基于PLC控制全自動洗衣機畢業(yè)設計論文-

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1、 淄博機電高等專科學校 畢業(yè)設計論文 論文題目：全自動洗衣機的控制設計 系 部 自動控制系 專 業(yè) 電氣自動化技術 班 級 P13電氣自動化一班 學生姓名 崔康平 學 號 201303220035 指導教師 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

2、衣機控制系統(tǒng)。文章介紹了洗衣機的結構，對全自動洗衣機的控制系統(tǒng)進行了分析，在此基礎上提出了基于PLC的全自動洗衣機控制方案，并對方案進行了論證，根據洗衣機的工作原理，設計了流程及程序，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，脫水的時間均由PLC內計數器控制，所以只要改變定時器參數就可以改變時間。對其中軟件設計、硬件設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。 關鍵詞：PLC 自動 定時器 控制 Abstract This paper describes t

3、he use of programmable logic controller (PLC) as the core control unit, and monitoring the use of computer simulation control system for automatic washing machine. This paper introduces the structure of the washing machine, full automatic washing machine control system is analyzed, on this basis was

4、 proposed based on fully automatic washing machine PLC control program, and a demonstration program, according to the washing machine working principle, design a process and procedures, buttons, and other some input / output control points to achieve the automation of the process of washing laundry.

5、 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 which software design, hardware design issues such as analysis and research, to achieve the normal operation of the automatic washing machine, simple patterns

6、and mandatory stop function. With a high degree of intelligence, secure, reliable, convenient and flexible. Key word: PLC automatic Timer control  目 錄 第1章 緒論 1 1.1 選題背景意義 1 1.2 洗衣機的發(fā)展歷史 1 1.3 控制系統(tǒng)的選擇 2 1.4 本次畢業(yè)設計主要研究的內容 3 第2章 全自動洗衣機控制系統(tǒng)的控制要求 4 2.1 全自動洗衣機的工作原理 4 2.2 設備控制要求 5

7、第3章 硬件的理論與設計 6 3.1 全自動洗衣機整體結構圖 6 3.2 硬件設計 7 3.3 繼電器 8 3.4 可編程序控制器 9 3.5 洗衣機的組態(tài)仿真界面 14 第4章 軟件設計 18 4.1 I/O分配表 18 4.2 洗衣機PLC運行過程分析 20 4.3 程序的流程圖、構成和相關設置 21 4.4 梯形圖 24 第五章 結束語 27 致謝 28 參考文獻 29 附 錄 30 河南機電高等?？茖W校畢業(yè)論文 第1章 緒論 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)生產和生活中所體現(xiàn)

8、的應用價值，包括目前的應用范圍及發(fā)展的前景。 1.1 選題背景意義 洗衣機是人們日常生活中常見的一種家電，已經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的發(fā)展。而隨著PLC技術的發(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，控制模式可以根據不同場合的應用而有所不同。自動化技術的飛速發(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

9、難于逃避的家務勞動，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，使衣服在筒內翻轉，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，蒸汽動力開始取代人力。 之后，水力洗衣機、內燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)

10、。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，標志著人類家務勞動自動化的開端。 電動洗衣機幾經完善，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。攪拌式洗衣機結構科學合理，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完成。這意味著電動洗衣機的型式躍上一個新臺階，朝自動化又前進了一大步！直至今日，滾筒式洗衣機在

11、歐美國家仍得到廣泛應用。 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，它是靠筒體一側的運轉波輪產生的強烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內不斷翻滾，洗凈衣物。1955年，在引進英國噴流式洗衣機的基礎之上，日本研制出獨具風格、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領域三分天下的局面初步形成。 20世紀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”。70年代，生產出波輪式套桶全自動洗衣機。

