的：可編程控制器是一個(gè)新式的電子系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化操作，主要是針對(duì)工業(yè)應(yīng)用而產(chǎn)生。它使用可編程存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)指令，以執(zhí)行諸如其內(nèi)部的邏輯操作、順序控制以及算術(shù)運(yùn)算等操作，并利用數(shù)字和模擬等形式的輸入輸出來(lái)控制各類(lèi)機(jī)器及相應(yīng)的生產(chǎn)過(guò)程?？删幊炭刂破骱拖嚓P(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)該能夠讓工控系統(tǒng)成為一個(gè)整體，并能夠便利其相應(yīng)功能的擴(kuò)展。2.可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)從實(shí)際情況來(lái)看，PLC控制系統(tǒng)在硬件構(gòu)成上的相關(guān)情況可見(jiàn)下圖3-3。（1）中央處理器（CPU）在可編程邏輯控制器中，中央處理單元處于控制中心地位。它能夠利用系統(tǒng)總線連接到用戶存儲(chǔ)器、I/O以及通信端口等單元相連。根據(jù)可編程控制系統(tǒng)程序具備的相應(yīng)功能，它能夠?qū)幊唐鹘o出的相應(yīng)用戶程序以及數(shù)據(jù)進(jìn)行接收以及存儲(chǔ)；對(duì)電源、存儲(chǔ)器以及I/O等的相應(yīng)情況進(jìn)行檢查，并可以診斷出相應(yīng)程序中存在的語(yǔ)法錯(cuò)誤。當(dāng)運(yùn)行可編程邏輯控制器的時(shí)候，首先通過(guò)掃描方式在現(xiàn)場(chǎng)接收關(guān)于各個(gè)輸入設(shè)備相應(yīng)狀態(tài)的數(shù)據(jù)以及信息，并在I/O映像區(qū)進(jìn)行分別存儲(chǔ)，然后逐個(gè)將相應(yīng)的用戶程序從對(duì)應(yīng)的程序存儲(chǔ)器里讀取出來(lái)，并在解釋該命令之后，根據(jù)該指令來(lái)對(duì)算數(shù)或者是邏輯運(yùn)算得出的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行執(zhí)行，且將其傳遞到相關(guān)數(shù)據(jù)寄存器中。執(zhí)行完所有用戶程序后，輸出寄存器中的相關(guān)數(shù)據(jù)或者是I/O映射區(qū)的相應(yīng)輸出狀態(tài)最終都要被傳遞到對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備上，程序循環(huán)運(yùn)行直至停止。圖3-3PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖（2）存儲(chǔ)器按照存儲(chǔ)內(nèi)容的區(qū)別，可將存儲(chǔ)器分成三種類(lèi)型。其一是系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器，其二是用戶程序存儲(chǔ)器，其三是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。（3）輸入/輸出（I/O）單元該單元是PLC連接外部設(shè)備的關(guān)鍵橋梁。其中，輸入單元會(huì)對(duì)PLC提供的相應(yīng)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行接收，并進(jìn)行相應(yīng)處理，使之成為可被CPU識(shí)別的相應(yīng)信號(hào)。而輸出單元?jiǎng)t負(fù)責(zé)處理該信號(hào)，以此來(lái)對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行控制。（4）電源部分PLC使用的電源通常不是AC220V，就是DC24V。內(nèi)部電源是負(fù)責(zé)供應(yīng)整體的核心，PLC大多數(shù)供電使用的都是穩(wěn)壓電源。（5）通信端口內(nèi)部電源是負(fù)責(zé)供給整體的核心，PLC大部分供電使用的都是開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源。（6）編程器編程器主要用于對(duì)相應(yīng)的用戶程序進(jìn)行生成，并使用它來(lái)對(duì)執(zhí)行用戶程序的相應(yīng)情況進(jìn)行編輯、監(jiān)控以及修改。