PLC全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第二章 plc全自動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 設(shè)備控制要求全自動(dòng)洗衣機(jī)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 “正常運(yùn)行”方式具體控制要求如下：（1）將水位通過(guò)水位選擇開(kāi)關(guān)設(shè)在合適的位置（高、中、低），按下“啟動(dòng)”按扭，開(kāi)始進(jìn)水，達(dá)到設(shè)定的水位（高、中、低）后，停止進(jìn)水；（2）進(jìn)水停止2s后開(kāi)始洗衣；（3）洗衣時(shí)，正轉(zhuǎn)20s，停2s，然后反轉(zhuǎn)20s，停2s；（4）如此循環(huán)共5次，總共220s后開(kāi)始排水，排空后脫水30s；（5）然后再進(jìn)水，重復(fù)（1）（4）步，如此循環(huán)共三次；（6）洗衣過(guò)程完成，報(bào)警3s并自動(dòng)停機(jī)。2.強(qiáng)制停止 “強(qiáng)制停止”方式具體控制要求如下：

2、（1）若按下“停止”按扭，洗衣過(guò)程停止，即洗滌電機(jī)和脫水桶轉(zhuǎn)、進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合；（2）可用手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)和手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)排水和脫水。2.2 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)普通洗衣機(jī)的工作流程示意圖如圖1所示 開(kāi)始進(jìn)水 洗衣排水 脫水結(jié)束圖1 普通洗衣機(jī)工作流程圖此次設(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)利用了西門子s7-200系列plc的特點(diǎn),對(duì)按鈕,電磁閥,開(kāi)關(guān)

3、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)控制過(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1表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根據(jù)以上要求plc的控制系統(tǒng)框圖如下圖2。圖2全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)圖 自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水、洗衣、排水和脫水是通過(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

4、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)。2.3模塊選型2.3.1 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)

5、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8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370b。2.3.2 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)滿足實(shí)時(shí)控制的要求、plc結(jié)構(gòu)合理、

6、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(jiǎn)單，小型plc就能滿足要求了。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。9綜上所述此次設(shè)計(jì)選用西門子s7-200型plc。2.4控制原理與結(jié)構(gòu)分析全自動(dòng)洗衣機(jī)綜合運(yùn)用了大量力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)等知識(shí)洗衣機(jī)的洗滌過(guò)程主要是在機(jī)械產(chǎn)生的排滲、沖刷等機(jī)械作用和洗滌劑的潤(rùn)濕、分散作用下，將污垢拉入水中來(lái)

7、實(shí)現(xiàn)洗凈的目的。首先充滿于波輪葉片間的洗滌液，在離心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波輪中心處，因甩出液體而形成低壓區(qū)，又使得洗滌液流回波輪附近。這樣，在波輪附近形成了以波輪軸線為中心的渦流。衣物在渦流的作用下，作螺旋式回轉(zhuǎn)，吸入中心后又被甩向桶壁，與桶壁發(fā)生摩擦。又由于波輪中心是低壓區(qū)，衣物易被吸在波輪附近，不斷地與波輪發(fā)生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脫離衣物。其次，當(dāng)衣物被放進(jìn)洗滌液之后，由于慣性作用運(yùn)動(dòng)緩慢，在水流與衣物之間存在著速度差，使得兩者發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，水流與衣物便發(fā)生相對(duì)摩擦，這種水流沖刷力同樣有助于污垢離開(kāi)衣物。再次由于洗衣涌形狀的不規(guī)則，當(dāng)旋轉(zhuǎn)著的水流碰到桶壁后

8、，其速度和方向都發(fā)生了改變，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng)并翻滾，其纖維不斷被彎曲、絞紐扣拉長(zhǎng)，衣物相互相摩擦，增大了洗滌的有效面積，提高衣物的洗凈的均勻性。全自動(dòng)洗衣機(jī)是通過(guò)水位開(kāi)關(guān)與電磁水閥配合來(lái)控制進(jìn)水、排水以及電機(jī)的通斷：從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。電磁進(jìn)水閥起著通、斷水源的作用。當(dāng)電磁線圈斷電時(shí)，移動(dòng)鐵芯在重力和彈簧力的作用下，緊緊頂在橡膠膜片上，并將膜片的中心小孔堵塞，這樣閥門關(guān)閉，水流不通。當(dāng)電磁線圈通電后，移動(dòng)鐵芯在磁力作用下上移，離開(kāi)膜片，并使膜片的中心小孔打開(kāi)，于是膜片上方的水通過(guò)中心小孔流入洗衣桶內(nèi)。由于中心小孔的流通能力大于膜片兩側(cè)小孔的流通能力，膜片上方壓強(qiáng)迅速