12、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，由于電機調速技術的提高，洗衣機實現(xiàn)了寬范圍的轉速變換與調節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。此后，隨著電機驅動技術的發(fā)展與提高，日本生產出了電機直接驅動式洗衣機，省去了齒輪傳動和變速機構，引發(fā)了洗衣機驅動方式的巨大革命。 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，生產出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質量的產品，為了滿足這一要求，生產設備和自動生產線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編

13、程控制器簡稱PLC（Programmable Logic Controller）正是順應這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎的通用工業(yè)控制裝置。 PLC的應用面廣、功能強大、使用方便，是當代工業(yè)自動化的主要設備之一。PLC已經廣泛地應用在各種機械設備和生產過程的自動控制系統(tǒng)中，當然PLC在其他領域也得到了迅速的發(fā)展。 在發(fā)達的工業(yè)國家，PLC已經廣泛的應用在所有的工業(yè)部門，隨著其性能價格比的不斷提高，應用范圍不斷擴大，在我國有越來越多的行業(yè)領域開始應用到PLC。PLC的應用領域主要有數字量邏輯控制、運動控制、閉環(huán)過程控制、數據處理、通信聯(lián)網等幾個方面。 1.4 本次畢業(yè)設計主要研究的內

14、容 本次畢業(yè)設計是利用西門子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的按扭開關來控制。全自動洗衣機中，這四個過程可做到全自動運行，直至洗衣結束。 全自動洗衣機的進水

15、、洗滌、排水和脫水是通過水位開關、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。水位開關用來控制進水到洗衣機內高、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)結構框圖 在圖2.1中可以看出，此次設計根據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，

16、這四個過程分別用相應的按扭開關來控制。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)設計利用了西門子S7-200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關等其他一些輸入/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，設置水位（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（即水位達到所設置的水位）時停止進水開始洗滌。 [3]洗滌時，正轉30秒，停4秒，然后反轉30秒，停4秒。 [4]如此循環(huán)（300/20

17、0/100）次后，開始排水。 [5]排水30S后開始脫水，脫水20S。 [6]重復[2]到[5]三次。 [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。 II、簡易程序： [1]打開總開關，選擇檔位——簡易程序。 [2]按下啟動按扭，開始進水直到水滿（即水位達到所設置的水位）時停止進水開始洗滌。 [3]洗滌時，正轉30秒，停4秒，然后反轉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[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

18、按扭，可實現(xiàn)手動停止進水，排水 脫水及報警。 第3章 硬件的理論與設計 本章將給出本次設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以外還包括了繼電器組和變頻器等。 3.1 全自動洗衣機整體結構圖 如3.1圖為洗衣機的整體硬件結構，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。 在洗衣機水桶的內部分別裝有高、中、低水位傳感器（水位探測器）當選擇水位按鍵時，例如選擇中水位探測器

19、，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 硬件設計 硬件設計的整體思路就是通過PLC輸出的數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”、“反轉”、“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。其中正轉組和反轉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，當洗衣機處于脫水狀態(tài)時，電動機按額定轉速工作。所

20、以，在演示時轉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備，它用來打開或關閉一定數量互相獨立的電路。這種操作是利用由電壓控制的線圈繞組所產生的電磁場來實現(xiàn)的。當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器件，它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)，通常應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”。故在控制系統(tǒng)中起著自動調節(jié)、安全保護、轉換電路的作用。 通過有電流流過線圈時產生電磁感應，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)場大功率電器設備時

21、，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，是確定其應用分類，由此初選一種在給定條件下曾經有過成功應用的繼電器類型，然后按下列步驟使所選用的繼電器最適用于規(guī)定應用。 按照輸入的信號確定繼電器的種類，不同作用原理或結構特征的繼電器，其要求輸入的信號的性質是不同的

22、。例如熱繼電器是利用熱效應而動作的繼電器；聲繼電器是利用聲效應而動作；而電磁繼電器則是由控制電流通過線圈產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)境適應性是繼電器可靠性指標之一。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。 根據負載情況選擇繼電器觸點的種類與參數，與被控電路直接連接的觸點是繼電器的接觸系統(tǒng)。國內外長期實踐證明，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構與制造因素密切相關之外，未能正確選用和使用也是重要因素之一。根據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換觸點；根據被控回路多少確定觸點的對數和組數；根據負載性質與

