全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計

PAGE1第一章概述根據(jù)全自動洗衣機(jī)的工作原理,利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制,說明了PLC控制的原理方法,特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子S7-200系列PLC的特點(diǎn),對按鈕,電磁閥,開關(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)洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PLC內(nèi)計數(shù)器控制,所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來編程。只要稍作改變,就可以設(shè)計出諸如要多洗多甩的牛仔類衣物,輕洗輕甩的羊毛類衣物以及通用的標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序,充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電品的實(shí)用性。在洗衣機(jī)控制方面，在PLC問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器占主導(dǎo)地位。但繼電器控制領(lǐng)域有著十分明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差、尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，就必須重新設(shè)計、重新安裝，造成時間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。為了改變這一現(xiàn)狀，PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生了。繼1969年美國數(shù)字設(shè)備公司研制出世界第一臺PLC，并在通用汽車公司自動裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時期，從此，可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來了。在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。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，壽命長等，為了進(jìn)一步提高全自動洗衣機(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來控制全自動洗衣機(jī)這個課題。第二章課題任務(wù)分析2.1整體功能介紹洗衣機(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。全自動洗衣機(jī)中，，這四個過程可做到全自動依次運(yùn)行，直至洗衣結(jié)束。2.2設(shè)備控制要求 全自動洗衣機(jī)控制要求是能實(shí)現(xiàn)”正常運(yùn)行“和”強(qiáng)制停止“兩種控制要求。⑴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)⑵洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停兩秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒⑶如此循環(huán)5次，總共320秒開始排水⑷水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水，脫水30秒⑸開始清洗，重復(fù)（1）到（4），清洗兩遍 ⑹清洗完成，報警3秒并自動停機(jī)⑺若按下排水按扭可以實(shí)現(xiàn)手動排水⑻若按下停車按扭，可實(shí)現(xiàn)手動停止進(jìn)水，排水脫水及報警第三章控制系統(tǒng)的設(shè)計3.1控制系統(tǒng)框圖SS7-200PLC進(jìn)水/排水電磁閥洗滌電機(jī)脫水電機(jī)圖1系統(tǒng)框圖3.2控制系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)備及實(shí)現(xiàn)功能對應(yīng)的外部設(shè)備啟動按扭停止按扭水位選擇開關(guān)（高水位）水位選擇開關(guān)（中水位）水位選擇開關(guān)（低水位）手動排水開關(guān)手動脫水開關(guān)高水位浮球開關(guān)中水位浮球開關(guān)低水位浮球開關(guān)水排空浮球開關(guān)對應(yīng)的輸出設(shè)備進(jìn)水電磁閥排水電磁閥洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器脫水桶報警器3.3控制系統(tǒng)原理自動洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗衣，排水，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(shí)現(xiàn)自動控制的，水位開關(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。第四章硬件電路的設(shè)計4.1系統(tǒng)的選型（1）IO點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計：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)和種類應(yīng)根據(jù)被控對象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點(diǎn)。考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)在估計的總點(diǎn)數(shù)上再加上20%—30%的備用量。該系統(tǒng)有11個數(shù)字輸入點(diǎn)6個數(shù)字輸出點(diǎn)，考慮余量后需要14個數(shù)字輸入點(diǎn)10個輸出點(diǎn)。統(tǒng)計得輸入:啟動按扭停止按扭水位選擇開關(guān)（高水位）水位選擇開關(guān)（中水位）水位選擇開關(guān)（低水位）手動排水開關(guān)手動脫水開關(guān)高水位浮球開關(guān)中水位浮球開關(guān)低水位浮球開關(guān)水排空浮球開關(guān)統(tǒng)計得輸出:進(jìn)水電磁閥排水電磁閥洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器脫水桶報警器（2）用戶存儲器容量的估算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1—2KB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(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)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(yàn)，每個I/O點(diǎn)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：10—20B/點(diǎn)開關(guān)量輸出元件：5—10B/點(diǎn)定時器/計數(shù)器：2B/個 模擬量：100—150B/個通信接口：一個接口一般需要300B以上根據(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(diǎn)6個數(shù)字輸出點(diǎn)，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。（3）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(yùn)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(diǎn)：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、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。綜上所述，結(jié)合下表分析CPU221CPU222CPU224CPU226程序存儲器2048字4096字用戶數(shù)據(jù)存儲器1024字2560字用戶存儲器類型EEPROM數(shù)據(jù)后備典型時間50h190h本機(jī)IO6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出擴(kuò)展模塊數(shù)量無2個7個數(shù)字量IO印象區(qū)大小256（128入/128出）模擬量IO印象區(qū)大小無16入/16出32入/32出33Hz布爾指令執(zhí)行速度0.37/微妙/指令內(nèi)部繼電器256計數(shù)器/定時器256/256順序控制繼電器256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(diǎn)和10個數(shù)字量輸出點(diǎn)，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。綜上所述選用西門子S7-200型PLC4.2CPU單元設(shè)計

