全自動(dòng)洗衣機(jī)的PLC控制課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告全自動(dòng)洗衣機(jī)的plc控制班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 2013年11月30日摘 要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)水平的提高，家庭電器全自動(dòng)化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機(jī)是國(guó)內(nèi)家電業(yè)唯一不打價(jià)格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過(guò)幾年的平穩(wěn)發(fā)展，國(guó)產(chǎn)洗衣機(jī)無(wú)論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步?？v觀洗衣機(jī)市場(chǎng)，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一直在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。根據(jù)全自動(dòng)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(shuō)明了plc控制的原理方法,特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。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(zhǎng)等，為了進(jìn)一步提高全

2、自動(dòng)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(lái)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)這個(gè)課題。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門(mén)子s7-200系列plc的特點(diǎn),對(duì)按鈕,電磁閥,開(kāi)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(guò)程的自動(dòng)化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時(shí)間由plc內(nèi)計(jì)數(shù)器控制,所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間。可以把上面設(shè)定的程序時(shí)間定下來(lái),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(lái)編程。該論文就怎樣利用plc來(lái)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)其中軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行了分析和研究，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)的正常運(yùn)行和強(qiáng)制性停止功能。關(guān)鍵詞：plc；自動(dòng)；定時(shí)；控

3、制abstractalong with the social economy development and the science and technology level enhancement, the family electric appliance entire automation becomes the inevitable development tendency. entire automatic washer production enormous convenience people's life. the washer is the domestic elec

4、trical appliances industry does not only hit the profession which the price fights, passes through several year steady development, the domestically produced washer regardless of in quality or in function all with world leading horizontal synchronization. looks over the washer market, the highly eff

5、ective energy conservation, the province water, the province electricity, the environmental protection washer continuously occupy the dominant position in the market. how does this paper study controls the entire automatic washer using plc, to question and so on software design, hardware design has

6、carried on the analysis and the discussion, has realized the entire automatic washer normal operation and compulsory stops the function.keyword: plc; control; delay;entire automatic目 錄第一章 緒論1 1.1課題的研究背景.1 1.2洗衣機(jī)的發(fā)展概況和現(xiàn)狀.1 1.3課題研究的目的與意義-2 1.4本課題研究的主要內(nèi)容.3第二章概述.3 2.1 plc的控制特點(diǎn).4 2.2 控制系統(tǒng)框圖.5 2.3 控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)備

7、及功能.5 2.4 控制系統(tǒng)原理5第三章 硬件電路的設(shè)計(jì).6 3.1 plc的選擇.7 3.1.1 i/o點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)8 3.1.2 i/o儲(chǔ)存器容量估計(jì).8 3.1.3 cpu功能與結(jié)構(gòu)的選擇.9 3.2 plc外部接線圖.9 3.3 洗衣機(jī)示意圖.10第四章 軟件的設(shè)計(jì).11 4.1 i/o分配表.11 4.1.1 輸入地址分配表.11 4.1.2 輸出地址分配表.11 4.1.3 內(nèi)部元件地址分配表.11 4.2 系統(tǒng)流程圖.12 4.2.1 強(qiáng)制停止流程圖.12 4.2.2 正常運(yùn)轉(zhuǎn)流程圖.12 4.3 程序設(shè)計(jì).13 4.3.1 plc控制順序功能圖15 4.3.2 系統(tǒng)梯形圖.16第五

8、章 程序運(yùn)行過(guò)程分析.19 第六章 系統(tǒng)仿真.22結(jié)束語(yǔ).23參考文獻(xiàn).24第一章 緒論1.1 課題的研究背景本次設(shè)計(jì)基于plc的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制，本文的課題源于市場(chǎng)上洗衣機(jī)產(chǎn)品。采用plc控制開(kāi)發(fā)的周期短，開(kāi)發(fā)成本低，可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制。plc控制具有實(shí)時(shí)性、信號(hào)處理時(shí)間短、速度快、更能滿(mǎn)足各個(gè)領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項(xiàng)目，可靠性高，豐富的i/o卡件，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，性?xún)r(jià)比高，安裝簡(jiǎn)單，維修方便，plc控制能在高粉塵、高噪聲、強(qiáng)電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因?yàn)樗钦w模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能，所以在使用中，硬件相對(duì)簡(jiǎn)單，編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單，并且測(cè)試

