基于PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

1、目目 錄錄 摘要.I Abstract. II 1 緒論 . 1 1.1 引言 . 2 2 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體方案論證.3 2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的控制功能3 2.2 總體控制方案論證 3 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).8 3.1 硬件電路總體設(shè)計(jì)8 4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).12 4.1 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)12 4.2 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì)13 4.3 系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)13 參考文獻(xiàn).16 致謝17 附錄18 摘要摘要 可編程控制器(PLC)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的通用自動(dòng)化控制裝置,它的功能性強(qiáng), 可靠性高,編程簡(jiǎn)單,使用方便,體積小巧,近年來(lái)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,被譽(yù)為 當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化

2、主要支柱之一。 在現(xiàn)代的社會(huì)，全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)入各個(gè)家庭，本文介紹了 PLC 用于全自動(dòng)洗衣機(jī) 的控制系統(tǒng)，其可改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，有利于降低成本和提高可靠性。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞: 全自動(dòng)洗衣機(jī) ; 可編程控制器 ; 簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu) ; 降低成本 ABSTRACT PLC is takes core to control devised the calculator technique as the in general use automation control equip to computer skills. Its function is strong, the credibility

3、 is high, the plait distance is simple, the usage is convenient, the physical volume is cleverly made, in these years, PLC is the extensive application, and drive for contemporary the industrial automation mainly pays one of the pillars. In the modern time, the Full-automatic washer is entering ever

4、y family. The article introduces a new decelerating clutch, which is used in fully-auto washing machine, it can improve the current technology, simplify structure, it is also helpful to reduce cost and increases reliability. Key words: Fully-auto Washing Machine; Programmable Controller；Simplify Str

5、ucture；Decline Low Cost 1 緒論 1.1 引言 可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng), 專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì). 它 采用可編程序的存貯器, 用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算 術(shù)運(yùn)算等操作的指令, 并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出, 控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn) 過(guò)程. 可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備, 都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò) 充其功能的原則設(shè)計(jì)1。 典型的 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖 1.1 所示 模擬量 輸入模 塊 采樣 設(shè)備 開關(guān)量 輸出模 塊 執(zhí)行 裝置 計(jì)算 機(jī)可 編程 終端 和設(shè) 備 電源 模塊 編程器 模擬

6、量 輸出模 塊 圖 1.1 PLC 控制系統(tǒng)的硬件組成框圖 PLC 控制系統(tǒng)的硬件是由 PLC、輸入/輸出（I/O）電路及外圍設(shè)備等組成。系統(tǒng)的 規(guī)?？筛鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用的需要而定，可大可小。 開發(fā)應(yīng)用 PLC 的設(shè)計(jì)任務(wù)分為硬件和軟件設(shè)計(jì)兩部分。 硬件設(shè)計(jì)主要包括: (1) 確定安排 PLC 的輸入、輸出點(diǎn); (2) 設(shè)計(jì)外圍電路, 包括主電路; 開關(guān)量 輸入模 塊 系統(tǒng)總線 其他模 塊 檢測(cè) 裝置 被控對(duì)象 主控模 塊 （CPU 、存儲(chǔ) 器、通 行接口 等） (3) 選購(gòu) PLC 并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝接線等內(nèi)容。 軟件設(shè)計(jì), 大多數(shù)用梯形圖和指令程序, 主要包括: (1) 設(shè)計(jì)控制流程, 根據(jù)工藝要求

7、先畫出工作循環(huán),如有必要再畫詳細(xì)的狀態(tài)流程 圖; (2) 根據(jù)工作循環(huán)圖, 畫出虛擬的電路圖繼電器梯形圖; (3) 按梯形圖編寫指令程序表; (4) 系統(tǒng)調(diào)試: 根據(jù)設(shè)計(jì)要求, 對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試和修改, 必要時(shí)還可對(duì)硬件進(jìn)行 修改, 直到符合要求為止。 本系統(tǒng)用PLC設(shè)計(jì)洗衣機(jī)的工作過(guò)程。 2 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體方案論證 2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的控制功能 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)具有以下功能： (1)電源開關(guān)功能：當(dāng)洗衣機(jī)電源處于斷開狀態(tài)時(shí)，按下電源開關(guān)按鈕應(yīng)能接 通洗衣機(jī)電源；反之，當(dāng)洗衣機(jī)電源處于接通狀態(tài)時(shí)，按下電源開關(guān)按鈕應(yīng)能斷開 洗衣機(jī)電源。 (2)啟動(dòng)暫停功能：在洗衣機(jī)電源接通

