全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制

word文檔可自由復(fù)制編輯畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目＿＿＿全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制＿班級(jí)＿＿＿＿＿機(jī)電＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿指導(dǎo)教師＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿word文檔可自由復(fù)制編輯畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目：全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制控制要求全自動(dòng)洗衣機(jī)正常運(yùn)行時(shí)即洗衣機(jī)按照程序設(shè)定依次完成依次洗衣過(guò)程，從選擇水位，按下啟動(dòng)按扭，開(kāi)始進(jìn)水直到水滿(mǎn)（即水位達(dá)到高水位）時(shí)停止進(jìn)水開(kāi)始洗滌正轉(zhuǎn)，洗滌時(shí)，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(kāi)始排水，水位下降到低水位時(shí)開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水，脫水30秒，開(kāi)始清洗，重復(fù)以上過(guò)程，清洗兩遍，清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1PLC的I/O分配。2畫(huà)出狀態(tài)流程圖和外部接線(xiàn)圖。3畫(huà)出梯形圖。4說(shuō)明工作原理。word文檔可自由復(fù)制編輯摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，家庭電器全自動(dòng)化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機(jī)是國(guó)內(nèi)家電業(yè)唯一不打價(jià)格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過(guò)幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國(guó)產(chǎn)洗衣機(jī)無(wú)論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步?？v觀洗衣機(jī)市場(chǎng)，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一直在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理,利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制,說(shuō)明了PLC控制的原理方法,特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。PLC的優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長(zhǎng)等，為了進(jìn)一步提高全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能和性能，避免傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來(lái)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)這個(gè)課題。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門(mén)子S7-200系列PLC的特點(diǎn),對(duì)按鈕,電磁閥,開(kāi)關(guān)等其他一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過(guò)程的自動(dòng)化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時(shí)間由PLC內(nèi)計(jì)數(shù)器控制,所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時(shí)間定下來(lái),作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來(lái)編程。該論文就怎樣利用PLC來(lái)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)其中軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行了分析和研究，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)的正常運(yùn)行和強(qiáng)制性停止功能。關(guān)鍵詞：PLC自動(dòng)定時(shí)控制AbstractLongwiththesocialeconomydevelopmentandthescienceandtechnologylevelenhancement,thefamilyelectricapplianceentireautomationbecomestheinevitabledevelopmenttendency.Entireautomaticwasherproductionenormousconveniencepeople'slife.Thewasheristhedomesticelectricalappliancesindustrydoesnotonlyhittheprofessionwhichthepricefights,passesthroughseveralyearsteadydevelopment,thedomesticallyproducedwasherregardlessofinqualityorinfunctionallwithworldleadinghorizontalsynchronization.Looksoverthewashermarket,thehighlyeffectiveenergyconservation,theprovincewater,theprovinceelectricity,theenvironmentalprotectionwashercontinuouslyoccupythedominantpositioninthemarket.HowdoesthispaperstudycontrolstheentireautomaticwasherusingPLC,toquestionandsoonsoftwaredesign,hardwaredesignhascarriedontheanalysisandthediscussion,hasrealizedtheentireautomaticwashernormaloperationandcompulsorystopsthefunction.Keywords:PLC，control，delay，entireautomaticword文檔可自由復(fù)制編輯目錄TOC\o"1-3"前言 -1-1緒論 -2-1.1課題的研究背景 -2-1.2洗衣機(jī)發(fā)展概況和現(xiàn)狀 -2-1.3課題研究的目的與意義 -3-1.4本課題研究的主要內(nèi)容 -4-2可編程控制器 -5-2.1可編程控制器(PLC)簡(jiǎn)介 -5-2.1.1PLC的特點(diǎn) -5-2.1.2PLC主要功能 -5-2.1.3PLC的基本結(jié)構(gòu) -6-2.1.4PLC掃描過(guò)程 -7-2.2PLC的基本設(shè)計(jì)原則和選型 -8-2.2.1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則 -8-2.2.2PLC的選型 -8-3硬件電路的設(shè)計(jì) -12-3.1控制系統(tǒng)框圖 -12-3.2控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)設(shè)備及功能 -13-3.3控制系統(tǒng)原理 -13-3.4PLC的選擇 -13-3.4.1I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì) -13-3.4.2CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇 -14-3.5PLC外部接線(xiàn)圖 -14-3.6PLC內(nèi)部接線(xiàn)圖 -15-4軟件的設(shè)計(jì) -16-4.1I/O分配表 -16-4.1.1輸入地址分配表 -16-4.1.2輸出地址分配表 -16-4.1.3內(nèi)部元件地址分配表 -17-4.2系統(tǒng)流程圖 -17-4.2.1強(qiáng)制停止流程圖 -17-4.2.2正常運(yùn)行流程圖 -18-4.3程序設(shè)計(jì) -19-4.3.1PLC控制順序功能圖 -19-4.3.2系統(tǒng)梯形圖 -21-總結(jié) -23-word文檔可自由復(fù)制編輯致謝 -24-參考文獻(xiàn) -25-附錄 -26-梯形圖 -26-word文檔可自由復(fù)制編輯前言隨著社會(huì)的發(fā)展，工業(yè)化的加速，出現(xiàn)了洗衣機(jī)，再就是自動(dòng)化洗衣機(jī)。無(wú)論是波輪式洗衣機(jī)也好，都朝著智能化，水流方式多樣化，洗衣機(jī)方式創(chuàng)造化，設(shè)計(jì)更趨人性化四大特征方向發(fā)展。傳統(tǒng)的電氣控制已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)狀的要求了。使智能化的控制取代了傳統(tǒng)的工業(yè)控制，洗衣機(jī)的工作原理：全自動(dòng)洗衣桶和脫水桶是以同一心安放的，內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作為脫水用。內(nèi)桶的周?chē)性S多小孔，使內(nèi)桶和外桶的水流相通，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)控制系統(tǒng)將進(jìn)水電磁閥打開(kāi)，經(jīng)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)將排水電磁閥打開(kāi)，將水由外桶拍到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)撥盤(pán)正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，控制系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位控制開(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。排水按鈕用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。隨著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)發(fā)展，應(yīng)用于洗衣機(jī)上的技術(shù)越來(lái)越成熟，洗衣機(jī)的發(fā)展也越來(lái)越快，將來(lái)的洗衣機(jī)主要朝以下方面發(fā)展：高度智能化，健康化，節(jié)水節(jié)能，大容量和微型化。本次設(shè)計(jì)主要采用PLC控制技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)，跟傳統(tǒng)的洗衣機(jī)想比，有智能、實(shí)時(shí)監(jiān)控、人性的功能，本系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)集中體現(xiàn)在：實(shí)現(xiàn)功能齊全，外圍電路簡(jiǎn)單，時(shí)間計(jì)算精確以及可維護(hù)方便等。具有可靠性高，安全性好，開(kāi)發(fā)價(jià)值高等一系列優(yōu)點(diǎn)。

1緒論1.1課題的研究背景本次設(shè)計(jì)基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制，本文的課題源于市場(chǎng)上洗衣機(jī)產(chǎn)品。采用PLC控制開(kāi)發(fā)的周期短，開(kāi)發(fā)成本低，可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制。PLC控制具有實(shí)時(shí)性、信號(hào)處理時(shí)間短、速度快、更能滿(mǎn)足各個(gè)領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項(xiàng)目，可靠性高，豐富的I/O卡件，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性?xún)r(jià)比高，安裝簡(jiǎn)單，維修方便，PLC控制能在高粉塵、高噪聲、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因?yàn)樗钦w模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能，所以在使用中，硬件相對(duì)簡(jiǎn)單，編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單，并且測(cè)試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。本設(shè)計(jì)以操作簡(jiǎn)單、使用可靠、維護(hù)修理方便作為主要設(shè)計(jì)方向。1.2洗衣機(jī)發(fā)展概況和現(xiàn)狀從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這項(xiàng)勞動(dòng)并不像田園詩(shī)描繪的那樣充滿(mǎn)樂(lè)趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是辛苦勞累。