基于PLC控制全自動洗衣機畢業(yè)設(shè)計論文.doc

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1、淄博機電高等?？茖W(xué)校 畢業(yè)設(shè)計論文 論文題目：全自動洗衣機的控制設(shè)計系 部 自動控制系 專 業(yè) 電氣自動化技術(shù) 班 級 P13電氣自動化一班 學(xué)生姓名 崔康平 學(xué) 號 201303220035 指導(dǎo)教師 樊曉珂 2016年 05月 15日摘要本文描述了采用可編程控制器（PLC）作為核心控制部件，并利用計算機進行模擬監(jiān)控的全自動洗衣機控制系統(tǒng)。文章介紹了洗衣機的結(jié)構(gòu)，對全自動洗衣機的控制系統(tǒng)進行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了基于PLC的全自動洗衣機控制方案，并對方案進行了論證，根據(jù)洗衣機的工作原理，設(shè)計了流程及程序，對按鈕，等其它一些輸入/輸出點進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。由于洗滌，排水，

2、脫水的時間均由PLC內(nèi)計數(shù)器控制，所以只要改變定時器參數(shù)就可以改變時間。對其中軟件設(shè)計、硬件設(shè)計等問題進行了分析和研究，實現(xiàn)了全自動洗衣機的正常運行、簡易模式及強制性停止功能。具有智能化程度高、安全可靠、方便、靈活等特點。關(guān)鍵詞：PLC 自動 定時器 控制AbstractThis paper describes the use of programmable logic controller (PLC) as the core control unit, and monitoring the use of computer simulation control system for autom

3、atic washing machine. This paper introduces the structure of the washing machine, full automatic washing machine control system is analyzed, on this basis was proposed based on fully automatic washing machine PLC control program, and a demonstration program, according to the washing machine working

4、principle, design a process and procedures, buttons, and other some input / output control points to achieve the automation of the process of washing laundry. As washing, drainage, dewatering of the time by the counter within the PLC control, so long as the parameters can change the timer time. On w

5、hich software design, hardware design issues such as analysis and research, to achieve the normal operation of the automatic washing machine, simple patterns and mandatory stop function. With a high degree of intelligence, secure, reliable, convenient and flexible.Key word: PLC automatic Timer contr

6、ol 目 錄第1章 緒論11.1 選題背景意義11.2 洗衣機的發(fā)展歷史11.3 控制系統(tǒng)的選擇21.4 本次畢業(yè)設(shè)計主要研究的內(nèi)容3第2章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的控制要求42.1 全自動洗衣機的工作原理42.2 設(shè)備控制要求5第3章 硬件的理論與設(shè)計63.1 全自動洗衣機整體結(jié)構(gòu)圖63.2 硬件設(shè)計73.3 繼電器83.4 可編程序控制器93.5 洗衣機的組態(tài)仿真界面14第4章 軟件設(shè)計184.1 I/O分配表184.2 洗衣機PLC運行過程分析204.3 程序的流程圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置214.4 梯形圖24第五章 結(jié)束語27致謝28參考文獻29附 錄30河南機電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文第1章 緒

7、論本章闡述了畢業(yè)論文選題的背景意義、洗衣機的發(fā)展歷史以及自動化控制在工業(yè)生產(chǎn)和生活中所體現(xiàn)的應(yīng)用價值，包括目前的應(yīng)用范圍及發(fā)展的前景。1.1 選題背景意義洗衣機是人們?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。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的自動化程度的要求了。洗衣機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作為控制器，就能很好地滿足全自動洗衣機對自動化的要求，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)展使得洗衣機由初始的半自動式洗衣機發(fā)展到現(xiàn)在的全自動洗衣機，又正在向

8、智能化洗衣機方向發(fā)展。1.2 洗衣機的發(fā)展歷史從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務(wù)勞動，而在洗衣機出現(xiàn)以前，對于許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是：辛苦勞累。 1874年，“手洗時代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)有人發(fā)明了木制手搖洗衣機。發(fā)明者是美國人比爾布萊克斯。布萊克斯的洗衣機構(gòu)造極為簡單，是在木筒里裝上6塊葉片，用手柄和齒輪傳動，使衣服在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)，從而達到“凈衣”的目的。這套裝置的問世，讓那些為提高生活效率而冥思苦想的人士大受啟發(fā)，洗衣機的改進過程開始大大加快。 1880年，美國又出現(xiàn)了蒸汽洗衣機，蒸汽動力開始取

9、代人力。 之后，水力洗衣機、內(nèi)燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。到1911年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機。電動洗衣機的問世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。電動洗衣機幾經(jīng)完善，在1922年迎來一種嶄新的洗衣方式“攪拌式”。攪拌式洗衣機由美國瑪依塔格公司研制成功。這種洗衣機是在筒中心裝上一個立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動機帶動立軸，進行周期性的正反擺動，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦，以此滌蕩污垢。攪拌式洗衣機結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，受到人們的普遍歡迎。不過10年之后，美國本德克斯航空公司宣布，他們研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣機，洗滌、漂洗、脫水在同一個滾筒內(nèi)完成。這意味著電動洗衣機的型式躍上一個新臺階，朝

