基于MCGS的全自動洗衣機設計 畢業(yè)設計.doc

畢業(yè)設計報告 設計題目： 基于 mcgs 的全自動洗衣機設計 設計作者： 專業(yè)班級/學號： 11級自動化（1）班 1106160103 合作者 1： 專業(yè)班級/學號： 1106160102 合作者 2： 專業(yè)班級/學號： 1106160124 指導教師： 汪嵐 設計時間： 2013.12.25 2 目錄 1 引 言 .3 2.設計原理及要求 4 2.1 設計原理 4 2.2 設計要求 5 2.2.1 全自動洗衣機標準模式設計 5 2.2.2 全自動洗衣機超快速模式設計 5 2.2.3 全自動洗衣機手動模式設計 6 3 mcgs組態(tài)軟件概述 7 3.1 mcgs組態(tài)軟件介紹 7 3.2 mcgs組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成 8 4.全自動洗衣機工程及動畫設計 8 4.1 創(chuàng)建工程 .8 4.2 全自動洗衣機畫面設計及其功能屬性分析 8 4.3 定義數據變量 16 4.4 編寫控制流程 17 4.4.1 循環(huán)策略屬性設置 17 4.4.2 全自動洗衣機運行流程圖 .18 5. 全自動洗衣機運行效果圖 19 5.1 全自動洗衣機標準模式運行效果圖 19 5.2 全自動洗衣機超快速模式運行效果圖 20 5.3 全自動洗衣機手動速模式部分運行效果圖 20 5.3.1 手動模式一次，二十五秒運行效果圖 .20 5.3.2 手動模式一次，四十秒運行效果圖 .20 3 5.3.3 手動模式一次，五十五秒運行效果圖 .21 6.總結 .21 7.參考文獻 .22 4 1 引 言 現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展,改變了世界,也改變了人類的生活。作為新世紀的大學 生,應該站在時代發(fā)展的前列掌握現(xiàn)代科學技術知識調整自己的知識結構和能力結構, 以適應社會發(fā)展的要求.新世紀需要具有豐富的現(xiàn)代科學知識,能夠獨立解決面臨的任 務,充滿活力,有創(chuàng)新意識的新型人才。 洗衣機是人們日常生活中常見的一種家電，已經成為人們生活中不可缺少的家用 電器。在工業(yè)生產中的應用也十分廣泛，本課題在于自動控制洗衣機的研究，自動控 制用洗衣機適用于洗滌棉、毛、化纖、絲綢等衣物織品。水磨洗滌機可用于服裝廠水 洗牛仔服及絲綢等衣物。自動控制用洗衣機適用于賓館、飯店、醫(yī)院、學校、工廠等 領域，滿足大容量的洗衣要求。但是傳統(tǒng)的基于半手動的控制，已經不能滿足人們對 洗衣機的自動化程度的要求了。洗衣機需要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動 化技術的發(fā)展。自動化技術的飛速發(fā)展使得洗衣機由初始的半自動式洗衣機發(fā)展到現(xiàn) 在的全自動洗衣機，又正在向智能化洗衣機方向發(fā)展。 本次畢業(yè)設計是簡單利用 mcgs組態(tài)軟件來制作全自動洗衣機運行的動態(tài)畫面，掌 握 mcgs的組態(tài)理論和組態(tài)方法，制作整個洗衣過程監(jiān)控界面。在實現(xiàn)以上全部功能的 前提下，再對監(jiān)控界面的控制功能作進一步研究，監(jiān)控界面的控制功能就是不在現(xiàn)場 的情況下，對現(xiàn)場的設備進行控制。 2.設計原理及要求 2.1 設計原理 全自動洗衣機其特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉換，整個過程不需要人 工操作。