畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基于S7200的全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)

1、摘 要 本文介紹了采用可編程控制器（plc）作為核心控制部件的全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)。通過介紹洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)，對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了基于plc控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制方案，并對(duì)方案進(jìn)行了論證。根據(jù)洗衣機(jī)的工作原理，設(shè)計(jì)了流程及程序，對(duì)按鈕、繼電器、開關(guān)、變頻器等其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。由于洗滌，排水，脫水的時(shí)間均由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。具有智能化程度高、安全可靠、方便、靈活等特點(diǎn)?？删幊炭刂破?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,編程簡單,使用方便,體積小巧,

2、近年來在工業(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)化主要支柱之一。該設(shè)計(jì)主要描述了全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理、控制系統(tǒng)的plc的造型和資源的配置、控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)與調(diào)試、控制系統(tǒng)plc程序。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，說明了plc控制的原理方法，特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。通過本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)s7-200 plc的特點(diǎn)有了深入的理解。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了s7-200 plc的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、電磁閥、開關(guān)等其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電用品的個(gè)性。關(guān)鍵詞：可編程序控制器,洗衣機(jī),全自動(dòng) 28abstractthis ar

3、ticle used programmable controller plc to realize the washer completely automatic control, explained the plc control principle method, the characteristic and controlled the washer the characteristic. the article during introduction washer structure, carries on the analysis to the completely automati

4、c washer control system, proposed in this foundation based on the plc completely automatic washer control plan, and has carried on the proof to the plan, has carried on the design according to the washer principle of work to the procedure and the flow, has the intellectualized degree high, safe reli

5、able and so on the characteristics. to the button, the relay, the switch, the frequency changer and so on other some i/o spot carries on the control, realized the washer to wash clothes the process automation. because spreads every time lavation, draining water, dehydrated time by plc in counter con

6、trol, so long as therefore the change counter parameter may change the time.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 is high, the plait distance is simple, the usage is con

7、venient, 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. this design mainly describes the working principle of the automatic washing machine, the control system of the modelli

8、ng of plc and resources allocation, control system programming and debugging, plc program control system. according to the work principle of automatic washing machine, using the programmable controller plc control, that the plc control principle, characteristics and control method of the washing mac

9、hine features. through this system, the design of s7-200 plc has the characteristics of the deep understanding. automatic washing machine control system using s7-200 plc on the features of button, solenoid valve, switch and other some input/output point control, realized the automation of laundry pr

10、ocess washing machine. it fully show the modern appliances personality. keyword：programmable logical controller, washing machine, full-automatic目 錄第1章 緒 論11.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的分類11.1.1 按自動(dòng)化程度分類11.1.2 按結(jié)構(gòu)方式分類11.1.3 按洗滌方式分類21.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展背景21.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)目的21.4 本文研究的主要任務(wù)3第2章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)要求和功能實(shí)現(xiàn)52.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)實(shí)物結(jié)構(gòu)介紹52.2

11、全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理62.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)備控制要求6第3章 可編程控制器設(shè)計(jì)83.1 plc概述83.2 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則93.3 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容93.4 plc i/o模塊的選擇步驟與原則93.4.1 開關(guān)量io模塊的選擇93.4.2 模擬量io模塊的選擇133.4.3 特殊功能模塊的選擇133.5 plc的應(yīng)用上的特點(diǎn)13第4章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)154.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分析154.2 洗衣機(jī)硬件設(shè)計(jì)164.3 plc主機(jī)選型與設(shè)計(jì)214.4 i/o硬件接線圖244.5 軟件設(shè)計(jì)254.5.1 i/o 分配表254.5.2 流程圖分析264.5.3 源程序29第5章

12、 測試調(diào)試365.1 電路測試365.2 系統(tǒng)測試365.2.1 測試方法365.2.2 功能測試及分析36第6章 總結(jié)與展望386.1 總結(jié)386.2 展望38參考文獻(xiàn)40致 謝42附錄 程序語句表43第1章 緒 論1.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的分類 洗衣機(jī)是一種在家庭中不可缺少的家用電器,發(fā)展非常快,而全自動(dòng)式洗衣機(jī)因使用方便更加得到大家的青睞,全自動(dòng)即進(jìn)水、洗滌、漂洗、甩干等一系列過程自動(dòng)完成,控制器通常設(shè)有幾種洗滌程序,對(duì)不同的衣物可選擇不同的洗滌方式。 目前，我國洗衣機(jī)的分類方法主要有三種：按自動(dòng)化程度分類，按洗滌方式分類，按結(jié)構(gòu)方式分類。1.1.1 按自動(dòng)化程度分類 洗衣機(jī)可分為普通型、半

13、自動(dòng)型、全自動(dòng)型三大類。 目前大多是全自動(dòng)型洗衣機(jī)，它是指洗滌、漂洗、脫水各個(gè)功能之間的轉(zhuǎn)換全部不用手工操作而能自動(dòng)進(jìn)行的洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)在選定的工作程序內(nèi)由機(jī)電式程序控制器或微電腦程序控制器適時(shí)發(fā)出各種指令，自動(dòng)完成各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，使整個(gè)洗衣過程自動(dòng)化。1.1.2 按結(jié)構(gòu)方式分類 洗衣機(jī)可分為單桶、雙桶、套桶三大類： 單桶洗衣機(jī)。單桶洗衣機(jī)自動(dòng)化程度較低，多為簡易型和普通型，少量的為半自動(dòng)型。其主要特點(diǎn)是占地面積小，價(jià)格便宜。 雙桶洗衣機(jī)。雙桶洗衣機(jī)實(shí)際上就是單桶洗衣機(jī)和脫水機(jī)的組合。它的洗衣部分和甩干部分有各自的電動(dòng)機(jī)和定時(shí)器。雙桶洗衣機(jī)功能齊全，使用方便，操作簡單，省水，省電，價(jià)格