世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)于1858年誕生，但這臺(tái)洗衣機(jī)使用費(fèi)力，且損傷衣服，因而沒(méi)被廣泛使用，但這卻標(biāo)志了用機(jī)器洗衣的開(kāi)端。1874年,“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)，美國(guó)人發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)。1880年，美國(guó)發(fā)明了蒸氣洗衣機(jī)，蒸氣動(dòng)力開(kāi)始取代人力。蒸汽洗衣機(jī)之后，水力洗衣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。1910年，美國(guó)試制成功世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)，電動(dòng)洗衣機(jī)的問(wèn)世，標(biāo)志著人類(lèi)家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開(kāi)端。1922年，美國(guó)改造了洗衣機(jī)的洗滌結(jié)構(gòu)，把拖動(dòng)式改為攪拌式，使洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)固定下來(lái)，這也就是第一臺(tái)攪拌式洗衣機(jī)的誕生。1932年，美國(guó)研制成功第一臺(tái)前裝式滾筒洗衣機(jī)。1955年，在引進(jìn)英國(guó)噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨(dú)具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機(jī)。70年代后期，微電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。90年代，由于電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。全自動(dòng)洗衣機(jī)其特點(diǎn)是能自動(dòng)完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程不需要人工操作。這類(lèi)洗衣機(jī)均采用套筒式結(jié)構(gòu)，其進(jìn)水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行器件動(dòng)作整個(gè)洗衣過(guò)程自動(dòng)完成，所用的程序控制器可分為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式和單片機(jī)式。從控制方式的發(fā)展階段上分，全自動(dòng)洗衣機(jī)可分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)：電動(dòng)控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由電動(dòng)元件組成第二類(lèi)：電腦控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由微型計(jì)算機(jī)組成。電動(dòng)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)是較早出現(xiàn)的自動(dòng)控制類(lèi)家用電器，其產(chǎn)品類(lèi)型還屬于傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品，是自動(dòng)控制的初級(jí)階段。隨著計(jì)算機(jī)的及微電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)正在逐步實(shí)現(xiàn)硬件化。因此，電動(dòng)控制洗衣機(jī)將逐步退出家電舞臺(tái)。全自動(dòng)洗衣機(jī)從結(jié)構(gòu)上分有波輪式、攪拌式、滾筒式。目前,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的大都是波輪式和滾筒式，供應(yīng)最多的是波輪式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)的特點(diǎn)是洗凈率高,但對(duì)衣服的磨損很大,隨著人們生活水平不斷地提高，絲綢,毛料,羊毛等大量走進(jìn)普通家庭,廠商又適時(shí)地推出了滾筒洗衣機(jī),它最大的優(yōu)點(diǎn)是磨損率小,但洗凈率比波輪式低,價(jià)格高。洗衣機(jī)產(chǎn)品可以分三類(lèi)：普通型、半自動(dòng)型和全自動(dòng)型。普通型和半自動(dòng)型洗衣機(jī)，都需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水全過(guò)程；而全自動(dòng)洗衣機(jī)在整個(gè)洗滌、甩干、排水過(guò)程中，無(wú)需人為操作和監(jiān)控。國(guó)內(nèi)外洗衣機(jī)品牌有海爾、小天鵝、榮事達(dá)、松下、惠而浦水仙、LG熊貓、西門(mén)子、日立好用。1.3課題研究的目的與意義本課題主要著重于全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，要求洗衣機(jī)能實(shí)現(xiàn)進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、報(bào)警，所采用的控制方法操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠維護(hù)與維修方便。控制方法確定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的時(shí)間、調(diào)試周期，且要降低成本。傳統(tǒng)的洗衣機(jī)采用繼電器控制的優(yōu)點(diǎn)是裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、抗干擾能力強(qiáng)。但是，這也是隨之帶來(lái)的一些問(wèn)題，如絕大多數(shù)控制繼電器都是長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞，而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時(shí)也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線(xiàn)、安裝，如果有簡(jiǎn)單的改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。這種電路接線(xiàn)多，只適用于小型的控制電路。采用PLC控制比繼電器控制好的多，我們采用PLC來(lái)控制。（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。（2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。