9、減小，膜片將在壓力差的作用下上移，閉門開(kāi)啟，水流導(dǎo)通。 水位開(kāi)關(guān)實(shí)際上是一個(gè)壓力開(kāi)關(guān)。氣室的入口與洗衣桶中的貯氣室相聯(lián)接。當(dāng)水注入洗衣桶后，貯氣室口很快被封閉，隨水位上升，貯氣室的水位也上升，被封閉的空氣壓強(qiáng)亦增大，水位開(kāi)關(guān)中的波紋膜片受壓而脹起，推動(dòng)頂桿運(yùn)動(dòng)而使觸點(diǎn)改變，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通斷。智能型模糊控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)還可以自動(dòng)判斷水溫、水位、衣質(zhì)衣量、衣物的臟污情況，決定投放適量的洗滌劑和最佳的洗滌程序。其方法是：在洗衣桶內(nèi)注入一定量水后使電機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，平穩(wěn)后快速斷電，洗衣桶在慣性作用下帶動(dòng)電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，電機(jī)繞組產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，對(duì)其半波整流并放大整形后獲得一矩形脈沖系列。通過(guò)分析脈沖個(gè)數(shù)

10、和脈沖寬度。就能得到衣質(zhì)衣量情況。衣物的臟污程度是通過(guò)水的透明度來(lái)判斷的。在洗衣桶的排水口處加一紅外光電傳感器，使紅外光通過(guò)水而進(jìn)入另一側(cè)的接收管。若水的透明度低，接收管獲得的光能小，說(shuō)明衣物較臟。脫水時(shí)采用壓電傳感器。當(dāng)脫水桶高度旋轉(zhuǎn)時(shí)，從脫水桶噴射出來(lái)的水作用于壓電傳感器上，根據(jù)這個(gè)壓力變化，自動(dòng)停止脫水運(yùn)轉(zhuǎn)。 2.4.1全自動(dòng)洗衣機(jī)控制面板及控制系統(tǒng) 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制面板由工作指示區(qū)、編程選擇鍵、增鍵、減鍵、和啟動(dòng)鍵組成。 全自動(dòng)洗衣機(jī)一般采用輕觸式開(kāi)關(guān)，在按下開(kāi)關(guān)后，字符旁邊的指示燈會(huì)亮。當(dāng)指示燈亮起表示程序選中，指示燈閃爍表示正在執(zhí)行此程序，指示燈熄滅表示程序未選擇或執(zhí)行完畢。 全自

11、動(dòng)洗衣機(jī)電氣控制系統(tǒng)包括微處理器、排水電磁鐵、電容器、門開(kāi)關(guān)、按鍵開(kāi)關(guān)、指示燈、中間繼電器，水位壓力開(kāi)關(guān)、蜂鳴器及進(jìn)水電磁閥等部件組成。通過(guò)微處理器，能自動(dòng)完成進(jìn)水，洗滌（漂洗）、排水、脫水、報(bào)警等全部程序，只需設(shè)計(jì)軟件就可以來(lái)達(dá)到預(yù)想控制的目的。 2.4.2洗滌與脫水系統(tǒng) 全自動(dòng)洗衣機(jī)主要是通過(guò)波輪對(duì)衣物的翻滾達(dá)到洗滌目的。波輪安裝在洗滌桶的正中，托盤連接著盛水桶。套桶式全自動(dòng)洗衣機(jī)的脫水桶（甩干籃）既要保證能離心脫水，又要能容納洗滌的衣物，全自動(dòng)洗衣機(jī)的洗滌桶其上部略大，下部略小，呈圓錐形。為了保證洗滌效果，洗滌桶的內(nèi)壁上必需設(shè)計(jì)成凸形來(lái)增大摩擦力，達(dá)到滿意的洗滌效果，當(dāng)衣物與洗滌桶接觸時(shí)