8、的情況下，當(dāng)洗衣機(jī)處于暫停狀態(tài)時(shí)，按 下啟動(dòng)暫停按鈕應(yīng)能使洗衣機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)洗衣機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，按下啟動(dòng)暫 停按鈕應(yīng)能使洗衣機(jī)暫時(shí)停止運(yùn)行。 (3)過(guò)程選擇功能：洗衣過(guò)程分為浸泡、洗滌、漂洗和脫水等 4 個(gè)階段。用戶可根 據(jù)洗衣的進(jìn)展情況，用過(guò)程選擇按鈕選擇洗衣的起始階段。 (4)水位選擇功能：洗衣的水位分為 110 檔，用戶可根據(jù)衣物的多少，用水位選 擇開關(guān)選擇合適的水位檔次洗衣。 (5)預(yù)約功能：洗衣的預(yù)約起始時(shí)刻分為 020 檔，這 020 檔依次為自按下啟動(dòng) 停止按鈕起，經(jīng)過(guò) 0 小時(shí)、1 小時(shí)、2 小時(shí)20 小時(shí)后才開始洗衣。在洗衣機(jī)尚未 啟動(dòng)之前，用戶可根據(jù)自己的日程安排，用預(yù)約

9、按鈕預(yù)約洗衣的起始時(shí)刻。 2.2 總體控制方案論證 2.2.1 控制系統(tǒng)的比較 洗衣機(jī)是一種在家庭中不可缺少的家用電器，發(fā)展非?？?，全自動(dòng)式洗衣機(jī)因使 用方便得到大家的青睞，全自動(dòng)即進(jìn)水、浸泡、洗滌、漂洗、排水、甩干等一系列過(guò) 程自動(dòng)完成，控制器通常設(shè)有幾種洗滌程序，對(duì)不同的衣物可供用戶選擇。全自動(dòng)洗 衣機(jī)控制系統(tǒng)可選擇多種控制方案，如 PLC、單片機(jī)、DSP、工業(yè) PC 機(jī)等均能完成。 目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上出售的全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)可大致分為兩類：一類是機(jī)械式 控制系統(tǒng)，另一類是單片機(jī)式控制系統(tǒng)。 機(jī)械式控制系統(tǒng)的全自動(dòng)洗衣機(jī)具有工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，成本低、奉命長(zhǎng)、 價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，但其系統(tǒng)的

10、結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，機(jī)械部件容易損壞，要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制要 求比較困難4。 隨著構(gòu)成 PLC 的元器件性能的提高，PLC 的可靠性也在相應(yīng)地提高。一般 PLC 的平 均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)以上。某些 PLC 的生產(chǎn)廠家甚至宣布，今后生產(chǎn)的 PLC 不 再標(biāo)明可靠性這一指標(biāo)，因?yàn)閷?duì) PLC 來(lái)講這一指標(biāo)已毫無(wú)意義了。經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐人們 發(fā)現(xiàn) PLC 系統(tǒng)在使用中發(fā)生的故障大多是由于 PLC 的外部開關(guān)、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)引 起的，而不是 PLC 本身發(fā)生的。 圖 2.1 洗衣機(jī)的簡(jiǎn)單工作過(guò)程 2.2.2 洗衣機(jī)的 PLC 控制系統(tǒng)概述 如果利用 PLC 控制系統(tǒng)作全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)，就能克服以上兩者的

