基于PLC在全自動洗衣機(jī)中的設(shè)計

1、目 錄1 緒論11.1選題背景11.2 PLC的發(fā)展概況11.3全自動洗衣機(jī)發(fā)展概況22 PLC控制系統(tǒng)概述32.1 PLC控制系統(tǒng)的特點32.2 PLC的選型32.2.1 S7-200系列PLC的特點.42.2.2 S7-200系列PLC的編程語言.42.2.3 S7-200系列PLC定時器與計數(shù)器63 全自動洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)程序設(shè)計83.1全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)概述83.1.1 節(jié)水工作原理.83.2.設(shè)計特點93.3 硬件描述.93.4 軟件設(shè)計.103.4.1 全自動洗衣機(jī)PLC控制方案.103.4.2全自動洗衣機(jī)PLC控制I/O地址分配表及外部接線圖123.4.3 全自動洗衣機(jī)PL

2、C控制系統(tǒng)流程圖.133.4.4全自動洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)梯形圖及語句表163.5故障檢測.244 系統(tǒng)仿真25結(jié)論28致謝29參考文獻(xiàn)301 緒論1.1選題背景 洗衣機(jī)是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N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。但是傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經(jīng)不能滿足人們對洗衣機(jī)的自動化程度的要求了。洗衣機(jī)需要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動化技術(shù)的發(fā)展。而隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，用PLC來作為控制器，就能很好地滿足全自動洗衣機(jī)對自動化的要求，并且控制方式靈活多樣，控制模式可以根據(jù)不同場合的應(yīng)用而有所不同。自動化技術(shù)的飛速發(fā)展使得洗衣機(jī)由初始的半自動式

3、洗衣機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的全自動洗衣機(jī)，又正在向智能化洗衣機(jī)方向發(fā)展。 1.2 PLC的發(fā)展概況 可編程序控制器自問世以來，發(fā)展極其迅速。1971年，日本開始生產(chǎn)可編程控制器，1973年，歐洲開始生產(chǎn)可編程控制器。到現(xiàn)在，世界各國的一些著名電器廠家?guī)缀醵荚谏a(chǎn)可編程控制器，可編程控制器已作為一個獨立的工業(yè)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，已成為當(dāng)代電控裝置的主導(dǎo)。 早期的可編程控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，它采用了一些計算機(jī)技術(shù)，但簡化了一些計算機(jī)的內(nèi)部電路，對工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性好，指令系統(tǒng)簡單，一般只有邏輯運(yùn)算的功能。人們把它稱之為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controlle

4、r）縮寫為PLC。隨著微電子技術(shù)和集成電路的發(fā)展，特別是微處理器和微計算機(jī)的迅速發(fā)展，在20世紀(jì)70年代中期，美國、日本、聯(lián)邦德國等國的一些廠家在可編程控制器中引入微機(jī)技術(shù)，微處理器及其他大規(guī)模集成電路芯片成為其核心部件，使可編程控制器具有了自診斷功能，可靠性有了大幅度提高。國外工業(yè)界在1980年正式命名為可編程控制器(Programmable Controller),縮寫為PC。但由于它和個人計算機(jī)(Personal Computer)的簡稱容易混淆，仍把可編程控制器縮寫為PLC. 進(jìn)入20世紀(jì)80年代，可編程控制器都采用了微處理器（CPU）、只讀存儲器（ROM）、隨機(jī)存儲器（ROM）或單片

5、機(jī)作為其核心，處理速度大大提高，增加了多種特殊功能，體積進(jìn)一步減小。20世紀(jì)90年代末，PLC幾乎完全計算機(jī)話，速度更快，功能更強(qiáng)，各種智能模塊不斷開發(fā)出來，使其不斷擴(kuò)展著它在各類工業(yè)控制過程中的作用。 近年來，可編程控制器發(fā)展更為迅速，更新?lián)Q代周期縮短為3年左右。展望未來，可編程控制器在規(guī)模上和功能上將向兩大方向發(fā)展：一是大型可編程控制器向高速、大容量和高性能方向發(fā)展。如有的機(jī)型掃描速度高達(dá)0.1mm/k字(0.1us/步)，可處理幾萬個開關(guān)量I/O信號和多個模擬量I/O信號，用戶程序存儲器達(dá)十幾兆字節(jié)；二是發(fā)展簡易經(jīng)濟(jì)超小型可編程控制器，以適應(yīng)單機(jī)控制和小型設(shè)備自動化的需要。另外，不斷增強(qiáng)

