畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

全自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)：機(jī)械制造與自動(dòng)化班級(jí)：2010級(jí)機(jī)械班2011年3月[摘要]本文闡述了應(yīng)用西門(mén)子公司生產(chǎn)的具有高性能價(jià)格比的微型可編程,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)充分利用了培訓(xùn)中講述的可編程控制器(PLC)的多方面設(shè)計(jì)知識(shí)和方法，使得該系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，使其應(yīng)用范圍得到擴(kuò)展。[關(guān)鍵詞]可編程控制器PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)第一章概述1.1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第二章硬件組成 62.2啟動(dòng)按鈕 62.3停止按鈕 62.4高水位 62.5低水位 62.6標(biāo)準(zhǔn)按鈕 62.7柔和按鈕 72.8高水位探測(cè)器 72.9低水位探測(cè)器 72.10進(jìn)水電磁閥 72.11電機(jī)正傳接觸器 72.12電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 72.13排水離合器 72.14脫水離合器 72.15蜂鳴器 8第三章全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)描述 93.2制定控制方案 3.3系統(tǒng)配置 3.4控制面板 3.5PLC外部接線(xiàn)圖 3.6控制系統(tǒng)流程圖 3.7控制心痛時(shí)序圖 第四章性能測(cè)試與分析4.1各個(gè)模塊的調(diào)試 4.2程序的整體測(cè)試 4.3性能分析 結(jié)束語(yǔ)參考文獻(xiàn)附錄(程序源代碼)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。但是傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經(jīng)不能滿(mǎn)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(mǎn)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(mǎn)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)。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桶底，又稱(chēng)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(mǎn)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(xiě)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/0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(zhuān)為工業(yè)控制設(shè)計(jì)的，采取了精選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(hù)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(mén)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。第二章硬件組成選擇西門(mén)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(mén)子S7-200系等之分。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/0,根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)及程序容量，選擇了CPU224作為其主機(jī)。2.2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(hù)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。2.3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(hù)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。2.4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。2.5低水位低水位是指洗衣機(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(hù)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(hù)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(hù)開(kāi)始一次洗衣之前完成。2.6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)，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。2.7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Ｍ瑯拥?，與高、低水位的選擇一樣，用戶(hù)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(hù)一開(kāi)始洗衣之前完成。2.8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。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。