PLC全自動洗衣機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計

1、第二章 plc全自動洗衣機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計2.1 設(shè)備控制要求全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求是能實現(xiàn)“正常運行”和“強(qiáng)制停止”兩種控制方式。1.正常運行 “正常運行”方式具體控制要求如下：（1）將水位通過水位選擇開關(guān)設(shè)在合適的位置（高、中、低），按下“啟動”按扭，開始進(jìn)水，達(dá)到設(shè)定的水位（高、中、低）后，停止進(jìn)水；（2）進(jìn)水停止2s后開始洗衣；（3）洗衣時，正轉(zhuǎn)20s，停2s，然后反轉(zhuǎn)20s，停2s；（4）如此循環(huán)共5次，總共220s后開始排水，排空后脫水30s；（5）然后再進(jìn)水，重復(fù)（1）（4）步，如此循環(huán)共三次；（6）洗衣過程完成，報警3s并自動停機(jī)。2.強(qiáng)制停止 “強(qiáng)制停止”方式具體控制要求如下：

2、（1）若按下“停止”按扭，洗衣過程停止，即洗滌電機(jī)和脫水桶轉(zhuǎn)、進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合；（2）可用手動排水開關(guān)和手動脫水開關(guān)進(jìn)行手動排水和脫水。2.2 全自動洗衣機(jī)的工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)普通洗衣機(jī)的工作流程示意圖如圖1所示 開始進(jìn)水 洗衣排水 脫水結(jié)束圖1 普通洗衣機(jī)工作流程圖此次設(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)

3、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)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表1對應(yīng)設(shè)備及功能表對應(yīng)的外部設(shè)備對應(yīng)的輸出設(shè)備啟動按扭進(jìn)水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開關(guān)（高水位）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)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根據(jù)以上要求plc的控制系統(tǒng)框圖如下圖2。圖2全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)圖 自動洗衣機(jī)的進(jìn)水、洗衣、排水和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

4、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。2.3模塊選型2.3.1 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：510b/點定時

5、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8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。2.3.2 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、

6、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。2.4控制原理與結(jié)構(gòu)分析全自動洗衣機(jī)綜合運用了大量力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等知識洗衣機(jī)的洗滌過程主要是在機(jī)械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用和洗滌劑的潤濕、分散作用下，將污垢拉入水中來

7、實現(xiàn)洗凈的目的。首先充滿于波輪葉片間的洗滌液，在離心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波輪中心處，因甩出液體而形成低壓區(qū)，又使得洗滌液流回波輪附近。這樣，在波輪附近形成了以波輪軸線為中心的渦流。衣物在渦流的作用下，作螺旋式回轉(zhuǎn)，吸入中心后又被甩向桶壁，與桶壁發(fā)生摩擦。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易被吸在波輪附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物。其次，當(dāng)衣物被放進(jìn)洗滌液之后，由于慣性作用運動緩慢，在水流與衣物之間存在著速度差，使得兩者發(fā)生相對運動，水流與衣物便發(fā)生相對摩擦，這種水流沖刷力同樣有助于污垢離開衣物。再次由于洗衣涌形狀的不規(guī)則，當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的水流碰到桶壁后

8、，其速度和方向都發(fā)生了改變，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做無規(guī)則地運動并翻滾，其纖維不斷被彎曲、絞紐扣拉長，衣物相互相摩擦，增大了洗滌的有效面積，提高衣物的洗凈的均勻性。全自動洗衣機(jī)是通過水位開關(guān)與電磁水閥配合來控制進(jìn)水、排水以及電機(jī)的通斷：從而實現(xiàn)自動控制的。電磁進(jìn)水閥起著通、斷水源的作用。當(dāng)電磁線圈斷電時，移動鐵芯在重力和彈簧力的作用下，緊緊頂在橡膠膜片上，并將膜片的中心小孔堵塞，這樣閥門關(guān)閉，水流不通。當(dāng)電磁線圈通電后，移動鐵芯在磁力作用下上移，離開膜片，并使膜片的中心小孔打開，于是膜片上方的水通過中心小孔流入洗衣桶內(nèi)。由于中心小孔的流通能力大于膜片兩側(cè)小孔的流通能力，膜片上方壓強(qiáng)迅速