12、，桶壁就產(chǎn)生像搓板那樣的洗滌作用，而且能增強(qiáng)渦旋作用，提高洗滌率。 洗滌系統(tǒng)的傳動(dòng)部分由風(fēng)葉、皮帶、皮帶輪、和洗衣軸體組成。脫水系統(tǒng)由脫水桶、脫水定時(shí)器、安全開(kāi)關(guān)、電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成。洗衣機(jī)具有蓋的帶鎖裝置，該鎖定裝置，包括洗衣機(jī)蓋板、洗衣機(jī)箱體，還包括控制開(kāi)關(guān)，與控制脫水的開(kāi)關(guān)聯(lián)動(dòng)；電磁鐵，與控制開(kāi)關(guān)連接；洗衣機(jī)蓋板翻口端內(nèi)面在對(duì)應(yīng)洗衣機(jī)箱體內(nèi)壁處設(shè)有凹緣，凹緣上設(shè)有鎖孔，洗衣機(jī)箱體上端設(shè)有所述電磁鐵，電磁鐵銜鐵的伸縮口位于洗衣機(jī)箱體內(nèi)壁，而且電磁鐵通電后其銜鐵伸出端正好位于蓋好的洗衣機(jī)蓋板凹緣的鎖孔內(nèi)。由于電磁鐵的控制開(kāi)關(guān)與洗衣機(jī)控制脫水的開(kāi)關(guān)聯(lián)動(dòng)，使洗衣機(jī)在脫水時(shí)電磁鐵的銜鐵能伸出，

13、而且正好鎖住洗衣機(jī)蓋板凹緣的鎖孔，使用戶在脫水時(shí)不能打開(kāi)洗衣機(jī)蓋板，從而確保了洗衣機(jī)脫水時(shí)的操作安全。 2.4.3進(jìn)水和排水系統(tǒng) 全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水系統(tǒng)采用水位壓力開(kāi)關(guān)和進(jìn)水閥，由程序控制器調(diào)節(jié)。設(shè)有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗時(shí)，它能讓洗滌液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。 全自動(dòng)洗衣機(jī)水位開(kāi)關(guān)一般有三檔水位控制，并都有 低水位、中水位、高水位、再注水等功能當(dāng)進(jìn)水閥注水，內(nèi)桶水位增高到預(yù)選水位時(shí)，導(dǎo)通橡皮氣膜受到內(nèi)部空氣的壓縮而被頂出，中觸片上跳，與上觸片閉合。此時(shí)主電機(jī)導(dǎo)通，進(jìn)水閥斷開(kāi)（原來(lái)中觸片與下閉合），并開(kāi)始洗衣。當(dāng)旋鈕旋至低水位時(shí)，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，但曲率半徑較小。通過(guò)一定的機(jī)構(gòu)，橡

14、皮氣膜壓簧被壓縮而產(chǎn)生壓力p1，壓迫氣膜。當(dāng)桶內(nèi)水量達(dá)到30l時(shí)，軟管內(nèi)的空氣被壓縮，產(chǎn)生空氣壓力f1，當(dāng)f1p1時(shí)，中觸片上跳，與上觸片閉合，主電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，進(jìn)水閥關(guān)閉。 全自動(dòng)洗衣機(jī)的排水系統(tǒng)由程序來(lái)控制排水電磁閥，牽引排水閥。排水閥主要同閥蓋、閥芯彈簧、閥芯拉簧，橡皮閥和閥體組成。 排水電磁鐵主要用來(lái)控制自動(dòng)型洗衣機(jī)排水閥的開(kāi)閉，在套桶式自動(dòng)型洗衣機(jī)中同起到改變減速離合大的洗滌、脫水狀態(tài)、排水電磁鐵主要由線圈、磁軛、靜鐵芯、銜鐵和短路銅環(huán)等組成。 2.4.4傳動(dòng)系統(tǒng)、箱體與支承系統(tǒng) 全自動(dòng)洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)在洗衣機(jī)脫水桶的底部，主要由波輪、脫水桶、離合器、傳動(dòng)帶、電動(dòng)機(jī)、電磁閥及單相電容式

15、電動(dòng)機(jī)組成。離合器是內(nèi)外軸復(fù)合為一體的結(jié)構(gòu)。離合器的內(nèi)軸（洗滌軸），一端固定波輪，另一端固定離合套，離合套上固定大帶輪，離合器外軸（離心軸）的一端固定離心桶（脫水桶），另一端通過(guò)抱簧與離合套連接。內(nèi)外桶的聯(lián)動(dòng)或分動(dòng)（即實(shí)現(xiàn)脫水或洗洗滌），是由撥叉控制抱簧和剎車盤來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 離合器軸包括脫水軸合洗滌軸。洗滌或漂洗時(shí)，牽引電機(jī)處在斷電狀態(tài)，制動(dòng)桿將制動(dòng)帶收緊，對(duì)脫水軸制動(dòng)。棘爪將棘輪拔動(dòng)一定角度使方絲離合簧被拔松，所以電機(jī)做正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩都不能傳遞給脫水軸，而只是經(jīng)過(guò)行星減速器再輸出給波輪，實(shí)現(xiàn)洗滌運(yùn)轉(zhuǎn)。 脫水時(shí)，牽引電機(jī)是通電狀態(tài)，拉動(dòng)制動(dòng)桿使得制動(dòng)帶松開(kāi)，棘輪和方絲離合器處于自由狀態(tài)，大皮帶輪