2.10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。2.11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。2.12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。2.13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2.14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)。2.15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。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。進(jìn)水電磁閥進(jìn)水電磁閥電機(jī)正傳接觸器電機(jī)反傳接觸器排水離合器高水位探測(cè)器低水位探測(cè)器啟動(dòng)按鈕停止按鈕高水位低水位PLC圖2.1全自動(dòng)洗衣機(jī)硬件系統(tǒng)框圖第三章全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1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(pán)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)按鈕啟動(dòng)按鈕進(jìn)水口高水位探測(cè)器外桶波盤(pán)低水位探測(cè)器排水口洗滌電機(jī)控制按鈕停止按鈕指示燈圖3.1全自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖3.2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)，全自動(dòng)洗衣機(jī)的簡(jiǎn)單工作過(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(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)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，設(shè)定(標(biāo)準(zhǔn)/柔和，高/低水位等)參數(shù)，按下啟動(dòng)按鈕進(jìn)水洗滌排水進(jìn)水洗衣完成脫水排水漂洗進(jìn)水循環(huán)兩次圖3.2全自動(dòng)洗衣機(jī)的簡(jiǎn)單工作過(guò)程3.3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(mén)子S7-200系列的CPU224型的PLC,可以滿(mǎn)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/0點(diǎn)?！た蛇B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/0點(diǎn)或35路模擬量I/0?！?3KB的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間?！?個(gè)獨(dú)立的30KHZ的高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20KHZ的高速脈沖輸出?！?個(gè)RS485通信/編程口。·具有多點(diǎn)接口MPI(MultiPointInterface)通信協(xié)議·具有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接口PPI(PointtoPointInterface)通信協(xié)議·具有自由通信口·I/0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3.1:·主機(jī)中輔助繼電器分配表如表3.2:名稱(chēng)電路器件地址編號(hào)說(shuō)明輸入信號(hào)啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)洗衣機(jī)停止按鈕停止洗衣機(jī)高水位按鈕高水位選擇低水位按鈕低水位選擇標(biāo)準(zhǔn)模式按鈕標(biāo)準(zhǔn)模式選擇柔和模式按鈕柔和模式選擇高水位探測(cè)器高水位檢測(cè)低水位探測(cè)器低水位檢測(cè)輸出信號(hào)進(jìn)水電磁閥進(jìn)水控制電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器電機(jī)正轉(zhuǎn)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器電機(jī)反轉(zhuǎn)控制排水離合器排水控制脫水離合器脫水控制蜂鳴器聲音提示

表3.2全自動(dòng)洗衣機(jī)中PLC主機(jī)中輔助繼電器分配：名稱(chēng)名稱(chēng)地址啟動(dòng)、停止MO.0洗滌1分鐘M1.0M0.1洗滌10分鐘M1.1MO.2洗滌過(guò)程完成M1.2標(biāo)準(zhǔn)模式M0.3漂洗高水位探測(cè)M1.3柔和模式M0.4漂洗低水位探測(cè)M1.4M0.5漂洗1分鐘M1.5洗滌高水位探測(cè)MO.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)正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器1M2.0電機(jī)正轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器2M2.13.4控制面板全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)必須在滿(mǎn)足上述功能以外，還需要考慮外觀(guān)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)。