9、減小，膜片將在壓力差的作用下上移，閉門開啟，水流導(dǎo)通。 水位開關(guān)實際上是一個壓力開關(guān)。氣室的入口與洗衣桶中的貯氣室相聯(lián)接。當(dāng)水注入洗衣桶后，貯氣室口很快被封閉，隨水位上升，貯氣室的水位也上升，被封閉的空氣壓強(qiáng)亦增大，水位開關(guān)中的波紋膜片受壓而脹起，推動頂桿運動而使觸點改變，從而實現(xiàn)自動通斷。智能型模糊控制的全自動洗衣機(jī)還可以自動判斷水溫、水位、衣質(zhì)衣量、衣物的臟污情況，決定投放適量的洗滌劑和最佳的洗滌程序。其方法是：在洗衣桶內(nèi)注入一定量水后使電機(jī)低速運轉(zhuǎn)，平穩(wěn)后快速斷電，洗衣桶在慣性作用下帶動電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動。此時，電機(jī)繞組產(chǎn)生反電動勢，對其半波整流并放大整形后獲得一矩形脈沖系列。通過分析脈沖個數(shù)

10、和脈沖寬度。就能得到衣質(zhì)衣量情況。衣物的臟污程度是通過水的透明度來判斷的。在洗衣桶的排水口處加一紅外光電傳感器，使紅外光通過水而進(jìn)入另一側(cè)的接收管。若水的透明度低，接收管獲得的光能小，說明衣物較臟。脫水時采用壓電傳感器。當(dāng)脫水桶高度旋轉(zhuǎn)時，從脫水桶噴射出來的水作用于壓電傳感器上，根據(jù)這個壓力變化，自動停止脫水運轉(zhuǎn)。 2.4.1全自動洗衣機(jī)控制面板及控制系統(tǒng) 全自動洗衣機(jī)控制面板由工作指示區(qū)、編程選擇鍵、增鍵、減鍵、和啟動鍵組成。 全自動洗衣機(jī)一般采用輕觸式開關(guān)，在按下開關(guān)后，字符旁邊的指示燈會亮。當(dāng)指示燈亮起表示程序選中，指示燈閃爍表示正在執(zhí)行此程序，指示燈熄滅表示程序未選擇或執(zhí)行完畢。 全自

11、動洗衣機(jī)電氣控制系統(tǒng)包括微處理器、排水電磁鐵、電容器、門開關(guān)、按鍵開關(guān)、指示燈、中間繼電器，水位壓力開關(guān)、蜂鳴器及進(jìn)水電磁閥等部件組成。通過微處理器，能自動完成進(jìn)水，洗滌（漂洗）、排水、脫水、報警等全部程序，只需設(shè)計軟件就可以來達(dá)到預(yù)想控制的目的。 2.4.2洗滌與脫水系統(tǒng) 全自動洗衣機(jī)主要是通過波輪對衣物的翻滾達(dá)到洗滌目的。波輪安裝在洗滌桶的正中，托盤連接著盛水桶。套桶式全自動洗衣機(jī)的脫水桶（甩干籃）既要保證能離心脫水，又要能容納洗滌的衣物，全自動洗衣機(jī)的洗滌桶其上部略大，下部略小，呈圓錐形。為了保證洗滌效果，洗滌桶的內(nèi)壁上必需設(shè)計成凸形來增大摩擦力，達(dá)到滿意的洗滌效果，當(dāng)衣物與洗滌桶接觸時

12、，桶壁就產(chǎn)生像搓板那樣的洗滌作用，而且能增強(qiáng)渦旋作用，提高洗滌率。 洗滌系統(tǒng)的傳動部分由風(fēng)葉、皮帶、皮帶輪、和洗衣軸體組成。脫水系統(tǒng)由脫水桶、脫水定時器、安全開關(guān)、電動機(jī)、制動機(jī)構(gòu)等組成。洗衣機(jī)具有蓋的帶鎖裝置，該鎖定裝置，包括洗衣機(jī)蓋板、洗衣機(jī)箱體，還包括控制開關(guān)，與控制脫水的開關(guān)聯(lián)動；電磁鐵，與控制開關(guān)連接；洗衣機(jī)蓋板翻口端內(nèi)面在對應(yīng)洗衣機(jī)箱體內(nèi)壁處設(shè)有凹緣，凹緣上設(shè)有鎖孔，洗衣機(jī)箱體上端設(shè)有所述電磁鐵，電磁鐵銜鐵的伸縮口位于洗衣機(jī)箱體內(nèi)壁，而且電磁鐵通電后其銜鐵伸出端正好位于蓋好的洗衣機(jī)蓋板凹緣的鎖孔內(nèi)。由于電磁鐵的控制開關(guān)與洗衣機(jī)控制脫水的開關(guān)聯(lián)動，使洗衣機(jī)在脫水時電磁鐵的銜鐵能伸出，