23、容量大小確定觸點有關參數。 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構 隨著微處理器、計算機和數字通訊技術的飛速發(fā)展，計算機控制已經擴展到了幾乎所有的工業(yè)領域。 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字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作的指令，并通過數字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P設備，都應按以于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。 II、

24、可編程控制器的基本結構 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。 [1]CPU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據。 [2]I/O模塊 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，

25、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當中的程序上傳到計算機當中來。 [4]電源 PLC一般使用AC 220V電源或DC 24V電源。內部的開關電源為各種模塊提供不同電壓等級的直流電源。 3.4.2 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、功能強大、性價比高、硬件配套齊全，用戶使用方便、適應性強、可靠性強、抗干擾能力強、系統(tǒng)的設計、安裝、調試工作量少、維護工作量小、維護方便、體積

26、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，在大型網絡控制系統(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，內置有高速計數器、告訴脈沖輸出和PID控制器等特殊功能，最大可以擴展到248點數字量I/O或35路模擬量I/O，最多有30多KB的程序和數據存儲空間。 S7-200提供了近10種通訊方式以滿足不同的應用需求，從RS-485通信/編程接口通訊到自由口模式通

27、訊，從PPI協(xié)議通訊到MPI協(xié)議通訊，從簡單的S7-200 3.4.4 PLC接線圖 根據全自動洗衣機的控制要求，對系統(tǒng)控制的I/O點數進行了統(tǒng)計和PLC型號進行了選擇，現(xiàn)根據以上的統(tǒng)計和選擇對控制系統(tǒng)PLC的外部接線設計如下圖： 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）因此洗滌與脫水應選用不同的電機。因此該圖的右部的脫水處應加一個電機，正轉、反轉處也應加上電機。 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、C

28、PU224、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，在用戶在洗衣機內放入衣服，且已經準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，洗衣機筒內保持的水位高低，一旦選擇了高水位，則在洗衣過程中的水位將保持系統(tǒng)設定下的三個水位中的高水位。這里，在操作面板上，用

29、一個按鈕來設置高水位，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)的初始設計中，設計了三種水位，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物。 7、 高強度洗滌 該強度下洗滌電機會正反轉300次，全體循環(huán)3次，適用于高程度臟的衣物的洗滌。 8

30、、 中強度洗滌 該強度下洗滌電機會正反轉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，標準模式與簡易模式的選擇必須在用戶一開始洗衣之前完成。 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達到

31、了高水位。采用數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達到了低水位。采用數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達到了低水位。采用數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。當然洗衣機需要外界進水時，PLC主機發(fā)出控制信號，進水電磁閥會打開，水自動從

32、外界送入洗衣機筒內，當水已經達到了設定的水位時，PLC主機發(fā)出信號自動關閉進水電池閥，同時控制洗衣機進入下一個洗衣步驟。 15、 電機正轉接觸器 電機正轉接觸器用于PLC主機控制洗衣機電機的正轉?？梢灾苯佑肞LC主機的數字量輸出端口來連接電機正轉接觸器，在洗衣機洗衣服的過程中，電機會正轉與反轉同時輪流進行。 16、 電機反轉接觸器 電機反轉接觸器用于PLC主機控制洗衣機電機的反轉。可以直接用PLC主機的數字量輸出端口來連接電機反轉接觸器，在洗衣機洗衣服的過程中，電機會正轉與反轉同時輪流進行。 17、 排水離合器 排水離合器用于PLC主機控制洗衣機機筒內的排放。選用數字式離合器，可以

33、直接用PLC主機的數字量輸出端口來連接到排水離合器，當洗衣機在完成洗衣或者漂洗后，需要將機筒內的臟水排出機筒，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，有了電磁離合器后，就可以直接使用PLC主機的數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。 19、 報警器 報警器用來指示洗衣機洗衣過程結束的聲音提示。采用