10、自動化又前進了一大步！直至今日，滾筒式洗衣機在歐美國家仍得到廣泛應(yīng)用。 隨著工業(yè)化的加速，世界各國也加快了洗衣機研制的步伐。首先由英國研制并推出了一種噴流式洗衣機，它是靠筒體一側(cè)的運轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。1955年，在引進英國噴流式洗衣機的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成。 20世紀(jì)60年代以后，洗衣機在一些發(fā)達國家的消費市場開始形成系列，家庭普及率迅速上升。此間洗衣機在日本的發(fā)展備受矚目。60年代的日本出現(xiàn)了帶干桶的雙桶洗衣機，人們稱之為“半自動型洗衣機”。7

11、0年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動洗衣機。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機橫空出世，讓人耳目一新。到80年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機操作更簡便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時尚進入90年代，由于電機調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機實現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。此后，隨著電機驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機直接驅(qū)動式洗衣機，省去了齒輪傳動和變速機構(gòu)，引發(fā)了洗衣機驅(qū)動方式的巨大革命。1.3 控制系統(tǒng)的選擇現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求做出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極

12、高的可靠性和靈活性，可編程控制器簡稱PLC（Programmable Logic Controller）正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。PLC的應(yīng)用面廣、功能強大、使用方便，是當(dāng)代工業(yè)自動化的主要設(shè)備之一。PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)中，當(dāng)然PLC在其他領(lǐng)域也得到了迅速的發(fā)展。在發(fā)達的工業(yè)國家，PLC已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在所有的工業(yè)部門，隨著其性能價格比的不斷提高，應(yīng)用范圍不斷擴大，在我國有越來越多的行業(yè)領(lǐng)域開始應(yīng)用到PLC。PLC的應(yīng)用領(lǐng)域主要有數(shù)字量邏輯控制、運動控制、閉環(huán)過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等幾個方面。1.4 本次畢業(yè)設(shè)計主

13、要研究的內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計是利用西門子S7-200PLC對洗衣機進行全自動控制，掌握STEP7-Micro的用法，制作整個洗衣過程監(jiān)控界面，對電動機及其他設(shè)備進行實時監(jiān)控。在實現(xiàn)以上全部功能的前提下，再對監(jiān)控界面的控制功能作進一步研究，監(jiān)控界面的控制功能就是不在現(xiàn)場的情況下，對現(xiàn)場的設(shè)備進行控制。第2章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的控制要求2.1 全自動洗衣機的工作原理2.1.1 控制系統(tǒng)的組成洗衣機的工作流程由進水，洗滌，排水，和脫水四個過程組成。在半自動洗衣機中，這四個過程分別用相應(yīng)的按扭開關(guān)來控制。全自動洗衣機中，這四個過程可做到全自動運行，直至洗衣結(jié)束。全自動洗衣機的進水、洗滌、排水和脫水是通

14、過水位開關(guān)、洗滌電機、電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控制，從而實現(xiàn)自動控制的。水位開關(guān)用來控制進水到洗衣機內(nèi)高、中、低水位；電磁進水閥起著通/斷水源的作用。進水時，電磁進水閥打開，降水注入；排水時，電磁排水閥打開，降水排出；洗衣時，洗滌電動機啟動，正反轉(zhuǎn)交替進行；脫水時，脫水桶啟動。其示意圖如下圖所示：圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在圖2.1中可以看出，此次設(shè)計根據(jù)全自動洗衣機的工作原理, 由于現(xiàn)實生活中的排水與脫水所用功率不同（洗滌電機功率小，脫水電機功率大）因此洗滌與脫水應(yīng)選用不同的電機。洗衣機的工作流程由進水，洗衣，排水，和脫水四個過程組成。在半自動洗衣機中，這四個過程分別用相應(yīng)的按扭開關(guān)來控制。

15、利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制,用于說明PLC控制的原理方法,特點及工作特色。此次全自動洗衣機控制系統(tǒng)設(shè)計利用了西門子S7-200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關(guān)等其他一些輸入/輸出點進行控制,實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。2.2 設(shè)備控制要求這里將有兩個程序供選擇I、全程序過程1打開總開關(guān)，設(shè)置水位（高/中/低），選擇檔位（300/200/100）。2按下啟動按扭，開始進水直到水滿（即水位達到所設(shè)置的水位）時停止進水開始洗滌。3洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停4秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停4秒。4如此循環(huán)（300/200/100）次后，開始排水。5排水30S后開始脫水，脫水20S。6重復(fù)2到5三次。7