集成的24V負(fù)載電源，可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU221，222具有180mA輸出，CPU224，CPU224XP，CPU226分別輸出280mA，400mA?？捎秘?fù)載電源。本設(shè)計中所用CPU為CPU224。

本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)

CPU224有14DI/10DO

本機(jī)模擬最輸入/輸出點(diǎn)

CPU224XP有2個AI/1AO。4.3硬件接線圖4.4通訊方式

內(nèi)部集成的PPI接口為用戶提供強(qiáng)大的通訊功能。PPI接口為RS485，可在三種方式下工作：

1.PPI方式：PPI通訊協(xié)議是西門子專門為S7-200系列PLC開發(fā)的通訊協(xié)議。通過普通的兩芯屏蔽雙絞電纜進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。波特率為9.6kbit/s,19.2kbit/s和187.5kbit/s。CPU上集成的編程口同時就是PPI通訊聯(lián)網(wǎng)接口。

2.MPI方式：通過內(nèi)置接口連接到MPI網(wǎng)絡(luò)上。波特率為19.2kbit/s,187.5kbit/s。S7-200可與S7-300/400通訊，S7-200CPU在MPI網(wǎng)絡(luò)中作為從站，彼此間不能通訊。

3.自由通訊口方式：是一個很有特色的功能。S7-200PLC可以與任何通訊協(xié)議公開的其他設(shè)備進(jìn)行通訊。即可以由用戶自行定義通訊協(xié)議。波特率最高38.4kbit/s。

4.PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)：CPU222、224XP、226可以通過增加EM277的方法支持PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。最高傳輸速率為12Mbit/s。4.5EEPROM存儲器模塊（選件）

可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進(jìn)行輔助軟件歸檔工作。4.6電池模塊

用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。4.7通訊模塊品牌：SIEMENS-西門子名稱：通訊模塊SINAUTTIM4R-IE型號：SINAUTTIM4R-IE有四個接口用于單一和冗余的傳輸：

2個組合的RS232/RS485接口用于連接經(jīng)典的WAN，如專線、無線或撥號網(wǎng)絡(luò)

RJ45接口用于連接到基于IP的網(wǎng)絡(luò)（WAN或LAN），如FOC、DSL、GPRS等

緊湊的部件用于多種用途：

作為獨(dú)立部件（獨(dú)立運(yùn)行無需S7-300

CPU），TIM可以承擔(dān)SINAUT通訊用于一個或多個S7-400

PLC或控制中心PC

(SINAUT

ST7cc或ST7sc)；此時連接是通過TIM的Ethernet口之一進(jìn)行

在S7-300

PLC中作為通訊處理器（CP）

S7-400

CPU或控制中心PC因此能夠執(zhí)行SINAUT通訊：

經(jīng)兩個任意的SINAUT

WAN網(wǎng)絡(luò)與SINAUT

ST7搭檔

經(jīng)兩個基于IP的網(wǎng)絡(luò)與SINAUT

ST7用戶

所有四個接口可以同時用于SINAUT通訊。

四個傳輸路徑可互不相同并且每個路徑可獨(dú)立運(yùn)行，或工作于冗余組合。

方便地建立冗余傳輸路徑經(jīng)兩個經(jīng)典WAN、兩個基于IP的網(wǎng)絡(luò)或WAN

+

基于IP的網(wǎng)絡(luò)的組合。

如果作為CP置于S7-300

PLC中，可使用附加的通訊：

與CPU通訊

經(jīng)此CPU的MPI接口與其它連接到MPI總線的CPU和控制中心PC(ST7cc,

ST7sc)