6、PLC工業(yè)過程控制的功能，研制采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，使同一工業(yè)控制系統(tǒng)中能連接不同的控制設(shè)備，增強(qiáng)可編程控制器的聯(lián)網(wǎng)通信功能，便于分散控制和集中控制的實現(xiàn)，大力開發(fā)智能I/O模塊，增強(qiáng)可編程控制器的功能等都是其發(fā)展方向。 1.3全自動洗衣機(jī)發(fā)展概況 全自動洗衣機(jī)是一種除放、取衣物和開動洗衣機(jī)這三道手續(xù)外，其余洗衣各程序全部自動完成的設(shè)備。1874年美國的比爾布萊克斯通發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)，這是世界上第一臺人工攪動洗衣機(jī)。1911年美國人又研制了世界上第一臺電動洗衣機(jī)。1920年美國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

7、將搪瓷用于洗衣機(jī)桶體。與此同時，世界各地也相繼出現(xiàn)了洗衣機(jī)。歐洲國家研究成功了噴流式洗衣機(jī)和滾筒式洗衣機(jī)。1932年后，美國一家公司研制成功了第一臺前裝式滾筒全自動洗衣機(jī)，洗滌、漂洗和脫水都在同一個滾筒內(nèi)自動完成，使洗衣機(jī)的發(fā)展躍上了一個新臺階。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桶底，又稱渦卷式洗衣機(jī)。近幾十年，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，全自動洗衣機(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5000萬臺，而全自動洗衣機(jī)的產(chǎn)量呈

8、增長趨勢，在技術(shù)性能上正向著節(jié)水、節(jié)能、高效、結(jié)構(gòu)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。 （為防止抄襲，以省去下內(nèi)容）圖3-4 全自動洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)順序功能圖(b)圖3-5全自動洗衣機(jī)PLC控制梯形圖(c)圖3-5全自動洗衣機(jī)PLC控制梯形圖(d)圖3-5全自動洗衣機(jī)PLC控制梯形圖（e）表3-5 全自動洗衣機(jī)PLC控制語句表序列號助記符操作數(shù)序列號助記符操作數(shù)001LDI0.0041LDM0.4002OM0.0042AT39003ANM0.1043OM0.5004=M0.0044ANM0.6005TONT37, +3000045=M0.

9、5006LDM0.0046TONT40, +20007AT37047LDM0.5008ANI0.1048AT40009OM0.1049OM0.6010ANM0.2050ANM0.7011=M0.1051=M0.6012LDM0.1052TONT41, +150013LDM0.2053LDM0.6014CTUC104, +5054AT41015LDM0.0055OM0.7016AI0.1056ANM1.0017LDM0.1057=M0.7018AC104058LDM0.7019OLD059LDM1.0020OM0.2060CTUC100, +15021ANM0.3061LDM0.7022=M0.

10、2062AC100023LDM0.2063OM1.0024AI0.6064ANM1.1025LDM0.7065=M1.0026ANC100066LDM1.0027OLD067LDM1.1028LDM1.0068CTUC101, +3029ANC101069LDM1.0030OLD070AC101031OM0.3071OM1.1032ANM0.4072ANM1.2033=M0.3073=M1.1034TONT38, +20074LDM1.1035LDM0.3075AI0.7036AT38076OM1.2037OM0.4077ANM1.3038ANM0.5078=M1.2039=M0.4079TO

11、NT42,+1200040TONT39, +150080LDM1.2序列號助記符操作數(shù)序列號助記符操作號081AT42119=M2.0082LDM2.2120LDM2.0083ANC103121LDM2.1084OLD122CTUC102, +5085OM1.3123LDM2.0086ANM1.4124AC102087=M1.3125OM2.1088LDM1.3126ANM2.2089AI0.6127=M2.1090LDM2.0128LDM2.1091ANC102129AI0.7092OLD130OM2.2093OM1.4131ANM2.3094ANM1.5132=M2.2095=M1.413