16、清洗完成，報警3秒并自動停機。8若按下停車按扭，可實現(xiàn)手動停止進水，排水 脫水及報警。II、簡易程序：1打開總開關(guān)，選擇檔位簡易程序。2按下啟動按扭，開始進水直到水滿（即水位達到所設(shè)置的水位）時停止進水開始洗滌。3洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停4秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停4秒。4如此循環(huán)200次后，開始排水。5排水30S后開始脫水，脫水20S。6重復(fù)2到5一次。7清洗完成，報警3秒并自動停機。8若按下停車按扭，可實現(xiàn)手動停止進水，排水 脫水及報警。第3章 硬件的理論與設(shè)計本章將給出本次設(shè)計的洗衣機電路原理圖和各個主要器件的具體介紹和說明。原理圖中包括了供電回路圖和控制回路圖。元器件除PLC以外還包括了繼電

17、器組和變頻器等。3.1 全自動洗衣機整體結(jié)構(gòu)圖如3.1圖為洗衣機的整體硬件結(jié)構(gòu)，包括洗衣機的控制面板、進水口、水位探測器、洗滌電機等?？刂平缑姘粹o包括：簡易模式切換、高水位按鍵、中水位按鍵、低水位按鍵、高中低擋按鍵選擇（300/200/100）、手動排水、手動脫水等按鍵。在洗衣機水桶的內(nèi)部分別裝有高、中、低水位傳感器（水位探測器）當(dāng)選擇水位按鍵時，例如選擇中水位探測器，則水注入到中水位傳感器附近時就會自動停止注入。圖3.1全自動洗衣機示意圖3.2 硬件設(shè)計硬件設(shè)計的整體思路就是通過PLC輸出的數(shù)字信號控制繼電器組，達到控制電路的目的。如圖3.2：圖3.2洗衣機的主控線路圖中“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、

18、“脫水”為控制電動機電源方向的三個繼電器組，它們的線圈分別與PLC的輸出端“Q0.2”“Q0.3”“Q0.4”相連，受控于PLC的輸出信號。其中正轉(zhuǎn)組和反轉(zhuǎn)組是通過變頻器的限制后接入電動機的，因此，改變變頻器參數(shù)就可以改變洗滌和漂洗時的速度。而脫水繼電器組直接與電源和電動機相連，這樣，當(dāng)洗衣機處于脫水狀態(tài)時，電動機按額定轉(zhuǎn)速工作。所以，在演示時轉(zhuǎn)速會和洗滌漂洗有所區(qū)別。3.3繼電器3.3.1繼電器在控制系統(tǒng)中的作用繼電器是一種基本的電氣設(shè)備，它用來打開或關(guān)閉一定數(shù)量互相獨立的電路。這種操作是利用由電壓控制的線圈繞組所產(chǎn)生的電磁場來實現(xiàn)的。當(dāng)輸入量達到一定值時，輸出量將發(fā)生跳躍式的變化的自動控制

19、器件，它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)，通常應(yīng)用于自動控制電路中，它實際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動開關(guān)”。故在控制系統(tǒng)中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路的作用。通過有電流流過線圈時產(chǎn)生電磁感應(yīng)，使觸點吸合，沒有電流流過線圈的時候觸點斷開來實現(xiàn)各種信號隔離和輸出控制的。一般在儀表去控制現(xiàn)場大功率電器設(shè)備時，由于儀表或控制系統(tǒng)的卡件觸點承受不了很高的電流或電壓，就采用繼電器作為中間執(zhí)行器，接收到控制系統(tǒng)的控制信號后去執(zhí)行系統(tǒng)控制指令，或強電設(shè)備給弱點系統(tǒng)控制信號時也需要用它來隔離高壓信號，輸出干觸點信號，反之亦然，另外由于繼電器的型號很多，可以滿足不同電壓不同信號的需要，可以作到長期可靠

20、的工作。3.3.2電磁繼電器的選擇原則選用電磁繼電器的一般步驟：作為選用繼電器的第一步，是確定其應(yīng)用分類，由此初選一種在給定條件下曾經(jīng)有過成功應(yīng)用的繼電器類型，然后按下列步驟使所選用的繼電器最適用于規(guī)定應(yīng)用。按照輸入的信號確定繼電器的種類，不同作用原理或結(jié)構(gòu)特征的繼電器，其要求輸入的信號的性質(zhì)是不同的。例如熱繼電器是利用熱效應(yīng)而動作的繼電器；聲繼電器是利用聲效應(yīng)而動作；而電磁繼電器則是由控制電流通過線圈產(chǎn)生的電磁吸力而實現(xiàn)觸點開、閉。按使用環(huán)境條件選擇繼電器型號，環(huán)境適應(yīng)性是繼電器可靠性指標(biāo)之一。使用環(huán)境和工作條件的差異對繼電器性能有很大的影響。根據(jù)負載情況選擇繼電器觸點的種類與參數(shù)，與被控電