手持編程器無(wú)法直接對(duì)梯形圖進(jìn)行相應(yīng)的輸入以及編輯，能夠進(jìn)行操作的相應(yīng)對(duì)象只能是指令表程序。通常用于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)或者是調(diào)試小型機(jī)。（7）特殊功能單元該模塊主要用來(lái)完成特殊任務(wù)，如：計(jì)數(shù)以及定時(shí)等。3.可編程控制器的基本特點(diǎn)通常情況下，PLC具備如下顯著特征：第一，編程方法極為簡(jiǎn)便易懂，具有多樣化的功能，性價(jià)比很高。第二，硬件配套齊全，系統(tǒng)靈活性極強(qiáng)，易于擴(kuò)展。第三，能連續(xù)進(jìn)行PID回路控制。第四，和上位機(jī)連接在一起能夠形成更為高端的控制系統(tǒng)，便于用戶使用。第五，具備極強(qiáng)的適應(yīng)性、可靠性以及抗干擾能力。第六，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及調(diào)試等相應(yīng)工作不會(huì)有太大的量，便于維護(hù)，且能夠?qū)⒛芎目刂圃谳^低標(biāo)準(zhǔn)。4.PLC的工作原理PLC工作的基本原理如下：PLC的工作模式是“順序掃描，連續(xù)循環(huán)”。在每個(gè)掃描過(guò)程中，集中收集輸入信號(hào)并集中刷新輸出信號(hào)。在該刷新過(guò)程中，當(dāng)關(guān)閉輸入端口時(shí)，輸入端口會(huì)呈現(xiàn)出新的狀態(tài)，且無(wú)法讀取新?tīng)顟B(tài)。只有當(dāng)程序在下次掃描的時(shí)候，才能讀取新?tīng)顟B(tài)。一個(gè)掃描周期通常會(huì)被分成三個(gè)階段，其一是輸入采樣，其二是程序執(zhí)行，其三是輸出刷新。設(shè)備映像寄存器會(huì)隨著程序的執(zhí)行而出現(xiàn)內(nèi)容上的變化。掃描周期一般由三項(xiàng)因素決定：其一是CPU執(zhí)行指令的速度，其二是指令占用的時(shí)間;，其三是指令數(shù)量。當(dāng)前的PLC都有極快的掃描速度，由于使用的是集中式采樣及輸出，輸入/輸出存在著相應(yīng)的滯后現(xiàn)象，也就是I/O響應(yīng)會(huì)延遲。5.S7-200系列PLCSIMATICS7-200系列產(chǎn)品出自于西門(mén)子公司，它們是一種小型PLC。既能替代繼電器執(zhí)行單一控制，也能在高端的自控系統(tǒng)中發(fā)揮其作用。由于其強(qiáng)大的通信能力，它還可以應(yīng)用在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中。S7-200提供了約十種通訊方式以滿足不同的應(yīng)用需求，從RS-485通信/編程接口通訊到自由口模式通訊，從PPI協(xié)議通訊到MPI協(xié)議通訊，從簡(jiǎn)單的S7-200之間的通訊到S7-200通過(guò)Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)通訊，甚至到S7-200通過(guò)以太網(wǎng)通訊。在網(wǎng)絡(luò)需求已日益成為必要的今天，強(qiáng)大的通訊無(wú)疑會(huì)使S7-200為更多用戶服務(wù)。本設(shè)計(jì)采用PLCS7-200為控制核心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，硬件接線簡(jiǎn)單，軟件開(kāi)發(fā)周期短，具有工作穩(wěn)定性強(qiáng)，便于操作，功耗低等特征，經(jīng)濟(jì)效果極佳。3.4繼電器（1）繼電器簡(jiǎn)介繼電器是一種極為重要的電子控制器件。它具有控制及被控制兩種系統(tǒng)。通常情況下，是在自動(dòng)控制電路中得到相應(yīng)應(yīng)用。從實(shí)際情況來(lái)看，其是使用較小電流來(lái)對(duì)大電流進(jìn)行相應(yīng)控制。因此，在相應(yīng)電路上，它能夠發(fā)揮電路轉(zhuǎn)換以及自動(dòng)調(diào)整等相應(yīng)功能。電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。