（4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造，PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線(xiàn)邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線(xiàn)，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。（5）體積小，重量輕，能耗低，由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.4本課題研究的主要內(nèi)容本課題需研制出可靠性高、易于操作的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制方法，該系統(tǒng)采用PLC控制，主要包括電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、離合器控制、進(jìn)排水電磁閥控制、循環(huán)控制、保護(hù)和聯(lián)鎖。研究的具體內(nèi)容包括：（1）深入了解洗衣機(jī)的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及控制要求。（2）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。包括硬件設(shè)計(jì)，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設(shè)計(jì)，編程方法。（3）對(duì)編寫(xiě)好的編譯程序進(jìn)行實(shí)際調(diào)試。

2可編程控制器2.1可編程控制器(PLC)簡(jiǎn)介PLC(programmerlogiccontroller)，即可編程控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程控制器的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算。順序控制、定時(shí)、計(jì)算和運(yùn)算操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程，PLC及其有關(guān)外圍設(shè)備，都易于擴(kuò)充功能原則設(shè)計(jì)。2.1.1PLC的特點(diǎn)1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；工業(yè)生產(chǎn)一般對(duì)控制設(shè)備有很高的可靠性要求，應(yīng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能在惡劣的環(huán)境中可靠的工作，平均無(wú)故障間隔(MTBF)高，故障修復(fù)時(shí)間短。2.功能完善；PLC具有數(shù)字和模擬量的輸入輸出，邏輯算術(shù)運(yùn)算定時(shí)，計(jì)數(shù)，順序控制，功率驅(qū)動(dòng)，通信，人機(jī)對(duì)話(huà)，自檢記錄和顯示功能，使控制水平大提高。3.編程簡(jiǎn)單，使用方便；目前，大多數(shù)PLC均采用繼電器式控制形式的“梯形圖”編程方式，既繼承了傳統(tǒng)控制線(xiàn)路的清晰直觀，又易于接受，因此普遍受到歡迎。4.控制程序可變，具有很好的靈活性；PLC只需改變程序就可以滿(mǎn)足不同的要求，是PLC較繼電器控制無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。5.擴(kuò)充方便，組合靈活。PLC產(chǎn)品大多為模塊化設(shè)計(jì)，都有擴(kuò)充插口，可以適應(yīng)各種不同的工業(yè)控制需要。2.1.2PLC主要功能隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已能實(shí)現(xiàn)以下功能：1.調(diào)節(jié)控制功能。條件控制功能是指用PLC與、或、非指令取代繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)、并聯(lián)及其他各種邏輯連接，進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制2.定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能。定時(shí)/計(jì)數(shù)控制功能就是用PLC提供的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器指令實(shí)現(xiàn)對(duì)某種操作的定時(shí)或計(jì)數(shù)控制，以取代時(shí)間繼電器和計(jì)數(shù)繼電器3.步進(jìn)控制功能；步進(jìn)控制功能就是用步進(jìn)指令來(lái)實(shí)現(xiàn)在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能進(jìn)行下道工序操作的控制，以取代由硬件構(gòu)成的步進(jìn)控制器4.數(shù)據(jù)處理功能；數(shù)據(jù)處理功能是指PLC能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、比較、移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、算術(shù)運(yùn)算與邏輯運(yùn)算以及編碼和譯碼等操作5.A/D與D/A轉(zhuǎn)換功能；A/D與D/A轉(zhuǎn)換功能就是通過(guò)A/D、D/A模塊完成對(duì)模擬量和數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換。6.運(yùn)動(dòng)控制功能；運(yùn)動(dòng)控制功能就是指通過(guò)高速計(jì)數(shù)模塊和位置控制模塊等進(jìn)行單軸或多軸控制7.過(guò)程控制功能；過(guò)程控制功能是指通過(guò)PLC的PID控制指令實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、速度、流量等物理參數(shù)的閉環(huán)控制8.擴(kuò)展功能；擴(kuò)展功能是指通過(guò)連接輸入/輸出擴(kuò)展單元(即I/O擴(kuò)展單元)模塊來(lái)增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)，也可通過(guò)附加各種智能單元及特殊功能單元來(lái)提高PLC的控制能力9.遠(yuǎn)程I/O功能；遠(yuǎn)程I/O功能是指通過(guò)遠(yuǎn)程I/O單元將分散在遠(yuǎn)距離的各種輸入、輸出設(shè)備與PLC主機(jī)相連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接收輸入信號(hào)，傳出輸出信號(hào)。10.通訊聯(lián)網(wǎng)功能；通訊聯(lián)網(wǎng)功能是指通過(guò)PLC之間的聯(lián)網(wǎng)、PLC與上位計(jì)算機(jī)的連接等，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制或數(shù)據(jù)交換，以完成系統(tǒng)規(guī)模較大的復(fù)雜控制11.