11、缺點(diǎn)。 PLC 自身具有的完善的功能，模塊化的結(jié)構(gòu)，開發(fā)容易、操作方便、性能穩(wěn)定、可靠性 高的特點(diǎn)和較高的性價(jià)比，且不需要印制印刷電路板，只需把設(shè)計(jì)調(diào)試好的程序輸入 到 PLC 里面，就可以直接安裝到洗衣機(jī)里面使用，在一定程度上節(jié)省了時(shí)間和人力。 現(xiàn)代社會(huì)是一個(gè)講節(jié)能講效率的社會(huì)，誰(shuí)的產(chǎn)品更節(jié)能，誰(shuí)的工作效率更高，那么那 個(gè)產(chǎn)品，那個(gè)工廠就更有生命力，更有發(fā)展前途。 下面以 PLC 作為洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)做個(gè)簡(jiǎn)單的概述。 圖2.1 為洗衣機(jī)工作流程示意圖. 洗衣機(jī)起動(dòng)后, 進(jìn)水控制器開關(guān)打開進(jìn)水, 水 位到位后開始洗滌, 洗滌電動(dòng)機(jī)有正反轉(zhuǎn)控制, 當(dāng)洗滌10 次后, 依次是排水10s , 脫 水

12、10s , 之后停機(jī). 整個(gè)工作過(guò)程要求自動(dòng)運(yùn)行. 下面對(duì)本例的控制要求, 系統(tǒng)的硬 件結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計(jì)3 個(gè)方面加以分析。 控制要求及其分析 明確系統(tǒng)的控制要求及對(duì)控制要求的分析理解是PLC系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ). 本例的控制要求可歸納為:(1) 下達(dá)起動(dòng)指令后, 進(jìn)水控制器打開進(jìn)水.(2) 水滿, 進(jìn) 水器開關(guān)關(guān)閉, 停止進(jìn)水, 洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng).(3) 洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)10s 后, 反轉(zhuǎn)運(yùn) 行10s.(4) 洗滌10 次后洗滌電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn), 排水控制器開關(guān)打開進(jìn)行排水.(5) 10s 后, 脫水電動(dòng)機(jī)起動(dòng)進(jìn)行脫水.(6) 10s 后, 停機(jī).通過(guò)對(duì)上述控制要求的分析, 本例為一 個(gè)以條件和

13、時(shí)間為主要轉(zhuǎn)換特征的順序控制系統(tǒng). 系統(tǒng)的硬件配置 根據(jù)控制要求可考慮PLC 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì), 硬件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是分析系統(tǒng)所需 的輸入輸出信息, 確定PLC 輸入輸出接點(diǎn)的類型、數(shù)量和PLC 的配置, 設(shè)繪系統(tǒng)的PLC 輸入輸出接點(diǎn)的配置圖. 為了滿足上述控制要求, 系統(tǒng)應(yīng)輸入以下開關(guān)信息: (1) 系統(tǒng)起動(dòng)信號(hào)(起動(dòng)按鈕) X0 (2) 系統(tǒng)停止信號(hào)(停止按鈕) X1 (3) 水位狀態(tài)信號(hào)X2 系統(tǒng)輸出信息及連接器件如下: (1) 系統(tǒng)工作指示Y0 (2) 水位控制器Y1 (3) 洗滌工作狀態(tài)信號(hào)Y2 (4) 洗滌電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)接觸器Y3 、Y4 (5) 排水控制器Y5 (6) 脫水電動(dòng)機(jī)

14、接觸器Y6 (7) 脫水工作狀態(tài)信號(hào)Y7 根據(jù)上述對(duì)系統(tǒng)輸出開關(guān)信息的分析, 若采用FX2N系列PLC. 則系統(tǒng)的輸入輸出接 點(diǎn)配置圖如圖2.2 所示. 圖2.2 簡(jiǎn)單洗衣機(jī)的I/O接線圖 3系統(tǒng)的梯形圖如圖2.3 圖2.3 簡(jiǎn)單洗衣機(jī)的梯形圖 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求, PLC 除需輸入上述一些開關(guān)信息外, 尚需使用PLC 一些內(nèi) 部輔助繼電器和定時(shí)器: 內(nèi)部輔助繼電器M0 為中間繼電器; 內(nèi)部定時(shí)器為T0 (洗滌時(shí) 間計(jì)時(shí)100s) 、T1 (正轉(zhuǎn)洗滌時(shí)間計(jì)時(shí)10s) 、T2 (反轉(zhuǎn)洗滌時(shí)間計(jì)時(shí)10s) 、T3 (排 水時(shí)間計(jì)時(shí)10s) 、T4 (脫水時(shí)間計(jì)時(shí)10s) .根據(jù)輸入輸出接點(diǎn)配置和內(nèi)