13、而且正好鎖住洗衣機(jī)蓋板凹緣的鎖孔，使用戶在脫水時不能打開洗衣機(jī)蓋板，從而確保了洗衣機(jī)脫水時的操作安全。 2.4.3進(jìn)水和排水系統(tǒng) 全自動洗衣機(jī)的進(jìn)水系統(tǒng)采用水位壓力開關(guān)和進(jìn)水閥，由程序控制器調(diào)節(jié)。設(shè)有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗時，它能讓洗滌液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。 全自動洗衣機(jī)水位開關(guān)一般有三檔水位控制，并都有 低水位、中水位、高水位、再注水等功能當(dāng)進(jìn)水閥注水，內(nèi)桶水位增高到預(yù)選水位時，導(dǎo)通橡皮氣膜受到內(nèi)部空氣的壓縮而被頂出，中觸片上跳，與上觸片閉合。此時主電機(jī)導(dǎo)通，進(jìn)水閥斷開（原來中觸片與下閉合），并開始洗衣。當(dāng)旋鈕旋至低水位時，凸輪轉(zhuǎn)動，但曲率半徑較小。通過一定的機(jī)構(gòu)，橡

14、皮氣膜壓簧被壓縮而產(chǎn)生壓力p1，壓迫氣膜。當(dāng)桶內(nèi)水量達(dá)到30l時，軟管內(nèi)的空氣被壓縮，產(chǎn)生空氣壓力f1，當(dāng)f1p1時，中觸片上跳，與上觸片閉合，主電動機(jī)動作，進(jìn)水閥關(guān)閉。 全自動洗衣機(jī)的排水系統(tǒng)由程序來控制排水電磁閥，牽引排水閥。排水閥主要同閥蓋、閥芯彈簧、閥芯拉簧，橡皮閥和閥體組成。 排水電磁鐵主要用來控制自動型洗衣機(jī)排水閥的開閉，在套桶式自動型洗衣機(jī)中同起到改變減速離合大的洗滌、脫水狀態(tài)、排水電磁鐵主要由線圈、磁軛、靜鐵芯、銜鐵和短路銅環(huán)等組成。 2.4.4傳動系統(tǒng)、箱體與支承系統(tǒng) 全自動洗衣機(jī)的傳動系統(tǒng)設(shè)在洗衣機(jī)脫水桶的底部，主要由波輪、脫水桶、離合器、傳動帶、電動機(jī)、電磁閥及單相電容式

15、電動機(jī)組成。離合器是內(nèi)外軸復(fù)合為一體的結(jié)構(gòu)。離合器的內(nèi)軸（洗滌軸），一端固定波輪，另一端固定離合套，離合套上固定大帶輪，離合器外軸（離心軸）的一端固定離心桶（脫水桶），另一端通過抱簧與離合套連接。內(nèi)外桶的聯(lián)動或分動（即實現(xiàn)脫水或洗洗滌），是由撥叉控制抱簧和剎車盤來實現(xiàn)的。 離合器軸包括脫水軸合洗滌軸。洗滌或漂洗時，牽引電機(jī)處在斷電狀態(tài)，制動桿將制動帶收緊，對脫水軸制動。棘爪將棘輪拔動一定角度使方絲離合簧被拔松，所以電機(jī)做正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩都不能傳遞給脫水軸，而只是經(jīng)過行星減速器再輸出給波輪，實現(xiàn)洗滌運轉(zhuǎn)。 脫水時，牽引電機(jī)是通電狀態(tài)，拉動制動桿使得制動帶松開，棘輪和方絲離合器處于自由狀態(tài)，大皮帶輪

16、順時針旋轉(zhuǎn)將方絲離合簧旋緊，使輸入轉(zhuǎn)矩有效地傳遞給脫水軸，實現(xiàn)高速脫水運轉(zhuǎn)。如果大皮帶輪逆時針轉(zhuǎn)動，則方絲離合簧被撥松而不能傳遞轉(zhuǎn)矩給脫水軸，所以脫水只能順時針單向轉(zhuǎn)動。 洗衣機(jī)外箱體是洗衣機(jī)的盔甲， 很多洗衣機(jī)采用高分子聚合塑鋼材料作為外箱體，不怕水，不腐爛，永不生銹，耐碰撞，防漏電，機(jī)身輕便，易于搬動。特意添加的抗老化劑，令外箱體歷久彌新。有的采用剛?cè)嵯酀?jì)的不銹鋼做內(nèi)桶剛性，在于不銹鋼材質(zhì)表面分子結(jié)構(gòu)致密，空隙小，故可抗擊細(xì)菌等物質(zhì)的侵入和腐蝕，以達(dá)到抗菌，抑菌，耐腐蝕的作用。柔性，超級鏡面不銹鋼材料光滑柔細(xì)，即便是最嬌柔的面料也不會受到損傷。很多洗衣機(jī)內(nèi)桶完全采用世界一流的不銹鋼材料制成