14、適宜，品種多樣。目前，我國雙桶波輪式洗衣機(jī)占主導(dǎo)地位。 套桶洗衣機(jī)。該洗衣機(jī)的特點(diǎn)是內(nèi)、外兩個(gè)立式容器套裝在同一個(gè)軸心上。波輪式套桶洗衣機(jī)多為全自動(dòng)型。因其離心桶的外徑小于盛水桶的內(nèi)徑，故將外桶和內(nèi)桶套裝在同一個(gè)軸心上，減少了占地面積。其外桶作為盛水容器，內(nèi)桶作為洗滌、漂洗、離心脫水用。常見的波輪式套桶洗衣機(jī)是單電機(jī)的，洗滌及脫水工作由離合器控制。洗滌時(shí)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)而脫水桶不轉(zhuǎn)，脫水是波輪與脫水桶一齊旋轉(zhuǎn)。1.1.3 按洗滌方式分類洗衣機(jī)可分為波輪式、滾筒式： 波輪式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)是將洗滌衣物浸泡在水中，靠波輪正、反方向的交替轉(zhuǎn)動(dòng)或連續(xù)單方向的轉(zhuǎn)動(dòng)使衣物在水中不斷翻滾，而達(dá)到洗凈衣物的目的。

15、主要特點(diǎn)是：洗滌能力強(qiáng)、洗滌時(shí)間短、結(jié)構(gòu)簡單、可調(diào)節(jié)水位、成本低、易維修、易操作。 滾筒式洗衣機(jī)。滾筒式洗衣機(jī)自動(dòng)化程度高，洗滌性能好，容量大，質(zhì)量高。 1.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展背景從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，而在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，對(duì)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(dòng)，留給人的感受常常是：辛苦勞累。1858年，漢密爾頓史密斯制成了世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)。1874年,“手洗時(shí)代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)，美國人比爾布萊克斯發(fā)明了世界上第一臺(tái)人工攪動(dòng)洗衣機(jī)。1911年美國人又研制了世界上第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)。1920年美國的瑪依

16、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，又稱渦卷式洗衣機(jī)。近幾十年，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，全自動(dòng)洗衣機(jī)制造技術(shù)又得到迅

17、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。1.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)目的 目前中國洗衣機(jī)市場正進(jìn)入更新?lián)Q代期，市場潛力巨大，人們對(duì)于洗衣機(jī)的要求也越來越高，目前的洗衣機(jī)主要有強(qiáng)弱洗滌功能、進(jìn)排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能、暫停等七大功能，在許多方面還不能達(dá)到人們的需求。這就要求設(shè)計(jì)者們有更高的專業(yè)和技術(shù)水平，能夠提出更多好的建議和新的課題，將人們的需要變成現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)出更節(jié)能、功能更全面、更人性化的全自動(dòng)洗衣機(jī)。目前的洗衣機(jī)都沒有實(shí)現(xiàn)全方面的兼容，大多洗衣的廠家都注重各自品牌的洗衣機(jī)的特長，突出一兩個(gè)與別的洗衣機(jī)不同的個(gè)性化的功能，洗衣機(jī)的各項(xiàng)功能是由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)的。 以往以單片機(jī)為中心控

18、制系統(tǒng)工作的全自動(dòng)洗衣機(jī)中，存在著一些本身不能克服的缺點(diǎn)。首先由于單片機(jī)的指令系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，編寫洗滌、脫水程序也相對(duì)復(fù)雜；其次，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)、過載保護(hù)、過熱保護(hù)及欠壓保護(hù)等等，這樣不但增加了硬件的復(fù)雜性，而且隱含較高的故障率，還無形地增加了維修成本費(fèi)用。如果在全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)中采用plc 來控制將能克服單片機(jī)的這些缺點(diǎn)。因?yàn)樗钦w模塊，集中了驅(qū)動(dòng)電路、檢測電路和保護(hù)電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。所以在使用中，硬件相對(duì)簡單，編程語言也相對(duì)簡單，并且測試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性1.4 本文研究的主要任務(wù)本

19、課題主要基于s7-200的全自動(dòng)洗衣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，分析了全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理，控制過程以及實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)可編程控制器控制的硬件和軟件進(jìn)行了分析、設(shè)計(jì)，完成了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，以及系統(tǒng)軟件相關(guān)程序的設(shè)計(jì)。本文主要內(nèi)容如下：1、第1章節(jié)主要闡述本文選題的背景、目的、本文的主要任務(wù)，以及全自動(dòng)洗衣機(jī)的分類。2、第2章確定了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，對(duì)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)控制要求，并交代了全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物結(jié)構(gòu)和全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理。3、第3章主要對(duì)可編程程序控制器的描述，給出了plc設(shè)計(jì)的基本原則和基本內(nèi)容，以及可編程程序控制器在應(yīng)用上的特點(diǎn)。4、第4章是對(duì)系統(tǒng)的硬軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、cpu單元的設(shè)計(jì)、