21、路直接連接的觸點是繼電器的接觸系統(tǒng)。國內(nèi)外長期實踐證明，約百分之七十以上的故障發(fā)生在觸點上。這除了與繼電器本身結(jié)構(gòu)與制造因素密切相關(guān)之外，未能正確選用和使用也是重要因素之一。根據(jù)控制要求確定觸點組合形式，如需要的是常開還是常閉觸點或轉(zhuǎn)換觸點；根據(jù)被控回路多少確定觸點的對數(shù)和組數(shù)；根據(jù)負載性質(zhì)與容量大小確定觸點有關(guān)參數(shù)。3.4 可編程序控制器3.4.1 可編程控制器的基本概念與基本結(jié)構(gòu)隨著微處理器、計算機和數(shù)字通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)擴展到了幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域。I、可編程控制器的基本概念國際電工委員會對PLC作了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而

22、設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按以于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。II、 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu)PLC主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊和編程裝置組成， PLC的特殊功能模塊用來完成某些特殊的任務(wù)。 1CPU模塊CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器組成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷地采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序和數(shù)據(jù)。2I/O模塊

23、輸入（Input）模塊和輸出（Output）模塊簡稱I/O模塊它們是聯(lián)系系統(tǒng)外部設(shè)備和CPU模塊的橋梁。3編程器編程器用來生成用戶程序，并用它進行編輯、檢查、修改和監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行情況。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序。一般用于小型機或用于現(xiàn)場調(diào)試和維護。使用編程軟件可以在計算機上直接生成梯形圖或指令表程序，并且可以實現(xiàn)不同編程語言之間的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后通過PC/PPI電纜可以下載到PLC中去，也可以將PLC當(dāng)中的程序上傳到計算機當(dāng)中來。4電源PLC一般使用AC 220V電源或DC 24V電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各種模塊提供不同電壓等級的直流電源。3.4.2

24、 可編程控制器的基本特點可編程控制器具有編程方法簡單易學(xué)、功能強大、性價比高、硬件配套齊全，用戶使用方便、適應(yīng)性強、可靠性強、抗干擾能力強、系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少、維護工作量小、維護方便、體積小、能耗低等特點。3.4.3 S7-200系列PLC西門子公司的SIMATIC S7-200系列屬于小型PLC，可以用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復(fù)雜的自動化控制系統(tǒng)。由于它有極強的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。S7-200的可靠性非常高，可以用語句表、梯形圖和功能塊圖編程。它的指令豐富，簡單易學(xué)，內(nèi)置有高速計數(shù)器、告訴脈沖輸出和PID控制器等特殊功能，最大可以擴展到

25、248點數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O，最多有30多KB的程序和數(shù)據(jù)存儲空間。S7-200提供了近10種通訊方式以滿足不同的應(yīng)用需求，從RS-485通信/編程接口通訊到自由口模式通訊，從PPI協(xié)議通訊到MPI協(xié)議通訊，從簡單的S7-2003.4.4 PLC接線圖根據(jù)全自動洗衣機的控制要求，對系統(tǒng)控制的I/O點數(shù)進行了統(tǒng)計和PLC型號進行了選擇，現(xiàn)根據(jù)以上的統(tǒng)計和選擇對控制系統(tǒng)PLC的外部接線設(shè)計如下圖：圖3.3全自動洗衣機PLC接線圖由于現(xiàn)實生活中的排水與脫水所用功率不同（洗滌電機功率小，脫水電機功率大）因此洗滌與脫水應(yīng)選用不同的電機。因此該圖的右部的脫水處應(yīng)加一個電機，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)處也應(yīng)加上

26、電機。1、 PLC主機選擇西門子S7-200系列PLC作為此全自動洗衣機的控制主機。在西門子S7-200系列PLC中又有CPU221、CPU222、CPU224、CPU226、CPU226XM等之分。選擇了CPU224作為其主機即可滿足全自動洗衣機的控制要求。2、 啟動按鈕啟動按鈕用來控制全自動洗衣機開始工作與否，一般地，在用戶在洗衣機內(nèi)放入衣服，且已經(jīng)準(zhǔn)備好開始洗衣服之后，按下啟動按鈕，全自動洗衣機開始洗衣。3、 停止按鈕停止按鈕用來控制運行中的全自動洗衣機停止工作與否。在洗衣服的過程中，用戶需要停止洗衣機，就可以直接按下停止按鈕，洗衣機即會停止工作。4、 高水位高水位是指洗衣機在洗衣過程中

27、，洗衣機筒內(nèi)保持的水位高低，一旦選擇了高水位，則在洗衣過程中的水位將保持系統(tǒng)設(shè)定下的三個水位中的高水位。這里，在操作面板上，用一個按鈕來設(shè)置高水位，按下按鈕表示選擇高水位。本水位適合于洗滌大量衣服。5、 中水位中水位是指洗衣機在洗衣過程中，洗衣機筒內(nèi)保持的水位的高低，是相對于高水位和低水位來說的，在洗衣機系統(tǒng)的初始設(shè)計中，設(shè)計了三種水位，這個是三個水位中間的一個水位。在操作面板上，用一個按鈕來設(shè)置中水位，按下按鈕表示選擇中水位。本水位適合洗滌中量的衣服。6、 低水位低水位是指洗衣機在洗衣過程中，洗衣機筒內(nèi)保持的水位的高低，是三個水位中較低的一個，是同樣可以完成洗衣過程。本水位適合于洗滌少量的衣