17、，擁有頂級的品質(zhì)保證。 洗衣機(jī)的分類方法主要有三種：按自動化程度分類，按洗滌方式分類，按結(jié)構(gòu)方式分類。1、按自動化程度分類，洗衣機(jī)可分為普通型、半自動型、全自動型三大類。 目前大多是全自動型洗衣機(jī)，它是指洗滌、漂洗、脫水各個功能之間的轉(zhuǎn)換全部不用手工操作而能自動進(jìn)行的洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)在選定的工作程序內(nèi)由機(jī)電式程序控制器或微電腦程序控制器適時發(fā)出各種指令，自動完成各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，使整個洗衣過程自動化。2、按結(jié)構(gòu)方式分類，洗衣機(jī)可分為單桶、雙桶、套桶三大類。（1） 單桶洗衣機(jī)。單桶洗衣機(jī)自動化程度較低，多為簡易型和普通型，少量的為半自動型。其主要特點是占地面積小，價格便宜。（2） 雙桶洗衣機(jī)

18、。雙桶洗衣機(jī)實際上就是單桶洗衣機(jī)和脫水機(jī)的組合。它的洗衣部分和甩干部分有各自的電動機(jī)和定時器。雙桶洗衣機(jī)功能齊全，使用方便，操作簡單，省水，省電，價格適宜，品種多樣。目前，我國雙桶波輪式洗衣機(jī)占主導(dǎo)地位。雙桶洗衣機(jī)。脫水桶壁上設(shè)有許多小孔，甩干電動機(jī)高速運轉(zhuǎn)，在強(qiáng)大的離心力作用下，衣物水分被甩出，并順著排水管排出。（3） 套桶洗衣機(jī)。該洗衣機(jī)的特點是內(nèi)、外兩個立式容器套裝在同一個軸心上。波輪式套桶洗衣機(jī)多為全自動型。因其離心桶的外徑小于盛水桶的內(nèi)徑，故將外桶和內(nèi)桶套裝在同一個軸心上，減少了占地面積。其外桶作為盛水容器，內(nèi)桶作為洗滌、漂洗、離心脫水用。常見的波輪式套桶洗衣機(jī)是單電機(jī)的，洗滌及脫水

19、工作由離合器控制。洗滌時波輪轉(zhuǎn)動而脫水桶不轉(zhuǎn)，脫水是波輪與脫水桶一齊旋轉(zhuǎn)。3、 按洗滌方式分類，洗衣機(jī)可分為波輪式、滾筒式等 波輪式滾筒式圖3（1）波輪式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)是將洗滌衣物浸泡在水中，靠波輪正、反方向的交替轉(zhuǎn)動或連續(xù)單方向的轉(zhuǎn)動使衣物在水中不斷翻滾，而達(dá)到洗凈衣物的目的。主要特點是：洗滌能力強(qiáng)、洗滌時間短、結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)水位、成本低、易維修、易操作。（2）滾筒式洗衣機(jī)。滾筒式洗衣機(jī)自動化程度高，洗滌性能好，容量大，質(zhì)量高。2.4.5進(jìn)水電磁閥進(jìn)水電磁閥簡稱進(jìn)水閥、注水閥。在全自動洗衣機(jī)上，以內(nèi)功用進(jìn)水閥來實現(xiàn)自動注水和停止進(jìn)水。它和水位開關(guān)互相配合，對洗衣桶的水位高低進(jìn)行自動控

20、制。進(jìn)水閥是一種電磁閥，閥中心是鐵心，鐵心外為電磁線圈，線圈不通電時，在小彈簧的作用下鐵心被壓下，封住了橡膠閥上所裝的塑料盤中間的泄壓孔，這時書從加壓針孔進(jìn)入控制腔，使進(jìn)水腔和控制腔的水壓相等。由于橡膠閥上部的受壓面積大于下部的受壓面積，所以橡膠閥被壓緊在閥座上起到了封閉作用。其封閉的可靠性是由鐵心所受的壓力決定的，鐵心的下端與泄壓孔接觸，鐵心的上端受壓面積大于下端的受壓面積，顯然水的壓力越大，鐵心對泄壓孔的封閉壓力越大，封閉越可靠。 當(dāng)線圈通電時，電磁力克服下彈簧的彈力將鐵心吸上，泄壓孔打開，由于泄壓孔大于加壓針孔，控制腔內(nèi)的水將很快流出，壓力降低，進(jìn)水腔為自來水壓，橡膠閥的下部壓力大于上部