20、軟件模塊的設(shè)計(jì)，以及對(duì)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的分析。5、第5章通過對(duì)系統(tǒng)的調(diào)試和檢測，再進(jìn)行系統(tǒng)性梳理，將隱藏的不足之處加以修正和完善，確保系統(tǒng)能順利運(yùn)行。6、第6章主要是對(duì)本次設(shè)計(jì)的總結(jié)以及此課題未來的發(fā)展展望。第2章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)要求和功能實(shí)現(xiàn)2.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)實(shí)物結(jié)構(gòu)介紹 洗衣機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)在比較普遍。全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如下圖2-1所示。 圖2-1 自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖 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（甩水）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執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通

21、過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。2.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程一般包括啟動(dòng)、進(jìn)水、洗滌、脫水及排水等，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控制。進(jìn)水時(shí)，控制系統(tǒng)使進(jìn)水電磁閥打開，將水注入外桶；排水時(shí)，使排水電磁閥打開

22、將水由外桶排到機(jī)外。洗滌和脫水由同一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，通過電磁離合器來控制，將動(dòng)力傳遞給洗滌波輪或甩干桶(內(nèi)桶)。電磁離合器失電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)洗滌波輪實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)，進(jìn)行洗滌；電磁離合器得電，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶單向旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行甩干(此時(shí)波輪不轉(zhuǎn))。水位高低分別是由高低水位開關(guān)進(jìn)行檢測。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。在實(shí)現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進(jìn)行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機(jī)各控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，決定洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2-2 所示。圖2-2 基于plc 全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 本文所設(shè)計(jì)的是帶有洗滌方式選擇（標(biāo)準(zhǔn)模式和柔和模式）、水位選擇（低水位和高水位）的全

23、自動(dòng)洗衣機(jī)，這樣用plc 控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌動(dòng)作控制程序要求，增加洗滌方式選擇、洗滌水位選擇。2.3 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)備控制要求 全自動(dòng)洗衣對(duì)控制系統(tǒng)的要求是能實(shí)現(xiàn)“正常運(yùn)行”和“強(qiáng)制停止”兩種控制方式。1. “正常運(yùn)行”模式的控制要求如下：（1） 按下啟動(dòng)按扭、水位選擇開關(guān)以及洗衣模式選擇開關(guān)，開始進(jìn)水，水滿（即水位到達(dá)高低）時(shí)停止進(jìn)水。（2）暫停2秒后開始洗滌。（3）洗滌時(shí)，分為標(biāo)準(zhǔn)洗衣模式和柔和洗衣模式 標(biāo)準(zhǔn)洗衣模式：是洗滌電動(dòng)機(jī)先正轉(zhuǎn)10秒，然后停轉(zhuǎn)2秒，再反轉(zhuǎn)10秒，有停轉(zhuǎn)2秒，在又正轉(zhuǎn)，如此反復(fù)循環(huán)。 柔和洗衣模式：是洗滌電動(dòng)機(jī)先正轉(zhuǎn)5秒，再停2秒，然后反轉(zhuǎn)5秒，再停2秒，又

24、開始正轉(zhuǎn)，如此反復(fù)循環(huán)。其流程圖如圖2-3所示。電機(jī)正轉(zhuǎn)10s停止2s電機(jī)反轉(zhuǎn)10s電機(jī)正轉(zhuǎn)5s停止2s電機(jī)反轉(zhuǎn)5s標(biāo)準(zhǔn)模式柔和模式圖2-3 標(biāo)準(zhǔn)模式和柔和模式流程圖（4）如此循環(huán)10次，排空后（水位下降到低位）開始脫水并繼續(xù)排水。脫水30秒即完成一次從進(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。（5）若未完成3次大循環(huán)，則返回從進(jìn)水開始的全部動(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。（6）報(bào)警3秒結(jié)束全部過程，自動(dòng)停機(jī)。2.“強(qiáng)制方式”模式的控制要求如下：(1) 按下停止按鈕，洗衣過程停止，即洗滌電動(dòng)機(jī)和脫水桶停止轉(zhuǎn)動(dòng)、進(jìn)水和排水電磁閥全部閉合。(2) 可用手動(dòng)排水開關(guān)和手動(dòng)脫水開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)

25、排水和脫水。第3章 可編程控制器設(shè)計(jì)3.1 plc概述 plc可編程序控制器：plc英文全稱programmable logic controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程. 1968年美國gm（通用汽車）公司為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，希望用電子化的新型控制器取代電器控制裝置并對(duì)新型控制器提出了編程簡單方便、可現(xiàn)場修改程序、維修方便、采用插件式結(jié)構(gòu)、可靠

26、性要高于繼電器裝置等10項(xiàng)具體要求。第二年美國數(shù)字設(shè)備公司根據(jù)上述要求，首先研制出世界上第一臺(tái)可編程控制器，并成功的應(yīng)用到美國通用汽車公司的生產(chǎn)線上。其后，日本、德國等國家相繼研制出可編程控制器。早期的可編程控制器是為了取代繼電器控制系統(tǒng)，僅有邏輯運(yùn)算、順序控制、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能因而被稱為可變成邏輯控制器，簡稱plc，滿足了gm公司裝配線的要求。隨著集成電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在已有第五代plc產(chǎn)品了。在八十年代至九十年代中期，是plc發(fā)展最快的時(shí)期，年增長率一直保持為3040%。由于plc人機(jī)聯(lián)系處理模擬能力和網(wǎng)絡(luò)方面功能的進(jìn)步，擠占了一部分dcs的市場（過程控制）并逐漸壟斷了污水處理