這類洗衣機均采用套筒式結構，其進水，排水都采用電磁閥，由程序控制器 按人們預先設計好的程序不斷發(fā)出指令，驅動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過程自動完 成。 本次設計洗衣機的洗衣工作流程由進水，洗衣，排水和脫水四個過程組成。在半 自動洗衣機中，這四個過程分別用相應的開關按鈕來控制。而在全自動洗衣機中，這 四個過程可做到全自動依次運行，直至洗衣結束。 洗衣機的工作流程示意圖如圖 1 所示： 5 開始 進水 洗衣 排水 脫水 結束 圖 1 全自動洗衣機工作流程示意圖 自動洗衣機的進水，洗衣，脫水是通過水位開關，電磁進水閥和電磁排水閥配合 進行控制，從而實現(xiàn)自動控制。水位開關用來進水到洗衣機內高低水位，電磁進水閥 起著通斷水源的作用。進水時，電磁進水閥打開，將水注入，排水時，電磁排水閥打 開，將水排出，洗衣時，洗滌電動機啟動，脫水時，脫水桶啟動。 2.2 設計要求 2.2.1 全自動洗衣機標準模式設計 1） 啟動電源，選擇衣服重量（1-3kg 為低水位，3-6kg 為中水位，6-9kg 為高水 位）,選擇全自動洗衣機運行模式標準模式，按下啟動按鈕，水位會根據衣服重量自動 選擇水位。 2） 程序啟動，0-5 秒開始進水,5 秒后停止進水。 3） 6 秒后開始洗滌。 4） 洗滌時，正轉 5秒后浸泡，浸泡 2秒后開始反轉洗滌，反轉洗滌 5秒后浸泡， 浸泡 2秒。 5） 如此循環(huán) 3次，總共 42秒后開始排水 5s，排水完成后開始脫水并繼續(xù)排水。 6 脫水 28秒即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。 6） 脫水完成后停止 2s，然后開始進行洗滌結束報警。 7） 報警 5秒結束全過程，自動關閉電源。 8） 此外按暫停按鈕可實現(xiàn)暫停運行過程功能。 2.2.2 全自動洗衣機超快速模式設計 1） 按下電源，選擇衣服重量 kg（1-3kg 為低水位，3-6kg 為中水位，6-9kg 為高 水位）,選擇全自動洗衣機運行模式超快速模式，按下啟動按鈕，水位會根據衣服重量 自動選擇水位。 2） 程序啟動，0-5 秒開始進水,5 秒后停止進水。 3） 6 秒后開始洗滌。 4） 洗滌時，正轉 5秒后浸泡，浸泡 2秒后開始反轉洗滌，反轉洗滌 5秒后浸泡， 浸泡 2秒。 5） 如此循環(huán) 2次，總共 28秒后開始排水 5s，排水完成后開始脫水并繼續(xù)排水。 脫水 28秒即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。 6） 脫水完成后停止 2s，然后開始進行洗滌結束報警。 7） 報警 5秒結束全過程，自動關閉電源。 8） 此外按暫停按鈕可實現(xiàn)暫停運行過程功能。 2.2.3 全自動洗衣機手動模式設計 （1）洗滌次數一次，洗滌時間 25秒模式： 1） 按下電源，選擇衣服重量 kg（1-3kg 為低水位，3-6kg 為中水位，6-9kg 為高 水位）,選擇全自動洗衣機運行模式手動模式，選擇所需要的的洗滌時間和洗滌次數， 按下啟動按鈕，水位會根據衣服重量自動選擇水位。 2） 當選擇洗滌次數為一次，洗滌時間為二十五秒時，程序啟動，0-5 秒開始進水,5 秒后停止進水。 3） 6 秒后開始洗滌。 4） 洗滌時，正轉 5秒后浸泡，浸泡 2秒后開始反轉洗滌，反轉洗滌 5秒后浸泡， 浸泡 2秒。 5） 如此循環(huán) 1次，總共 14秒后開始排水 5s，排水完成后開始脫水并繼續(xù)排水。 脫水 28秒即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。 6） 脫水完成后停止 2s，然后開始進行洗滌結束報警。 7 7） 報警 5秒結束全過程，自動關閉電源。 （2）洗滌次數二次，洗滌時間 25秒模式： 其他運行過程可參照（1） ，但第 5步驟循環(huán) 2次，如此循環(huán)總共 28秒后開始排水 5s，排水完成后開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 14秒即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán) 過程。 （3）洗滌次數三次，洗滌時間 25秒模式： 同上，其他運行步驟可參照（1） ，但第 5步驟循環(huán) 3次， 如此循環(huán)，總共 42秒 后開始排水 5s，排水完成后開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 28秒即完成一次從進水到脫水 的工作循環(huán)過程。 （4）洗滌次數一次，洗滌時間 40秒模式： 同上，其他運行步驟可參照（1） ，但第 4步驟洗滌正反轉 2輪 4） 洗滌時，正轉 5秒后浸泡，浸泡 2秒后開始反轉洗滌，反轉洗滌 5秒后浸泡，浸 泡 2秒。然后繼續(xù)正轉 5秒，浸泡 2秒，反轉 5秒，后浸泡 2秒。 （5）洗滌次數二次，洗滌時間 40秒模式： 同上，其他運行步驟可參照（1） （4） ，但第 5步驟循環(huán) 2次。 （6）洗滌次數三次，洗滌時間 40秒模式： 同上，其他運行步驟可參照（1） （4） ，但第 5步驟循環(huán) 3次。 （7）洗滌次數一次，洗滌時間 55秒模式： 同上，其他運行步驟可參照（1） ，但第 4步驟洗滌正反轉 3輪。 （8）洗滌次數兩次，洗滌時間 55秒模式： 同上，其他運行步驟可參照（1） （7） ，但第 5步驟循環(huán) 2次。 （9）洗滌次數三次，洗滌時間 55秒模式： 同上，其他運行步驟可參照（1） （7） ，但第 5步驟循環(huán) 3次。 3 mcgs 組態(tài)軟件概述 3.1 mcgs組態(tài)軟件介紹 mcgs(monitor and control generated system)是一套基于 windows平臺的， 用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運行于 microsoft windows 95/98/me/nt/2000等操作系統(tǒng)。 8 mcgs為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數 據采集、實時和歷史數據處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線 和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網絡等功能。 使用 mcgs，用戶無須具備計算機編程的知識，就可以在短時間內輕而易舉地完 成一個運行穩(wěn)定，功能全面，維護量小并且具備專業(yè)水準的計算機監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā) 工作。 mcgs具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已 成功應用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機械制造、交通運 輸、能源原材料、農業(yè)自動化、航空航天等領域，經過各種現(xiàn)場的長期實際運行，系 統(tǒng)穩(wěn)定可靠。 3.2 mcgs組態(tài)軟件的系統(tǒng)構成 （1） mcgs 組態(tài)軟件的整體結構 mcgs 5.5軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。如圖 2。 