9、容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。本設(shè)計(jì)以操作簡(jiǎn)單、使用可靠、維護(hù)修理方便作為主要設(shè)計(jì)方向。 1.2 洗衣機(jī)發(fā)展概況和現(xiàn)狀從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，這項(xiàng)勞動(dòng)并不像田園詩(shī)描繪的那樣充滿(mǎn)樂(lè)趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是辛苦勞累。世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)于1858年誕生，但這臺(tái)洗衣機(jī)使用費(fèi)力，且損傷衣服，因而沒(méi)被廣泛使用，但這卻標(biāo)志了用機(jī)器洗衣的開(kāi)端。1874年,“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)，美國(guó)人發(fā)明了木制手搖洗衣機(jī)。1880年，美國(guó)發(fā)明了蒸氣洗衣機(jī)，蒸氣動(dòng)力開(kāi)始取代人力。蒸汽洗衣

10、機(jī)之后，水力洗衣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。1910年，美國(guó)試制成功世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)，電動(dòng)洗衣機(jī)的問(wèn)世，標(biāo)志著人類(lèi)家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開(kāi)端。1922年，美國(guó)改造了洗衣機(jī)的洗滌結(jié)構(gòu)，把拖動(dòng)式改為攪拌式，使洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)固定下來(lái)，這也就是第一臺(tái)攪拌式洗衣機(jī)的誕生。1932年，美國(guó)研制成功第一臺(tái)前裝式滾筒洗衣機(jī)。全自動(dòng)洗衣機(jī)其特點(diǎn)是能自動(dòng)完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個(gè)過(guò)程不需要人工操作。這類(lèi)洗衣機(jī)均采用套筒式結(jié)構(gòu)，其進(jìn)水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預(yù)先設(shè)計(jì)好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行器件動(dòng)作，整個(gè)洗衣過(guò)程自動(dòng)完成，所用的程序控制器可分為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式和單片機(jī)式。全自動(dòng)洗衣機(jī)可分為兩大類(lèi)

11、：第一類(lèi)：電動(dòng)控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由電動(dòng)元件組成。第二類(lèi)：電腦控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由微型計(jì)算機(jī)組成。電動(dòng)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)是較早出現(xiàn)的自動(dòng)控制類(lèi)家用電器，其產(chǎn)品類(lèi)型還屬于傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品，是自動(dòng)控制的初級(jí)階段。隨著計(jì)算機(jī)的及微電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)正在逐步實(shí)現(xiàn)硬件化。因此，電動(dòng)控制洗衣機(jī)將逐步退出家電舞臺(tái)。全自動(dòng)洗衣機(jī)從結(jié)構(gòu)上分有波輪式、攪拌式、滾筒式。目前,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的大都是波輪式和滾筒式，供應(yīng)最多的是波輪式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)的特點(diǎn)是洗凈率高,但對(duì)衣服的磨損很大,隨著人們生活水平不斷地提高，絲綢,毛料,羊毛等大量走進(jìn)普通家庭,廠商又適時(shí)地推出了滾筒洗衣機(jī),它最大的優(yōu)點(diǎn)是磨