21、壓力，即被下部的水壓推開，閥即開啟注水。2.4.6排水電磁閥 排水電磁閥是全自動洗衣機(jī)特有的電器部件。它是一個受程控器控制的自動排水開關(guān)。除了排水功能外，還控制著離合器的狀態(tài)（洗滌或脫水）。排水電磁閥由電磁鐵和排水閥兩部分組成，它們是相互獨立的部件，兩者用排水閥連接起來，在連接板的右端以開口銷與電磁鐵動鐵心連接，而左端鉤在排水閥的內(nèi)彈簧上。當(dāng)電磁鐵通電時，將動鐵心往右拉，排水閥就呈打開狀態(tài)。此時盛水桶內(nèi)的洗滌液便能通過水道和閥門，從排水口流出機(jī)外。在連接板上還用螺栓固定著一個位置可調(diào)的定位套，在動鐵心吸合的過程中，該定位套向右運動，撥動了離合器上的制動桿，為脫水做準(zhǔn)備。當(dāng)電磁鐵失電時，排水閥在

22、自身彈簧作用下將鐵心拉出，排水閥關(guān)閉，洗衣機(jī)停止排水。同時，離合器上制動桿靠制動彈簧的作用恢復(fù)原位，為洗滌漂洗過程中波輪轉(zhuǎn)動做好準(zhǔn)備。2.4.7水位開關(guān)水位開關(guān)也叫壓力開關(guān)，是一種氣壓式電觸點開關(guān)。它是利用洗衣桶內(nèi)水位高低不同所產(chǎn)生的不同壓力，來控制進(jìn)水閥的開啟和關(guān)閉。此外，它還負(fù)責(zé)進(jìn)水與洗滌之間的轉(zhuǎn)換。水位開關(guān)由三部分組成：（1）壓力傳感部分由橡皮膜下部的氣室組成；（2）電氣開關(guān)部分由中間的一組觸點、簧片及開關(guān)小壓簧組成；（3）壓力控制部分包括上部的頂心、壓力彈簧以及調(diào)整壓力的凸輪、杠桿等。水位開關(guān)的氣室經(jīng)過軟管與洗衣機(jī)外桶連接起來。平時，橡皮膜處于平衡狀態(tài)，當(dāng)水注進(jìn)外桶后，水首先將貯氣室封

23、閉起來，一部分的空氣來不及跑出而被封閉在貯氣室里。由于貯氣室與水位開關(guān)的氣室間用壓力軟管相連通，貯氣室的壓力也就與水位開關(guān)氣室的壓力相同，隨著外桶中水位的上升，貯氣室、壓力軟管和水位開關(guān)氣室間的空氣不斷的被壓縮，隨之壓強(qiáng)也成比例地上升，這樣就把外桶中的水壓轉(zhuǎn)換成了空氣壓力，并作用在橡皮膜上。當(dāng)注水到了預(yù)定的水位時，氣室內(nèi)的壓力也升高到一定值。當(dāng)它足以克服壓力彈簧通過頂心作用加在動簧片上的力時，就推動動簧片向上移動。當(dāng)動簧片移動到預(yù)定位置后，開關(guān)下壓簧將推動動簧片彎到另一個方向，從而使動簧片上的公共觸點與常閉觸點分離，而與常開觸點接觸，這樣就向程控器發(fā)出了“水位已到”的信號，由程控器來控制進(jìn)水電

24、磁閥關(guān)閉，隨即進(jìn)入洗滌程序。當(dāng)完成個洗衣程序后，程控器向排水電磁鐵發(fā)出信號，排水閥開啟并排水。隨著水位的下降，氣室內(nèi)的壓力也逐漸減小，在壓力彈簧的作用下，頂心和橡皮膜逐漸下移，到了某有程度時動簧片又彎向上方，常開與常閉觸點都恢復(fù)原位，等待下一個進(jìn)水程序，此時水位開關(guān)雖然復(fù)位，但并不影響洗衣機(jī)繼續(xù)排水。旋轉(zhuǎn)凸輪使杠桿上下移動，從而改變壓力彈簧的壓縮程度。如果壓力彈簧的壓縮長度大，則壓力大氣室內(nèi)的壓力要高一些才能將動簧片推到預(yù)定位置，以次達(dá)到控制水位的目的。2.4.8離合器減速離合器就是全自動洗衣機(jī)中完成降速并傳遞扭矩的部件。目前大多數(shù)洗衣機(jī)采用減速離合器。它有4根軸：（1）洗滌輸入軸；（2）下半

