【基于PLC的全自動衣物清理洗衣機控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)7500字（論文）】

.3I/O口地址分配本課題的輸入設備有，啟動按鈕，高水位感應器，低水位感應器三個輸入設備，而輸出設備有進水電磁閥，正轉(zhuǎn)接觸器，反轉(zhuǎn)接觸器，排除電磁閥，外桶鎖水器等五個輸出設備，所以全自動清理衣物機的IO口分布如表1所示。表3-SEQ表\*ARABIC1全自動清理衣物機的IO口分布輸入設備輸入地址編號輸出設備輸出地址編號啟動按鈕X1進水電磁閥Y1高水位傳感器X2正轉(zhuǎn)接觸器Y2反轉(zhuǎn)接觸器Y3低水位傳感器X3排水電磁閥Y44軟件系統(tǒng)設計4.1程序框圖圖4-1程序框圖4.2程序設計細節(jié)有程序流程圖可以知道，本次課題的程序需要4個計時器以及2個計數(shù)器，本次程序有5個判斷語句，所以在梯形圖程序里，我們采用步進程序比較方便。在4個計時器里：T0為電機正轉(zhuǎn)計時器，我們把它的時間設置為10S；T1為暫停計時器，我們把它的時間設置為5S，在此期間電機不做任何動作；T2為電機反轉(zhuǎn)計時器，我們把它的時間設置為10S；T3是暫停計時器，時間設置為5S，它的功能和原理跟T1是一樣的。C100是循環(huán)次數(shù)計數(shù)器，它是放在電機正反轉(zhuǎn)控制里面的；T4是脫水計時器，它的功能是讓電機持續(xù)轉(zhuǎn)動，以達到脫水的目的，而它的時間要求比較長，有60S。C101是一個大循環(huán)的計數(shù)器，它的功能是確定自動清理機是負責洗滌還是負責脫水。整個過程里邊有，進水，洗滌，排污水，清理，排廢水，脫水的幾個環(huán)節(jié)，所以我們采用了步進的形式可以方便且清晰的寫出洗衣的步驟。4.3控制系統(tǒng)的軟件設計4.3.1復位以及進水程序設計這個環(huán)節(jié)屬于我們的復位環(huán)節(jié)和進水環(huán)節(jié)，當我們想啟動自動清理衣物機的時候，直接按下開關(guān)，這個時候觸發(fā)PLC啟動開關(guān)X0，PLC首先進行復位并處于S0步進中，在這個步進之中，觸發(fā)了Y1線圈，讓進水閥開始了進水的過程。并且一直在保持，直到放到高水位區(qū)的時候，觸發(fā)高水位傳感器的開關(guān)X2，這個時候才終止進水，并進入下一個步進。4.3.2電機正轉(zhuǎn)以及狀態(tài)保持這個環(huán)節(jié)屬于我們的清理環(huán)節(jié)，當步進進入S21的時候，讓Y2線圈得電，并且讓T0計時器得電，讓計時器和Y2持續(xù)得電，當T0到達15S之后，T0的常開開關(guān)置1，處于通路狀態(tài)，從而執(zhí)行步進跳轉(zhuǎn)命令行跳入下一個步進，實現(xiàn)的效果就是，當水放至高水位之后，洗衣機的電機立馬開始正轉(zhuǎn)，開始清理衣物，并且電機轉(zhuǎn)動的過程會持續(xù)15S，直到電機轉(zhuǎn)動了15S，電機會自動停止，并且程序會進入下一個步進。4.3.3電機暫停步進程序設計這個環(huán)節(jié)也是清理環(huán)節(jié)，當步進程序到達了S22之后，T1計時器開始得電并開始計時，在這個程序里除了計時器沒有其他線圈，所以程序相當于放空狀態(tài)。當T1計時到達5S之后，會讓T1觸點接通，這個時候會進入跳轉(zhuǎn)步進程序，從而跳轉(zhuǎn)到下一個步進。這表現(xiàn)出來的效果是，電機因為程序的放空狀態(tài)而處于暫停狀態(tài)，然后因為計時器的原因，電機的暫停狀態(tài)得到了保持，并且要保持5S，5S之后自動清理衣物機進入下一個過程。4.3.4電機反轉(zhuǎn)以及狀態(tài)保持這個環(huán)節(jié)仍然是清理環(huán)節(jié)，當程序進入S23步進之后，這使得Y3線圈得電，PLC觸發(fā)反轉(zhuǎn)接觸器，從而可以使電機反轉(zhuǎn)。并且T2計時器也得電，開始計時，同時Y3得電的狀態(tài)得以保持，當T2到達了15S之后，它使得T2觸點處于置位狀態(tài)，從而激發(fā)步進跳轉(zhuǎn)程序。而它實現(xiàn)的效果是清理衣物機的電機立馬開始反轉(zhuǎn)，開始清理衣物，這讓衣物得到了充分的攪拌，利用離心作用使得衣物和內(nèi)桶相接觸，從而使得衣服得到洗滌。因為計時器的作用，讓電機轉(zhuǎn)動的時間持續(xù)了15S，并且在15S之后，電機因為程序跳入了下一個步進從而暫停。