12、損率小,但洗凈率比波輪式低,價(jià)格高。洗衣機(jī)產(chǎn)品可以分三類(lèi)：普通型、半自動(dòng)型和全自動(dòng)型。普通型和半自動(dòng)型洗衣機(jī)，都需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水全過(guò)程；而全自動(dòng)洗衣機(jī)在整個(gè)洗滌、甩干、排水過(guò)程中，無(wú)需人為操作和監(jiān)控。國(guó)內(nèi)外洗衣機(jī)品牌有海爾、小天鵝、榮事達(dá)、松下、惠而浦水仙、lg熊貓、西門(mén)子、日立好用。1.3 課題研究的目的與意義本課題主要著重于全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，要求洗衣機(jī)能實(shí)現(xiàn)進(jìn)水、洗滌、排水、脫水、報(bào)警，所采用的控制方法操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、維護(hù)與維修方便?？刂品椒ù_定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的時(shí)間、調(diào)試周期，且要降低成本。傳統(tǒng)的洗衣機(jī)采用繼電器控制的優(yōu)點(diǎn)是裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格

13、便宜、抗干擾能力強(qiáng)。但是，這也是隨之帶來(lái)的一些問(wèn)題，如絕大多數(shù)控制繼電器都是長(zhǎng)期磨損和疲勞工作條件下進(jìn)行的，容易損壞，而且繼電器的觸點(diǎn)容易產(chǎn)生電弧，甚至?xí)墼谝黄甬a(chǎn)生誤操作，引起嚴(yán)重的后果。在全負(fù)荷運(yùn)載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時(shí)也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡(jiǎn)單的改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。這種電路接線多，只適用于小型的控制電路。采用plc控制比繼電器控制好的多，我們采用plc來(lái)控制。 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。plc由（1） 于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造

14、，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。（2） 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。（3） 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。（4） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造，plc用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。（5） 體積小，重量輕，能耗低，由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是

15、實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。1.4 本課題研究的主要內(nèi)容本課題需研制出可靠性高、易于操作的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制方法，該系統(tǒng)采用plc控制，主要包括電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、離合器控制、進(jìn)排水電磁閥控制、循環(huán)控制、保護(hù)和聯(lián)鎖。plc投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)開(kāi)始進(jìn)水，水滿(mǎn)(即水位到達(dá)高水位)時(shí)停止進(jìn)水并開(kāi)始正轉(zhuǎn)洗滌。正轉(zhuǎn)洗滌15 s后暫停，暫停3 s后開(kāi)始反轉(zhuǎn)洗滌。反轉(zhuǎn)洗滌15s后暫停，暫停3 s后，若正、反洗滌未滿(mǎn)3次，則返回從正轉(zhuǎn)洗滌開(kāi)始的動(dòng)作；若正、反洗滌滿(mǎn)3次時(shí)，則開(kāi)始排水。排水水位若下降到低位時(shí)，開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水。脫水10s即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過(guò)程。若未完成3次

16、大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開(kāi)始的全部動(dòng)作，進(jìn)行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進(jìn)行洗完報(bào)警。報(bào)警10s結(jié)束全部過(guò)程，自動(dòng)停機(jī)。 此外，還要求可以按排水按鈕以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水；按停止按鈕以實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)，停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。第二章 概述2.1 plc的控制特點(diǎn) plc系統(tǒng)的特點(diǎn)： 1）可靠性高，plc作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。對(duì)工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強(qiáng)，平均無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)。 2）使用方便靈活，plc采用了基本單元擴(kuò)展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號(hào)的數(shù)量，形式，驅(qū)動(dòng)能力等都可以根據(jù)實(shí)際控制要求進(jìn)行選擇與確定，而且在需要時(shí)可以隨時(shí)更換，近

17、年來(lái)，plc的特殊模塊增多這些可以滿(mǎn)足不同的控制要求，使plc的使用更加靈活與多變。 3）編程簡(jiǎn)單，plc的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨(dú)特的，多種面向廣大工程設(shè)計(jì)人員的編程語(yǔ)言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡(jiǎn)潔，明了適合各類(lèi)技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒(méi)有計(jì)算機(jī)知識(shí)的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)效果逼真，且與計(jì)算機(jī)控制容易。單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)：1）要求環(huán)境，單片機(jī)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。2）編程和plc相比難以學(xué)習(xí)，主要是單片機(jī)采用匯編語(yǔ)言或者是c語(yǔ)言，這些高級(jí)語(yǔ)言和plc語(yǔ)言相比，難以學(xué)習(xí)。3）功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它

