基于PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)

1、第一章 概述 31.1 選題背景 31.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)發(fā)展概況 31.3 控制系統(tǒng)的選擇 4第二章 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 62.1 系統(tǒng)描述 62.2 制定控制方案 72.3 系統(tǒng)配置 102.4 控制面板 122.5 PLC外部接線圖 132.6 控制系統(tǒng)流程圖 142.7 控制系統(tǒng)時(shí)序圖 18第三章性能測(cè)試與分析 193.1 各個(gè)模塊的調(diào)試 193.2 程序的整體調(diào)試 193.3 性能分析 19第四章結(jié)束語(yǔ) 20參考文獻(xiàn) 21附錄（程序源代碼） 22第一章概述1.1 選題背景洗衣機(jī)是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的一種家電，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

2、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)的發(fā)展。而隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，用PLC來(lái)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)的飛速發(fā)展使得洗衣機(jī)由初始的半自動(dòng)式洗衣機(jī)發(fā)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)方向發(fā)展。1.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)發(fā)展概況全自動(dòng)洗衣機(jī)是一種除放、取衣物和開(kāi)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(guó)的比爾布萊克斯通發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)，這是世界上第一臺(tái)人工攪動(dòng)洗衣機(jī)

3、。1911 年美國(guó)人又研制了世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)。1920 年美國(guó)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)層為銅板的雙層結(jié)構(gòu)。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(guó)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(guó)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)的發(fā)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)結(jié)束后，洗衣機(jī)得到了迅速的發(fā)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

4、桶底，又稱渦卷式洗衣機(jī)。近幾十年，在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，全自動(dòng)洗衣機(jī)制造技術(shù)又得到迅速發(fā)展，其年總產(chǎn)量及社會(huì)普及率均以達(dá)到相當(dāng)高得水平。目前世界洗衣機(jī)年總產(chǎn)量近5000 萬(wàn)臺(tái)，而全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，在技術(shù)性能上正向著節(jié)水、節(jié)能、高效、結(jié)構(gòu)更趨合理的方向發(fā)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(guó)的洗衣機(jī)制造技術(shù)得到迅速發(fā)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)方向發(fā)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

5、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(jiàn)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(kāi)發(fā)必須借助于開(kāi)發(fā)工具，系統(tǒng)調(diào)試?yán)щy，不具有自開(kāi)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(guò)載保護(hù)、過(guò)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

6、含較高的故障率，無(wú)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(lái)支持控制系統(tǒng)進(jìn)行工作，具有自開(kāi)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

7、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(yǔ)言， 以及面向工業(yè)控制的簡(jiǎn)單指令。 使用方便。PLC的結(jié)構(gòu)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)結(jié)構(gòu)、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)結(jié)構(gòu)，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)行，縮短了周期。易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，可靠性高，抗振防潮和

8、 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(zhǎng)短；第三.通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)洗洗、柔和洗的多功能；第四，通過(guò)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(guò)程中，可以方便地加入相應(yīng)的配套裝置，如指示燈、蜂鳴器。通過(guò)以上分析、說(shuō)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

9、系 統(tǒng)均可運(yùn)用，但是必須考慮它的結(jié)構(gòu)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(guó)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。13 / 32第二章 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(guò)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(lái)執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開(kāi)，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水

10、閥打開(kāi)，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(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水同并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過(guò)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)行甩干。高、低水位開(kāi)關(guān)分別用來(lái)檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。其示意圖如圖2.1 所示。啟動(dòng)按鈕指示燈控制按鈕停止按鈕圖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(lái)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(guò)程全由 PLC來(lái)完成。并且，全自動(dòng)洗衣機(jī)需要其控 制系統(tǒng)足夠可靠，以避免洗衣機(jī)輕易出現(xiàn)故障。全自動(dòng)洗衣機(jī)的簡(jiǎn)單工作

11、過(guò)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(lái)選擇。并且是必須選擇的洗衣參數(shù)。當(dāng)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(guò)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。(3)檢測(cè)進(jìn)水是否到了需要的水位，即進(jìn)水是否完成。(4)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。(2)控制洗滌、漂洗、脫水等的時(shí)間長(zhǎng)短。(3