4.3.5電機暫停以及計數(shù)程序設計這個環(huán)節(jié)也是清理環(huán)節(jié)，當步進程序到達了S24之后，T3計時器開始得電并開始計時，在這個程序里除了計時器沒有其他線圈，所以程序相當于放空狀態(tài)。與此同時，C100計數(shù)器會加1，為下一個判斷步進做準備。當T3計時到達5S之后，會讓T3觸點接通，這個時候會進入跳轉(zhuǎn)步進程序，從而跳轉(zhuǎn)到下一個步進。這表現(xiàn)出來的效果是，電機因為程序的放空狀態(tài)而處于暫停狀態(tài)，然后因為計時器的原因，電機的暫停狀態(tài)得到了保持，并且要保持5S，5S之后自動清理衣物機進入下一個過程。4.3.6判斷是否循環(huán)正反轉(zhuǎn)這個環(huán)節(jié)屬于清理環(huán)節(jié)，當步進到達S25之后，PLC開始判斷，判斷步進是否要循環(huán)還是繼續(xù)往下面執(zhí)行，如果C100計數(shù)器的次數(shù)沒有記到20次，那么步進會跳轉(zhuǎn)到S21步進的時候，也就是說程序會循環(huán)一次，并讓計數(shù)器加1，如果計數(shù)器的次數(shù)達到了二十次，那么當步進到達S25的時候，會讓C100觸點置位，那么會觸發(fā)步進指令，從而跳轉(zhuǎn)到下一個步進程序。體現(xiàn)出來的效果是，如果C100計數(shù)器沒有二十次，洗衣機會不停地做正反轉(zhuǎn)運動，直到洗衣機正反轉(zhuǎn)做了20次，洗衣機才會當下一個環(huán)節(jié)。程序之中第一次循環(huán)是帶洗衣粉的清理，第二次是清理洗衣粉的清洗。4.3.7排水環(huán)節(jié)設計這個環(huán)節(jié)屬于系統(tǒng)的排水環(huán)節(jié)，當步進程序到達S26之后，如果X3傳感器沒有被觸發(fā)，那么Y4線圈會通電，那么清理衣物機就會排水，并且下方的C101計數(shù)器會加一，當水位到達低水位之后，X3觸點處于置位狀態(tài)，那么程序會進入步進的跳轉(zhuǎn)程序從而跳轉(zhuǎn)到下一個步進。實現(xiàn)的效果是自動清理衣物機會一直排水，直到水位排到了低水位觸發(fā)器一下，會讓程序產(chǎn)生一個上升沿，這個時候會讓X3置位，并中斷排水的動作進而準備下一個動作。4.3.8判斷是否需要大清理的程序設計這個環(huán)節(jié)屬于系統(tǒng)的清理環(huán)節(jié)，目的是洗掉衣物上的洗衣粉。在S27步進里，通過上一個程序所做過的鋪墊，如果C101計數(shù)器的計數(shù)值小于2，那么程序會跳轉(zhuǎn)到S0步進，實現(xiàn)的效果是讓洗衣機開始放水，當水放到高水位的時候開始攪拌衣服，這個過程的目的是為了洗掉衣服上的洗衣粉。而如果C101計數(shù)器的計數(shù)值為2，那么程序?qū)⒉粫h(huán)而是調(diào)到下一個步進。4.3.9脫水程序的設計這個環(huán)節(jié)屬于系統(tǒng)的脫水環(huán)節(jié)，觸發(fā)Y4線圈以及Y2線圈，然后程序因為T4計時器的原因可以一直持續(xù)60S，當T4計時器經(jīng)過60S之后，T4處于置1狀態(tài)，當T4通電之后，觸發(fā)步進跳轉(zhuǎn)指令。這樣體現(xiàn)的效果是，自動清理衣物機開始脫水，并且開始啟動電動機開始正轉(zhuǎn)，并且這個過程持續(xù)60S，大概衣物的水快脫干了，系統(tǒng)會跳出這個步進達到復位狀態(tài)，到達S0。

5程序仿真5.1聲明本次課題使用FX-TRN-BEG-C來實現(xiàn)PLC控制程序的仿真以檢測程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)預計的功能。但此軟件的步進指令和GXDeveloper的步進指令有一些差別：原來在GXDeveloper的步進需要寫SETS0，然后再讓STLS0步進指令單獨占用一行，并且其指令之下的梯形圖為此步進的具體程序。而FX-TRN-BEG-C不一樣，STLS0步進指令不需要占用一行，并且具體的梯形圖程序猶如樹干的樹枝一樣緊跟其后。還有因為FX-TRN-BEG-C軟件本身存在一些BUG，當梯形圖程序過于長的時候，步進指令會進行不下去，也就是不能讓步進指令置位。經(jīng)過多次測試，并不是我的梯形圖問題，而是這個軟件本身的漏洞原因。由于這個漏洞無法修復但又需要它來仿真，所以我采取拆分步進指令的辦法來進行測試。把我的7條步進指令，拆成7段，分別測試并截圖，從未避免了此軟件的BUG問題。