18、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理速度快。典型的plc控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1所示：圖1 plc控制系統(tǒng)的硬件組成框圖2.2 控制系統(tǒng)框圖 此次設(shè)計(jì)根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理, 洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水，洗衣，排水，和脫水四個(gè)過(guò)程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，這四個(gè)過(guò)程分別用相應(yīng)的按扭開(kāi)關(guān)來(lái)控制。利用可編程控制器plc實(shí)現(xiàn)控制,用于說(shuō)明plc控制的原理方法,特點(diǎn)及工作特色。此次全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用了西門(mén)子s7-200系列plc的特點(diǎn),對(duì)按鈕,電磁閥,開(kāi)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(guò)程的自動(dòng)化。根據(jù)以上要求plc的控制系統(tǒng)框圖如下圖2。圖2控制系統(tǒng)框圖2.3 控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)設(shè)備及功能根據(jù)控制

19、過(guò)程中的進(jìn)水、洗滌、脫水、報(bào)警等控制要求，對(duì)控制所需的外部設(shè)備初步設(shè)計(jì)如表2-1表2-1對(duì)應(yīng)設(shè)備及功能表對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備啟動(dòng)按扭進(jìn)水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開(kāi)關(guān)（高水位）洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開(kāi)關(guān)（中水位）洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開(kāi)關(guān)（低水位）脫水桶手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)報(bào)警器手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)高水位傳感器中水位傳感器低水位傳感器水排空傳感器2.4控制系統(tǒng)原理自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗衣，排水，脫水是通過(guò)水位開(kāi)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(dòng)控制的，水位開(kāi)關(guān)用來(lái)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(shí)，電磁進(jìn)水閥打開(kāi)，將水注入，排水時(shí)，電磁

20、排水閥打開(kāi)，將水排出，洗衣時(shí)，洗滌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，脫水時(shí)，脫水桶啟動(dòng)。 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 plc的選擇3.1.1 i/o點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)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(mǎn)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(lèi)應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開(kāi)關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來(lái)確定，一般一個(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)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(jì)的總點(diǎn)數(shù)上再加上20%30%的備用量。該系統(tǒng)有11個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)6個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，具體的輸入輸出見(jiàn)表3-1。表3-1 i/o點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)啟動(dòng)按扭進(jìn)水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開(kāi)關(guān)（高水

21、位）洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開(kāi)關(guān)（中水位）洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開(kāi)關(guān)（低水位）脫水桶手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)報(bào)警器手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)高水位傳感器中水位傳感器低水位傳感器水排空傳感器3.1.2 i/o儲(chǔ)存器容量的估算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(chǔ)容量是固定的，介于12kb之間。用戶(hù)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(jì)之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)i/o點(diǎn)及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存量大致如下：開(kāi)關(guān)量輸入元件：1020b/點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出元件：510b/點(diǎn)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2b/個(gè)模擬量：

22、100150b/個(gè)通信接口：一個(gè)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(hù)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(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)6個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，需內(nèi)存280b，有定時(shí)器6個(gè)，計(jì)時(shí)器2個(gè)，需內(nèi)存16b，考慮余量后需要內(nèi)存370b。3.1.3 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(kāi)關(guān)量邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)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(shí)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(mǎn)足實(shí)時(shí)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

23、選擇。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡(jiǎn)單，小型plc就能滿(mǎn)足要求了。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(gè)系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時(shí)由于該模塊采用交流220v供電，并且自帶14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，完全能滿(mǎn)足全自動(dòng)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。綜上所述此次設(shè)計(jì)選用西門(mén)子s7-200型plc。3.2 plc外部接線圖根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求，對(duì)系統(tǒng)控制的i/o點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和plc型號(hào)進(jìn)行了選擇，現(xiàn)根據(jù)以上的統(tǒng)計(jì)和選擇對(duì)控制系統(tǒng)plc的外部接線設(shè)計(jì)如下圖3。圖3 plc外部接線圖3.3 p