27、等行業(yè)，但是由于工業(yè)pc（ipc）的出現(xiàn)，特別是近年來現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，ipc和fcs也擠占了一部分plc市場，所以近年來plc增長速度總的說是漸緩。目前全世界有200多廠家生產(chǎn)300多品種plc產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。國際電工委員會(huì)（iec）對(duì)可編程控制器的定義是：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程存儲(chǔ)器，用來在內(nèi)部存儲(chǔ)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，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或者生

28、產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充的原則設(shè)計(jì)。由上述定義可知，可編程控制器是專業(yè)為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)。3.2 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控制對(duì)象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)plc控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：1. 最大限度的滿足被控對(duì)象的控制要求。2. 在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、維修方便。3. 保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。4. 考慮到生產(chǎn)發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇plc容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有余地。3.3 plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

29、 plc控制系統(tǒng)是由plc與用戶輸入、輸出設(shè)備連接而成的。因此，plc控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括如下幾點(diǎn)：1. 選擇用戶輸入設(shè)備（按鈕、操作開關(guān)、限位開關(guān)和傳感器等）、輸出設(shè)備（繼電器、接觸器和信號(hào)燈等執(zhí)行元件）以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象（電動(dòng)機(jī)、電磁閥等）。2. plc的選擇。plc是plc控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇plc，對(duì)于保 證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起重要作用。3. 分配i/o點(diǎn)，繪制電氣連接接口圖，考慮必要的安全保護(hù)措施。4. 設(shè)計(jì)控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、程序清單或控制系統(tǒng)流程圖。5. 必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)。6. 編制系統(tǒng)的技術(shù)文件，包括說明書、電氣圖及電氣元件明細(xì)表等。3

30、.4 plc i/o模塊的選擇步驟與原則 一般io模塊的價(jià)格占plc價(jià)格的一半以上。plc的io模塊有開關(guān)量io模塊、模擬量io模塊及各種特殊功能模塊等。不同的io模塊，其電路及功能也不同，直接影響plc的應(yīng)用范圍和價(jià)格，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要加以選擇。3.4.1 開關(guān)量io模塊的選擇 1. 開關(guān)量輸入模塊的選擇 plc工作流程如圖3-1所示。圖3-1 plc的工作流程 開關(guān)量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場輸入設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為plc內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)plc內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：（1）輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)開關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流直流輸入三

31、種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場輸入信號(hào)和周圍環(huán)境因素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。開關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流5、12、24、48、60等；交流110、220等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮。一般5、12、24用于傳輸距離較近場合，如5輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。（2）開關(guān)量輸入模塊輸入接線方式 開關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式，如圖3-2所示。 匯點(diǎn)式輸入 分組式輸入圖3-2 開關(guān)量輸入模塊的輸入方式

32、 匯點(diǎn)式的開關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（com）;而分組式的開關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分離的。分組式的開關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入信號(hào)之間不需要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。而全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制信號(hào)是不用分隔的，故在本次設(shè)計(jì)中，對(duì)于開關(guān)量輸入模塊的選擇我選擇的是匯點(diǎn)式輸入方式。（3）注意同時(shí)接同的輸入點(diǎn)數(shù)量 對(duì)于選用高密度的輸入模塊（如32點(diǎn)，48點(diǎn)等），應(yīng)考慮該模塊同時(shí)接的點(diǎn)數(shù)一般不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的60%。（4）輸入門檻水平 為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻點(diǎn)平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)。2

33、. 開關(guān)量輸出模塊輸出方式的選擇（如圖3-3所示） 分隔式輸出 分組式輸出圖3-3 開關(guān)量輸出模塊輸出方式的選擇 分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時(shí)主要根據(jù)plc輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級(jí)的多少而定。一般整體式plc既有分組式輸出，也有分隔式輸出。（1）驅(qū)動(dòng)能力 開關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于plc外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大

34、環(huán)節(jié)（2）注意同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量選擇開關(guān)量輸出模塊時(shí)，還應(yīng)考慮能同時(shí)接通的輸出點(diǎn)數(shù)量。同時(shí)接通輸出設(shè)備的累計(jì)電流值必須小于公共端所允許通過的電流值，如一個(gè)220v2a的8點(diǎn)輸出模塊，每個(gè)輸出點(diǎn)可承受2a的電流，但輸出公共端允許通過的電流并不是16a(82a)，通常要比此值小得多。一般來講，同時(shí)接通的點(diǎn)數(shù)不要超出同一公共端輸出點(diǎn)數(shù)的60。（3）輸出的最大電流與負(fù)載類型、環(huán)境溫度等因素有關(guān)。開關(guān)量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。另外，晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。3.4.2 模擬量io模塊的選擇 模擬量io模塊的主要功能是數(shù)

35、據(jù)轉(zhuǎn)換，并與plc內(nèi)部總線相連，同時(shí)為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（ad）模塊是將現(xiàn)場由傳感器檢測而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成plc內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出(da)模塊是將plc內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)輸出。 典型模擬量io模塊的量程為-10v+10v、0+10v、420ma等，可根據(jù)實(shí)際需要選用，同時(shí)還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。 一些plc制造廠家還提供特殊模擬量輸入模塊，可用來直接接收低電平信號(hào)（如rtd、熱電偶等信號(hào)）。3.4.3 特殊功能模塊的選擇 目前，plc制造廠家相繼推出了一些具有特殊功能的io模塊，有的還推出了自帶cpu的智能型io模塊，如高速計(jì)數(shù)器、凸