5.2仿真測試細節(jié)5.2.1進水程序測試程序先是上電掃描，進入STLS0，并且讓Y1置位，激活進水閥5.2.2電機正轉(zhuǎn)程序測試當水位到達高水位的時候會觸發(fā)X2，使其通路后，進入下一個步進SETS20。并且在STLS20步進中，讓Y2置位，使得電機正轉(zhuǎn)，并通過計時器使得電機旋轉(zhuǎn)持續(xù)15S。5.2.3暫停程序測試當步進在STLS21狀態(tài)下的時候，只放置計時器，讓清理衣物機處于暫停狀態(tài)，并且持續(xù)5S。5.2.4電機反轉(zhuǎn)程序測試當T1計時器計時完成后，程序會跳轉(zhuǎn)到STLS22狀態(tài)，并接通Y3，使得電機反轉(zhuǎn)，并持續(xù)15S。5.2.5判斷程序測試在STLS23狀態(tài)下，洗衣機進入暫停狀態(tài)，并對程序做判斷。如果計數(shù)器的數(shù)值不為20，那么步進會跳轉(zhuǎn)到S20狀態(tài)，繼續(xù)攪拌衣物。如果計數(shù)器的數(shù)值等于20，那么會跳轉(zhuǎn)到S24狀態(tài)，進入下一個環(huán)節(jié)。5.2.6排水程序測試在S24狀態(tài)下，觸發(fā)Y4線圈，使得洗衣機排水。當水位第一次到達低水位的時候，程序會跳轉(zhuǎn)到S0狀態(tài)，但當水位第二次到達低水位的時候，程序會跳轉(zhuǎn)到S25狀態(tài)，進入下一個環(huán)節(jié)。判斷水位是否是第一次到達低水位是通過計數(shù)器來實現(xiàn)的。5.2.7脫水程序測試當程序到達S25狀態(tài)之后，使得電機一直正轉(zhuǎn)，并且持續(xù)60S。等待60S之后，程序復位，以用于下一次循環(huán)。

6結(jié)束語通過這次的PLC控制的課題，我更加深刻地理解到了全自動清理衣物機的工作原理，有PLC的優(yōu)點和選型，研究洗衣機的工作過程，還有電動機如何實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，這些內(nèi)容不但讓我鞏固了關(guān)于本科所學的專業(yè)課的內(nèi)容和科目，而且讓我對這些知識有了更深入的理解，還培養(yǎng)了我的實踐能力。從這個課題之中，我還領(lǐng)悟到了一個人生哲理，我們學東西不應該只停留于怎么去用，怎么去做題，而是通過現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)它的本質(zhì)，對待任何東西都要多問一個為什么。比如洗衣機為什么能正反轉(zhuǎn)，通過實踐操作仔細探究，結(jié)合自己以前學過的電路以及電機拖動的知識后發(fā)現(xiàn)，這是因為PLC會讓正轉(zhuǎn)接觸器線圈KM1接觸點接通，并且讓反轉(zhuǎn)接觸線圈KM2接觸點斷開，這個時候繞組I就充當主繞組直接接在電機的電源兩端，而繞組II跟啟動電容串聯(lián)之后，作為副繞組，這個時候電機會產(chǎn)生正旋轉(zhuǎn)磁場，使得電機正轉(zhuǎn)。其中我不禁感嘆到這個看似簡單的電機正反轉(zhuǎn)的操作，其實包含著許多深刻的原理以及科學家的智慧的結(jié)晶。只有當發(fā)現(xiàn)這些本質(zhì)之后，我才能發(fā)現(xiàn)科學背后的新世界，才能更加激發(fā)自己對科學研究的熱愛。我覺得這才是我做這次課題真實意義，不但要展現(xiàn)自己在本科階段所學得的知識，而且要培養(yǎng)自己動手能力。

參考文獻[1]陳卓.可編程控制器PLC的發(fā)展趨勢綜述[J].電子世界,2016(01):85-87.[2]何孝成,劉印,王宮輝.三菱PLC在工業(yè)中的應用[J].中國包裝業(yè),2015(12):13-14.[3]郭志冬.PLC控制系統(tǒng)設計分析[J].江西電力職業(yè)技術(shù)學報,2018,31(02):3-4+7.[4]董愛華.可編程控制器原理及應用[M].北京:中國電力出版社,2014.[5]吳明亮,蔡夕忠.可編程控制器實訓教程[M].化學工業(yè)出版社,2005.[6]張文軍.PLC的洗衣機的設計與研究[J].現(xiàn)代技術(shù),2012,35(23):161-163+171.[7]吳存宏.淺談PLC在全自動洗衣機中的運用[J].設計與開發(fā),1996(6):44~46[8]周德林.電腦的程序控制系統(tǒng)[J].家用電器,2005(3):24~28[9]潘海燕.波輪式全自動洗衣機的單片控制[J].電子世界,2003(3):31~48[10]趙雅君.