（2）繼電器組的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)的功能在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)繼電器的使用較為突出，原理是利用可編程序控制器的24V直流信號(hào)來(lái)控制繼電器線圈，實(shí)現(xiàn)由可控制的按預(yù)定程序?qū)?關(guān)斷的380V三相電源給電動(dòng)機(jī)供電?？刂凭€圈與PLC的輸出口相連，電動(dòng)機(jī)高壓電源通過(guò)變頻器以后與繼電器“常開(kāi)引腳”相連，公共端接地。當(dāng)洗衣機(jī)處正轉(zhuǎn)時(shí)，正轉(zhuǎn)控制組閉和，反轉(zhuǎn)及脫水控制組斷開(kāi)，三相電源按照原始順序接入，電源由變頻器控制頻率后給電動(dòng)機(jī)供電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)且速度為預(yù)定數(shù)值。而當(dāng)洗衣機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，反轉(zhuǎn)控制組閉和，正轉(zhuǎn)及脫水控制組斷開(kāi)，此時(shí)，三相電源中的兩相已被繼電器互換相接，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)且速度為預(yù)定數(shù)值。當(dāng)洗衣機(jī)高速正轉(zhuǎn)時(shí)，脫水控制組閉和，正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)控制組斷開(kāi)，此時(shí)，三相電源按預(yù)定順序接入，電源直接接入電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)按額定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)。3.4PLC的選型3.4.1I/O儲(chǔ)存器容量的估算PLC常用的存儲(chǔ)器有三種類(lèi)型。一種是EPROM，一種是EEPROM，最后一種則是鋰電池供電的RAM。通常情況下，微小型PLC都有著極為固定的存儲(chǔ)容量，在1-2KB的范圍內(nèi)。用戶應(yīng)用程序?qū)?nèi)存的占用量常常取決于許多因素，比如：I/O點(diǎn)、程序結(jié)構(gòu)以及控制要求等等。故而，編程之前只能進(jìn)行大致的估量。對(duì)于PLC而言，其內(nèi)存容量通常是開(kāi)關(guān)量與模擬量的I/O點(diǎn)數(shù)以及編程質(zhì)量所提升的綜合內(nèi)存容量。按照相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，各I/O點(diǎn)及其相應(yīng)功能元件在該方面通常存在以下標(biāo)準(zhǔn)情況：開(kāi)關(guān)量輸入輸出元件：10-20B/點(diǎn)，5-10B/點(diǎn)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2B/個(gè)模擬量：100-150B/個(gè)通信接口：一接口通常要300B或更多以以上計(jì)算的總字節(jié)數(shù)為基礎(chǔ)，然后增加約百分之二十五的預(yù)留量，就能估計(jì)出相對(duì)正確的內(nèi)存容量，選擇出適當(dāng)?shù)腜LC內(nèi)存。3.4.2CPU的選型PLC的功能越來(lái)越多樣化且強(qiáng)大。通常，PLC都會(huì)具備邏輯運(yùn)算、定時(shí)以及數(shù)據(jù)處理等基礎(chǔ)功能。一些PLC還能夠?qū)νㄐ乓约拔恢每刂颇K等多種特殊功能模塊實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展。在對(duì)其型號(hào)進(jìn)行選擇的時(shí)候，要注重考慮以下內(nèi)容：功能要符合相應(yīng)任務(wù)要求，PLC處理速度要能實(shí)時(shí)控制，確?？茖W(xué)的結(jié)構(gòu)、統(tǒng)一的機(jī)型以及在離線可編程。該洗衣機(jī)對(duì)控制沒(méi)有特別高的要求，小型PLC即可達(dá)到其相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)?？刂葡到y(tǒng)CPU使用的是CPU-224模塊，它可以按照有序的方式控制整個(gè)系統(tǒng)的相應(yīng)工作。