28、物。7、 高強度洗滌該強度下洗滌電機會正反轉(zhuǎn)300次，全體循環(huán)3次，適用于高程度臟的衣物的洗滌。8、 中強度洗滌該強度下洗滌電機會正反轉(zhuǎn)200次，全體循環(huán)3次，適用于中等程度臟的衣物的洗滌。9、 低強度洗滌該強度下洗滌電機會正反轉(zhuǎn)100次，全體循環(huán)3次，適用于低程度臟的衣物洗滌。10、 簡易按鈕當(dāng)按下簡易按鈕時，選擇了簡易模式，洗衣機自動按照簡易模式洗衣服。在本模式中，洗滌電機會正反轉(zhuǎn)200次，全體循環(huán)兩次。簡易模式中適合一般衣物的洗滌，更方便快捷的讓用戶使用。在洗衣機衣服的模式中，與水位的選擇一樣，用戶只能同時選擇一種模式，需要說明的是，標(biāo)準(zhǔn)模式與簡易模式的選擇必須在用戶一開始洗衣之前完成。

29、11、 高水位探測器高水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經(jīng)達到了高水位。采用數(shù)字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將高水位探測器的輸出直接送到PLC主機的數(shù)字量輸入端口上。12、 中水位探測器 中水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經(jīng)達到了低水位。采用數(shù)字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將中水位探測器的輸出直接送到PLC主機的數(shù)字量輸入端口上。13、 低水位探測器低水位探測器用來檢測洗衣機水位是否已經(jīng)達到了低水位。采用數(shù)字量輸出式水位探測器這樣就可以直接將中水位探測器的輸出直接送到PLC主機的數(shù)字量輸入端口上。14、 進水電磁閥進水電磁閥用來控制洗衣機的進水。當(dāng)然洗衣機需要外界進水時，PLC主機發(fā)

30、出控制信號，進水電磁閥會打開，水自動從外界送入洗衣機筒內(nèi)，當(dāng)水已經(jīng)達到了設(shè)定的水位時，PLC主機發(fā)出信號自動關(guān)閉進水電池閥，同時控制洗衣機進入下一個洗衣步驟。15、 電機正轉(zhuǎn)接觸器電機正轉(zhuǎn)接觸器用于PLC主機控制洗衣機電機的正轉(zhuǎn)。可以直接用PLC主機的數(shù)字量輸出端口來連接電機正轉(zhuǎn)接觸器，在洗衣機洗衣服的過程中，電機會正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時輪流進行。16、 電機反轉(zhuǎn)接觸器電機反轉(zhuǎn)接觸器用于PLC主機控制洗衣機電機的反轉(zhuǎn)。可以直接用PLC主機的數(shù)字量輸出端口來連接電機反轉(zhuǎn)接觸器，在洗衣機洗衣服的過程中，電機會正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)同時輪流進行。17、 排水離合器排水離合器用于PLC主機控制洗衣機機筒內(nèi)的排放。選用數(shù)字

31、式離合器，可以直接用PLC主機的數(shù)字量輸出端口來連接到排水離合器，當(dāng)洗衣機在完成洗衣或者漂洗后，需要將機筒內(nèi)的臟水排出機筒，此時，PLC主機發(fā)出控制命令打開排水離合器，進行排水。18、 脫水離合器洗衣機洗衣服的最后一道工序就是對衣服進行脫水，脫水電磁離合器正是用于PLC主機控制洗衣機進行脫水，脫水需要電機帶動機筒旋轉(zhuǎn)，有了電磁離合器后，就可以直接使用PLC主機的數(shù)字量輸出端口來控制電磁離合器，最終達到控制脫水執(zhí)行電機的目的。在脫水過程不涉及電機的調(diào)速問題，因此，用PLC主機加電磁離合器這樣一種比較覺得簡單的方式就可以完成控制任務(wù)。19、 報警器報警器用來指示洗衣機洗衣過程結(jié)束的聲音提示。采用工

32、業(yè)用直流供電的報警器，這樣就可以直接用PLC主機的數(shù)字量輸出端口來控制報警器。3.5 洗衣機的力控組態(tài)仿真界面圖3.4全自動洗衣機控制系統(tǒng)組態(tài)示意圖如圖3.4所示，為全自動洗衣機的示意圖包含部分控制面板，利用力控Forcecontrol 6.1作出的組態(tài)示意圖，在全自動洗衣機工作前先設(shè)置進水的位置（如選擇高水位），按下高水位按鈕，接著選擇洗衣機需工作的時間（工作時需正反轉(zhuǎn)循環(huán)的次數(shù)，分別為100次、200次、300次），高檔位代表所需正反轉(zhuǎn)循環(huán)的次數(shù)為300次，中檔位代表所需正反轉(zhuǎn)循環(huán)的次數(shù)為200次，低檔位代表所需正反轉(zhuǎn)循環(huán)的次數(shù)為100次，這樣可以逐步減少洗滌的次數(shù)。假如選擇中檔位，將需要