與機(jī)架中其它的TIM

消息存儲器高達(dá)56

000數(shù)據(jù)消息幀SIMATICS7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。

S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：極高的可靠性極豐富的指令集易于掌握便捷的操作豐富的內(nèi)置集成功能實(shí)時特性強(qiáng)勁的通訊能力

S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動系統(tǒng)。

第五章軟件的設(shè)計5.1I/O分配數(shù)字量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高水位浮球開關(guān)I1.0中水位浮球開關(guān)I1.1低水位浮球開關(guān)I1.2水排空浮球開關(guān)數(shù)字量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脫水桶Q0.5報警器內(nèi)部位元件地址分配表定時器/計時器對應(yīng)的作用T37進(jìn)水暫停計時T38正洗計時T42正洗暫停計時T39反轉(zhuǎn)計時T43反轉(zhuǎn)暫停計時T40脫水計時T41報警計時C50正反洗循環(huán)計數(shù)C51大循環(huán)計數(shù)5.2流程圖全自動洗衣機(jī)控制要求是能實(shí)現(xiàn)”正常運(yùn)行“和”強(qiáng)制停止“兩種控制要求。（1）強(qiáng)制性停止流程圖脫水脫水（2）正常運(yùn)行流程圖5.3源程序在本程序中，M0.0是按下啟動按扭的輔助繼電器；M0.1是判斷洗衣機(jī)水位是否和設(shè)定水位不一致的輔助繼電器；M0.2是判斷洗衣機(jī)水位是否和設(shè)定水位一致的輔助繼電器；M0.3是停止自動洗衣的輔助繼電器。NETWORK1按下啟動按扭，開始洗衣LDI0.0OM0.0ANI0.1=M0.0NETWORK2洗衣機(jī)水位與設(shè)定水位不一致輔助繼電器LDI0.2ANI0.7LDI0.3ANI1.0OLDLDI0.4ANI1.1OLD=M0.1OLD=M0.1NETWORK3洗衣機(jī)水位與設(shè)定水位相一致輔助繼電器LDI0.2AI0.7LDI0.3AI1.0OLDLDI0.4AI1.1OLD=M0.2NETWORK4停止自動洗衣輔助繼電器LDI0.1OM0.3ANI0.0=M0.3所對應(yīng)的梯形圖如圖所示。5.3.1進(jìn)水在正常情況下，按下啟動按鈕或者脫水完畢，而且洗衣大循環(huán)未到2次時，開始進(jìn)水，當(dāng)水位到設(shè)定水位后停止進(jìn)水，等待2分后進(jìn)入洗衣過程。在強(qiáng)制停止情況下，當(dāng)停止按鈕按下時立即停止進(jìn)水。它的助記符程序?yàn)椋篘ETWORK5進(jìn)水到設(shè)定的水位LDM0.0LDT40ANC51OLDOQ0.0AM0.1ANI0.1=Q0.0NETWORK6進(jìn)水到設(shè)定的水位后等待2sLDM0.2AN10.1ANQ0.2AN10.3TONT37，+20所對應(yīng)的梯形圖如圖所示。5.3.2洗衣進(jìn)水到設(shè)定水位2s后，開始洗衣，先正轉(zhuǎn)30s，停止2s然后再反轉(zhuǎn)30s，停止2s這樣循環(huán)5次后進(jìn)入排水過程。NETWORK7洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)30sLDT37LDNC50AT39OLDOQ0.2ANT38=Q0.2TONT38，+300NETWORK8洗滌電動機(jī)停2sLDT38ONT42OT39TONT42，+20NETWORK9洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)300sLDT42ANC50OQ0.3ANT39=Q0.3TONT39，+300NETWORK10洗滌電動機(jī)停2sLDT39TONT43，+20所對應(yīng)的梯形圖如圖所示5.3.3排水洗衣過程完畢后，進(jìn)入排水過程。