24、lc外部接線圖如圖2-2所示為洗衣機(jī)示意圖，在圖中st4為高水位傳感器，st5為中水位傳感器，st6為低水位傳感器，st7位水排盡傳感器，當(dāng)選擇好水位后，yv1打開(kāi)開(kāi)始進(jìn)水，當(dāng)水位到達(dá)相應(yīng)水位時(shí)，相應(yīng)的傳感器送出on信號(hào)否則為off,只有當(dāng)水上升到與選擇水位相開(kāi)關(guān)一致時(shí)，yv1關(guān)閉停止進(jìn)水，開(kāi)始洗衣。 圖4洗衣機(jī)示意圖第四章 軟件的設(shè)計(jì)4.1 i/o分配表4.1.1 輸入地址分配表 列出全自動(dòng)洗衣機(jī)的輸入分配表，見(jiàn)表4-1。表4-1輸入地址分配表輸入地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備i0.0啟動(dòng)按扭i0.1停止按扭i0.2水位選擇開(kāi)關(guān)（高水位）i0.3水位選擇開(kāi)關(guān)（中水位）i0.4水位選擇開(kāi)關(guān)（低水位）i0.

25、5手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)i0.6手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)i0.7高水位傳感器i1.0中水位傳感器i1.1低水位傳感器i1.2水排空傳感器4.1.2 輸出地址分配表列出全自動(dòng)洗衣機(jī)的輸出分配表，見(jiàn)表4-2。表4-2輸出地址分配表輸出地址對(duì)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(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器q0.3洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器q0.4脫水q0.5報(bào)警器4.1.3 內(nèi)部元件地址分配表全制動(dòng)洗衣機(jī)控制時(shí)，需用到plc內(nèi)部的計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行過(guò)程控制，現(xiàn)對(duì)控制中要用到的內(nèi)部位元件地址分配表歸納如表4-3。表4-3內(nèi)部地址分配表定時(shí)器/計(jì)時(shí)器對(duì)應(yīng)的作用t37 進(jìn)水暫停計(jì)時(shí)t38正洗計(jì)時(shí)t39正洗暫停計(jì)時(shí)t4

26、0反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)t41反轉(zhuǎn)暫停計(jì)時(shí)t42脫水計(jì)時(shí)t43報(bào)警計(jì)時(shí)c50正反洗循環(huán)計(jì)數(shù)c51大循環(huán)計(jì)數(shù)4.2 系統(tǒng)流程圖4.2.1強(qiáng)制停止流程圖圖4 強(qiáng)制停止流程圖4.2.2正常運(yùn)行流程圖全自動(dòng)洗衣機(jī)正常運(yùn)行時(shí)即洗衣機(jī)按照程序設(shè)定依次完成依次洗衣過(guò)程，從選擇水位，按下啟動(dòng)按扭，開(kāi)始進(jìn)水直到水滿(mǎn)（即水位達(dá)到高水位）時(shí)停止進(jìn)水開(kāi)始洗滌正轉(zhuǎn)，洗滌時(shí)，正轉(zhuǎn)30秒，停兩秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒，如此循環(huán)5次，總共320秒開(kāi)始排水，水位下降到低水位時(shí)開(kāi)始脫水并繼續(xù)排水，脫水30秒，開(kāi)始清洗，重復(fù)以上過(guò)程，清洗兩遍，清洗完成，報(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)。按照以上的工作流程，作出全自動(dòng)洗衣機(jī)的正常運(yùn)行工作流程圖見(jiàn)圖5。圖5