36、輪模擬器、位置控制模塊、pid控制模塊、通信模塊。3.5 plc的應(yīng)用上的特點(diǎn)1. 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，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。使用plc構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接 線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，plc帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中， 應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)將極高的可靠性。2配套齊全，

37、功能完善，適用性強(qiáng) plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使plc滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上plc通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。3易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 plc是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門。系統(tǒng)的

38、設(shè)計(jì)，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)日常維護(hù)也變得容易起來，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。第4章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分析 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過程包括啟動(dòng)、進(jìn)水、洗滌、排水和脫水等功能。在實(shí)現(xiàn)控制過程中，各種采樣信息都是通過控制中心進(jìn)行各種判斷、比較和選擇，再經(jīng)信息線路反饋給洗衣機(jī)各控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，決定洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。如圖4-1所示，由plc控制洗衣機(jī)各種動(dòng)作典型的系統(tǒng)控制圖： s7-200plc啟動(dòng)按鈕停止按鈕高水位低水位標(biāo)

39、準(zhǔn)模式柔和模式高水位探測低水位探測進(jìn)水電磁閥電機(jī)正轉(zhuǎn)電機(jī)反轉(zhuǎn)排水離合器脫水離合器蜂鳴器圖4-1 全自動(dòng)洗衣機(jī)硬件系統(tǒng)框圖 由圖4-1可知，plc在系統(tǒng)中是處中心位置，水位開關(guān)是plc的輸入信號(hào)控制開關(guān)、進(jìn)水閥、排水閥和電機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中進(jìn)水閥和排水閥由plc給定信號(hào)來決定其工作狀態(tài)；電機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心plc給定信號(hào)來決定，而惦記的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定了洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。另外由于洗衣機(jī)工作過程是順序過程，所以利用plc作為洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)是可行的。 控制部分采用可編程序控制器(programmable logicalcontroller，簡稱plc)為主對(duì)系統(tǒng)加

40、以控制，plc 是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置。用可編程序控制器（軟件編程）來代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器硬件布線控制，使控制系統(tǒng)有了極大的柔性和通用性，同時(shí)由于plc 功能齊全，不僅能完成復(fù)雜的邏輯控制，并且可靠性高、穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)、性能優(yōu)越、靈活通用，能在惡劣的工況環(huán)境下長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，結(jié)構(gòu)簡單、編程簡單，維護(hù)簡單，使得系統(tǒng)可靠性大大提高：可以模擬全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作循環(huán)，也可以按照自己的要求任意設(shè)定儀器的工作循環(huán)。4.2 洗衣機(jī)硬件設(shè)計(jì)1 洗衣機(jī)電機(jī) 實(shí)物圖如圖4-2所示圖4-2 全自動(dòng)洗衣機(jī)電機(jī)xd-180w表4-1 洗衣

41、機(jī)電機(jī)的參數(shù)型 號(hào) xd-180w xd-180w xd-135w xd-120w額定電壓 220v 220-240v 220v 220v額定頻率 50hz 60hz 50hz 50hz 額定轉(zhuǎn)速 1370 1370 1370 1370輸出功率 180w 180w 135w 120w額定電流 1.75a 1.75a 1.25a 1.10a電 容 量 13 13 10 10噪 音 45 45 45 45性能特點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小、過載能力強(qiáng)、機(jī)械特性硬。2. 啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)按鈕用來控制全自動(dòng)洗衣機(jī)開始與否。一般地，在用戶在洗衣機(jī)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(dòng)按鈕，全自動(dòng)洗衣

42、機(jī)開始洗衣。3. 停止按鈕 停止按鈕用來控制運(yùn)行中的全自動(dòng)洗衣機(jī)停止工作否。在洗衣服過程中，用戶需要停止洗衣機(jī)，就可以直接按下停止按鈕，全自動(dòng)洗衣機(jī)開始洗衣。4. 定時(shí)器 定時(shí)器是普通型波輪式洗衣機(jī)中的關(guān)鍵部件之一。它主要起兩個(gè)作用：一是控制洗滌電機(jī)和脫水電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的長短；二是控制電機(jī)按預(yù)定的程序自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)的時(shí)間。 普通型波輪式洗衣機(jī)，大多采用發(fā)條式定時(shí)器。而許多大波輪新水流式洗衣機(jī)使用電動(dòng)式定時(shí)器。5. 進(jìn)水電磁閥 進(jìn)水電磁閥簡稱進(jìn)水閥、注水閥。在全自動(dòng)洗衣機(jī)上，以內(nèi)功用進(jìn)水閥來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水和停止進(jìn)水。它和水位開關(guān)互相配合，對(duì)洗衣桶的水位高低進(jìn)行自動(dòng)控制。1) 工作原理 進(jìn)水閥

43、是一種電磁閥，閥中心是鐵心，鐵心外為電磁線圈，線圈不通電時(shí)，在小彈簧的作用下鐵心被壓下，封住了橡膠閥上所裝的塑料盤中間的泄壓孔，這時(shí)書從加壓針孔進(jìn)入控制腔，使進(jìn)水腔和控制腔的水壓相等。由于橡膠閥上部的受壓面積大于下部的受壓面積，所以橡膠閥被壓緊在閥座上起到了封閉作用。其封閉的可靠性是由鐵心所受的壓力決定的，貼心的下端與泄壓孔接觸，鐵心的上端受壓面積大于下端的受壓面積，顯然水的壓力越大，鐵心對(duì)泄壓孔的封閉壓力越大，封閉越可靠。早水壓力低時(shí)，閥的封閉性就差，所以對(duì)水壓有個(gè)最低要求，不能低于0.3mpa。 當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁力克服下彈簧的彈力將添心吸上，泄壓孔打開，由于泄壓孔大于加壓針孔，控制腔內(nèi)的