該模塊使用的是交流220V電源供電，并配備十四個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)以及十個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，完全可以實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)自控的相應(yīng)目標(biāo)，因此無(wú)需額外的供電以及數(shù)字量輸出等模塊。綜上所述此次設(shè)計(jì)選用西門(mén)子S7-200系列整體式PLC，CPU模塊為CPU-224（AC/DC/繼電器）模塊。PLC的框架配置圖如3-4所示。圖3-4PLC框架配置圖

4軟件設(shè)計(jì)4.1編程軟件編程軟件使用的是西門(mén)子推出的編程軟件，也就是STEP-Micro/Win32。該編程軟件是西門(mén)子為SIMATICS7-200系列PLC專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的，它是一款以Windows為基礎(chǔ)的應(yīng)用軟件，擁有極為高端的功能，既能夠用于用戶程序的開(kāi)發(fā)，還能對(duì)執(zhí)行用戶程序的相應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。4.2程序流程圖設(shè)計(jì)PLC對(duì)計(jì)算機(jī)相應(yīng)控制技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，其編程要符合軟件工程設(shè)計(jì)的相應(yīng)要求，可使用相應(yīng)的流程圖來(lái)說(shuō)明其執(zhí)行其相應(yīng)程序的過(guò)程。因?yàn)镻LC在執(zhí)行相應(yīng)程序的時(shí)候是進(jìn)行循環(huán)掃描操作的，故而，其和計(jì)算機(jī)程序框圖最大的區(qū)別就在于刷新輸出后要循環(huán)執(zhí)行輸入掃描的相應(yīng)操作。一般而言，全自動(dòng)洗衣機(jī)擁有兩種工作方式。一種是自動(dòng)方式，另一種則是手動(dòng)方式。該系統(tǒng)要先將相應(yīng)程序以及參數(shù)的情況設(shè)定好，而在自動(dòng)模式下，PLC就能直接對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)行，使得其相應(yīng)操作符合用戶預(yù)期。而在急停狀態(tài)下時(shí)，可手動(dòng)排水及脫水。具體來(lái)看，其相應(yīng)運(yùn)行情況可見(jiàn)下圖4-1與4-2。圖4-1正常運(yùn)行流程圖強(qiáng)制停止流程圖如圖4-2所示。圖4-2強(qiáng)制停止流程圖4.3PLC控制順序功能圖設(shè)計(jì)PLC對(duì)計(jì)算機(jī)相應(yīng)控制技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用，其編程要符合軟件工程設(shè)計(jì)的相應(yīng)要求，可使用相應(yīng)的流程圖來(lái)說(shuō)明其執(zhí)行其相應(yīng)程序的過(guò)程。因?yàn)镻LC在執(zhí)行相應(yīng)程序的時(shí)候是進(jìn)行循環(huán)掃描操作的，故而，其和計(jì)算機(jī)程序框圖最大的區(qū)別就在于刷新輸出后要循環(huán)執(zhí)行輸入掃描的相應(yīng)操作。一般而言，全自動(dòng)洗衣機(jī)擁有兩種工作方式。一種是自動(dòng)方式，另一種則是手動(dòng)方式。該系統(tǒng)要先將相應(yīng)程序以及參數(shù)的情況設(shè)定好，而在自動(dòng)模式下，PLC就能直接對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)行，使得其相應(yīng)操作符合用戶預(yù)期。而在急停狀態(tài)下時(shí)，可手動(dòng)排水及脫水。具體來(lái)看，其相應(yīng)運(yùn)行情況可見(jiàn)下圖4-1與4-2。圖4-3PLC控制順序功能圖4.4梯形圖重點(diǎn)程序段落分析從實(shí)際情況來(lái)看，輔助繼電器的相應(yīng)情況可見(jiàn)下圖4-7以及4-8：:圖4-7輔助繼電器梯形圖（一）圖4-8輔助繼電器梯形圖（二）如圖4-7和圖4-8所示程序段落，M0.0是按下按鈕的輔助繼電器，M0.1是判斷洗衣機(jī)水位是否和設(shè)定水位不一致的輔助繼電器，M0.2是判斷洗衣機(jī)水位是否和設(shè)定水位一致的輔助繼電器，M0.3是停止自動(dòng)洗衣的輔助繼電器。