27、正常運(yùn)行流程圖4.3 程序設(shè)計(jì)4.3.1 plc控制順序功能圖順序功能圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過(guò)程、功能和特性的一種圖形，順序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，他是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)plc控制狀態(tài)流程圖見(jiàn)圖6圖6 plc控制狀態(tài)流程圖4.3.2 系統(tǒng)梯形圖圖7系統(tǒng)梯形圖a圖8 系統(tǒng)體形圖圖9 系統(tǒng)梯形圖c第五章 程序運(yùn)行過(guò)程分析(1)洗衣機(jī)進(jìn)水洗衣前選擇好水位，按下水位選擇開(kāi)關(guān)(i0.2、i0.3、i0.4)任意一個(gè)，再按下啟動(dòng)按鈕，i0.0接通，q0.0接通，開(kāi)始進(jìn)水。當(dāng)水位上升到與選擇的水位相一致時(shí)，相一致的水位傳感器(i0.7、i1.0、i1.1)接通，q

28、0.0斷開(kāi)停止進(jìn)水，t37開(kāi)始計(jì)時(shí)。(2)正反轉(zhuǎn)洗衣t37計(jì)時(shí)時(shí)間到，q0.2接通開(kāi)始正轉(zhuǎn)洗衣，t38計(jì)時(shí)開(kāi)始。t38計(jì)時(shí)30秒，q0.2斷開(kāi)，正洗暫停，t39開(kāi)始計(jì)時(shí)。t39計(jì)時(shí)時(shí)間到，q0.3接通，反洗，t40開(kāi)始計(jì)時(shí)。t40計(jì)時(shí)時(shí)間到，q0.3斷開(kāi)，反洗暫停，t41開(kāi)始計(jì)時(shí)。t41計(jì)時(shí)時(shí)間到，c50計(jì)數(shù)一次，同時(shí)洗衣返回q0.2接通，重復(fù)以上從正洗開(kāi)始的全部動(dòng)作，直到c50計(jì)滿(mǎn)5次數(shù)時(shí)，q0.1接通并自保，開(kāi)始排水，c50復(fù)位，準(zhǔn)備下次循環(huán)是再計(jì)數(shù)。(3)大循環(huán)洗衣排水到脫水水位時(shí)，i1.2閉合，q0.1、q0.4接通，開(kāi)始脫水，t42開(kāi)始計(jì)時(shí)。t42計(jì)時(shí)時(shí)間到，q0.1、q0.4斷開(kāi)，

29、停止排水和脫水，c51計(jì)數(shù)一次，同時(shí)洗衣返回q0.0接通,重復(fù)從進(jìn)水到脫水的全部動(dòng)作，知道c51計(jì)數(shù)滿(mǎn)3次時(shí)，停止洗衣，q0.5接通報(bào)警并自保，t43開(kāi)始計(jì)時(shí)。t43計(jì)時(shí)時(shí)間到，報(bào)警結(jié)束，整個(gè)洗衣過(guò)程結(jié)束，t43常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，準(zhǔn)備下次啟動(dòng)。(4)強(qiáng)制停止運(yùn)行中按停止按鈕時(shí)，i0.1常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，則m0.0、q0.0、q0.1、q0.4、q0.5斷開(kāi)，停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。按排水按鈕時(shí)，i0.5常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，q0.1接通并自保，進(jìn)行手動(dòng)排水。按手動(dòng)脫水按鈕，i0.6閉合，q0.1、q0.4接通脫水，t42開(kāi)始計(jì)時(shí)。t42計(jì)時(shí)時(shí)間到q0.1、q0.4斷開(kāi)，脫水停止，q0.5接通報(bào)警，t43開(kāi)