33、清洗的衣服放入里面，然后按下啟動按鈕，洗衣機內(nèi)部開始進水到高水位置，此時高水位傳感器的燈亮，進水停止，開始洗滌。正轉(zhuǎn)30s停4s，反轉(zhuǎn)30s停4s，如此循環(huán)200次開始排水30s，再脫水20s，算是一個循環(huán)，然后從進水開始再循環(huán)一次為洗衣結(jié)束。洗衣完成脫水成功后報警3s鐘洗衣機自動停止。在操作控制界面上有一個簡易模式開關(guān)，該鍵的作用的就是讓整個洗衣的過程簡單化，例如洗滌一較小的衣物，或是洗滌夏季衣物。當(dāng)按下“簡易模式”時，洗衣機會自動切換到循環(huán)次數(shù)較少的程序完成洗滌。如果中途有緊急情況下或不想利用全自動洗衣功能時，可以直接按下停止按鈕，此時可實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警功能。當(dāng)感覺衣服已

34、經(jīng)干凈時，而洗衣機還沒有進入排水階段，可按下停止按鈕使得自動洗衣功能停止，這時還可以按下手動排水，手動脫水按鈕，實現(xiàn)手動排水，手動脫水的功能。3.5.1 重點的幾個參數(shù)設(shè)定定義參數(shù)：圖3.5 洗衣機的水位參數(shù)選擇變量參數(shù)：圖3.6 反應(yīng)器參數(shù)10格每秒，共100格，底色為黃色，藍色代表水。圖3.7 多邊線（水管）的參數(shù)設(shè)置管道水流動畫設(shè)置為流動效果，由PLC離散信號控制，或給水或供排水。圖3.8 排水管的變量參數(shù)并為與PLC相連，設(shè)置給水管道為離散變量，單獨與水罐相連，進入演示畫面，測試結(jié)果如圖3.4所示，動畫連接成功。第4章 軟件設(shè)計4.1 I/O分配表4.1.1 數(shù)字量輸入部分這個控制系統(tǒng)

35、的輸入有啟動按鈕、停止按鈕、水位選擇開關(guān)（高水位/中水位/低水位）、手動排水開關(guān)、手動排水開關(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)等共16個輸入點。具體的輸入分配如表所示：表4-1輸入地址分配輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)備I0.0啟動按鈕I0.1停止按鈕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)I1.3觸發(fā)低次檔位I1.4觸發(fā)中次檔位I1.5觸發(fā)高次檔位I1.6觸發(fā)簡易檔位4.1.2 數(shù)字量輸出部分這

36、個控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備有進水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動機、脫水桶、報警器5個設(shè)備。但是由于洗滌電動機有正反轉(zhuǎn)兩個狀態(tài)，分別有正接觸器和反接觸器，所以輸出點應(yīng)該有6個。具體的輸出分配如表所示：表4-2輸出地址分配輸出地址對應(yīng)的外部設(shè)備Q0.0進水電磁閥Q0.1排水電磁閥Q0.2洗滌電動機正轉(zhuǎn)接觸器Q0.3洗滌電動機反轉(zhuǎn)接觸器Q0.4脫水桶Q0.5報警器4.1.3 輔助繼電器本程序中，還需要幾個中間繼電器、定時器和計數(shù)器，它們分別代表的含義與功能如表所示：表4-3控制系統(tǒng)中的中間狀態(tài)I/O分配地址功能M0.0啟動按鈕輔助繼電器M0.1判斷洗衣機水位是否與設(shè)定值不一致M0.2判斷洗衣機水位是

37、否與設(shè)定值一致M0.3停止自動洗衣輔助繼電器M0.4判斷進水是否完成M0.5判斷排水是否完成M0.6選擇簡易程序輔助繼電器T37洗滌電動機正轉(zhuǎn)時間30sT38洗滌電動機反轉(zhuǎn)時間30sT39排水30sT40脫水30sT41洗衣完畢報警3sC50抵擋洗衣（100次）C51中檔洗衣（200次）C52高檔洗衣（300次）C53整個過程重復(fù)2次4.2 洗衣機PLC運行過程分析4.2.1洗衣機進水洗衣前選擇好水位，選擇正常洗滌或簡易洗滌，按下水位選擇開關(guān)（高水位中水位低水位）中任意一個，選擇洗衣模式（高強度中強度低強度簡易模式），相應(yīng)的指示燈會亮，再按下啟動按鈕，I0.0接通，Q0.0接通，開始進水。當(dāng)水