44、水將很快流出，壓力降低，進(jìn)水腔為自來水壓，橡膠閥的下部壓力大于上部壓力，即被下部的水壓推開，閥即開啟注水。2 ) 主要性能參數(shù) 進(jìn)水電磁閥的主要性能參數(shù)見表4-2和表4-3所示。表4-2 進(jìn)水閥的技術(shù)參數(shù)額定電壓、 額定電流 使用水溫 水壓范圍 密封性能 溫升 絕緣電阻 電氣強(qiáng)度頻率 （ma） （0c） （mpa） （mpa） （0c） （歐姆）220v、50hz 27+/-5 0-80 0.02-0.8 0.02-1 75 100 2500v、1min表4-3 進(jìn)水電磁閥的流量特性進(jìn)水壓力（mpa） 0.02 0.1 0.3 0.8流量（l/min） 3 8 13 25圖4-3 進(jìn)水電磁閥實(shí)

45、物6. 排水電磁閥 排水電磁閥是全自動(dòng)洗衣機(jī)特有的電器部件。它是一個(gè)受程控器控制的自動(dòng)排水開關(guān)。除了排水功能外，還控制著離合器的狀態(tài)（洗滌或脫水）。 排水電磁閥由電磁鐵和排水閥兩部分組成，它們是相互獨(dú)立的部件，兩者用排水閥連接起來，在連接板的右端以開口銷與電磁鐵動(dòng)鐵心連接，而左端鉤在排水閥的內(nèi)彈簧上。當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，將動(dòng)鐵心往右拉，排水閥就呈打開狀態(tài)。此時(shí)盛水桶內(nèi)的洗滌液便能通過水道和閥門，從排水口流出機(jī)外。在連接板上還用螺栓固定著一個(gè)位置可調(diào)的定位套，在動(dòng)鐵心吸合的過程中，該定位套向右運(yùn)動(dòng)，撥動(dòng)了離合器上的制動(dòng)桿，為脫水做準(zhǔn)備。當(dāng)電磁鐵失電時(shí)，排水閥在自身彈簧作用下將鐵心拉出，排水閥關(guān)閉，洗

46、衣機(jī)停止排水。同時(shí)，離合器上制動(dòng)桿靠制動(dòng)彈簧的作用恢復(fù)原位，為洗滌漂洗過程中波輪轉(zhuǎn)動(dòng)做好準(zhǔn)備。（1）電磁鐵 電磁鐵有兩種交流和直流，電動(dòng)式程控式（機(jī)械式）全自動(dòng)洗衣機(jī)一般采用交流電磁鐵，而微電腦程控器式（電腦式）全自動(dòng)洗衣機(jī)一般采用直流電磁鐵。 1）交流電磁鐵 交流電磁鐵的鐵心和銜鐵是由硅鋼片疊壓鉚接而成的。銜鐵置于鐵心之中。在線圈通電后，鐵心和銜鐵同被磁化，相對(duì)的兩個(gè)面上產(chǎn)生了異名磁極這種吸引 力使銜鐵向鐵心運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)拉桿將閥打開。雖然線圈中電流的方向不斷發(fā)生變化，但由于鐵心與銜鐵的磁極同時(shí)變化，使它們之間出現(xiàn)的總是吸引力。 2) 直流電磁鐵直流電磁鐵具有吸引力大、體積小、噪音低和安全性

47、能高等優(yōu)點(diǎn)，它的線圈分成吸合線圈和保持線圈兩組，由其內(nèi)部的微動(dòng)開關(guān)控制這兩組線圈的工作。線圈和鐵心用環(huán)氧樹脂灌裝加固和密封。（2）排水閥 排水閥裝配于排水閥體之中，為彈簧將橡膠閥壓在閥體的底部，使橡膠閥的環(huán)行密封環(huán)產(chǎn)生少量變形，保持水不從閥口泄露，橡膠閥的右端環(huán)行邊被閥蓋壓緊。排水閥桿嵌在橡膠閥上，與橡膠閥成為一體，裝于排水閥拉桿內(nèi)部的內(nèi)彈簧與排水閥連接板連接，在排水閥關(guān)閉時(shí)，連接板抵在排水拉桿上，這時(shí)內(nèi)彈簧的彈力對(duì)排水閥來說是內(nèi)力，對(duì)排水閥不起作用。排水時(shí)，電磁鐵通電，動(dòng)鐵心被吸入，牽引排水閥連接板拉動(dòng)內(nèi)彈簧，同時(shí)連接板上的定位套推動(dòng)制動(dòng)桿使 處于脫水狀態(tài)。只要連接板的左端一離開排水拉桿，內(nèi)