監(jiān)控功能。監(jiān)控功能是指PLC能監(jiān)視系統(tǒng)各部分運(yùn)行狀態(tài)和進(jìn)程，對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行報(bào)警和記錄，甚至自動(dòng)中止運(yùn)行。也可在線(xiàn)調(diào)整、修改控制程序中的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等設(shè)定值或強(qiáng)制I/O狀態(tài)。2.1.3PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同。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(gè)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2.1PLC原理圖2.1.4PLC掃描過(guò)程圖2.2掃描工作原理可編程序控制器在進(jìn)入RUN狀態(tài)之后，采用循環(huán)掃描方式工作。從第一條指令開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按程序存儲(chǔ)的地址號(hào)遞增的順序逐條執(zhí)行程序，即按順序逐條執(zhí)行程序，直到程序結(jié)束。然后再?gòu)念^開(kāi)始掃描，并周而復(fù)始地重復(fù)進(jìn)行。可編程序控制器工作時(shí)的掃描過(guò)程，包括五個(gè)階段：內(nèi)部處理、通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理。PLC完成一次掃描過(guò)程所需的時(shí)間稱(chēng)為掃描周期。掃描周期的長(zhǎng)短與用戶(hù)程序的長(zhǎng)度和掃描速度有關(guān)。1.PLC的程序執(zhí)行過(guò)程PLC的程序的執(zhí)行過(guò)程一般可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)主要階段，如圖2.2所示。圖2.2PLC的程序執(zhí)行過(guò)程2.PLC的掃描周期在PLC的實(shí)際工作過(guò)程中，每個(gè)掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段外，還要進(jìn)行自診斷、與外設(shè)(如編程器、上位計(jì)算機(jī))通信等處理。即一個(gè)掃描周期還應(yīng)包含自診斷及與外設(shè)通信等時(shí)間。3.PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間PLC采用集中I/O刷新方式，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號(hào)發(fā)生變化，輸入映像寄存器區(qū)的內(nèi)容也不會(huì)改變，還會(huì)影響本次循環(huán)的掃描結(jié)果。輸出信號(hào)的變化滯后于輸入信號(hào)的變化，這產(chǎn)生了PLC的輸入輸出響應(yīng)滯后現(xiàn)象，最大滯后時(shí)間為2-3個(gè)掃描周期。2.2PLC的基本設(shè)計(jì)原則和選型2.2.1PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本原則任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：1.最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求2.保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠3.力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便4.適應(yīng)發(fā)展的需要2.2.2PLC的選型在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。1.輸入輸出(I/O)點(diǎn)數(shù)的估算I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行調(diào)整。2.存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶(hù)應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶(hù)應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)(16位為一個(gè)字)，另外再按此數(shù)的25%考慮余量。3.控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。(1)運(yùn)算功能簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。隨著開(kāi)放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。(2)控制功能控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專(zhuān)用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。例如采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。(3)通信功能大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議(如TCP/IP)，需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)(TCP/IP)相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口(RS2232C/422A/423/485)、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線(xiàn)(含接口設(shè)備和電纜)應(yīng)1：1冗余配置，通信總線(xiàn)應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿(mǎn)足裝置實(shí)際要求。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：(1)PLC為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò)；(2)1臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；(3)PLC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4)專(zhuān)用PLC網(wǎng)絡(luò)(各廠商的專(zhuān)用PLC通信網(wǎng)絡(luò))。