12、3TONT47, +1200096TONT43, +10134LDM2.2097LDM1.4135AT47098AT43136OM2.3099OM1.5137ANM2.4100ANM1.6138=M2.3101=M1.5139LDM2.3102TONT44, +100140LDM2.4103LDM1.5141CTUC103, +3104AT44142LDM2.3105OM1.6143AC103106ANM1.7144OM2.4107=M1.6145ANM2.5108TONT45, +10146=M2.4109LDM1.6147TONT48, +30110AT45148LDM2.4111OM1.

13、7149AT48112ANM2.0150AI0.2113=M1.7151OM2.5114TONT46, +100152ANM2.6115LDM1.7153=M2.5116AT46154=Q0.6117OM2.0155TONT49, +100118ANM2.1156LDM2.4 序列號助記符操作數(shù)序列號助記符操作數(shù)157AT48172LDM0.6158ANI0.2173OM1.7159LDM2.5174=Q0.2160AT49175LDM1.1161OLD176OM1.2162OM2.6177OM2.1163ANM0.0178OM2.2164=M2.6179=Q0.3165=Q0.7180LDM

14、1.2166LDM0.2181OM2.2167OM1.3182=Q0.4168=Q0.0183LDM1.5169LDM0.4184OM1.7170OM1.5186=Q0.5171=Q0.1 3.5故障檢測 由于一些故障并非洗衣機(jī)內(nèi)在得軟件或硬件問題，而是由于用戶自己操作不當(dāng)而引起得。因此這類問題用戶一般可以解決，根本不需要去請專業(yè)人員進(jìn)行檢修。表3-6為簡單的故障及其原因。 表3-6 全自動洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)故障及其原因故障代碼異常現(xiàn)象故障原因E0啟動預(yù)約后，運(yùn)行停止上蓋沒蓋E1不排水或排水過慢排水系統(tǒng)故障E2洗滌、漂洗、脫水時運(yùn)行停止上蓋沒蓋好E3安全開關(guān)動作、不脫水衣物放偏E4不進(jìn)水或進(jìn)

15、水緩慢進(jìn)水閥故障E5操作失效水位傳感器故障 4 系統(tǒng)仿真調(diào)試 S7-200的編程軟件STEP7-Micro/WIN32可以方便地在Windows環(huán)境下對PLC編程、調(diào)試、監(jiān)控，使得PLC的編程更加方便、快捷。還可用模擬軟件對程序進(jìn)行檢驗，以提高程序的準(zhǔn)確性。為了便于系統(tǒng)仿真，將預(yù)約洗滌的時間調(diào)短為60秒、烘干時間調(diào)為2分鐘， 并將洗滌次數(shù)和清洗次數(shù)設(shè)置為3次。具體分析如下： （1）電源開關(guān)I0.0使初始狀態(tài)M0.0置位為1。 當(dāng)I0.1斷開，T37計時60s，當(dāng)T37置位為1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移M0.1。 當(dāng)I0.1閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移M0.2。 （2）狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.1，C104計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器不夠1-24次

16、時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.0。 計數(shù)器滿1-24次時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.2。（3）如圖4-1所示，當(dāng)按下進(jìn)水啟動按扭I0.1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.2，Q0.0立即得電。（圖中RUN指示燈亮（RUN處左邊為涂黑小方塊）表示程序正在運(yùn)行狀態(tài)；按扭處數(shù)字1的指示燈亮（1處上方為涂黑小方塊）表示按下的按扭為I0.1；輸出處數(shù)字0的指示燈亮（0處上方為涂黑小方塊）表示Q0.0得電，也就是模擬進(jìn)水。）直到I0.6閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.3。圖4-1 全自動洗衣機(jī)PLC控制進(jìn)水模擬演示圖狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.7，C100計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器不夠15次時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.3。 計數(shù)器滿15次時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.0。 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.0