48、彈簧的拉力就不再是排水閥的內(nèi)力，而變成了外力，它要與外彈簧的彈力和橡膠閥的彈力相平衡，當(dāng)內(nèi)彈力的拉力（即連接板的拉力）大于外彈簧的彈力時(shí)，外彈簧被壓縮，帶動(dòng)橡膠閥向右移動(dòng)，把閥拉離閥座，排水開始。這些動(dòng)作都是在電磁鐵得電瞬間完成的。因?yàn)閮?nèi)彈簧的剛度比外彈簧的剛度大，加上裝配排水閥連接板時(shí)，內(nèi)彈簧已有了一定的預(yù)緊力，因而在牽引排水過程中，內(nèi)彈簧并不需要產(chǎn)生很大的拉伸變形，就可以使外彈簧有較大的彈性變形，也就是可以使橡膠閥向右移動(dòng)較大的距離，從而保證足夠的排水速度。處于正常的排水閥開啟量時(shí)橡膠閥左端與閥體平面的距離應(yīng)不小于10mm。閥體多有半透明塑料制成，從外部可以看到閥的開啟量。7. 水位開關(guān)

49、水位開關(guān)也叫壓力開關(guān)，是一種氣壓式電觸點(diǎn)開關(guān)。它是利用洗衣桶內(nèi)水位高低不同所產(chǎn)生的不同壓力，來控制進(jìn)水閥的開啟和關(guān)閉。此外，它還負(fù)責(zé)進(jìn)水與洗滌之間的轉(zhuǎn)換。（1）工作原理水位開關(guān)由三部分組成：1）壓力傳感部分由橡皮膜下部的氣室組成；2）電氣開關(guān)部分由中間的一組觸點(diǎn)、簧片及開關(guān)小彈簧組成；3）壓力控制部分包括上部的頂心、壓力彈簧以及調(diào)整壓力的凸輪、杠桿等。水位開關(guān)的氣室經(jīng)過軟管與洗衣機(jī)外桶連接起來。平時(shí)，橡皮膜處于平衡狀態(tài)，當(dāng)水注進(jìn)外桶后，水首先將貯氣室封閉起來，一部分的空氣來不及跑出而被封閉在貯氣室里。由于貯氣室與水位開關(guān)的氣室間用壓力軟管相連通，貯氣室的壓力也就與水位開關(guān)氣室的壓力相同，隨著外

50、桶中水位的上升，貯氣室、壓力軟管和水位開關(guān)氣室間的空氣不斷的被壓縮，隨之壓強(qiáng)也成比例地上升，這樣就把外桶中的水壓轉(zhuǎn)換成了空氣壓力，并作用在橡皮膜上。當(dāng)注水到了預(yù)定的水位時(shí)，氣室內(nèi)的壓力也升高到一定值。當(dāng)它足以克服壓力彈簧通過頂心作用加在動(dòng)簧片上的力時(shí)，就推動(dòng)動(dòng)簧片向上移動(dòng)。當(dāng)動(dòng)簧片移動(dòng)到預(yù)定位置后，開關(guān)下壓簧將推動(dòng)動(dòng)簧片彎到另一個(gè)方向，從而使動(dòng)簧片上的公共觸點(diǎn)與常閉觸點(diǎn)分離，而與常開觸點(diǎn)接觸，這樣就向程控器發(fā)出了“水位已到”的信號(hào)，由程控器來控制進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，隨即進(jìn)入洗滌程序。 當(dāng)完成個(gè)洗衣程序后，程控器向排水電磁鐵發(fā)出信號(hào)，排水閥開啟并排水。隨著水位的下降，氣室內(nèi)的壓力也逐漸減小，在壓力彈

51、簧的作用下，頂心和橡皮膜逐漸下移，到了某有程度時(shí)動(dòng)簧片又彎向上方，常開與常閉觸點(diǎn)都恢復(fù)原位，等待下一個(gè)進(jìn)水程序，此時(shí)水位開關(guān)雖然復(fù)位，但并不影響洗衣機(jī)繼續(xù)排水。（2） 水位開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)如表4-4所示。表4-4 水位開關(guān)的主要技術(shù)參數(shù)配用程 額定電壓 額定電流 氣密性 接觸電阻 絕緣電阻 電氣強(qiáng)度序控制器 （v） （a） （k pa） （歐） （兆歐） （交流）電動(dòng)式程 250 3、1.5序控制器7.6 1min =0.03 100 2500v 1 min微電腦式 6 0.01 程序控制器7. 模式選擇標(biāo)準(zhǔn)按鈕/柔和按鈕是用來設(shè)置洗衣機(jī)洗衣服的模式，當(dāng)按下按鈕時(shí)，按照所選擇的模式開始洗衣。

52、在洗衣機(jī)洗衣服的模式中，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?。同樣地，也水位選擇一樣，用戶只能同時(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，不按下時(shí)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)模式。8蜂鳴器 實(shí)物圖如圖4-4所示圖4-4 蜂鳴器實(shí)物 led指示系統(tǒng)當(dāng)前的通電情況，當(dāng)完成洗衣時(shí)蜂鳴器提示報(bào)警，原理圖如圖4-5所示： d0q21kr3p3.0470r8圖4-5 蜂鳴器原理圖4.3 plc主機(jī)選型與設(shè)計(jì)（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)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。plc

53、的輸入輸出總點(diǎn)數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，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)，考慮余量后需要14個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)10個(gè)輸出點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)得輸入如表4-5所示:表 4-5 輸入統(tǒng)計(jì)啟動(dòng)按鈕停止按鈕高水位開關(guān)低水位開關(guān)標(biāo)準(zhǔn)模式柔和模式高水位浮球開關(guān)低水位浮球開關(guān)水排空浮球開關(guān)手動(dòng)脫水開關(guān)手動(dòng)排水開關(guān)統(tǒng)計(jì)得輸出如表4-6所示:表4-6 輸出統(tǒng)計(jì)（2）用戶存儲(chǔ)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