34、工業(yè)用直流供電的報警器，這樣就可以直接用PLC主機的數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（工作時需正反轉循環(huán)的次數，分別為100次、200次、300次），高檔位代表所需正反轉循環(huán)的次數為300次，中檔位代表所需正反轉循環(huán)的次數為200次，低檔位代表所需正反轉循環(huán)的次數為100次，這樣可以逐步減少洗滌的次數。假

35、如選擇中檔位，將需要清洗的衣服放入里面，然后按下啟動按鈕，洗衣機內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30s停4s，反轉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，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。當按下“簡易模式”時，洗衣機會自動切換到循環(huán)次數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、

36、脫水及報警功能。當感覺衣服已經干凈時，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 重點的幾個參數設定 定義參數： 圖3.5 洗衣機的水位參數 選擇變量參數： 圖3.6 反應器參數 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）的參數設置 管道水流動畫設置為流動效果，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 并為與PLC相連，設置給水管道為離散變量，單獨與水罐相連，進入演示畫面，測試結果如圖3.4所示，動

37、畫連接成功。 第4章 軟件設計 4.1 I/O分配表 4.1.1 數字量輸入部分 這個控制系統(tǒng)的輸入有啟動按鈕、停止按鈕、水位選擇開關（高水位/中水位/低水位）、手動排水開關、手動排水開關、高水位浮球開關、中水位浮球開關、低水位浮球開關、水排空浮球開關等共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 對應的外部設備 I0.0 啟動按鈕 I0.1 停止按鈕 I0.2 水位選擇開關（高水位） I0.3 水位選擇開關（中水位） I0.4 水位選擇開關（低水位） I0.5 手動排水開關 I0.6 手動脫水開關 I0.7 高水位

38、浮球開關 I1.0 中水位浮球開關 I1.1 低水位浮球開關 I1.2 水排空浮球開關 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 數字量輸出部分 這個控制系統(tǒng)需要控制的外部設備有進水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動機、脫水桶、報警器5個設備。但是由于洗滌電動機有正反轉兩個狀態(tài)，分別有正接觸器和反接觸器，所以輸出點應該有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 對應的外部設備 Q0.0 進水電磁閥 Q0.1 排水電磁閥 Q0.2 洗滌電動機正轉接觸器 Q

39、0.3 洗滌電動機反轉接觸器 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定值不一致 M0.2 判斷洗衣機水位是否與設定值一致 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 洗滌電動機正轉時間30s T38 洗滌電動機反轉時間30s T

40、39 排水30s T40 脫水30s T41 洗衣完畢報警3s C50 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（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。當水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。

41、 4.2.2正反轉洗衣 停止進水后，Q0.2接通開始正轉洗衣， 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，C50\C51\C52\C53計數一次，同時洗衣返回Q0.2接通，重復以上從正洗開始的全部動作，直到計數器達到規(guī)定次數時，Q0.1接通并自保，開始排水20s，排水指示燈亮，計數器復位，準備下次循環(huán)時再計數。 4.2.3大循環(huán)洗衣 排水到脫水水位時，I1.2閉合，Q0.1、Q0.4接通，開始脫水，脫水計數器開始計時

42、10s。計時時間到，Q0.1、Q0.4斷開，停止排水和脫水，C53\C54計數一次，同時洗衣返回Q0.0接通,重復從進水到脫水的全部動作，知道計數滿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，報警結束，整個洗衣過程結束，T41常開觸點閉合，準備下次啟動。 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。

43、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斷開報警結束。 4.3 程序的流程圖、構成和相關設置 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。當感覺衣服已經干凈時，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4.2全自動洗衣機強制停止流程圖 圖4.3自動