水排空后停止排水。它的助記符程序?yàn)椋篘ETWORK10洗衣小循環(huán)5次LDQ0.3LDQ0.1CTUC50，+5NETWORK11排水，直至水排空LDC50OQ0.1ANI0.1ANI1.2LDM0.3AI0.5OLD=Q0.1所對應(yīng)的梯形圖如圖所示。5.3.4脫水水排空后，開始脫水，脫水30s后停止脫水。因?yàn)榕袛嗨趴帐欠裨谂潘戤吅?，所以要用到排水完畢輔助繼電器。它的助記符程序?yàn)椋篘ETWORK12排水完畢輔助繼電器LDQ0.1OM0.4ANQ0.4=M0.4NETWORK13脫水30sLDI1.2AM0.4OQ0.4ANT40ANI0.1OI0.6=Q0.4TONT40，+300所對應(yīng)的梯形圖如圖所示。5.3.5洗完報警洗衣大循環(huán)3次后，開始洗完報警過程，3s后停止報警，這樣整個過程結(jié)束。它的助記符程序?yàn)椋篘ETWORK14洗衣大循環(huán)3次LDQ0.4LDQ0.5CTUC51，+3NETWORK15報警3sLDC51OQ0.5ANT41=Q0.5TONT41，+30所對應(yīng)的梯形圖如圖所顯示5.4程序運(yùn)行過程分析按下啟動按鈕，I0.0接通，M0.0接通并自保，Q0.0接通，進(jìn)水。到高水位時，I0.7接通，I0.7常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.0斷開，進(jìn)水停止；I0.7常開觸點(diǎn)閉合，Q0.2接通，正洗，T38開始計時，T38計時到，T38常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.2斷開，正洗暫停；T38常開觸點(diǎn)閉合，使得T38自保，T42開始計時。T42計時到，T42常開觸點(diǎn)閉合，Q0.3接通，反洗，T39開始計時。T39計時到，T39常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.3斷開，反洗暫停；T39常開觸點(diǎn)閉合，使T39自保，T43開始計時。T43計時到，T43常開觸點(diǎn)閉合，C50計一次數(shù)；T43常閉觸點(diǎn)斷開，使T38、T42、T39、T43復(fù)位，Q0.0又接通，重復(fù)進(jìn)行以上從正洗開始的全部動作，直到C50計滿5次數(shù)時，C50常開觸點(diǎn)接通，Q0.1接通并自保，排水，C50復(fù)位，準(zhǔn)備下一次循環(huán)時再計數(shù)。排水到低水位時，I1.1斷開，I1.1常閉觸點(diǎn)閉合，Q0.2、Q0.4接通，脫水，T40開始計時。T40計時到，T40常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.1、Q0.2、Q0.4斷開，停止排水和脫水；T40常開觸點(diǎn)接通，C51計一次數(shù)。Q0.1常閉觸點(diǎn)閉合，Q0.0又接通，重復(fù)進(jìn)行從進(jìn)水開始的全部動作，直到C51計滿2次數(shù)時，C51常閉觸點(diǎn)斷開，M0.0斷開，停止洗滌；C51常開觸點(diǎn)接通，Q0.5接通并自保，報警。C51常開觸點(diǎn)接通又使C51復(fù)位，C51常閉觸點(diǎn)閉合，準(zhǔn)備好下一次啟動。Q0.5常開觸點(diǎn)接通，T41開始計時。T41計時到，T41常閉觸點(diǎn)斷開，停止報警。運(yùn)行中按停止按鈕時，I0.1常閉觸點(diǎn)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(diǎn)閉合，Q0.1接通并自保，進(jìn)行手動排水。5.5程序的下載、安裝和調(diào)試將各個輸入輸出端子和實(shí)際控制系統(tǒng)中的按鈕、所需控制設(shè)備正確連接，完成硬件的安裝。全自動洗衣機(jī)程序是由STEP-7Micro/Win32軟件的指令完成，正常工作時程序存放在存儲卡中，若要修改程序，先將PLC設(shè)定在STOP狀態(tài)下，運(yùn)行STEP7-Micro/Win32編程軟件，打開全自動洗衣機(jī)程序，即可在線調(diào)試，也可用編程器進(jìn)行調(diào)試。