54、plc的存儲(chǔ)容量是固定的，介于12kb之間。用戶應(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：開關(guān)量輸入元件：1020b/點(diǎn)開關(guān)量輸出元件：510b/點(diǎn)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2b/個(gè)模擬量：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37

55、0b。（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選擇。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡單，小型plc就能滿足要求了。綜上所述，結(jié)合表4-7分析表 4-7 cpu22x系列對(duì)比名稱cpu221cpu222cpu224cpu226程序存儲(chǔ)器2048字4096字用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1024字2560字用戶存儲(chǔ)器類型eeprom數(shù)據(jù)后備典型時(shí)間50h

56、190h本機(jī)io6入/4出8入/6出14入/10出24入/16出擴(kuò)展模塊數(shù)量無2個(gè)7個(gè)數(shù)字io印象區(qū)大小256（128入/128出）模擬io印象區(qū)大小無16入/16出32入/32出內(nèi)部繼電器256計(jì)數(shù)器/定時(shí)器256/256順序控制繼電器256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。綜上所述選用西門子s7-200型plc（4） cpu單元設(shè)計(jì)集成的24v負(fù)載

57、電源，可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），cpu 221，222具有180ma輸出，cpu 224，cpu 224xp，cpu 226分別輸出280 ma，400ma。可用負(fù)載電源。本設(shè)計(jì)中所用cpu為cpu224 。 本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn): cpu224有14di/10do本機(jī)模擬最輸入/輸出點(diǎn): cpu 224xp有2個(gè)ai/1ao。4.4 i/o硬件接線圖 圖4-6 全自動(dòng)洗衣機(jī)硬件接線 根據(jù)系統(tǒng)流程可以得出其硬件連線圖如圖4-6 所示。洗滌、排水、脫水時(shí)間是由plc 內(nèi)的計(jì)數(shù)器和定時(shí)器中的參數(shù)控制的，只要改變參數(shù)大小就可以改變程序的時(shí)間長短，也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地、數(shù)量及臟污程度來實(shí)

58、現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)洗、柔和洗。4.5 軟件設(shè)計(jì)4.5.1 i/o 分配表（1）數(shù)字量輸入部分。這個(gè)部分共有11個(gè)輸入點(diǎn)。具體的輸入分配如表4-8所示。 表4-8 輸入地址分配輸入地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備功能i0.0啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)洗衣機(jī)i0.1停止按鈕停止洗衣機(jī)i0.2高水位開關(guān)高水位選擇i0.3低水位開關(guān)低水位選擇i0.4標(biāo)準(zhǔn)模式標(biāo)準(zhǔn)模式選擇i0.5柔和模式柔和模式選擇i0.6高水位浮球開關(guān)高水位檢測i0.7低水位浮球開關(guān)低水位檢測i1.0水排空浮球開關(guān)水排空檢測i1.1手動(dòng)脫水開關(guān)手動(dòng)脫水i1.2手動(dòng)排水開關(guān)手動(dòng)排水(2) 數(shù)字量輸出部分。這個(gè)設(shè)備需要控制的外部設(shè)備有進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動(dòng)機(jī)、脫水桶、

59、報(bào)警器。但是由于洗滌電動(dòng)機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)狀態(tài)，分別對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器，所以輸出點(diǎn)應(yīng)該有6個(gè)。具體如表4-9所示。表 4-9 輸出地址分配輸出地址輸出設(shè)備功能q0.0進(jìn)水電磁閥進(jìn)水控制q0.1排水電磁閥排水控制q0.2洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器電機(jī)正轉(zhuǎn)控制q0.3洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器電機(jī)反轉(zhuǎn)控制q0.4脫水桶脫水控制q0.5報(bào)警器聲音提示4.5.2 流程圖分析 根據(jù)前面的i/o分配表和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析可得全自動(dòng)洗衣機(jī)的plc 控制系統(tǒng)程序工藝流程圖。 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的plc部分的主流程如圖4-7所示。 洗衣小循環(huán)流程圖如圖4-8所示。 強(qiáng)制停止流程圖如圖4-9所以。定時(shí)器、計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)如下表

60、4-10所示。表4-10 定時(shí)器、計(jì)數(shù)器說明類別器件號(hào)設(shè)定值作用定時(shí)器t372s進(jìn)水后暫停時(shí)間t3810s正轉(zhuǎn)洗滌計(jì)時(shí)t392s暫停計(jì)時(shí)t4010s反轉(zhuǎn)洗滌計(jì)時(shí)t415s正轉(zhuǎn)洗滌計(jì)時(shí)t422s暫停計(jì)時(shí)t435s反轉(zhuǎn)洗滌計(jì)時(shí)t4420s脫水計(jì)時(shí)t455s洗完報(bào)警計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器c010次正、反洗循環(huán)計(jì)數(shù)c13次脫水（大循環(huán)）計(jì)數(shù)圖4-7 全自動(dòng)洗衣機(jī)主程序流程圖圖4-8 洗衣小循環(huán)流程圖圖4-9 強(qiáng)制停止流程圖4.5.3 源程序（1）輔助繼電器。本程序中，m0.0是按下啟動(dòng)按鈕的輔助繼電器；m0.1是判斷洗衣機(jī)水位是否和設(shè)定水位不一致的輔助繼電器；m0.2是判斷洗衣機(jī)水位是否和設(shè)定水位一致的輔助繼電器；m0.3是