16、順時(shí)針旋轉(zhuǎn)將方絲離合簧旋緊，使輸入轉(zhuǎn)矩有效地傳遞給脫水軸，實(shí)現(xiàn)高速脫水運(yùn)轉(zhuǎn)。如果大皮帶輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則方絲離合簧被撥松而不能傳遞轉(zhuǎn)矩給脫水軸，所以脫水只能順時(shí)針單向轉(zhuǎn)動(dòng)。 洗衣機(jī)外箱體是洗衣機(jī)的盔甲， 很多洗衣機(jī)采用高分子聚合塑鋼材料作為外箱體，不怕水，不腐爛，永不生銹，耐碰撞，防漏電，機(jī)身輕便，易于搬動(dòng)。特意添加的抗老化劑，令外箱體歷久彌新。有的采用剛?cè)嵯酀?jì)的不銹鋼做內(nèi)桶剛性，在于不銹鋼材質(zhì)表面分子結(jié)構(gòu)致密，空隙小，故可抗擊細(xì)菌等物質(zhì)的侵入和腐蝕，以達(dá)到抗菌，抑菌，耐腐蝕的作用。柔性，超級(jí)鏡面不銹鋼材料光滑柔細(xì)，即便是最嬌柔的面料也不會(huì)受到損傷。很多洗衣機(jī)內(nèi)桶完全采用世界一流的不銹鋼材料制成

17、，擁有頂級(jí)的品質(zhì)保證。 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、按自動(dòng)化程度分類，洗衣機(jī)可分為普通型、半自動(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(guò)程自動(dòng)化。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。（1） 單桶洗衣機(jī)。單桶洗衣機(jī)自動(dòng)化程度較低，多為簡(jiǎn)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。（2） 雙桶洗衣機(jī)

18、。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(jiǎn)單，省水，省電，價(jià)格適宜，品種多樣。目前，我國(guó)雙桶波輪式洗衣機(jī)占主導(dǎo)地位。雙桶洗衣機(jī)。脫水桶壁上設(shè)有許多小孔，甩干電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在強(qiáng)大的離心力作用下，衣物水分被甩出，并順著排水管排出。（3） 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(jiàn)的波輪式套桶洗衣機(jī)是單電機(jī)的，洗滌及脫水

19、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)。3、 按洗滌方式分類，洗衣機(jī)可分為波輪式、滾筒式等 波輪式滾筒式圖3（1）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。主要特點(diǎn)是：洗滌能力強(qiáng)、洗滌時(shí)間短、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可調(diào)節(jié)水位、成本低、易維修、易操作。（2）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。2.4.5進(jìn)水電磁閥進(jìn)水電磁閥簡(jiǎn)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(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)注水和停止進(jìn)水。它和水位開(kāi)關(guān)互相配合，對(duì)洗衣桶的水位高低進(jìn)行自動(dòng)控

20、制。進(jìn)水閥是一種電磁閥，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，鐵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。 當(dāng)線圈通電時(shí)，電磁力克服下彈簧的彈力將鐵心吸上，泄壓孔打開(kāi)，由于泄壓孔大于加壓針孔，控制腔內(nèi)的水將很快流出，壓力降低，進(jìn)水腔為自來(lái)水壓，橡膠閥的下部壓力大于上部

21、壓力，即被下部的水壓推開(kāi)，閥即開(kāi)啟注水。2.4.6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(kāi)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(lái)，在連接板的右端以開(kāi)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(kāi)狀態(tài)。此時(shí)盛水桶內(nèi)的洗滌液便能通過(guò)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(guò)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