12、)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。(5)控制完成洗衣時(shí)的信號(hào)提示。循環(huán)兩次設(shè)定(標(biāo)準(zhǔn)/柔和，循環(huán)兩次圖2.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的簡(jiǎn)單工作過(guò)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 CPU226X雕之分。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

13、量，選擇了 CPU224乍為其主機(jī)。2. 啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)按鈕用來(lái)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)開(kāi)始工作與否，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(kāi)始洗衣服之后，按下啟動(dòng)按鈕，全自動(dòng)洗衣機(jī)開(kāi)始洗衣。3. 停止按鈕停止按鈕用來(lái)控制運(yùn)行中的全自動(dòng)洗衣機(jī)停止工作與否。在洗衣服的過(guò)程中，用戶 需要停止洗衣機(jī)，就可以直接按下停止按鈕，洗衣機(jī)即會(huì)停止工作。4. 高水位高水位是指洗衣機(jī)在洗衣過(guò)程中，洗衣機(jī)筒內(nèi)保持的水位高低，一旦選擇了高水位， 則在洗衣過(guò)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(lái)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(guò)程

14、中，洗衣機(jī)筒內(nèi)保持的水位的高低，是相對(duì)于高水位來(lái)說(shuō)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)是相對(duì)比較低的一個(gè)水位，但是同樣可以完成洗衣過(guò)程。在操作面板上，用一個(gè)按鈕來(lái)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?，不按則是低水位。需要說(shuō)明的是，高水位的選擇必須在用戶開(kāi)始一次洗衣之前完成。6. 標(biāo)準(zhǔn)按鈕標(biāo)準(zhǔn)按鈕用來(lái)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)，

15、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(lái)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。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?。同樣地，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，不按下去則為標(biāo)準(zhǔn)模式。需要說(shuō)明的是，標(biāo)準(zhǔn)模式與柔和模式的選擇必須在用戶一開(kāi)始洗衣之前完成。8. 高水位探測(cè)器高水位探測(cè)器用來(lái)檢測(cè)洗衣機(jī)水位是否已經(jīng)達(dá)到了高水位。采用數(shù)字量輸出式水位探測(cè)器這樣就可以

16、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(lái)檢測(cè)洗衣機(jī)水位是否已經(jīng)達(dá)到了低水位。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(lái)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)打開(kāi)，水自動(dòng)從外界送入洗衣機(jī)筒內(nèi)，當(dāng)水已經(jīng)達(dá)到了設(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(lái)連接電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸

17、器，在洗衣機(jī)洗衣服的過(guò)程中，電機(jī)會(huì)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時(shí)輪流進(jìn)行。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)?？梢灾苯佑肞LC主機(jī)的數(shù)字量輸出端口來(lái)連接電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器，在洗衣機(jī)洗衣服的過(guò)程中，電機(jī)會(huì)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時(shí) 輪流進(jìn)行。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(lái)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)出控制命令打開(kāi)排水離合器，進(jìn)行排 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)行脫水，脫水電磁離合器正是用于PLC主機(jī)控

18、制洗衣機(jī)進(jìn)行脫水，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(lái)控制電磁離合器， 最終達(dá)到控制脫水執(zhí)行電機(jī)的目 的。在脫水過(guò)程不涉及電機(jī)的調(diào)速問(wèn)題，因此，用 PLC主機(jī)加電磁離合器這樣一種比較 覺(jué)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(lái)指示洗衣機(jī)洗衣過(guò)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(lái)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、停止按鈕、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

19、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40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。 可連接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。 13KB的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 6個(gè)獨(dú)立的30KHz勺高速計(jì)數(shù)器,2路獨(dú)立的20KHz的高速脈沖輸出。 具有PID控制器。 1個(gè)RS485通信/編程口。 具有多點(diǎn)接口 MPI (Mul