第六章PLC和單片機(jī)控制的對比6.1簡述PLC和單片機(jī)PLC的全稱是ProgrammableLogicController（可編過程控制器）PLC是一種產(chǎn)品，但這種產(chǎn)品有點(diǎn)特別，在沒有下載控制程序之前，它不具備任何控制功能，也就是說，沒有應(yīng)用程序的PLC是毫無用處的。PLC實(shí)際上是專為工業(yè)環(huán)境使用的通用控制平臺，它必須進(jìn)行二次開發(fā)才能完成最終控制目的，因此，它還需程序編輯/調(diào)試軟件的配合。按計算機(jī)專家的原始定義，計算機(jī)系統(tǒng)由五大部分--即控制單元（CU）、算術(shù)運(yùn)算單元（ALU）、存儲器（Memory）、輸入設(shè)備（Input）、輸出設(shè)備（Output）組成。早期計算機(jī)（晶體管的或集成電路的，不包括電子管的）的CU或ALU由一塊甚至多塊電路板組成，CU和ALU是分離的，隨著集成度的提高，CU和ALU合在一塊就組成了中央處理單元（CPU）,接著將CPU集成到單塊集成電路中就產(chǎn)生MPU或MCU,出現(xiàn)了如Intel4004、8008、8080，8085、8086、8088、Z80等MPU。此后，MPU的發(fā)展產(chǎn)生了兩條分支，一支往高性能、高速度、大容量方向發(fā)展，典型芯片如：Intel80186、286、386、486、586、P2、P3、P4等，速度從4.7MHz到現(xiàn)在的3.2GHz。另一支則往多功能方向發(fā)展，將存儲器(ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASHROM、SRAM等)、輸入/出接口（Timer/Counter、PWM、ADC/DAC、UART、IIC、SPI、RTC、PCA、FPGA等）全部集成在一塊集成電路中而成為SOC（SystemOnaChip）。依愚之見，這就是當(dāng)今廣泛應(yīng)用的單片計算機(jī)，簡稱單片機(jī)。單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：體積小、重量輕、易于維護(hù)、控制電壓要求低、價格低。6.2用單片機(jī)和PLC分別做系統(tǒng)的比較所謂單片機(jī)系統(tǒng)就是采用目前市場上的單片機(jī)CPU及其它外圍芯片，根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計電路板，最終設(shè)計成一臺簡易的計算機(jī)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計程序以達(dá)到所要求的控制功能。這種形式在80年代國內(nèi)很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面的限制，目前除了儀表上仍然采用外，在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用已逐步被PLC所代替。單片機(jī)的可靠性：由于目前國內(nèi)市場上的單片機(jī)芯片的品質(zhì)良莠不齊，很大一部分還是國外篩選出來的次等品，加上其它外圍元件（如電阻、電容等）的參數(shù)離散性也很大，批量小的產(chǎn)品不可能經(jīng)過篩選配對等技術(shù)處理，因此這樣的產(chǎn)品很難做到很好的一致性和高可靠性，因?yàn)槿我辉膮?shù)偏離設(shè)計要求都會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。另外，單片機(jī)的所有器件均不是工業(yè)級的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力很弱，而國內(nèi)的電源一般都很差，加上壓片機(jī)的變頻調(diào)速對電源的干擾很大，因此，更可能引起單片機(jī)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。