25、軸；（3）中半軸；（4）洗滌輸出軸。全自動洗衣機(jī)在洗滌、排水和脫水之間是自動轉(zhuǎn)換的，這些轉(zhuǎn)換由排水電磁閥和制動桿來控制。當(dāng)排水電磁鐵吸合時，定位套就向上運動一段距離，使得制動桿克服制動彈簧的作用力被推向上方，制動彈簧的中心軸做逆時針方向轉(zhuǎn)動，連接在制動桿另一端的剎車帶被迫向下移動，與脫水軸上的剎車盤產(chǎn)生間隙，脫水軸因此失去控制，也就可以順利的進(jìn)行脫水轉(zhuǎn)動了。同時，制動桿將棘爪撥叉上的調(diào)節(jié)螺釘頂向上方，也就使撥叉克服彈簧的壓力，饒彈簧的中心軸做順時針方向轉(zhuǎn)動，于是棘爪抬起，放松了對棘輪的限制，這樣被棘輪扭轉(zhuǎn)一個小角度的方絲離合簧雜自身彈力的作用下恢復(fù)原來的位置，抱緊離合套。當(dāng)大皮帶在電動機(jī)的帶動

26、下順時針旋轉(zhuǎn)時，可以產(chǎn)生巨大的摩擦力，使離合套和下半軸（脫水軸）聯(lián)為一體，脫水工作就可以順利進(jìn)行了。2.5總結(jié)本章主要介紹了以西門子s7-200型plc實現(xiàn)全自動洗衣機(jī)的控制原理與結(jié)構(gòu)，其中重點對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行了逐一分析，從而使我們對自動洗衣機(jī)的各個部件的運作有了大致的了解，使我們從整體上對系統(tǒng)有了粗略的輪廓。第三章 硬件電路的設(shè)計3.1 plc的基本知識3.1.1 plc的定義 plc自問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，國際電工委員會（iec）先后頒布了plc標(biāo)準(zhǔn)的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工

27、業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程控制器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷盎嘘P(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充基其功能的原則設(shè)計的。”總之，可編程控制器是一臺專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的計算機(jī)，它是將傳統(tǒng)的計算機(jī)技術(shù)、繼電器技術(shù)和通信技術(shù)相融合而發(fā)展起來的一種新型的控制裝置。在具體的國內(nèi)工業(yè)應(yīng)用中，由于它不是針對某一具體的工業(yè)應(yīng)用，因此它的硬件應(yīng)根據(jù)實際需要來進(jìn)行配置，其軟件則根據(jù)控制要求進(jìn)行編寫。3.1.2 plc的特點plc是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和計算機(jī)

28、技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，所以要工業(yè)控制方面，它具有繼電器或通用計算機(jī)所無法比擬的特點。1) 高可靠性plc的高可靠性主要表現(xiàn)在硬件和軟件兩個方面：1、在硬件方面，由于采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源，并且對選用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，加上合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后加固、簡化安裝，因此plc具有很強(qiáng)硬的抗振動沖擊性能；無觸點的半導(dǎo)體電路來完成大量的開關(guān)動作，就不會出現(xiàn)繼電器系統(tǒng)中的器件老化、脫焊、觸點電弧等問題；所有的輸入/輸出接口都采用光電隔離措施，使外部電路和plc內(nèi)部電路能有效的進(jìn)行隔離；plc模塊式的結(jié)構(gòu)，可以在其中一個模塊出現(xiàn)故障時迅速地判斷出故障的模塊并進(jìn)行更換，這樣就能盡量的縮短系統(tǒng)的維修時間。 2、在軟

29、件方面，plc的監(jiān)控定時器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運行處理器的延遲，保證在程序出現(xiàn)錯誤和程序調(diào)試時，避免因程序錯誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當(dāng)cpu、電池、i/o口、通信等出現(xiàn)異常時，plc的自診斷功能可以檢測到這些錯誤，并采取相應(yīng)的措施，以防止故障擴(kuò)大；停電時，后電池和正常工作時一樣，進(jìn)行對用戶程序及動態(tài)數(shù)據(jù)的保護(hù)，確保信息不丟失。2) 應(yīng)用靈活、使用方便模塊化的plc設(shè)計，使用戶能根據(jù)自己系統(tǒng)的大小、工藝流程和控制要求等來選擇自己所需要的plc模塊并進(jìn)行資源配置和plc編程。這樣，控制系統(tǒng)就不需要大量的硬件裝置，用戶只需根據(jù)控制需要設(shè)計plc的硬件配置和i/o的外部接線即可。3) 面向控制過程的編