44、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。 （Ⅱ）程序構成：這個程序有自動方式和手動方式兩種。在自動方式下，PLC將運行已經設置好的程序和參數。手動方式是在緊急停止情況下，可以手動進行排水和脫水。 （Ⅲ）程序下載、安裝和調試：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設定在STOP狀態(tài)下，運行STEP

45、7-Micro/Win32編程軟件，打開全自動洗衣機程序，即可在線調試，也可用編程器進行調試。 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，洗衣機電源導通，準備進入洗滌狀態(tài)。 2. 用戶設置水位高低，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到位，開始洗滌。 5. 電機正轉與反轉按照設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. 洗衣機關閉排水離合器。 9.洗衣機控制

46、脫水電磁閥離合器，進行脫水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。 10. 關閉脫水電磁閥。 11. 重復（3）至（8）步驟二次（簡易程序重復一次）。 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

47、過。這種能量流，我們稱之為“能流”。實際上，梯形圖是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，根據運算結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、計數器、數據運算等。 梯形圖中，每個輸出元素可以構成一個梯級。每個梯形圖網絡由一個或多個梯級組成。 4.4.2 梯

48、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

49、過。 (6) 梯形圖中，當多個邏輯行都具有相同條件時，為了節(jié)省語句數量，常將這些邏輯行合并。當相同條件復雜時，這對儲存容量小的PLC很有意義。 (7) 設計梯形圖時，輸入繼電器的觸點狀態(tài)全部按相應的輸入設備為常開狀態(tài)進行設計更為合適。因此，用輸入設備的常開觸點與PLC輸入端連接。如果某些信號只能用常閉觸點輸入，可以按輸入設備全部常開來設計，然后將梯形圖中對應的輸入繼電器觸點取反。 4.4.3系統(tǒng)梯形圖 根據以上的梯形圖的基礎知識、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

50、為西門子S7-200而設計的，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。其編寫好的程序可通過專用編程線纜下載的PLC中運行。也可以導出后在仿真軟件中進行測試。 根據以上的梯形圖的基礎知識、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 結束語 通過本系統(tǒng)的設計，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、開關等其他一些輸入輸出點設備進行控制，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

51、PLC內計數器控制,所以只要改變計數器參數就可以改變時間。可以把上面設定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據衣物的質地,數量及油污的程度來編程。只要稍作改變,就可以設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準洗滌程序,充分表其實用性。 通過這次設計，對自動控制原理及應用有了進一步認識，在一個多月的設計過程中學到了許多東西，不僅僅是畢業(yè)設計中的。也學到了不少其它的東西。設計中，我們遇到不懂或不明白的地方。除了查閱相關資料， 袁老師也給了我們很多的指導。總之，這次設計為我們打開了以后面向實際應用的大門，為我們以后做各項工作和進一步學習奠定了基礎。 致謝 隨

52、著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設計也接近了尾聲。經過幾周的奮戰(zhàn)我的設計終于完成了。在沒有做課程設計以前覺得課程設計只是對這幾年來所學知識的單純總結，但是通過這次做課程設計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設計設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多，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)設計，我才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和綜合素質。 在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一

53、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。 我的心得也就這么多了，總之，不管學會的還是學不會的的確覺得困難比較多，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，還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，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會了。 在此要感謝我們的指導趙新蕖老師對我們悉心的照顧，感謝老師給我們的幫助。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許

54、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，相信會對今后的學習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)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次課程設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應用技術.北京航空航天大學出版社，2007 [2].戴仙金主編.西門子S7—200系列PLC應用與開發(fā).中國水利水電出版社，2006 [3].郭丙軍 黃旭峰主編.深入淺出PLC技術及應用教材.中國電力出版社，2008 [4].西門子（中國）有限公司自動化與驅動集團.深入淺出西門子S7-300 PLC.北京航空航天大學出版社，2004 [1] 田效伍. 電氣控制與PLC應用技術. 北京: 機械工業(yè)出版社，2006 [5].劉長青主編.電氣控制與PLC應用技術.科學出版社，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