38、位上升到與選擇的水位相一致時，相一致的水位傳感器(I0.7、I1.0、I1.1)接通，Q0.0斷開停止進水。4.2.2正反轉(zhuǎn)洗衣停止進水后，Q0.2接通開始正轉(zhuǎn)洗衣， T37計時開始。T37計時30秒，Q0.2斷開，正洗暫停4s，T38開始計時。T38計時時間到，Q0.3接通，反轉(zhuǎn)洗滌，T39開始計時。T39計時時間到，Q0.3斷開，反洗暫停4s，T40開始計時。T40計時時間到，C50C51C52C53計數(shù)一次，同時洗衣返回Q0.2接通，重復(fù)以上從正洗開始的全部動作，直到計數(shù)器達到規(guī)定次數(shù)時，Q0.1接通并自保，開始排水20s，排水指示燈亮，計數(shù)器復(fù)位，準(zhǔn)備下次循環(huán)時再計數(shù)。4.2.3大循環(huán)

39、洗衣排水到脫水水位時，I1.2閉合，Q0.1、Q0.4接通，開始脫水，脫水計數(shù)器開始計時10s。計時時間到，Q0.1、Q0.4斷開，停止排水和脫水，C53C54計數(shù)一次，同時洗衣返回Q0.0接通,重復(fù)從進水到脫水的全部動作，知道計數(shù)滿3或2次時，停止洗衣，Q0.5接通報警并自保，報警指示燈亮，T41開始計時。T41計時時間到，報警結(jié)束，整個洗衣過程結(jié)束，T41常開觸點閉合，準(zhǔn)備下次啟動。4.2.4強制停止運行中按停止按鈕時，I0.1常閉觸點斷開，則M0.0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5斷開，停止進水、排水、脫水及報警。按排水按鈕時，I0.5常開觸點閉合，Q0.1接通并自保，進行手動排

40、水。按手動脫水按鈕，I0.6閉合，Q0.1、Q0.4接通脫水，T40開始計時。T40計時時間到Q0.1、Q0.4斷開，脫水停止，Q0.5接通報警，T41開始計時。T41計時時間到Q0.5斷開報警結(jié)束。4.3 程序的流程圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置4.3.1流程圖圖4.1為正常全程序過程運行流程圖見附錄2如圖4.2即為強制停止流程圖，如果中途有緊急情況下或不想利用全自動洗衣功能時，可以直接按下停止按鈕，此時可實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警功能。當(dāng)感覺衣服已經(jīng)干凈時，而洗衣機還沒有進入排水階段，可按下停止按鈕使得自動洗衣功能停止，這時還可以按下手動排水，手動脫水按鈕，實現(xiàn)手動排水，手動脫水的功能。圖4.

41、2全自動洗衣機強制停止流程圖圖4.3自動洗衣機簡易流程圖圖4.3為簡易流程圖，簡易流程圖與正常運行下在程序上有簡易的特點，其主要應(yīng)用于夏季或者是較小的衣物的清洗，不必像正常運行下的情況下那么繁瑣，用那么多的時間。（）程序構(gòu)成：這個程序有自動方式和手動方式兩種。在自動方式下，PLC將運行已經(jīng)設(shè)置好的程序和參數(shù)。手動方式是在緊急停止情況下，可以手動進行排水和脫水。（）程序下載、安裝和調(diào)試：將各個輸入輸出端子和實際控制系統(tǒng)中的按鈕、所需控制的設(shè)備正確連接，完成硬件的安裝。全自動洗衣機程序由STEP7-Micro/Win32軟件的指令完成，正常工作時程序放在存儲卡中，若要修改程序，先將PLC設(shè)定在ST

42、OP狀態(tài)下，運行STEP7-Micro/Win32編程軟件，打開全自動洗衣機程序，即可在線調(diào)試，也可用編程器進行調(diào)試。4.3.2 系統(tǒng)流程概述全自動洗衣機控制系統(tǒng)的詳細工作過程如下：1. 按下啟動按鈕，洗衣機電源導(dǎo)通，準(zhǔn)備進入洗滌狀態(tài)。2. 用戶設(shè)置水位高低，以及洗衣模式（常規(guī)模式或簡易模式）。3. 洗衣機打開進水電磁閥，開始從外界輸入水。4. 水位探測器檢測到水已經(jīng)到位，開始洗滌。5. 電機正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)按照設(shè)定的洗衣模式的切換時間的長度進行輪流工作。6. 洗衣一直進行直到預(yù)定值。7. 洗衣機打開排水離合器，開始排水，并且持續(xù)20s。8. 洗衣機關(guān)閉排水離合器。9.洗衣機控制脫水電磁閥離合器，進

43、行脫水10s，同時打開排水離合器使得脫水出來的水可以及時排出洗衣機筒內(nèi)。10. 關(guān)閉脫水電磁閥。11. 重復(fù)（3）至（8）步驟二次（簡易程序重復(fù)一次）。12. 蜂鳴器發(fā)出響聲，持續(xù)發(fā)聲3s，提醒用戶洗衣完成。13. 完成洗衣。4.4 梯形圖4.4.1梯形圖的特點梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。它由觸點、線圈或功能方框等構(gòu)成，梯形圖左、右的垂直線稱為左、右母線。畫梯形圖時，從左母線開始，經(jīng)過觸點和線圈（或功能方框），終止于右母線。在梯形圖中，可以把左母線看作是提供能量的母線。觸點閉合可以使能量流過，直到下一個元件；觸點斷開將阻止能量流過。這種能量流，我們稱之為“能流”。實際上，梯形圖