17、，C101計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器不夠3次時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.3。 計數(shù)器滿3次時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.1。 （4）狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.3，T38計時2s,當(dāng)T38置位為1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.4。 （5）狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.4，啟動Q0.1（電機(jī)正轉(zhuǎn)），T39計時15s，當(dāng)T39置位 為1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.5。 （6）狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.5，T38計時2s,當(dāng)T40置位為1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.6。 （7）如圖4-2所示，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.6，Q0.2得電，T41開始延時15s，（圖為程序運(yùn)行狀態(tài)，按扭處沒有指示燈亮表示沒有按任何按扭；輸出處數(shù)字2的指示燈亮（2上方為涂黑小方塊）表示Q0.2得電，也就是模擬電機(jī)正轉(zhuǎn)；定時器的延

18、時狀態(tài)不會在模擬圖中顯示。）直到T41置位為1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M0.7。圖4-2 全自動洗衣機(jī)PLC控制電機(jī)反轉(zhuǎn)模擬演示圖（8）狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.1，啟動Q0.3（排水），當(dāng)I0.3閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.2。 （9）狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.2，啟動Q0.3（排水）、Q0.4（脫水），T42計時30s, 當(dāng)T42置位為1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.3。 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.3，C103計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器不夠3次時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.3， 計數(shù)器滿3次時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.4。 （10）狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.3，啟動Q0.0（進(jìn)水），當(dāng)I0.2閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到 M1.4。 狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.0，C102計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器不夠5次時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M

19、1.4。計數(shù)器滿15次時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.1。 (11)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.4，T43計時1s,當(dāng)T43置位為1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.5。 (12)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.5，啟動Q0.1（電機(jī)正傳）、Q0.5（噴淋式進(jìn)水），T44 計時10s，當(dāng)T44置位為1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.6。 (13)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.6，T45計時1s,當(dāng)T45置位為1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.7。 (14)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M1.7，啟動Q0.2（電機(jī)反轉(zhuǎn)）、Q0.5（噴淋式進(jìn)水），T46 計時10s，當(dāng)T46置位為1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.0。 (15)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.1，啟動Q0.3（排水），當(dāng)I0.3閉合，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.2。 (16)如圖4-3所

20、示,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.2， Q0.3（排水）、Q0.4（脫水）得電，T47計時30s。（圖為程序運(yùn)行狀態(tài)，按扭處沒有指示燈亮表示沒有按任何按扭；輸出處數(shù)字3、4指示燈同時亮（3、4處上方均為涂黑小方塊）表示Q0.3、Q0.4同時的電，也就是模擬排水和脫水。）直到T47置位為1，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.4。圖4-3 全自動洗衣機(jī)PLC控制排水、脫水模擬演示圖（17）狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.4，T48計時3s，當(dāng)I0.4斷開，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.5。當(dāng)I0.4閉合,狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.5。 （18）狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.5，啟動Q0.6（烘干），T49計時120s，當(dāng)T49置位為1時，狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.6。 （19）狀態(tài)轉(zhuǎn)移到M2.6，啟動Q0.7（自動停止），并返回初始狀態(tài)。 （20）程序結(jié)束。 結(jié)論本設(shè)計選用PLC作為全自動洗衣機(jī)的控制核心,并根據(jù)其節(jié)水、節(jié)能、高效、結(jié)構(gòu)合理的特點進(jìn)行的程序設(shè)計。從而使洗衣機(jī)達(dá)到全自動工作（洗滌清洗脫水烘干）的控制過程。由于本設(shè)計是面向用戶的家用電器，所以程序設(shè)計時在PLC硬件的選擇上主要考慮的是它的性價比。本設(shè)計選擇的PLC硬件都具有較高的性價比。本設(shè)計程序設(shè)計方法選擇的是準(zhǔn)確性較高的順序控制法，通過洗衣機(jī)的工作過程、流程圖進(jìn)行程序設(shè)計。此設(shè)計主要體現(xiàn)了現(xiàn)代全自動洗衣機(jī)的特點。但功能的完善