進(jìn)水正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)排水反轉(zhuǎn)脫水蜂鳴器啟動(dòng)停止高水位低水位標(biāo)準(zhǔn)柔和圖3.4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，并且操作面板往往與控制器不放置在一起，這就需要考慮線(xiàn)路布線(xiàn)的3.5PLC外部接線(xiàn)圖根據(jù)PLC主機(jī)的I/0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(xiàn)圖如圖3.5,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)的輸入口I0.1。(2)高水位按鈕連至PLC主機(jī)的輸入口I0.2,低水位按鈕連至PLC主機(jī)的輸入口I0.3。(3)標(biāo)準(zhǔn)模式選擇按鈕連至PLC主機(jī)的輸入口I0.4,柔和模式選擇按鈕連至PLC主機(jī)的輸入口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)的輸入口(1)PLC主機(jī)輸出口Q0.0控制進(jìn)水電磁閥。(2)PLC主機(jī)輸出口Q0.1控制電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器。(3)PLC主機(jī)輸出口Q0.2控制電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器。(4)PLC主機(jī)輸出口Q0.3控制排水離合器。(5)PLC主機(jī)輸出口Q0.4控制脫水離合器。(6)PLC主機(jī)輸出口Q0.5控制蜂鳴器。PLC主機(jī)的外部接線(xiàn)圖如圖3.5?！瘛瘛瘛瘛瘛馜C●MNACKM1KM2KM3AC圖3.5外部接線(xiàn)圖3.6控制系統(tǒng)流程圖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(hù)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5min。14.洗衣機(jī)打開(kāi)排水離合器開(kāi)始排水，并且持續(xù)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(hù)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部分的主流程圖，如圖3.6所示。按下啟動(dòng)按鈕設(shè)置水位高低以及洗衣模式(標(biāo)準(zhǔn)/柔和)脫水持續(xù)時(shí)間T=2min?V完成兩次洗滌過(guò)程?Y漂洗子過(guò)程Y完成兩次漂洗過(guò)程?Y持續(xù)時(shí)間洗滌子過(guò)程蜂鳴器響圖3.6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3.7所示。漂洗子過(guò)程流程圖如圖3.8所示。洗滌子過(guò)程開(kāi)始打開(kāi)電磁閥進(jìn)水水是否到位?N是否選擇了標(biāo)準(zhǔn)模式?Y柔和洗衣子過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)洗衣子過(guò)程柔和洗衣子過(guò)程N(yùn)洗衣時(shí)間T=10min?洗衣時(shí)間T=10min?YYY洗滌子過(guò)程結(jié)束圖3.7洗滌子過(guò)程流程圖漂洗子過(guò)程開(kāi)始打開(kāi)電磁閥進(jìn)水水是否到位?N是否選擇了標(biāo)準(zhǔn)模式?Y柔和洗衣子過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)洗衣子過(guò)程柔和洗衣子過(guò)程N(yùn)洗衣時(shí)間T=5min?Y洗衣時(shí)間T=5min?YYY漂洗子過(guò)程結(jié)束圖3.8漂洗子過(guò)程流程圖電機(jī)正轉(zhuǎn)3s停止1s電機(jī)正轉(zhuǎn)3s停止1s電機(jī)反轉(zhuǎn)3s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。電機(jī)正轉(zhuǎn)5s電機(jī)正轉(zhuǎn)5s停止1s電機(jī)反轉(zhuǎn)5s柔和模式圖3.9標(biāo)準(zhǔn)模式與柔和模式流程圖3.7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(huà)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標(biāo)準(zhǔn)或柔和模式選擇洗滌子過(guò)程漂洗子過(guò)程脫水、排水蜂鳴器循環(huán)兩次循環(huán)兩次2min→圖3.10控制系統(tǒng)時(shí)序圖第四章性能測(cè)試與分析4.1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(xiě)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(xiàn)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(guān)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。4.2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(huà)，那么整體調(diào)試的過(guò)程會(huì)相對(duì)順利很多。4.3性能分析應(yīng)用了S7-200PLC控制器調(diào)用子程序編程功能后，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?！Y(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)幾周的奮戰(zhàn)，我的論文總算是圓滿(mǎn)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S7-200PLC的技術(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，2003[2].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，2004[3].