22、自身彈簧作用下將鐵心拉出，排水閥關(guān)閉，洗衣機(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(guò)程中波輪轉(zhuǎn)動(dòng)做好準(zhǔn)備。2.4.7水位開(kāi)關(guān)水位開(kāi)關(guān)也叫壓力開(kāi)關(guān)，是一種氣壓式電觸點(diǎn)開(kāi)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(lái)控制進(jìn)水閥的開(kāi)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。水位開(kāi)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(kāi)關(guān)部分由中間的一組觸點(diǎn)、簧片及開(kāi)關(guān)小壓簧組成；（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(kāi)關(guān)的氣室經(jīng)過(guò)軟管與洗衣機(jī)外桶連接起來(lái)。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

23、閉起來(lái)，一部分的空氣來(lái)不及跑出而被封閉在貯氣室里。由于貯氣室與水位開(kāi)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(kāi)關(guān)氣室的壓力相同，隨著外桶中水位的上升，貯氣室、壓力軟管和水位開(kāi)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(lái)控制進(jìn)水電

24、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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)雖然復(fù)位，但并不影響洗衣機(jī)繼續(xù)排水。旋轉(zhuǎn)凸輪使杠桿上下移動(dòng)，從而改變壓力彈簧的壓縮程度。如果壓力彈簧的壓縮長(zhǎng)度大，則壓力大氣室內(nèi)的壓力要高一些才能將動(dòng)簧片推到預(yù)定位置，以次達(dá)到控制水位的目的。2.4.8離合器減速離合器就是全自動(dòng)洗衣機(jī)中完成降速并傳遞扭矩的部件。目前大多數(shù)洗衣機(jī)采用減速離合器。它有4根軸：（1）洗滌輸入軸；（2）下半

25、軸；（3）中半軸；（4）洗滌輸出軸。全自動(dòng)洗衣機(jī)在洗滌、排水和脫水之間是自動(dòng)轉(zhuǎn)換的，這些轉(zhuǎn)換由排水電磁閥和制動(dòng)桿來(lái)控制。當(dāng)排水電磁鐵吸合時(shí)，定位套就向上運(yùn)動(dòng)一段距離，使得制動(dòng)桿克服制動(dòng)彈簧的作用力被推向上方，制動(dòng)彈簧的中心軸做逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，連接在制動(dòng)桿另一端的剎車帶被迫向下移動(dòng)，與脫水軸上的剎車盤產(chǎn)生間隙，脫水軸因此失去控制，也就可以順利的進(jìn)行脫水轉(zhuǎn)動(dòng)了。同時(shí)，制動(dòng)桿將棘爪撥叉上的調(diào)節(jié)螺釘頂向上方，也就使撥叉克服彈簧的壓力，饒彈簧的中心軸做順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，于是棘爪抬起，放松了對(duì)棘輪的限制，這樣被棘輪扭轉(zhuǎn)一個(gè)小角度的方絲離合簧雜自身彈力的作用下恢復(fù)原來(lái)的位置，抱緊離合套。當(dāng)大皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)

26、下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以產(chǎn)生巨大的摩擦力，使離合套和下半軸（脫水軸）聯(lián)為一體，脫水工作就可以順利進(jìn)行了。2.5總結(jié)本章主要介紹了以西門子s7-200型plc實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制原理與結(jié)構(gòu)，其中重點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)進(jìn)行了逐一分析，從而使我們對(duì)自動(dòng)洗衣機(jī)的各個(gè)部件的運(yùn)作有了大致的了解，使我們從整體上對(duì)系統(tǒng)有了粗略的輪廓。第三章 硬件電路的設(shè)計(jì)3.1 plc的基本知識(shí)3.1.1 plc的定義 plc自問(wèn)世以來(lái)，盡管時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展迅速。為了使其生產(chǎn)和發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際電工委員會(huì)（iec）先后頒布了plc標(biāo)準(zhǔn)的草案第一、二、三稿，并在1987年作了如下的定義：“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

27、業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程控制器，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(guò)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(guò)程?？删幊炭刂破骷盎嘘P(guān)外部設(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)充基其功能的原則設(shè)計(jì)的?！笨傊删幊炭刂破魇且慌_(tái)專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)，它是將傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、繼電器技術(shù)和通信技術(shù)相融合而發(fā)展起來(lái)的一種新型的控制裝置。在具體的國(guó)內(nèi)工業(yè)應(yīng)用中，由于它不是針對(duì)某一具體的工業(yè)應(yīng)用，因此它的硬件應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要來(lái)進(jìn)行配置，其軟件則根據(jù)控制要求進(jìn)行編寫。3.1.2 plc的特點(diǎn)plc是傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)和計(jì)算機(jī)