按下啟動(dòng)按鈕，M0.0輸出。當(dāng)水位與設(shè)定水位不一致時(shí)，M0.1輸出；反之，M0.2輸出。圖4-9進(jìn)水梯形圖如圖4-9所示，洗衣前根據(jù)衣物多少選擇好水位，按下任意一個(gè)水位選擇開(kāi)關(guān)，再按下啟動(dòng)按鈕，接通I0.0與Q0.0，開(kāi)始進(jìn)水。當(dāng)水位上升到與選擇的水位相一致時(shí)，水位傳感器會(huì)傳出信號(hào)，此時(shí)會(huì)斷開(kāi)。然后進(jìn)水就會(huì)停下來(lái)，T37就要進(jìn)行相應(yīng)計(jì)時(shí)。圖4-10洗衣梯形圖（一）圖4-11洗衣梯形圖（二）圖4-12洗衣梯形圖（三）如圖4-10，4-11，4-12所示程序段落，T37計(jì)時(shí)時(shí)間到，Q0.2接通開(kāi)始正轉(zhuǎn)洗衣，T38計(jì)時(shí)開(kāi)始。T38計(jì)時(shí)30秒，Q0.2斷開(kāi)，正洗暫停，T39開(kāi)始計(jì)時(shí)。T39計(jì)時(shí)時(shí)間到，Q0.3接通，反洗，T40開(kāi)始計(jì)時(shí)。T40計(jì)時(shí)時(shí)間到，Q0.3斷開(kāi)，反洗暫停，T43開(kāi)始計(jì)時(shí)。T43計(jì)時(shí)時(shí)間到，C50計(jì)數(shù)一次，同時(shí)洗衣返回Q0.2接通，重復(fù)以上從正洗開(kāi)始的全部動(dòng)作，直到C50計(jì)滿5次數(shù)時(shí)，Q0.1接通并自保，開(kāi)始排水，C50復(fù)位，準(zhǔn)備下次循環(huán)時(shí)再計(jì)數(shù)。排水的相應(yīng)情況則可見(jiàn)下圖4-13。完成洗衣之后，五次正反轉(zhuǎn)循環(huán)后，就要進(jìn)行排水。排完水后就要停下來(lái)。圖4-13排水梯形圖圖4-14脫水梯形圖脫水的相應(yīng)情況具體可見(jiàn)下圖4-14。水排空后，會(huì)接通M0.4，洗衣機(jī)就要脫水。三十秒后，脫水就要停下來(lái)。圖4-15報(bào)警梯形圖報(bào)警的相應(yīng)情況具體可見(jiàn)下圖4-15。完成三次排水后，洗衣機(jī)就會(huì)進(jìn)行報(bào)警。三秒后，報(bào)警就會(huì)停下來(lái)。此時(shí)就代表完成了洗衣的整個(gè)過(guò)程。

5系統(tǒng)仿真5.1S7-200V4.0的仿真軟件該仿真軟件能夠?qū)7-200指令進(jìn)行大量模擬，對(duì)常見(jiàn)的定時(shí)器、位觸點(diǎn)、計(jì)數(shù)器以及邏輯運(yùn)算等相應(yīng)指令，但一些指令也是無(wú)法支持的，比如：順序控制、Loop以及通訊等相應(yīng)指令。該程序能夠?qū)?shù)字信號(hào)輸入開(kāi)關(guān)、模擬電位器以及LED輸出顯示進(jìn)行提供，還能支持仿真TD-200文本顯示器，在沒(méi)有具備充足的實(shí)驗(yàn)條件的時(shí)候，可以當(dāng)作一個(gè)輔助工具來(lái)學(xué)習(xí)S7-200。除此之外，該軟件還能夠具備多種功能。其中較為常見(jiàn)的就有對(duì)PLC時(shí)鐘的設(shè)定以及對(duì)相應(yīng)信息的讀取等。具體來(lái)看，其主界面的相應(yīng)情況可見(jiàn)下圖5-1。圖5-1S7-200仿真軟件主界面在上圖中，灰色部分代表的是CPU以及I/O點(diǎn)的相應(yīng)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)需要就能對(duì)數(shù)字量以及模擬量的相應(yīng)拓展模塊進(jìn)行選定。5.2仿真測(cè)試具體來(lái)看，其實(shí)際進(jìn)行仿真測(cè)試時(shí)界面的相應(yīng)情況可見(jiàn)下圖5-1。圖5-2S7-200仿真軟件主界面上圖中顯示了該洗衣機(jī)的相應(yīng)控制面板以及組態(tài)示意圖。在啟動(dòng)洗衣機(jī)之前，先要對(duì)進(jìn)水位置進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，以高水位為例，按下高水位按鈕，然后就要對(duì)工作時(shí)間進(jìn)行選擇，低、中、高檔分別對(duì)應(yīng)一百、兩百、三百的正反轉(zhuǎn)循環(huán)次數(shù)，能夠?qū)⑾礈齑螖?shù)相應(yīng)減少。