30、程語言，容易掌握plc的編程語言采用繼電器控制電路的梯形圖語言，清晰直觀。雖然plc是以微處理器為核心的控制裝置，但是它不需要用戶有很強(qiáng)的程序設(shè)計能力，只在用戶具備一定的計算機(jī)軟、硬件知識和電器控制方面的知識即可。3.1.3 plc的構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分，plc分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式plc包括cpu板、i/o板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式plc包括cpu模塊、i/o模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。圖3-1 plc基本結(jié)構(gòu)圖1) cpu的構(gòu)成 cpu是plc的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套plc至少有一個cp

31、u，它按plc的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和plc內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。cpu速度和內(nèi)存容量是plc的重要參數(shù)，它們決定著plc的工作速度，io數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。2) i/o模塊 plc與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（i/o）完成的。i/o模塊集成了plc的i/o電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電

32、信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入plc系統(tǒng)，輸出模塊相反。i/o分為開關(guān)量輸入（di），開關(guān)量輸出（do），模擬量輸入（ai），模擬量輸出（ao）等模塊。按i/o點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，i/o模塊可多可少，但其最大數(shù)受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。圖3-2所示是可編程控制器內(nèi)部輸入繼電器與外部端子之間的聯(lián)系。圖3-2可編程控制器內(nèi)部輸入繼電器與外部端子之間的聯(lián)系3) 電源模塊plc電源用于為plc各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24v的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220vac或110vac），直流電源（常用的為24vdc）。4) 底板或機(jī)架

33、大多數(shù)模塊式plc使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使cpu能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。5) plc系統(tǒng)的其它設(shè)備編程設(shè)備：編程器是plc開發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測運行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控plc及plc所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器plc一般有手持型編程器，目前一般由計算機(jī)（運行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。 人機(jī)界面：最簡單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來越廣泛，由計算機(jī)（運行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。6)

34、 plc的通信聯(lián)網(wǎng) plc具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使plc與plc 之間、plc與上位計算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)plc具有rs-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。plc的通信現(xiàn)在主要采用通過多點接口（mpi）的數(shù)據(jù)通訊、profibus 或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。3.2 plc外部接線圖根據(jù)全自動洗衣機(jī)的控制要求，對系統(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3.3 plc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

35、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。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。表4-1輸入地址分配表輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)備i0.0啟動按扭i0.1停止按扭i0.2水位選擇開關(guān)（高水位）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

36、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

37、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

38、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

39、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

40、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

41、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)備全部常開來設(shè)計，然后將梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器觸點取反。12三、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

42、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。network 1 / network title/ 進(jìn)水ld m1.3a t43o sm0.1o m0.0o i0.1an m0.1= m0.0network 2 ld i0.2o i0.3o i0.4ld i0.0a m0.0ld m1

43、.2an c51oldaldo m0.1an i0.1an m0.2= m0.1= q0.0network 3 / 進(jìn)水完停2秒ld i0.2a i0.7ld i0.3a i1.0oldld i0.4a i1.1olda m0.1o m0.2an m0.3= m0.2ton t37, +20network 4 / 正轉(zhuǎn)ld m0.2a t37ld m0.7an c50oldo m0.3an i0.1an m0.4= m0.3network 5 ld m0.3= q0.2ton t38, +300network 6 / 正轉(zhuǎn)完停2秒ld m0.3a t38o m0.4an m0.5= m0.4t

44、on t39, +20network 7 / 反轉(zhuǎn)30秒ld m0.4a t39o m0.5an i0.1an m0.6= m0.5network 8ld m0.5= q0.3ton t40, +300network 9 / 反轉(zhuǎn)完停2秒系統(tǒng)指令語句表ald m0.5a t40o m0.6an m0.7= m0.6ton t41, +20network 10 / 正反轉(zhuǎn)小循環(huán)5次ld m0.6a t41o m0.7an m1.0an m0.3= m0.7network 11 ld m0.7ld m1.0ctu c50, +5network 12 / 排水ld m0.7a c50o m1.0an

45、 m1.1an i0.1= m1.0network 13 ld m0.0a i0.5o q0.1o m1.1o m1.0an t42an i0.1= q0.1network 14 / 脫水30秒ld m1.0a i1.2o m1.1an m1.2an i0.1= m1.1network 15 ld m1.1o q0.4an t42o i0.6lpsan i0.1= q0.4lppton t42, +300network 16 / 大循環(huán)3次ld m1.1a t42o m1.2an m1.3an m0.1= m1.2network 17 ld m1.2ld m1.3ctu c51, +3netw

46、ork 18 / 洗衣結(jié)束報警3秒ld c51a m1.2o m1.3an m0.0= m1.3network 19 ld m1.3o q0.5ld m0.0a q0.1a t42oldan t43= q0.5ton t43, +30系統(tǒng)指令語句表b4.4 程序運行過程分析4.4.1 洗衣機(jī)進(jìn)水洗衣前選擇好水位，按下水位選擇開關(guān)(i0.2、i0.3、i0.4)任意一個，再按下啟動按鈕，i0.0接通，q0.0接通，開始進(jìn)水。當(dāng)水位上升到與選擇的水位相一致時，相一致的水位傳感器(i0.7、i1.0、i1.1)接通，q0.0斷開停止進(jìn)水，t37開始計時。4.4.2 正反轉(zhuǎn)洗衣t37計時時間到，q0.