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的(如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng))通信處理器。(4)編程功能離線(xiàn)編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線(xiàn)編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線(xiàn)編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線(xiàn)編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表(IL)、結(jié)構(gòu)文本(ST)兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)(IEC6113123)，同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如C，Basic等，以滿(mǎn)足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。(5)診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。(6)處理速度PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶(hù)程序的長(zhǎng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0.2～0.4Ls，因此能適應(yīng)控制要求高、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期(處理器掃描周期)應(yīng)滿(mǎn)足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0.2ms/K。4.機(jī)型的選擇(1)PLC的類(lèi)型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類(lèi)，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類(lèi)；按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶(hù)選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶(hù)可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。(2)輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類(lèi)型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。(4)電源的選擇PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)要求設(shè)計(jì)和選用外，一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿(mǎn)足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。(5)存儲(chǔ)器的選擇由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。

3硬件電路的設(shè)計(jì)3.1控制系統(tǒng)框圖此次設(shè)計(jì)根據(jù)全自動(dòng)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(gè)過(guò)程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，這四個(gè)過(guò)程分別用相應(yīng)的按扭開(kāi)關(guān)來(lái)控制。利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制,用于說(shuō)明PLC控制的原理方法,特點(diǎn)及工作特色。此次全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用了西門(mén)子S7-200系列PLC的特點(diǎn),對(duì)按鈕,電磁閥,開(kāi)關(guān)等其他一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過(guò)程的自動(dòng)據(jù)以要求PLC的控制系統(tǒng)框圖如下圖3.1。圖3.1控制系統(tǒng)框圖

3.2控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)設(shè)備及功能根據(jù)控制過(guò)程中的進(jìn)水、洗滌、脫水、報(bào)警等控制要求，對(duì)控制所需的外部設(shè)備初步設(shè)計(jì)如表3.2表3.2對(duì)應(yīng)設(shè)備及功能表對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備啟動(dòng)按扭進(jìn)水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開(kāi)關(guān)（高水位）洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開(kāi)關(guān)（中水位）洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開(kāi)關(guān)（低水位）脫水桶手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)報(bào)警器手動(dòng)脫水開(kāi)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3.3控制系統(tǒng)原理自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗衣，排水，脫水是通過(guò)水位開(kāi)關(guān)，電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的，水位開(kāi)關(guān)用來(lái)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(shí)，電磁進(jìn)水閥打開(kāi)，將水注入，排水時(shí)，排水閥打開(kāi)，將水排出，洗衣時(shí)，洗滌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，脫水時(shí)，脫水桶啟動(dòng)。3.4PLC的選擇3.4.1I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理選擇I/O點(diǎn)數(shù)既可使系統(tǒng)滿(mǎn)足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)和種類(lèi)應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開(kāi)關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來(lái)確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)?？