20、ti Point Interface )通信協(xié)議 具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口 PPI(Point to Point Interface)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(shuō)明輸入信號(hào)啟動(dòng)按鈕SB1I0.0啟動(dòng)洗衣機(jī)停止按鈕SB2I0.1停止洗衣機(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)模式選擇七口鈕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SQ2I

21、0.7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)止轉(zhuǎn)接觸器KM2Q0.1電機(jī)止轉(zhuǎn)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器KM3Q0.2電機(jī)反轉(zhuǎn)拴制排水離合器KM4Q0.3排水控制脫水離合器KM5Q0.4脫水控制蜂鳴器KM6Q0.5聲首提小表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)、停止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(guò)程完成M1.2標(biāo)準(zhǔn)粳式M0.3漂洗高水位探測(cè)M1.3M0.4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(guò)程完成M1.7電機(jī)止轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器1M

22、2.0電機(jī)止轉(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(guò)程完成的提示；啟動(dòng)、停止、高水位、低水位、標(biāo)準(zhǔn)、柔和等為手動(dòng)控制按鈕，用來(lái)人為 手動(dòng)地輸入一些控制信號(hào)反轉(zhuǎn)排水全自動(dòng)洗衣機(jī)啟動(dòng) 停止圖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)的上表面，需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候加入更多的個(gè)性 化平面設(shè)計(jì)元素，并且操作面板往往

23、與控制器不放置在一起，這就需要考慮線路布線的問(wèn)題2.5 PLC 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，則PLC主機(jī)的硬件接線圖如圖 2.5，說(shuō)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,停止按鈕連至PLC主機(jī)的卒&入口 I0.1。(2)高水位按鈕連至PLC主機(jī)的卒&入口 I0.2，低水位按鈕連至PLC主機(jī)的卒&入口 I0.3。(3)標(biāo)準(zhǔn)模式選擇按鈕連至 PLC主機(jī)的卒&入口 I0.4 ,柔和模式選擇按鈕連至 PLC主機(jī)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

24、口I0.7 。2輸出口1)2)3)4)5)6)PLC主機(jī)輸出口PLC主機(jī)輸出口PLC主機(jī)輸出口PLC主機(jī)輸出口PLC主機(jī)輸出口PLC主機(jī)輸出口Q0.0控制進(jìn)水電磁閥。Q0.1 控制電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器。Q0.2控制電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器Q0.3控制排水離合器。Q0.4控制脫水離合器。Q0.5控制蜂鳴器。PLC主機(jī)的外部接線圖如圖2.5L.SB11SB2L_USB3l_USB4-1-L_uSB51 1 1SB61 1 1SQ11 1 1SQ2i I I-F|24V DC圖2.5外部接線圖2.6控制系統(tǒng)流程圖全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的詳細(xì)工作過(guò)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

25、設(shè)置水位高低，以及洗衣模式（標(biāo)準(zhǔn)模式或柔和模式）。3 .洗衣機(jī)打開(kāi)進(jìn)水電磁閥，開(kāi)始從外界輸入水。4 .水位探測(cè)器檢測(cè)到水已經(jīng)到位，開(kāi)始洗滌。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(zhǎng)度進(jìn)行輪流工作。6 .洗衣一直進(jìn)行10min。7 .洗衣機(jī)打開(kāi)排水離合器，開(kāi)始排水，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)打開(kāi)進(jìn)水電磁閥，開(kāi)始從外界輸入水。11 .水位探測(cè)器檢測(cè)到水位已經(jīng)到位，開(kāi)始漂洗衣服。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(zhǎng)度進(jìn)行輪流工作。13 .洗衣一直進(jìn)行5min14 .洗衣機(jī)打開(kāi)排水離合器開(kāi)始排水，并且持續(xù)

26、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)行脫水，同時(shí)打開(kāi)排水離合器使得脫水出來(lái)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(guò)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圖2.6全自動(dòng)洗衣機(jī)主程序流程圖其中，洗滌子過(guò)程的流程圖如圖2.7所示漂洗子過(guò)程流程圖如圖2.8所示水是否到位？八 一一 Nv：是否選擇了標(biāo)準(zhǔn)模式？二標(biāo)準(zhǔn)洗衣子過(guò)程柔和洗衣子過(guò)程洗衣時(shí)間T=10min?一 N洗衣時(shí)間T=10min? &g