15、部定時(shí)器的設(shè) 定, 按控制要求及其所確定的邏輯條件, 便可設(shè)計(jì)圖2.3 所示的梯形圖程序.圖中(1) 為系統(tǒng)起?？刂? 當(dāng)輸入起動(dòng)的指令時(shí)(X0 =1) ,輸出繼電器Y0 、Y1 被激勵(lì),給出系 統(tǒng)運(yùn)行指示(Y0 = 1) 并且進(jìn)水器開關(guān)打開(Y1 = 1) .圖中(2) 為洗滌控制. 當(dāng)水位到 位(X2 = 1) , 輔助繼電器M0 被激勵(lì)(M0 = 1) , 輸出洗滌指示信號(hào)( Y2 = 1) ,T0 計(jì) 時(shí)100s ; 同時(shí)洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)起動(dòng)運(yùn)行( Y3 = 1) T1計(jì)時(shí)10s , 10s 時(shí)間到位后(T1 = 1) 洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)停止,反轉(zhuǎn)起動(dòng)運(yùn)行(Y4 = 1 ) T2 計(jì)時(shí)10s

16、 , 10s 時(shí)間到位后 (T2= 1) 反轉(zhuǎn)運(yùn)行結(jié)束, 正轉(zhuǎn)起動(dòng)運(yùn)行, 洗滌10 次即T0 計(jì)時(shí)200s 時(shí)間到位(T0 = 1) 洗滌結(jié)束.圖中(3) 為排水控制. 當(dāng)洗滌結(jié)束(T0 = 1) 排水控制器被激勵(lì)(Y5 = 1) 且 定時(shí)器T3 開始10s 計(jì)時(shí),10s 時(shí)間到位后(T3 = 1) ,排水控制結(jié)束.圖中(4) 為脫水控 制. 排水結(jié)束后(T3 = 1) 脫水電動(dòng)機(jī)起動(dòng)并運(yùn)行,輸出脫水指示信號(hào)(Y2 = 1) ,并且 T4 計(jì)時(shí)10s ,10s 時(shí)間到位后(T4 = 1) 脫水電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行,整個(gè)洗滌工作過(guò)程結(jié)束. 根據(jù)梯形圖編制PLC 指令程序時(shí), 可按照從左到右,自上而下的

17、順序, 依次列出與梯形 圖具有對(duì)應(yīng)邏輯關(guān)系的指令.表2.3 表 2.3 指令表 1 LD X0 2 LD Y1 3 AND X2 4 ORB 5 AND X1 6 ANI T4 7 OUT Y0 8 OUT Y1 9 LD X2 10 AND T0 11 OUT M0 12 LD M0 13 OUT Y2 14 LD M0 15 OUT T0 16 K 1000 17 LD M0 18 ANI T1 19 OUT Y3 20 LD M0 21 ANI T2 22 OUT T1 23 K 100 24 LD T1 25 LD T1 26 OUT Y4 27 LD T1 28 OUT T2 29

18、K 100 30 LD T0 31 OR Y5 32 ANI T3 33 ANI Y3 34 ANI Y4 35 OUT Y5 36 LD Y5 37 OUT T3 38 K 100 39 LD T3 40 OR Y6 41 ANI T4 42 OUT Y6 43 OUT Y7 44 LD Y6 45 OUT T4 46 K 100 47 END 將上述程序通過(guò)編程器輸入PLC 并進(jìn)行調(diào)試, 按調(diào)試結(jié)果修改并確定最后的程序, 以完成PLC 系統(tǒng)的設(shè)計(jì).PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾 能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn), 廣泛應(yīng)用于各行各業(yè), 實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制. PLC