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)在估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)上再加上20%—30%的備用量。[該系統(tǒng)有11個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)6個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，具體的輸入輸出見(jiàn)表3.3表3.3I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)啟動(dòng)按扭進(jìn)水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開(kāi)關(guān)（高水位）洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開(kāi)關(guān)（中水位）洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開(kāi)關(guān)（低水位）脫水桶手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)報(bào)警器手動(dòng)脫水開(kāi)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3.4.2CPU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(kāi)關(guān)量邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)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(shí)可考慮以下幾點(diǎn)：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一、在線(xiàn)編程和離線(xiàn)編程的選擇。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡(jiǎn)單，小型PLC就能滿(mǎn)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(gè)系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時(shí)由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，完全能滿(mǎn)足全自動(dòng)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。綜上所述此次設(shè)計(jì)選用西門(mén)子S7-200型PLC。3.5PLC外部接線(xiàn)圖如圖3.4所示為洗衣機(jī)示意圖，在圖中ST4為高水位傳感器，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(kāi)開(kāi)始進(jìn)水，當(dāng)水位到達(dá)相應(yīng)水位時(shí)，相應(yīng)的傳感器送出ON信號(hào)否則為OFF,只有當(dāng)水上升到與選擇水位相開(kāi)關(guān)一致時(shí)，YV1關(guān)閉停止進(jìn)水，開(kāi)始洗衣。圖3.4洗衣機(jī)示意圖3.6PLC內(nèi)部接線(xiàn)圖根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求，對(duì)系統(tǒng)控制的I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和PLC型號(hào)進(jìn)行了選擇，現(xiàn)根據(jù)以上的統(tǒng)計(jì)和選擇對(duì)控制系統(tǒng)PLC的內(nèi)部接線(xiàn)設(shè)計(jì)如下圖3.5。圖3.5PLC內(nèi)部接線(xiàn)圖

4軟件的設(shè)計(jì)4.1I/O分配表4.1.1輸入地址分配表列出全自動(dòng)洗衣機(jī)的輸入分配表，見(jiàn)表4.1。表4.1輸入地址分配表輸入地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備I0.0啟動(dòng)按扭I0.1停止按扭I0.2水位選擇開(kāi)關(guān)（高水位）I0.3水位選擇開(kāi)關(guān)（中水位）I0.4水位選擇開(kāi)關(guān)（低水位）I0.5手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)I0.6手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)I0.7高水位傳感器I1.0中水位傳感器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(dòng)洗衣機(jī)的輸出分配表，見(jiàn)表4.2。

表4.2輸出地址分配表輸出地址對(duì)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(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器Q0.3洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器Q0.4脫水Q0.5報(bào)警器4.1.3內(nèi)部元件地址分配表全制動(dòng)洗衣機(jī)控制時(shí)，需用到PLC內(nèi)部的計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行過(guò)程控制，對(duì)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(shí)器/計(jì)時(shí)器對(duì)應(yīng)的作用T37進(jìn)水暫停計(jì)時(shí)T38正洗計(jì)時(shí)T39正洗暫停計(jì)時(shí)T40反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)T41反轉(zhuǎn)暫停計(jì)時(shí)T42脫水計(jì)時(shí)T43報(bào)警計(jì)時(shí)C50正反洗循環(huán)計(jì)數(shù)C51大循環(huán)計(jì)數(shù)4.2系統(tǒng)流程圖4.2.1強(qiáng)制停止流程圖