單片機(jī)的可擴(kuò)展性：由于單片機(jī)的線路是根據(jù)一定的功能要求特別設(shè)計的，所以要增加一個功能就要重新設(shè)計線路，而且對應(yīng)的程序都要重新設(shè)計。這樣對于增加功能的開發(fā)成本和周期都會增加。單片機(jī)的可維護(hù)性：一旦單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很難診斷出故障元件，最簡單的方法是更換整個系統(tǒng)，這樣維修成本增加了。操作：現(xiàn)在國內(nèi)單片機(jī)系統(tǒng)的操作均采用自設(shè)計的鍵盤，設(shè)定數(shù)據(jù)用撥碼開關(guān)，顯示用LED，整個面板顯得繁鎖，而且為了減少操作鍵，設(shè)計時往往一鍵多用，操作人員很難脫開說明書操作。特別是故障顯示只能顯示故障代碼，一旦發(fā)生故障，操作人員必須翻閱說明書方能發(fā)現(xiàn)故障所在，最終按說明書指示排除故障，這樣排除故障的時間相對較長?？傊@樣的人機(jī)對話不夠友善。特點(diǎn)：不可靠，價格便宜?？删幊炭刂破鳎≒LC）：所謂PLC系統(tǒng)就是采用目前市場上各大工業(yè)控制廠家生產(chǎn)的可編程控制器，根據(jù)要求選用不同的模塊，在此基礎(chǔ)上設(shè)計程序以達(dá)到所設(shè)計的功能。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用最為廣泛。我公司生產(chǎn)的GZPK100系列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機(jī)就采用PLC的控制方式。PLC的可靠性：進(jìn)口PLC采用的CPU都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計的工業(yè)級專用處理器，其余各元件也是直接向生產(chǎn)廠家購買的，經(jīng)過嚴(yán)格挑選的工業(yè)級元件，另外它的電源模塊也是集各大公司工業(yè)控制的經(jīng)驗(yàn)而特別設(shè)計的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力有很大提高，即使在電源很差和變頻調(diào)速的干擾下仍能正常工作。PLC的可擴(kuò)展性：要增加一個功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對應(yīng)的程序，而PLC的編程相對比較簡單，這樣對于開發(fā)周期會縮短。PLC的可維護(hù)性：PLC本身有很強(qiáng)的自診斷功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件，即使非專業(yè)人員也能維修，如果故障由于程序設(shè)計不合理引起，由于它提供完善的調(diào)試工具，要找出故障也較為簡單。操作：PLC的操作采用觸摸式操作終端，人機(jī)界面，全屏顯示，上面設(shè)計了很詳盡的操作指南，即使第一次使用，也能根據(jù)提示順利操作，這就降低了對操作人員的要求，一般工人也能很快掌握。另外，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，畫面自動切換到故障提示畫面，提示故障原因和排除方法。甚至可以顯示故障在機(jī)器上的位置，維修人員可以根據(jù)提示很快排除故障。特點(diǎn)：價格與前二種控制器相比略貴，可靠性好，操作簡單。綜合以上的分析和比較，最終決定采用PLC。6.3用PLC做系統(tǒng)的洗衣機(jī)的特性洗衣機(jī)是國內(nèi)家電業(yè)唯一不打價格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國產(chǎn)洗衣機(jī)無論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步。縱觀省會的洗衣機(jī)市場，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一直在市場上占主導(dǎo)地位。