圖 2 mcgs的組成 mcgs組態(tài)軟件（以下簡稱 mcgs）由“mcgs 組態(tài)環(huán)境”和“mcgs 運行環(huán)境”兩個 系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立，又緊密相關。 （2）mcgs 組態(tài)軟件五大組成部分 mcgs組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運 行策略五部分構成，每一部分分別進行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 4.全自動洗衣機工程及動畫設計 應用 mcgs組態(tài)軟件建立一個比較簡單的自動洗衣控制系統(tǒng)。本設計工程中涉及到 動畫制作、控制流程的編寫、畫面設計等多項組態(tài)操作。 4.1 創(chuàng)建工程 進入 mcgs組態(tài)環(huán)境創(chuàng)建工程名稱：基于 mcgs的全自動洗衣機。 組態(tài)環(huán)境： 組態(tài)生成 應用系統(tǒng) 運行環(huán)境： 解釋執(zhí)行 組態(tài)結果 組態(tài)結果 數據庫 9 4.2 全自動洗衣機畫面設計及其功能屬性分析 4.2.1 洗衣機畫面的設計 全自動洗衣機畫面由流動快，進水控制閥，出水控制閥，洗衣機以及洗衣正反轉 圖片構成，當程序運行時可實現(xiàn)進水，洗衣以及排水功能，可直觀的展示洗衣運行過 程。 圖 3 全自動洗衣機畫面設計部分 （1）選擇洗衣機圖片如圖 4所示： 圖 4 洗衣機圖片 10 （2） 設置流動快及進水控制閥屬性，流動快可直觀的顯示進出水流動過程，進水控 制閥可控制進水，屬性設置如圖 5，圖 6所示： 圖 5 流動塊屬性設置 圖 6 進水閥屬性設置 （3） 設置流動快及排水控制閥屬性，屬性設置與（2）雷同，可參照圖 5圖 6。 （4） 洗衣正轉反轉圖片選擇及屬性設置，洗衣機的正反轉圖片可以模擬洗衣，直觀 的顯示出洗衣過程，其屬性設置如圖 7，圖 8，圖 9所示。 11 圖 7 全自動洗衣機洗衣正轉圖片 圖 8 全自動洗衣機洗衣反轉圖片 圖 9 洗衣正轉圖片屬性設置 其他正轉反轉圖片屬性設置與（4）屬性設置雷同，可參照如圖 7，圖 8，圖 9。 4.2.2 控制面板設計 洗衣機控制面板由電源開關，電源開關指示燈；加衣服按鈕，減衣服按鈕，衣服 重量數字輸入框；水位選擇，低水位，中水位，高水位；程序選擇按鈕，標準模式， 12 超快速，手動，洗滌時間輸入框；洗滌次數按鈕，一次，兩次，三次；洗滌時間按鈕， 25秒，40 秒，55 秒；啟動按鈕和暫停按鈕，警報指示燈，及洗滌過程進水，正轉，浸 泡，反轉，排水，甩干指示燈組成。如圖 10所示： 圖 10 全自動洗衣機控制面板 （1） 電源開關按鈕屬性及設置可實現(xiàn)電源開關，如圖 11所示： 圖 11 電源開關屬性設置 (2) 加衣服按鈕屬性設置，如圖 12所示： 13 圖 12 加衣服按鈕屬性設置 （3）減衣服按鈕屬性設置與加衣服按鈕屬性設置雷同，可參照圖 12。其中，衣服的最 大量為 9最小量為 0。 （4）水位指示燈屬性設置，水位是根據衣服的重量（kg）來自動選擇，高中低水位， 且當衣服量為 0時，水位指示燈不顯示，三個指示燈都保持熄滅狀態(tài)，如圖 13所示： 圖 13 水位指示燈屬性設置 其中中水位，高水位屬性設置于低水位屬性設置雷同，可參照圖 13。 （5）程序選擇按鈕屬性設置，可根據程序選擇按鈕選擇不同的運行模式，如圖 14所 示： 14 圖 14 程序選擇屬性設置 （6）洗滌次數按鈕屬性設置,在手動模式下，可根據按鈕選擇洗衣次數，如圖 15所示。 