19、在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位, 在可預(yù)見的將來(lái), 是無(wú)法取代的. 隨著 PLC 產(chǎn)品的發(fā)展, 其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。 綜上所述，故本課題決定采用 PLC 控制系統(tǒng)作為全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制方案。本課 題采用三菱 FX2N 系列的 PLC 作全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)。 3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 3.1硬件電路總體設(shè)計(jì) 3.1.1主電路設(shè)計(jì) 如圖 3.1 所示為三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的主電路圖，其中 FU 為熔斷器， KM1、KM2 分別是控制正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的交流接觸器。圖中用 KM1 和 KM2 的主觸點(diǎn)改變電動(dòng) 機(jī)三相電源的相序，即可改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。圖中 FR 為熱繼電器，在電動(dòng)機(jī)過(guò)載 時(shí)，

20、它的常閉觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。 FU FR 3M AC220/380V N 去PLC I/O接線圖 L1L2L3 圖3.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)主電路圖 KM1 KM2 圖 3.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)主電路圖 3.1.2 主電路電氣元件選擇 電器元件以及所使用的型號(hào)和功能作用如表 3.1 所示。 表 3.1 電器元件的型號(hào)和功能 3.1.3 系統(tǒng) PLC 硬件接線設(shè)計(jì) 當(dāng)按下電源開關(guān) SA1 時(shí)，洗衣機(jī)處于接狀態(tài)，當(dāng)再次按下電源開關(guān)，洗衣斷電并 停止。在洗衣處于接通時(shí)，如果啟動(dòng)按鈕按下時(shí)，洗衣機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)進(jìn)水。此系統(tǒng)設(shè)計(jì) 有 10 個(gè)水位檔次，用戶可根據(jù)自己的要求選擇合適的水位進(jìn)行洗衣，比如，當(dāng)用

21、戶選 擇 1 檔水位進(jìn)洗衣時(shí)，則進(jìn)行 1 檔水位檢測(cè)并指示燈亮，當(dāng)水位達(dá)到要求時(shí)，自行關(guān) 水?？蛇M(jìn)行下一步洗衣。默認(rèn)情況下為 1 檔水位洗衣。時(shí)間預(yù)約還設(shè)置有 0 小時(shí)，1 小 時(shí)20 小時(shí)，也就當(dāng)用戶按下預(yù)約按鈕起經(jīng)過(guò) 0 小時(shí)，1 小時(shí)20 后洗衣進(jìn)行自 動(dòng)洗衣程序。各個(gè)時(shí)間還設(shè)有指示燈顯示。默認(rèn)情況下為 0 小時(shí)間預(yù)約。每按下一次， 開關(guān)就會(huì)自行加 1,比如按一次 SQL,進(jìn)行 1 檔水位檢測(cè)并洗衣，再按一次進(jìn)行 2 檔水位 檢測(cè)并洗衣，當(dāng) 10 檔水位洗衣時(shí)，再按下 SQL 時(shí)則又回到 1 檔水位。如此循環(huán)。洗衣 機(jī)的洗衣過(guò)程分別浸泡、洗滌、漂洗、排水和脫水等幾個(gè)過(guò)程。PLC 硬件接線

22、圖如圖 3.4 所示。 序代號(hào)名 稱數(shù)量規(guī) 格 型 號(hào)備 注 1FR電機(jī)熱繼電器1JR0-20/3D用于電機(jī)過(guò)載保護(hù) 2KM控制電機(jī) M 的接觸器3 CJ10-10 交流接觸器 3FU熔斷器3 RL1-15 主電路保護(hù) 4PLC可編程序控制器1FX2n64MR三菱 FX2N 系列 CO M0 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 CO M1 Y5 Y6 Y7 CO M2 Y10 Y11 Y12 Y13 CO M3 Y14 Y15 Y16 Y17 CO M4 Y20 Y21 Y22 Y23 CO M5 Y24 Y25 Y26 Y27 CO M6 Y30 Y31 Y32 Y33 L N CO M X0 X