市場需要什么樣的洗衣機(jī)洗衣機(jī)無論在質(zhì)量、技術(shù)、功能還是在外觀上面，誰能接近于為人們的生活服務(wù)這一主題，誰就能得到長足的進(jìn)步和發(fā)展。今后一段時間，以下幾種洗衣機(jī)將是市場和消費(fèi)者的最愛。高度自動化從最初的單桶洗衣機(jī)到雙桶、套桶洗衣機(jī)、全自動洗衣機(jī)，再到智能全模糊控制洗衣機(jī)?？傊?，每一次技術(shù)的進(jìn)步都極大地推動了洗衣機(jī)自動化程度的提高。品種多樣化波輪式、滾筒式和仿生搓洗式洗衣機(jī)滿足了不同偏好的消費(fèi)者的需求。節(jié)能和健康化現(xiàn)在的消費(fèi)者在節(jié)能方面對家電提出了更高的要求，對于健康型洗衣機(jī)更是人們趨之若騖的首選。大容量和微型化大容量洗衣機(jī)滿足了人們洗大件衣物的需求。同時，微型化洗衣機(jī)也備受青睞，如市場上出現(xiàn)的1．5公斤、2．5公斤不等的海爾小小神童洗衣機(jī)，可以滿足少量衣物即時洗的需要。組合化榮事達(dá)集團(tuán)最近推出的子母分洗式洗衣機(jī)，正好迎合了這部分消費(fèi)者的需求，它的大桶容量為5．5公斤，小桶容量為2．5公升，兩桶并列，縮小了較大一部分空間，而且具有人工智能模糊控制功能。滿足了不同衣物分開洗、大量衣物同時洗、小件衣物即時洗的需求，開創(chuàng)了健康洗滌新概念，深受消費(fèi)者的喜愛，組合化的另一個體現(xiàn)就是把洗滌、漂洗、脫水和烘干功能集于一身。全自動洗衣機(jī)：大品牌當(dāng)霸主近年來，根據(jù)對全自動洗衣機(jī)銷售的品牌監(jiān)測情況看，兩大主導(dǎo)品牌占據(jù)主要市場地位。海爾進(jìn)軍家用全自動洗衣機(jī)市場后，憑借品牌優(yōu)勢，迅速打開市場。小天鵝作為國內(nèi)最早出現(xiàn)的家用全自動洗衣機(jī)品牌，牢牢地占據(jù)一定的市場份額。兩大品牌高居前10位品牌之先，市場綜合占有率分別為27．44％和23．57％。國外品牌的實(shí)力不可忽視。雖然目前國外品牌市場綜合占有率還不很高，但在前10位品牌中已占據(jù)了5位，他們分別是三洋、松下、LG、惠而浦和三星，其中三洋和松下位居前5之列。一些國外品牌根據(jù)中國市場的情況改變了價格策略，在定價上充分參考了國產(chǎn)品牌的價格，有些甚至比國產(chǎn)品牌還要低，而在功能上又比較先進(jìn)，因此吸引了一部分消費(fèi)者的目光。洗衣機(jī)：個性最時髦我國家用電動洗衣機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展已進(jìn)入成熟期，全國家用電動洗衣機(jī)年產(chǎn)量超過10萬臺的企業(yè)超過100家。就品種而言，波輪式、攪拌式、滾筒式洗衣機(jī)滿足了不同消費(fèi)者的需求。在今后一個時期內(nèi)，家用電動洗衣機(jī)的產(chǎn)品性能質(zhì)量將是企業(yè)競爭的焦點(diǎn)，開發(fā)新型的產(chǎn)品是競爭獲勝的主要手段。今后，家用電動洗衣機(jī)將朝著多功能、節(jié)電、節(jié)水方向發(fā)展。多功能主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、去污能力的多樣化。如去除蛋白質(zhì)、皮脂、血漬、奶漬、咖啡、果汁的能力。2、洗滌容量的多樣化。洗滌容量可以從0．5kg到13kg。3、控制方式的多樣化。如機(jī)械定時器、電動程控器、電子程控器、模糊電腦控制。4、外觀造型多樣化。為適應(yīng)不同消費(fèi)層次的需求，洗衣機(jī)的外觀形狀及顏色將是各種各樣的。節(jié)電、節(jié)水是今后我國家用電動洗衣機(jī)發(fā)展的主流。目前，我國正在修訂的國標(biāo)GB4288已將用電量、用水量指標(biāo)列入了其考核的主要指標(biāo)。另外，為了引導(dǎo)消費(fèi)和指導(dǎo)洗衣機(jī)制造企業(yè)的設(shè)計和制造，新國標(biāo)GB4288將洗凈比、用電量、用水量、噪聲、含水率、壽命這6個主要性能指標(biāo)進(jìn)行分等級考核，即以上6個指標(biāo)分別分為A、B、C、D4個級別。