圖 15 洗滌次數屬性設置 （7）洗滌時間按鈕屬性設置，可根據按鈕選擇洗滌時間，如 16所示： 圖 16 洗滌時間屬性設置 15 （8）啟動按鈕屬性設置，可控制整個洗衣系統(tǒng)的運行，如圖 17所示： 圖 17 啟動按鈕屬性設置 （9）暫停按鈕屬性設置，可暫停整個運行程序，暫停按鈕屬性設置與啟動按鈕屬性設 置雷同，可參照圖 17啟動按鈕屬性設置。 （10）全自動洗衣機運行過程界面指示燈屬性設置，可顯示運行過程的具體步驟如圖 18所示： 圖 18 進水指示燈屬性設置 其他運行過程，正轉，浸泡，反轉，排水，甩干指示燈屬性設置，和報警指示燈 屬性設置與進水指示燈屬性設置雷同，可參照圖 18所示。 4.2.3 全自動洗衣機最終設計完成畫面 16 圖 19 全自動洗衣機封面 圖 20 全自動洗衣機最終生成畫面 4.3 定義數據變量 實時數據庫是工程的數據交換和數據處理中心。數據變量是構成實時數據庫的基本 單元，建立實時數據庫的過程也就是定義數據變量的過程。定義數據變量的內容主要 包括：指定數據變量的名稱、類型、初始值和數值范圍，確定與數據變量存盤相關的 參數，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。 mcgs中定義的實時數據庫如表 1所示： 圖 36 全自動洗衣機實時數據庫 表 1 實時數據庫 名字 類型 名字 類型 標準模式 開關型 浸泡 開關型 超快速 開關型 反轉 開關型 手動 開關型 放水 開關型 程序選擇 開關型 甩干 開關型 程序選擇標志 數值型 報警 開關型 低水位 開關型 進水閥 開關型 17 中水位 開關型 排水閥 開關型 高水位 開關型 洗滌次數 開關型 電源 開關型 洗滌次數標志 數值型 定時器啟動 開關型 一次 開關型 定時器啟動 1 開關型 兩次 開關型 定時器啟動 2 開關型 三次 開關型 定時器啟動 3 開關型 洗滌時間 開關型 定時器啟動 4 開關型 洗滌時間標志 數值型 定時器復位 開關型 脫水 開關型 定時器復位 1 開關型 啟動 開關型 定時器復位 2 開關型 停止 開關型 定時器復位 3 開關型 停止按鈕 開關型 定時器復位 4 開關型 顯示時間 數值型 定時器復位 5 開關型 顯示時間 1 數值型 二十五秒 開關型 顯示時間 11 數值型 四十秒 開關型 顯示時間 2 數值型 五十五秒 開關型 顯示時間 22 數值型 計時時間 數值型 顯示時間 3 數值型 計時時間 1 數值型 顯示時間 33 數值型 計時時間 2 數值型 顯示時間 4 數值型 計時時間 3 數值型 顯示時間 44 數值型 計時時間 4 數值型 正轉 0 開關型 計時時間 5 數值型 正轉 1 開關型 衣服 數值型 正轉 2 開關型 加衣服 開關型 正轉 3 開關型 減衣服 開關型 時間到 開關型 進水 開關型 時間到 1 開關型 正轉 開關型 4.4 編寫控制流程 用戶腳本程序是由用戶編制的、用來完成特定操作和處理的程序，腳本程序的編 程語法非常類似于普通的 basic語言，但在概念和使用上更簡單直觀，力求做到使大 多數普通用戶都能正確、快速地掌握和使用。 4.4.1 循環(huán)策略屬性設置 新增策略行，設置循環(huán)策略腳本程序和定時器，設置循環(huán)腳本周期為 1000ms。其 中脫水循環(huán)策略腳本周期為 800ms。 18 圖 21 所有腳本循環(huán)策略 （1）標準模式循環(huán)策略定時器屬性設置，如圖 22所示： 圖 22 標準模式循環(huán)策略定時器屬性設置 其他循環(huán)策略屬性設置與標準模式策略屬性設置雷同，可參考圖 22。 4.4.2 全自動洗衣機運行流程圖 19 圖 23 全自動洗衣機運行流程圖 5. 全自動洗衣機運行效果圖 5.1 全自動洗衣機標準模式運行效果圖 圖 24 全自動洗衣機標準模式運行效果圖 20 5.2 全自動洗衣機超快速模式運行效果圖 圖 25 全自動洗衣機超快速模式運行效果圖 5.3 全自動洗衣機手動