23、1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 預(yù)約功能選擇 啟動(dòng)/暫停 過(guò)程選擇 波盤正轉(zhuǎn) 波盤反轉(zhuǎn) 內(nèi)桶旋轉(zhuǎn) 進(jìn)水 排水 報(bào)警 AC220V a b c d e f g A B C D LE a b c d e f g A B C D LE + DC24V a b c d e f g a b c d e f g 位位 位位 位位 位位 位位 位位 位 位 位 位 位 位 1檔 2檔 3檔 4檔 5檔 6檔 7檔 8檔 9檔 10檔 SA 1 AC220V RUN SA2 SB1 SB2 SB3 SB4 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4

24、SQ5 SQ6 SQ7 SQ8 SQ9 SQ10 SQL FR 水位選擇 PLC電源開關(guān) 電源 PLC運(yùn)行開關(guān) 1檔水位檢測(cè)開關(guān) 2檔水位檢測(cè)開關(guān) 3檔水位檢測(cè)開關(guān) 4檔水位檢測(cè)開關(guān) 6檔水位檢測(cè)開關(guān) 5檔水位檢測(cè)開關(guān) 7檔水位檢測(cè)開關(guān) 8檔水位檢測(cè)開關(guān) 9檔水位檢測(cè)開關(guān) 10檔水位檢測(cè)開關(guān) 電源過(guò)載保護(hù) KM1 KM2KM1 KM2 YV1 YV2 YV3 BE CD4513 CD4513 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7 LED8 LED9 LED10 電源指示 LED11 LN - FX2N48MR FR L N 0檔水位檢測(cè)開關(guān) CO M0 Y0 Y

25、1 Y2 Y3 Y4 CO M1 Y5 Y6 Y7 CO M2 Y10 Y11 Y12 Y13 CO M3 Y14 Y15 Y16 Y17 CO M4 Y20 Y21 Y22 Y23 CO M5 Y24 Y25 Y26 Y27 CO M6 Y30 Y31 Y32 Y33 L N CO M X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 預(yù)約功能選擇 啟動(dòng)/暫停 過(guò)程選擇 波盤正轉(zhuǎn) 波盤反轉(zhuǎn) 內(nèi)桶旋轉(zhuǎn) 進(jìn)水 排水 報(bào)警 AC220V a b c d e f g A B C D LE a b c d e f g A B C D LE

26、+ DC24V a b c d e f g a b c d e f g 位位 位位 位位 位位 位位 位位 位 位 位 位 位 位 1檔 2檔 3檔 4檔 5檔 6檔 7檔 8檔 9檔 10檔 SA 1 AC220V RUN SA2 SB1 SB2 SB3 SB4 SQ1 SQ2 SQ3 SQ4 SQ5 SQ6 SQ7 SQ8 SQ9 SQ10 SQL FR 水位選擇 PLC電源開關(guān) 電源 PLC運(yùn)行開關(guān) 1檔水位檢測(cè)開關(guān) 2檔水位檢測(cè)開關(guān) 3檔水位檢測(cè)開關(guān) 4檔水位檢測(cè)開關(guān) 6檔水位檢測(cè)開關(guān) 5檔水位檢測(cè)開關(guān) 7檔水位檢測(cè)開關(guān) 8檔水位檢測(cè)開關(guān) 9檔水位檢測(cè)開關(guān) 10檔水位檢測(cè)開關(guān) 電源過(guò)載

27、保護(hù) KM1 KM2KM1 KM2 YV1 YV2 YV3 BE CD4513 CD4513 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7 LED8 LED9 LED10 電源指示 LED11 LN - FX2N48MR FR L N 0檔水位檢測(cè)開關(guān) 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 9 8 10 9 11 A3 12 A2 13 A1 14 A0 15 74LS42 圖 3.4全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng) PLC I/O 接線圖 4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1 PLC 程序的總體結(jié)構(gòu)圖 為了適應(yīng)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試、檢查和操作方