44、是CPU仿真繼電器控制電路圖，使來自“電源”的“電流”通過一系列的邏輯控制條件，根據(jù)運算結(jié)果決定邏輯輸出的模擬過程。梯形圖中的基本編程元素有觸點、線圈和方框。觸點：代表邏輯控制條件。觸點閉合時表示能量可以流過。觸點分常開觸點和常閉觸點兩種形式。線圈：通常代表邏輯“輸出”的結(jié)果。能量流到，則該線圈被激勵。方框：代表某種特定功能的指令。能量流通過方框時，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：定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)運算等。梯形圖中，每個輸出元素可以構(gòu)成一個梯級。每個梯形圖網(wǎng)絡(luò)由一個或多個梯級組成。4.4.2 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。每個繼電器器線圈

45、為一個邏輯行，即一層階梯。每一個邏輯行起于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于繼電器線圈或右母線。(2) 一般情況下，在梯形圖中某個編號繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點可無限引用。有些PLC，在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。 (3) 在每個邏輯行中，串聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在上方。如果將串聯(lián)觸點多的支路放下方，則語句增多，程序變長。(4) 在每個邏輯行中，并聯(lián)觸點多的支路應(yīng)放在左邊。如果將并聯(lián)觸點多的支路放右邊，則語句增多，程序變長。(5) 梯形圖中，不允許一個觸點上有雙向“電流”通過。(6) 梯形圖中，當(dāng)多個邏輯行都具有相同條件時，為了節(jié)省語句數(shù)量，常將這些邏輯行合并。當(dāng)相

46、同條件復(fù)雜時，這對儲存容量小的PLC很有意義。(7) 設(shè)計梯形圖時，輸入繼電器的觸點狀態(tài)全部按相應(yīng)的輸入設(shè)備為常開狀態(tài)進行設(shè)計更為合適。因此，用輸入設(shè)備的常開觸點與PLC輸入端連接。如果某些信號只能用常閉觸點輸入，可以按輸入設(shè)備全部常開來設(shè)計，然后將梯形圖中對應(yīng)的輸入繼電器觸點取反。4.4.3系統(tǒng)梯形圖根據(jù)以上的梯形圖的基礎(chǔ)知識、注意事項、特點及上節(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洗衣機控制系統(tǒng)梯形圖。STEP7-Micro/WIN編程軟件是專為西門子S7-200而設(shè)計的，在個人計算機的WINDOWS操作系統(tǒng)下運行，功能強大、使用方便、簡單易學(xué)。其編寫

47、好的程序可通過專用編程線纜下載的PLC中運行。也可以導(dǎo)出后在仿真軟件中進行測試。根據(jù)以上的梯形圖的基礎(chǔ)知識、注意事項、特點及上節(jié)中的控制狀態(tài)流程圖，現(xiàn)利用STEP7-Micro/Win32編程軟件做出全自動洗衣機控制系統(tǒng)梯形圖（見附錄）。第五章 結(jié)束語通過本系統(tǒng)的設(shè)計，對全自動洗衣機的控制系統(tǒng)有了深入的理解。全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了西門子PLC的特點，對按鈕、電磁閥、開關(guān)等其他一些輸入輸出點設(shè)備進行控制，實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。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)

48、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,充分表其實用性。通過這次設(shè)計，對自動控制原理及應(yīng)用有了進一步認識，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， 袁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，為我們以后做各項工作和進一步學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。致謝隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的設(shè)計終于完成了。在沒有做課程設(shè)計以前覺得課程設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，

49、但是通過這次做課程設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)。在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。我的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會的還是學(xué)不會的的確覺得困難比較多

50、，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。在此要感謝我們的指導(dǎo)趙新蕖老師對我們悉心的照顧，感謝老師給我們的幫助。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)

51、造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計的最大收獲和財富，使我終身受益。參考文獻1.王永華主編.現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社，20072.戴仙金主編.西門子S7200系列PLC應(yīng)用與開發(fā).中國水利水電出版社，20063.郭丙軍 黃旭峰主編.深入淺出PLC技術(shù)及應(yīng)用教材.中國電力出版社，20084.西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團.深入淺出西門子S7-300 PLC.北京航空航天大學(xué)出版社，20041 田效伍. 電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù). 北京: 機械工業(yè)出版社，20065.劉長青主編.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù).科學(xué)出版社，2008附 錄附錄1：正常全過程運行程序1、輔助繼電器模塊2、進水模塊3、洗滌模塊4、排水模塊5、脫水模塊6、報警模塊附錄2：正常全程序過程運行流程圖圖4.1正常全程序過程運行流程圖37