27、t;V二排水時(shí)間T=3min?A-N洗滌子過(guò)程結(jié)束圖2.7洗滌子過(guò)程流程圖14 / 32水是否到位？標(biāo)準(zhǔn)洗衣子過(guò)程N(yùn)V洗衣時(shí)間T=5min?二一Y排水 -V 排水時(shí)間T=3min? >Y漂洗子過(guò)程結(jié)束柔和洗衣子過(guò)程N(yùn)V 洗衣時(shí)間T=5min? >Y36 / 32圖2.8 漂洗子過(guò)程流程圖在洗滌子過(guò)程與漂洗子過(guò)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。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2.7控制系統(tǒng)時(shí)序圖根據(jù)控制系統(tǒng)主程序流程圖可繪畫出控制系統(tǒng)時(shí)序圖如圖2.10所示。啟動(dòng)按鈕高或低水位選擇 T標(biāo)準(zhǔn)或柔

28、和模式選擇 T洗滌子過(guò)程 卜循環(huán)兩次T漂洗子過(guò)程 卜循環(huán)兩次T脫水、排水 2 2min )蜂鳴器 _20s圖2.10控制系統(tǒng)時(shí)序圖第三章 性能測(cè)試與分析3.1 各個(gè)模塊的調(diào)試為了提高程序調(diào)試的效率，將全自動(dòng)洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)功能分別編寫為不同的小程序，分別調(diào)試這些小程序，即可完成對(duì)各個(gè)功能模塊的調(diào)試。首先調(diào)試主程序框架，確認(rèn)主程序能夠根據(jù)不同的條件選擇調(diào)用不同的子程序，調(diào)試時(shí)可以在不同的子程序中操作不同的繼電器線圈來(lái)區(qū)分相應(yīng)的子程序。然后調(diào)試洗滌功能模塊，觀測(cè)高、低水位探測(cè)器工作是否正常；標(biāo)準(zhǔn)、柔和洗衣子過(guò)程能否被正常調(diào)用；排水離合器工作是否正常。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試。對(duì)于漂洗功能模塊，調(diào)試過(guò)程同

29、洗滌功能模塊。然后調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)洗衣功能模式，主要是看看電機(jī)正反轉(zhuǎn)工作是否正常，如有問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)的檢修或更換。最后是調(diào)試柔和洗衣功能模塊，其調(diào)試過(guò)程同標(biāo)準(zhǔn)洗衣模塊。3.2 程序的整體調(diào)試完成了各個(gè)功能模塊的調(diào)試后，就在主程序框架的基礎(chǔ)上，將各個(gè)模塊依次加入，每加入一個(gè)模塊需要進(jìn)行一次調(diào)試，以便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。此系統(tǒng)在整體調(diào)試的過(guò)程中，在主程序的框架上依次按順序加入了洗滌子過(guò)程、漂洗子過(guò)程、標(biāo)準(zhǔn)模式子過(guò)程和柔和模式子過(guò)程，使程序調(diào)理清晰。整體調(diào)試的過(guò)程比較煩瑣，如果在各個(gè)模塊的調(diào)試過(guò)程中完成得比較細(xì)致的話，那么整體調(diào)試的過(guò)程會(huì)相對(duì)順利很多。3.3 性能分析應(yīng)用了 S7-200 PLC控制器調(diào)用子程序編

30、程功能后，認(rèn)識(shí)到了該功能對(duì)于縮短開(kāi)發(fā) 周期和提高控制系統(tǒng)可靠性的強(qiáng)大作用，同時(shí)也學(xué)習(xí)到了該指令嚴(yán)格的邏輯編程要求，從而確保了該控制系統(tǒng)在全自動(dòng)洗衣機(jī)生產(chǎn)、生活中的可靠性和穩(wěn)定性。第四章 結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)幾周的奮戰(zhàn)，我的論文總算是圓滿完成。結(jié)業(yè)論文不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立思考的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的不是很完美，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的知識(shí)是這次結(jié)業(yè)論文設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，會(huì)使我終身受益。通過(guò)這次