28、便的需要，應(yīng)使全自動(dòng)洗 衣機(jī)控制系統(tǒng)具備手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式。 據(jù)此，基于 PLC 的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的軟件部分應(yīng)由公用程序、手動(dòng)程序、 自動(dòng)程序、信號(hào)顯示和故障報(bào)警程序等五個(gè)部分組成。 公用程序用于自動(dòng)程序和手動(dòng)程序相互切換的處理，開始執(zhí)行自動(dòng)程序時(shí)，要求 洗衣機(jī)波盤與控制系統(tǒng)都處于初始狀態(tài)。如果開機(jī)時(shí)洗衣機(jī)波盤與控制系統(tǒng)沒(méi)有處于 初始狀態(tài)，則應(yīng)進(jìn)入手動(dòng)工作方式，用手動(dòng)操作使二者都進(jìn)入初始狀態(tài)后再切換到自 動(dòng)工作方式。 自動(dòng)程序是軟件中最重要的部分，它用來(lái)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)在功能按鈕的控制下 自動(dòng)地執(zhí)行各項(xiàng)洗衣的各項(xiàng)步驟。自動(dòng)程序可大大提高洗衣效率，節(jié)省人力和時(shí)間。 信號(hào)顯示及故障報(bào)警程

29、序用來(lái)顯示全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作狀態(tài)，和洗衣完成后的報(bào) 警提示。 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng) PLC 程序的總體結(jié)構(gòu)圖如圖 4.1 所示：X0 是自動(dòng)/手動(dòng)切換 開關(guān)，當(dāng) X0 為 OFF 時(shí)將跳過(guò)自動(dòng)程序，執(zhí)行手動(dòng)程序，當(dāng) X0 為 ON 時(shí)將跳過(guò)手動(dòng)程序 執(zhí)行自動(dòng)程序。 圖 4.1 PLC 程序總體結(jié)構(gòu)圖 4.2 系統(tǒng)的順序功能圖設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)要求全自動(dòng)洗衣機(jī)具有如下功能： 1 電源開關(guān)功能：當(dāng)洗衣機(jī)電源處于斷開狀態(tài)時(shí)，按下電源開關(guān)按鈕應(yīng)能接 通洗衣機(jī)電源；反之，當(dāng)洗衣機(jī)電源處于接通狀態(tài)時(shí)，按下電源開關(guān)按鈕應(yīng)能斷開 洗衣機(jī)電源。 (2) 啟動(dòng)暫停功能：在洗衣機(jī)電源接通的情況下，當(dāng)洗衣機(jī)處于暫停狀態(tài)時(shí)，

30、 按下啟動(dòng)暫停按鈕應(yīng)能使洗衣機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)洗衣機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，按下啟動(dòng) 暫停按鈕應(yīng)能使洗衣機(jī)暫時(shí)停止運(yùn)行。 (3) 過(guò)程選擇功能：洗衣過(guò)程分為浸泡、洗滌、漂洗和脫水等 4 個(gè)階段。用戶可 根據(jù)洗衣的進(jìn)展情況，用過(guò)程選擇按鈕選擇洗衣的起始階段。 (4) 水位選擇功能：洗衣的水位分為 110 檔，用戶可根據(jù)衣物的多少，用水位 選擇開關(guān)選擇合適的水位檔次洗衣。 (5) 預(yù)約功能：洗衣的預(yù)約起始時(shí)刻分為 020 檔，這 020 檔依次為自按下啟 動(dòng)停止按鈕起，經(jīng)過(guò) 0 小時(shí)、1 小時(shí)、2 小時(shí)20 小時(shí)后才開始洗衣。在洗衣機(jī)尚 未啟動(dòng)之前，用戶可根據(jù)自己的日程安排，用預(yù)約按鈕預(yù)約洗衣的起始時(shí)刻。 根