47、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)。4.4.3 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

48、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。4.4.4 強(qiáng)制停止運行中按停止按鈕時，i0.1常閉觸點斷開，則m0.0、q0.0、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。第五章 plc全自

49、動洗衣機(jī)的系統(tǒng)實現(xiàn)5.1實物示意圖及動作介紹5.1.1全自動洗衣機(jī)的實物示意圖全自動洗衣機(jī)的實物示意圖如下圖4-1所示。 圖4-1 自動洗衣機(jī)示意圖5.1.2 動作介紹全自動洗衣機(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（甩水）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，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，

50、由洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。5.2 plc全自動洗衣機(jī)的模塊實現(xiàn)5.2.1電動機(jī)1、 直流電動機(jī)的調(diào)速優(yōu)點直流電動機(jī)的突出優(yōu)點是能在很大的范圍內(nèi)具有平滑，平穩(wěn)的調(diào)速性能。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的主要技術(shù)指標(biāo)是：調(diào)速范圍d和負(fù)載變化時對轉(zhuǎn)速的影響即靜差率，以及調(diào)速時的允許負(fù)載性質(zhì)等。調(diào)速范圍是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械工藝要求提出的，例如龍門刨床主拖動要求d=1030；螺紋磨床要求d=2060。靜差率就是表示在負(fù)載變化時拖動裝置轉(zhuǎn)速降落的程度。靜差率越小，表示轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性越好，對生

51、產(chǎn)機(jī)械，如機(jī)床加工的零件，其加工的精度及表面光潔度就高。調(diào)速指標(biāo)中，靜差率的值要求在規(guī)定的范圍內(nèi)，即在最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之間的任何轉(zhuǎn)速都要滿足。顯然這就限制了某一調(diào)速方法的范圍。反過來說，即只有滿足靜差率的調(diào)速范圍還是有效的。通常生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載與轉(zhuǎn)速之間有一定的關(guān)系，如起重機(jī)械，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)及某些精加工機(jī)床的主傳動等，都可看成是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，也就是說這些機(jī)構(gòu)在不同的速度下運行時，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上保持不變。而車床主軸傳動等則往往要求在負(fù)載功率不變的情況下調(diào)整轉(zhuǎn)速，即在低速下切削量往往較大，負(fù)載力矩較大，因而要保持負(fù)載功率基本不變，在電動機(jī)調(diào)速時，最好能符合這些不同的負(fù)載特性，而直流電動機(jī)卻正好具

52、有恒功率和恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)速方式，故可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求選擇不同的調(diào)速方法。2、 直流電動機(jī)的調(diào)速方法調(diào)節(jié)直流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的方法有三種：（1） 電樞回路串電阻；（2） 改變勵磁電流；（3） 改變電樞回路的電源電壓；5.2.2 控制方案1.實時性（1）由于控制器產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)是基于控制為前提，信號處理時間短，速度快。（2）基于信號處理和程序運行的速度，plc經(jīng)常用于處理工業(yè)控制裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù)。（3）更能滿足各個領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項目。2.高可靠性（1）所有的i/o輸入輸出信號均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與控制器內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用r-c濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為

53、1020ms。（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止噪聲干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（5）對采用的元器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，cpu立即采取有效措施，以防止故障擴(kuò)大。大型控制器還可以采用由雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三cpu構(gòu)成表決系統(tǒng)，以及實現(xiàn)電源模塊冗余、io模塊冗余，使可靠性更進(jìn)一步提高。5.2.3系統(tǒng)配置簡單靈活 （1）控制器 產(chǎn)品種類繁多，規(guī)?？煞执蟆⒅?、小等。（2）i/o卡件種類豐富，可根據(jù)自控工程實現(xiàn)功能要求不同，而進(jìn)行不同的配置。（3）滿足控制工程需要前提下，i/o卡件可靈活組合。5.2.4 豐富的i/o卡件 控制器針對不同的工業(yè)自控工程的現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等，有相應(yīng)的i/o模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。