31、結(jié)業(yè)論文的設(shè)計(jì)，使我明白學(xué)習(xí)是一個(gè)不斷積累的過(guò)程。還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！在此結(jié)業(yè)論文的設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師盡全力地為我和同學(xué)們創(chuàng)造條件，并對(duì)我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的難題進(jìn)行細(xì)致耐心的指導(dǎo)，使我們學(xué)習(xí)了很多實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的問(wèn)題和解決方法，提高了對(duì)應(yīng)用S7-200 PLC勺技術(shù)水平以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，才得以設(shè)計(jì)的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)具有實(shí)際應(yīng)用水平的可靠性和穩(wěn)定性。我在此衷心地感謝培訓(xùn)站的老師！參考文獻(xiàn)1 . 胡學(xué)林主編，可編程控制器教程（基礎(chǔ)篇），北京：電子工業(yè)出版社，20032 . 胡學(xué)林主編，可編程控制器教程（實(shí)訓(xùn)篇），北京：電子工業(yè)出版社，20043 . 耿文

32、學(xué)主編，可編程控制器應(yīng)用技術(shù)手冊(cè)，北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，19964 .廖常初主編，PLC編程及應(yīng)用，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20035 .譚浩強(qiáng)主編，PLC程序設(shè)計(jì)教程，北京：清華大學(xué)出版社，20006 .劉洪濤、黃海編著，PLC應(yīng)用開(kāi)發(fā)從基礎(chǔ)到實(shí)踐，北京：電子工業(yè)出版社，2007附錄（程序源代碼）全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的西門子 S7-200系列PLC CPU224勺梯形圖程序如下所示:1.洗衣主程序:12符號(hào)地址佳建進(jìn)水電磁閥Q0.0進(jìn)水控制脫水計(jì)時(shí)器T37脫水時(shí)間計(jì)時(shí)網(wǎng)紹2啟動(dòng)、停止程序啟動(dòng)技通停止按闞控嗎器計(jì)時(shí)器M0.0符號(hào)地址注釋蛭鳴舞計(jì)時(shí)善T3S蜂鳴器發(fā)聲時(shí)間計(jì)時(shí)后動(dòng)按鈕IQ0啟動(dòng)洗

33、衣機(jī)停止報(bào)鈕10.1停止洗衣機(jī)網(wǎng)緒3高水位選擇1商水位按出MOl口M0.2_I / IMO.111 I 11M0.11 , 1r JI I符號(hào)地址注釋高水位技祖10.2高水位選擇國(guó)給4低水位跣擇低水位按鈿M0.1MC.2(MO.譜號(hào)地址I乒釋依水位技困|商 一 卜生產(chǎn)博等岡緒5標(biāo)設(shè)洗衣模式選擇一標(biāo)睢棍式按鈕 MOLO附Q.4MC.3周緒8進(jìn)行漂洗子過(guò)程一MO.OM1.2SBFU 砒II1 IEM陳需灌洗過(guò)程結(jié)束后洗衣機(jī)脫水，排水并計(jì)注H1.2M1.7MO.OMC.E排水離合器T I1 I1 I1IrH：）脫水思含器Y )脫水計(jì)時(shí)器IN TON120C -10口門善符號(hào)地址注釋制水離合器QCI.