30、始計(jì)時(shí)。t43計(jì)時(shí)時(shí)間到q0.5斷開(kāi)報(bào)警結(jié)束。第六章 系統(tǒng)仿真s7-200仿真軟件簡(jiǎn)介：(1) s7-200仿真軟件是s7-200系列plc專(zhuān)用仿真軟件，無(wú)需安裝，下載后執(zhí)行s7-200.exe即可進(jìn)入?？梢栽跊](méi)有plc的情況下，對(duì)plc程序進(jìn)行仿真調(diào)試，雖然它不能模擬s7-200的全部指令和全部功能，但仍然不失為一個(gè)很好的學(xué)習(xí)s7-200的工具測(cè)試軟件。(2) 執(zhí)行s7-200.exe后其窗口如圖10圖10 執(zhí)行s7-200.exe后窗口圖執(zhí)行圖中菜單命令“配置”“cpu型號(hào)”，在cpu型號(hào)對(duì)話(huà)框中可選擇自己對(duì)應(yīng)的cpu型號(hào)。用戶(hù)還可以修改cpu的網(wǎng)絡(luò)地址，一般使用默認(rèn)地址。圖中灰色部分為是

31、cpu 224類(lèi)型的plc面板可顯示cpu運(yùn)行狀態(tài)和i/o點(diǎn)的狀態(tài)，燈亮為1，燈滅為0。cpu224的右邊空白方框是擴(kuò)展模塊的位置，雙擊空白方框即可進(jìn)行模塊配置選擇，根據(jù)需要可選擇各種數(shù)字量和模擬量的擴(kuò)展模塊。cpu模塊的下方是用于輸入數(shù)字量信號(hào)的小開(kāi)關(guān)面板，具有和cpu224對(duì)應(yīng)的14個(gè)輸入點(diǎn)，單擊面板中的開(kāi)關(guān)按鈕可使其0，1狀態(tài)切換，在cpu面板上的模擬led燈對(duì)應(yīng)滅，亮。開(kāi)關(guān)面板下方的smb28,smb29是兩個(gè)直線電位器，分別是cpu224的兩個(gè)8位模擬量輸入電位器對(duì)應(yīng)的特殊存儲(chǔ)器字節(jié)，可左右拖動(dòng)滑塊來(lái)設(shè)置他的值，范圍在0-255之間。(3) 仿真軟件不能直接接收s7-200程序代碼，

32、需要在step7-micro/win中將程序編譯并導(dǎo)出成ascii文本文件（擴(kuò)展名為awl）。然后在s7-200仿真軟件，使用工具欄的下載按鈕即可將導(dǎo)出的文件下載到仿真軟件當(dāng)中進(jìn)行仿真測(cè)試。(4) 在仿真軟件中點(diǎn)擊工具欄上的運(yùn)行按鈕使仿真plc切換到run模式開(kāi)始仿真測(cè)試，運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中點(diǎn)擊開(kāi)關(guān)面板中的模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)入信號(hào)輸入，通過(guò)查看菜單當(dāng)中的“程序塊代碼”查看對(duì)應(yīng)程序代碼，“程序塊圖形”查看梯形圖運(yùn)行狀態(tài)，“數(shù)據(jù)塊”查看v區(qū)存儲(chǔ)器對(duì)應(yīng)的值，“內(nèi)存監(jiān)視”來(lái)監(jiān)控v、t、c、m等內(nèi)部變量的值(5) 另外，仿真軟件還有讀取cpu和擴(kuò)展模塊的信息、設(shè)置plc實(shí)時(shí)時(shí)鐘、控制循環(huán)掃描次數(shù)和對(duì)td200文本顯示器仿真等功能。13系統(tǒng)程序仿真：在step7-micro/win中編寫(xiě)好的程序編譯并導(dǎo)出成ascii文本文件（擴(kuò)展名為awl）。然后在s7-200仿真軟件，使用工具欄的下載按鈕即將導(dǎo)出的文件下載到仿真軟件當(dāng)中進(jìn)行仿真測(cè)試。按照設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行仿真，看程序能夠按照要求進(jìn)行各種工作即可。結(jié) 束 語(yǔ)通過(guò)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制