31、據(jù)功能要求，設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的順序圖如圖 4.2 所示。 4.3 系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì) 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖的設(shè)計(jì)見附錄 1。 本基于 PLC 的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)能使全自動(dòng)洗衣機(jī)具有全自動(dòng)洗衣的功能， 打開電源，只需根據(jù)需要設(shè)定好洗衣的時(shí)間和洗衣的起始步驟，按下啟動(dòng)按鈕，洗衣 機(jī)就能自動(dòng)完成進(jìn)水浸泡洗滌漂洗排水脫水的洗衣過(guò)程。 PLC 是專門為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的控制裝置，一般不需要采取什么特殊措施，就可以直 接在工業(yè)環(huán)境使用。但是，如果環(huán)境過(guò)于惡劣，電磁干擾特別強(qiáng)烈，或安裝使用不當(dāng)， 都不能保證系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行。干擾可能是 PLC 接受到錯(cuò)誤的信號(hào)，造成誤動(dòng)作， 或使 PLC 內(nèi)部的數(shù)據(jù)丟失

32、，嚴(yán)重是甚至?xí)瓜到y(tǒng)失去控制。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取相 應(yīng)的可靠性措施，以消除或減少干擾的影響，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 圖 4.2系統(tǒng)的順序功能圖 M0 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M8002 X0M122 X0M122 TO CO CO K600 D0 Y3 M123 M100 T1K12000 M101M102M103 SET M200 Y0 T3K90 T4 K20 T1 T3 T4 T2T5 T2T5 Y1T5K90 Y4 RST M200 X4 Y0 Y2Y4Y6 C1K3 K1800 T6C1M103 M14Y5T11 RST

33、C1 Y3 SETM201 Y0T8K90 T9K20 Y1T10K90 T6(C1+M103) M123 T11 K40 預(yù)約時(shí)間階段 進(jìn)水 空步 浸泡 洗滌正轉(zhuǎn) 暫停 洗滌反轉(zhuǎn) 排水 脫水 報(bào)警 進(jìn)水 漂洗正轉(zhuǎn) 漂洗反轉(zhuǎn) T7T10 T7T10 暫停 T8 T9 致謝 感謝我的導(dǎo)師謝袁飛副教授的悉心指導(dǎo)。論文從選題到完成的整個(gè)過(guò)程中，都得 到了謝老師的熱情幫助和精心點(diǎn)撥。謝老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的專業(yè)知識(shí)、敏銳 的學(xué)術(shù)眼光、精益求精的精神給我留下了深刻的印象，并對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生 極大的促進(jìn)作用。 感謝輔導(dǎo)員陳湘云老師等所有老師，在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活中，他們對(duì)本篇論文 的順利完成發(fā)

34、揮了巨大的作用。感謝所有老師的精心授業(yè)和辛勤工作。 感謝我的室友，從遙遠(yuǎn)的家來(lái)到這個(gè)陌生的郴州，是你們和我共同維系著彼此之 間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。四年里，我們 沒(méi)有紅過(guò)臉，沒(méi)有吵過(guò)嘴，沒(méi)有發(fā)生上大學(xué)前所擔(dān)心的任何不開心的事情。只是今后 大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒(méi)關(guān)系，各奔前程，大家珍重。 感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康 快樂(lè)是我最大的心愿。 參考文獻(xiàn) 1 徐世許.可編程序控制器原理M.合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002. 2 宋伯生.可編程控制器配置M.北京：中國(guó)勞動(dòng)出版社，1998. 3 王兆義.可編程控制器教程M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999. 4 陳立定.電氣控制與可編程控制器M.廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001. 5 宮淑貞.可編程控制器原理及應(yīng)用M.北京：人民郵電出版社，2002. 6 鐘肇新.可編程控制器原理與應(yīng)用M.廣州：華南理工大學(xué)出版社，1995. 7 張萬(wàn)忠.可編程序控制器入門與應(yīng)用實(shí)例M.北京：中國(guó)電力出版社，2002. 8 廖常初.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)（第四版） M.重慶：重慶大學(xué)出版社，2