圖4.1強(qiáng)制停止流程圖4.2.2正常運(yùn)行流程圖全自動(dòng)洗衣機(jī)正常運(yùn)行時(shí)即洗衣機(jī)按照程序設(shè)定依次完成依次洗衣過(guò)程，從選擇水位，按下啟動(dòng)按扭，開(kāi)始進(jìn)水直到水滿(mǎn)（即水位達(dá)到高水位）時(shí)停止進(jìn)水開(kāi)始洗滌正轉(zhuǎn)，洗滌時(shí)，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(kāi)始排水，水位下降到低水位時(shí)開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水，脫水30秒，開(kāi)始清洗，重復(fù)以上過(guò)程，清洗兩遍，清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)。按照以上的工作流程，作出全自動(dòng)洗衣機(jī)的正常運(yùn)行工作流程圖見(jiàn)圖4.2。

圖4.2正常運(yùn)行流程圖4.3程序設(shè)計(jì)4.3.1PLC控制順序功能圖順序功能圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)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(yǔ)言。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制狀態(tài)流程圖見(jiàn)圖4.3圖4.3PLC控制狀態(tài)流程圖

4.3.2系統(tǒng)梯形圖一、梯形圖的特點(diǎn)梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。它由觸點(diǎn)、線(xiàn)圈或功能方框等構(gòu)成，梯形圖左、右的垂直線(xiàn)稱(chēng)為左、右母線(xiàn)。畫(huà)梯形圖時(shí)，從左母線(xiàn)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)觸點(diǎn)和線(xiàn)圈（或功能方框），終止于右母線(xiàn)。在梯形圖中，可以把左母線(xiàn)看作是提供能量的母線(xiàn)。觸點(diǎn)閉合可以使能量流過(guò)，直到下一個(gè)元件；觸點(diǎn)斷開(kāi)將阻止能量流過(guò)。這種能量流，我們稱(chēng)之為“能流”。實(shí)際上，梯形圖是CPU仿真繼電器控制電路圖，使來(lái)自“電源”的“電流”通過(guò)一系列的邏輯控制條件，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果決定邏輯輸出的模擬過(guò)程。梯形圖中的基本編程元素有觸點(diǎn)、線(xiàn)圈和方框。觸點(diǎn)：代表邏輯控制條件。觸點(diǎn)閉合時(shí)表示能量可以流過(guò)。觸點(diǎn)分常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)兩種形式。線(xiàn)圈：通常代表邏輯“輸出”的結(jié)果。能量流到，則該線(xiàn)圈被激勵(lì)。方框：代表某種特定功能的指令。能量流通過(guò)方框時(shí)，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(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)運(yùn)算等。梯形圖中，每個(gè)輸出元素可以構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)。每個(gè)梯形圖網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)或多個(gè)梯級(jí)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(gè)繼電器器線(xiàn)圈為一個(gè)邏輯行，即一層階梯。每一個(gè)邏輯行起于左母線(xiàn)，然后是觸點(diǎn)的連接，最后終止于繼電器線(xiàn)圈或右母線(xiàn)。注意：左母線(xiàn)與線(xiàn)圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線(xiàn)圈與右母線(xiàn)之間不能有任何點(diǎn)，應(yīng)直接連接。(2)一般情況下，在梯形圖中某個(gè)編號(hào)繼電器線(xiàn)圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點(diǎn)可無(wú)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(xiàn)圈輸出。(3)在每個(gè)邏輯行中，串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在上方。如果將串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路放下方，則語(yǔ)句增多，程序變長(zhǎng)。(4)在每個(gè)邏輯行中，并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在左邊。如果將并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路放右邊，則語(yǔ)句增多，程序變長(zhǎng)。(5)梯形圖中，不允許一個(gè)觸點(diǎn)上有雙向“電流”通過(guò)。(6)梯形圖中，當(dāng)多個(gè)邏輯行都具有相同條件時(shí)，為了節(jié)省語(yǔ)句數(shù)量，常將這些邏輯行合并。當(dāng)相同條件復(fù)雜時(shí)，這對(duì)儲(chǔ)存容量小的PLC很有意義。(7)設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，輸入繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)全部按相應(yīng)的輸入設(shè)備為常開(kāi)狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)更為合適，不易出錯(cuò)。因此，也建議盡可能用輸入設(shè)備的常開(kāi)觸點(diǎn)與PLC輸入端連接。如果某些信號(hào)只能用常閉觸點(diǎn)輸入，可以按輸入設(shè)備全部常開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，然后將梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器觸點(diǎn)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(shí)、注意事項(xiàng)、特點(diǎn)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(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖。STEP7-Micro/WIN編程軟件是專(zhuān)為西門(mén)子S7-200而設(shè)計(jì)的，在個(gè)人計(jì)算機(jī)的WINDOWS操作系統(tǒng)下運(yùn)行，功能強(qiáng)大、使用方便、簡(jiǎn)單易學(xué)。其編寫(xiě)好的程序可通過(guò)專(zhuān)用編程線(xiàn)纜下載的PLC中運(yùn)行。也可以導(dǎo)出后在仿