若是對(duì)中檔位進(jìn)行選擇，把衣服放到洗衣機(jī)中之后，就要將啟動(dòng)中檔位的按鈕按下，當(dāng)進(jìn)水達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)之后就會(huì)停止，然后會(huì)正轉(zhuǎn)三十秒，停止四秒鐘的時(shí)候，再接著反轉(zhuǎn)三十秒，停止四秒鐘的時(shí)候，一直循環(huán)直到滿兩百次，然后就要記性相應(yīng)的排水與脫水操作，這是一個(gè)循環(huán)周期，再進(jìn)行一次同樣的操作，衣服就洗好了。洗好衣服之后，會(huì)有三秒鐘的報(bào)警，然后就會(huì)自動(dòng)將洗衣機(jī)停下來(lái)。在操作控制界面上有一個(gè)簡(jiǎn)易模式開(kāi)關(guān)，該鍵的作用的就是讓整個(gè)洗衣的過(guò)程簡(jiǎn)單化，例如洗滌一較小的衣物，或是洗滌夏季衣物。當(dāng)按下“簡(jiǎn)易模式”時(shí)，洗衣機(jī)會(huì)自動(dòng)切換到循環(huán)次數(shù)較少的程序完成洗滌。若是中途出現(xiàn)緊急情況，可以直接按下停止按鈕，此時(shí)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警功能。當(dāng)感覺(jué)衣服已經(jīng)干凈時(shí)，而洗衣機(jī)還沒(méi)有進(jìn)入排水階段，可按下停止按鈕使得自動(dòng)洗衣功能停止，這時(shí)還可以按下手動(dòng)排水，手動(dòng)脫水按鈕，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水，手動(dòng)脫水的功能。5.3仿真結(jié)果分析從相應(yīng)仿真得出的情況可知：對(duì)面板開(kāi)關(guān)按鈕0、2進(jìn)行單擊，使?fàn)顟B(tài)向1切換，對(duì)應(yīng)亮起模擬LED燈1，再對(duì)開(kāi)關(guān)按鈕7進(jìn)行單擊，同樣使?fàn)顟B(tài)向1切換，就會(huì)滅掉模擬LED燈1，模擬LED燈2對(duì)應(yīng)亮。在實(shí)際進(jìn)行仿真的時(shí)候，要手動(dòng)復(fù)位相應(yīng)按鈕，不然就會(huì)導(dǎo)致輸出混亂，甚至又可能會(huì)沒(méi)有輸出。還需要手動(dòng)置位相應(yīng)水位傳感器，無(wú)法完全讓洗衣機(jī)自動(dòng)開(kāi)展相應(yīng)操作。

結(jié)語(yǔ)在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的整個(gè)過(guò)程中，筆者更加深刻的理解以及掌握了全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的相應(yīng)知識(shí)。該控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)西門(mén)子PLC的利用，控制了電磁閥等相應(yīng)輸入輸出點(diǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)洗衣過(guò)程的自動(dòng)化。PLC計(jì)數(shù)器會(huì)對(duì)每次洗滌、排水以及脫水等的時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)控制，故而，在計(jì)數(shù)器參數(shù)得到改變的時(shí)候，就能改變時(shí)間。為此，可設(shè)定好以上程序的時(shí)間，當(dāng)作固定的程序來(lái)使用，也可按照服裝材質(zhì)、油污程度以及數(shù)量等來(lái)開(kāi)展相應(yīng)編程。通過(guò)幾個(gè)變動(dòng)，就能設(shè)計(jì)出牛仔、羊毛等特殊服裝以及通用的洗滌標(biāo)準(zhǔn)程序，確保其具有實(shí)用性。針對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)，本文以PLC為基礎(chǔ)對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)主要由六大部分構(gòu)成，其一是進(jìn)水，其二是排水，其三是脫水，其四是電機(jī)正轉(zhuǎn)，其五是電機(jī)反轉(zhuǎn)，其六是