耿文學(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，1996[4].廖常初主編，PLC編程及應(yīng)用，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[5].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，2000[6].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(mén)子S7-200系列PLCCPU224的梯形圖程序如下所示：1.洗衣主程序：SM0.1進(jìn)水閥6 脫水器符號(hào)地址注釋進(jìn)水電磁閥進(jìn)水控制脫水計(jì)時(shí)器脫水時(shí)間計(jì)時(shí)啟動(dòng)按鈕停止按鈕蜂鳴器計(jì)時(shí)器M0.0M0.0符號(hào)地址注釋蜂鳴器計(jì)時(shí)器T38蜂嗚器發(fā)聲時(shí)間計(jì)時(shí)啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)洗衣機(jī)停止按鈕停止洗衣機(jī)M0.1M0.0M0.2/高水位按鈕M0.1M0.1M0.0M0.2/高水位按鈕M0.1符號(hào)地址注釋高水位按鈕高水位選揮低水位按鈕M0.0M0.1M0.2M0.2符號(hào)地址注釋低水位按鈕低水位選擇標(biāo)準(zhǔn)模式按鈕M0.0M0.4)M0.3符號(hào)地址注釋標(biāo)準(zhǔn)模式按鈕標(biāo)準(zhǔn)模式選搖柔和模式按鈕M0.0M0.3M0,4M0.4)符號(hào)地址注釋柔和模式按鈕柔和模式選擇進(jìn)行洗滌子過(guò)程M0.0符號(hào)地址注釋排水離合器00.3排水控制脫水計(jì)時(shí)器T37脫水時(shí)間計(jì)時(shí)脫水離合器Q0.4脫水控制網(wǎng)絡(luò)10/M0.5符號(hào)地址注釋蜂鳴器00.5聲音提示蜂嗚器計(jì)時(shí)器T38蜂鳴器發(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)洗滌過(guò)程循環(huán)初始化?符號(hào)地址注釋洗滌子過(guò)程計(jì)數(shù)當(dāng)前洗滌子過(guò)程進(jìn)行次數(shù)高水位檢測(cè)高水位探測(cè)器洗滌排水計(jì)時(shí)器M0.6符號(hào)地址注釋高水位探測(cè)器高水位檢測(cè)洗滌排水計(jì)時(shí)器T40洗滌排水時(shí)間計(jì)時(shí)低水位探測(cè)器洗滌排水計(jì)時(shí)器M0.7低水位探測(cè)器 )符號(hào)地址注釋低水位探測(cè)器低水位檢測(cè)洗滌排水計(jì)時(shí)器T40洗滌排水時(shí)間計(jì)時(shí)M0.0進(jìn)水電磁閥M0.0進(jìn)水電磁閥 進(jìn)水電磁閥M0.2進(jìn)水控制洗衣1分鐘計(jì)時(shí)洗衣1分鐘計(jì)時(shí)洗滌時(shí)間計(jì)數(shù)器洗滌1分鐘計(jì)數(shù)進(jìn)水控制洗衣1分鐘計(jì)時(shí)洗衣1分鐘計(jì)時(shí)洗滌時(shí)間計(jì)數(shù)器洗滌1分鐘計(jì)數(shù)符號(hào)地址注釋進(jìn)水電磁閥M0.3M0.6M0.3M0.6M0.4M0.7M0.4M0.7洗衣循環(huán)計(jì)時(shí)1分鐘M1.1M1.0M0.6M1.1M1.0符號(hào)地址注釋洗滌計(jì)時(shí)器 洗滌計(jì)時(shí)器M1.0)符號(hào)地址注釋洗滌計(jì)時(shí)器M1.0M1.0洗滌時(shí)間計(jì)數(shù)器R符號(hào)地址注釋洗滌時(shí)間計(jì)數(shù)器洗滌時(shí)間計(jì)數(shù)器洗滌排水計(jì)時(shí)器M1.1 )符號(hào)地址注釋洗滌排水計(jì)時(shí)器洗滌排水時(shí)間計(jì)時(shí)洗滌時(shí)間計(jì)數(shù)器洗滌1分鐘計(jì)數(shù)符號(hào)地址注釋排水離合器排水控制洗滌排水計(jì)時(shí)器洗滌排水時(shí)間計(jì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)11 M0.0M1.2 )NDX漂洗子過(guò)程計(jì)數(shù)I符號(hào)地址注釋漂洗子過(guò)程計(jì)數(shù)VW2當(dāng)前漂洗子過(guò)程進(jìn)行次數(shù)高水位探測(cè)器漂洗排水計(jì)時(shí)器M1.3)M1.3漂洗排水時(shí)間計(jì)時(shí)漂洗排水時(shí)間計(jì)時(shí)進(jìn)水控制M1,4漂洗排水時(shí)間計(jì)時(shí)漂洗排水時(shí)間計(jì)時(shí)進(jìn)水控制M1,4符號(hào)地址注釋高水位探測(cè)器高水位檢測(cè)漂洗排水計(jì)時(shí)器T42低水位探測(cè)器漂洗排水計(jì)時(shí)器M1.4M1.4符號(hào)地址注釋低水位探測(cè)器低水位檢測(cè)漂洗排水計(jì)時(shí)器T42M0.0進(jìn)水電磁閥M0.0進(jìn)水電磁閥M1.3M1.4進(jìn)水電磁閥M0.2M1.4符號(hào)地址注釋進(jìn)水電磁閥Q0.0進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)或菜和洗衣子過(guò)程M0.3SBR_M0.3SBR_標(biāo)準(zhǔn)M1.3M1.3M1.6M1.5漂洗計(jì)時(shí)器符號(hào)地址地址注釋注釋漂洗計(jì)時(shí)器T41漂洗1分鐘計(jì)時(shí) 符號(hào)地址注釋漂洗計(jì)時(shí)器漂洗1分鐘計(jì)時(shí)M1.5M1.5漂洗時(shí)間計(jì)數(shù)器R符號(hào)地址注釋漂洗時(shí)間計(jì)數(shù)器漂洗1分鐘計(jì)數(shù)漂洗時(shí)間計(jì)數(shù)器漂洗排水計(jì)時(shí)器M1.6M1.6符號(hào)地址注釋漂洗排水計(jì)時(shí)器漂洗排水時(shí)間計(jì)時(shí)漂洗時(shí)間計(jì)數(shù)器漂洗1分鐘計(jì)數(shù)M1.6