34、3排水控制心水討時(shí)器T37咻水時(shí)間討時(shí)脫水離合肥qo.4脫水控制網(wǎng)給10洗衣完成后蛭鳴黠響并計(jì)時(shí)一脫水計(jì)時(shí)器 域鳴器計(jì)時(shí)器M0.5T IpH，F(xiàn)p()H0.5MO.O蜂鳴舒-H I1 I IC )控嗚器計(jì)時(shí)能INrowPT100 ms符號(hào)地址注釋蟀明黑Q0.5交者提示蛭鳴把計(jì)時(shí)器136蟀唱把發(fā)聲時(shí)間計(jì)時(shí)脫水計(jì)時(shí)器T37脫水時(shí)間計(jì)時(shí)2 .洗滌子過(guò)程程序:I洗尊子程序同寤1符號(hào)曲僚子過(guò)程L和|地址|注釋VW0 當(dāng)前洗澎子過(guò)程進(jìn)行次數(shù)m 2I高水位檢測(cè)高水位探倒器洗煤排水計(jì)時(shí)需MO.G符號(hào)地址注釋高水位探測(cè)器I0.G高水位檢惻洗淹排水計(jì)時(shí)器T4。洗海排水時(shí)間計(jì)時(shí)同城3舐水位檢惻!總k位探測(cè)器 洗添排

35、水講時(shí)髭二”I 1M0.7Y )符號(hào)地址注釋低水位探惻器10.7信永位檢測(cè)洗洋林水請(qǐng)叼強(qiáng)740洗漆梯水時(shí)間計(jì)時(shí)阿甯4高或偃水位到位:上進(jìn)水電抽閥上撕SMO.OM0.1M0.6M0,0漪水電蹣閩超碧|地址|注釋由下申誨例orm卜井卞棄割同£8 5進(jìn)行標(biāo)徒或柔和洗衣子過(guò)程幗緒G洗衣僧環(huán)討時(shí)1分鐘IINTONFT100 nmsM1.1洗掾計(jì)時(shí)器I -MOGM07T符號(hào)地址注釋洗漏計(jì)時(shí)幫139洗衣1分科計(jì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)7洗衣1分鐘完成后輔助電器ML哦合一次，其觸點(diǎn)脈沖作為十?dāng)?shù)器脈沖M1.0符號(hào)地址注釋洗送計(jì)時(shí)器139洗衣1分料計(jì)時(shí)同珞8|以1分鐘為單位計(jì)數(shù)1瞅.相當(dāng)于洗蒞進(jìn)行了 1西科1洗漂時(shí)間計(jì)戢

36、器M1.0CUCTU洗灤時(shí)間計(jì)數(shù)器10-FV符號(hào)洗洗時(shí)間計(jì)數(shù)器網(wǎng)絡(luò)9洗衣1吩鐘完成注釋麻漆1分鐘計(jì)數(shù)洗深射間計(jì)數(shù)器洗漆排水計(jì)時(shí)器M1.1C )符號(hào)|地址|注釋|晚添樹(shù)水時(shí)需740日滌排水時(shí)間H時(shí)洗添時(shí)間討教器C2C洗.1分鐘計(jì)數(shù)國(guó)第10洗衣機(jī)開(kāi)始排水笄計(jì)時(shí)期鐘|3 .漂洗子過(guò)程程序:I漂洗孑程序 m 1I騁佛過(guò)程能環(huán)痢ZSMO.OIIIMOXINITFINAL漂洗了過(guò)程計(jì)數(shù)-2-符號(hào)地址注釋潦洗子過(guò)程計(jì)數(shù)VW2當(dāng)前灣洗子過(guò)程進(jìn)行次數(shù)m& 2高水位檢謝M1.3高水位探測(cè)器 漂洗排水計(jì)時(shí)器T IpH，1M1.3I I1符號(hào)地址注釋高水僮探的器I0.E高水位檢惻筐洗排水計(jì)時(shí)器T愛(ài)漂洗排水時(shí)間計(jì)時(shí)閏箱3|倔水位檢迎一位舞羽黑譚洗排水討時(shí)照M1.4將號(hào)地址注釋偃水位探測(cè)器107國(guó)水位檢惻清洗排水計(jì)時(shí)器T42潺洗排水時(shí)間計(jì)時(shí)閏緒*高或低水位到位進(jìn)水電磁閥式斷SMO.OM0.1M1.3MC,0 迸水電磁闋符號(hào)地址注釋進(jìn)水電磁周QQ0送