消費(fèi)者可根據(jù)自己的需要選擇不同級別的產(chǎn)品。第七章結(jié)束語通過本系統(tǒng)的設(shè)計，對全自動洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)有了深入的理解。全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子PLC的特點(diǎn)，對按鈕、電磁閥、開關(guān)等其他一些輸入輸出點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PLC內(nèi)計數(shù)器控制,所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間?？梢园焉厦嬖O(shè)定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來編程。只要稍作改變,就可以設(shè)計出諸如要多洗多甩的牛仔類衣物,輕洗輕甩的羊毛類衣物以及通用的標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序,充分表其實(shí)用性。通過這次設(shè)計，對自動控制原理及應(yīng)用有了進(jìn)一步認(rèn)識，設(shè)計中，我們遇到不懂或不明白的地方。除了查閱相關(guān)資料，俞老師也給了我們很多的指導(dǎo)?？傊?，這次設(shè)計為我們打開了以后面向?qū)嶋H應(yīng)用的大門，為我們以后做各項(xiàng)工作和進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。它好比一個燈塔，為我們指明了遠(yuǎn)行的航向；好比一顆啟明星，為我們指明了前進(jìn)的道路。第八章畢業(yè)設(shè)計總結(jié)時間匆匆流逝，轉(zhuǎn)眼間到了畢業(yè)答辯的時間，此時的心情既緊張又興奮，興奮的是幾個月的辛苦終于到了驗(yàn)收的時候了。緊張的是不知道畢業(yè)答辯會是什么樣子，到目前為止，我依舊沒有太多的把握，只能全力以赴；對答辯充滿好奇的同時，我又有那么一點(diǎn)點(diǎn)的興奮，又有那么點(diǎn)退縮；回想幾個月的設(shè)計過程還真懷念?。‰m說是苦了一點(diǎn)，但苦中有甜啊，其中查閱了大量的資料，充實(shí)了自己的知識，彌補(bǔ)了自己不足。平時總覺得自己已經(jīng)懂得很多了，一旦設(shè)計起來，才發(fā)現(xiàn)自己其實(shí)還差的遠(yuǎn)，實(shí)踐才是最好的證明。在一個多月的設(shè)計過程中學(xué)到了許多東西，不僅僅是畢業(yè)設(shè)計中的。也學(xué)到了不少其它的東西。設(shè)計中，我們遇到不懂或不明白的地方。除了查閱相關(guān)資料，俞老師也給了我們很多的指導(dǎo)，在老師的指導(dǎo)下改進(jìn)設(shè)計方案，為了一個問題苦苦思索，為一個問題的圓滿解決而高興，其中的困惑、苦惱、興奮激動只有自己知道?；蛟S開始的時候還有一些膽怯，但當(dāng)一切將要結(jié)束時又有一絲懷念。我明白了不去試過，怎知道路的艱辛快樂?！芭笥选?，我對自己說，“加油??！黑暗將被黎明所沖破。我們已經(jīng)到了沖刺的時候了。”加油，加油，再加油！為了我們這三年的成果，為了我們這一個月來的設(shè)計，再加一把勁，將勝利的果實(shí)盡最大可能全部收獲。時鐘一天天的過去，答辯的日子一天天的來臨，想著自己即將畢業(yè)，又將踏入新而陌生的社會，我絲毫不敢有半點(diǎn)怠慢，奮力拼搏是我向預(yù)定目標(biāo)不斷追求的體現(xiàn)。通過這大學(xué)三年中不算太長時間的畢業(yè)設(shè)計，我深深的明白了這樣一個道理：沒有我們不懂的東西，只是我們尚未去了解。總結(jié)一個多月來的設(shè)計，體會如下：首先，任何工作都的與人打交道，畢業(yè)設(shè)計也不例外，這就需要我們充分的利用好彼此的力量，充分的協(xié)作，針對設(shè)計中出現(xiàn)的問題