28、技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，所以要工業(yè)控制方面，它具有繼電器或通用計(jì)算機(jī)所無(wú)法比擬的特點(diǎn)。1) 高可靠性plc的高可靠性主要表現(xiàn)在硬件和軟件兩個(gè)方面：1、在硬件方面，由于采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源，并且對(duì)選用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選，加上合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，最后加固、簡(jiǎn)化安裝，因此plc具有很強(qiáng)硬的抗振動(dòng)沖擊性能；無(wú)觸點(diǎn)的半導(dǎo)體電路來(lái)完成大量的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，就不會(huì)出現(xiàn)繼電器系統(tǒng)中的器件老化、脫焊、觸點(diǎn)電弧等問(wèn)題；所有的輸入/輸出接口都采用光電隔離措施，使外部電路和plc內(nèi)部電路能有效的進(jìn)行隔離；plc模塊式的結(jié)構(gòu)，可以在其中一個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)迅速地判斷出故障的模塊并進(jìn)行更換，這樣就能盡量的縮短系統(tǒng)的維修時(shí)間。 2、在軟

29、件方面，plc的監(jiān)控定時(shí)器可用于監(jiān)視執(zhí)行用戶程序的專用運(yùn)行處理器的延遲，保證在程序出現(xiàn)錯(cuò)誤和程序調(diào)試時(shí)，避免因程序錯(cuò)誤而出現(xiàn)死循環(huán)；當(dāng)cpu、電池、i/o口、通信等出現(xiàn)異常時(shí)，plc的自診斷功能可以檢測(cè)到這些錯(cuò)誤，并采取相應(yīng)的措施，以防止故障擴(kuò)大；停電時(shí)，后電池和正常工作時(shí)一樣，進(jìn)行對(duì)用戶程序及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的保護(hù)，確保信息不丟失。2) 應(yīng)用靈活、使用方便模塊化的plc設(shè)計(jì)，使用戶能根據(jù)自己系統(tǒng)的大小、工藝流程和控制要求等來(lái)選擇自己所需要的plc模塊并進(jìn)行資源配置和plc編程。這樣，控制系統(tǒng)就不需要大量的硬件裝置，用戶只需根據(jù)控制需要設(shè)計(jì)plc的硬件配置和i/o的外部接線即可。3) 面向控制過(guò)程的編

30、程語(yǔ)言，容易掌握plc的編程語(yǔ)言采用繼電器控制電路的梯形圖語(yǔ)言，清晰直觀。雖然plc是以微處理器為核心的控制裝置，但是它不需要用戶有很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)能力，只在用戶具備一定的計(jì)算機(jī)軟、硬件知識(shí)和電器控制方面的知識(shí)即可。3.1.3 plc的構(gòu)成 從結(jié)構(gòu)上分，plc分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式plc包括cpu板、i/o板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個(gè)不可拆卸的整體。模塊式plc包括cpu模塊、i/o模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。圖3-1 plc基本結(jié)構(gòu)圖1) cpu的構(gòu)成 cpu是plc的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套plc至少有一個(gè)cp

31、u，它按plc的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和plc內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路。cpu速度和內(nèi)存容量是plc的重要參數(shù)，它們決定著plc的工作速度，io數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。2) i/o模塊 plc與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（i/o）完成的。i/o模塊集成了plc的i/o電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電

32、信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入plc系統(tǒng)，輸出模塊相反。i/o分為開(kāi)關(guān)量輸入（di），開(kāi)關(guān)量輸出（do），模擬量輸入（ai），模擬量輸出（ao）等模塊。按i/o點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，i/o模塊可多可少，但其最大數(shù)受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。圖3-2所示是可編程控制器內(nèi)部輸入繼電器與外部端子之間的聯(lián)系。圖3-2可編程控制器內(nèi)部輸入繼電器與外部端子之間的聯(lián)系3) 電源模塊plc電源用于為plc各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24v的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220vac或110vac），直流電源（常用的為24vdc）。4) 底板或機(jī)架

33、大多數(shù)模塊式plc使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使cpu能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。5) plc系統(tǒng)的其它設(shè)備編程設(shè)備：編程器是plc開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控plc及plc所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。小編程器plc一般有手持型編程器，目前一般由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行編程軟件）充當(dāng)編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。 人機(jī)界面：最簡(jiǎn)單的人機(jī)界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏（或觸摸屏）式的一體式操作員終端應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由計(jì)算機(jī)（運(yùn)行組態(tài)軟件）充當(dāng)人機(jī)界面非常普及。6)

34、 plc的通信聯(lián)網(wǎng) plc具有通信聯(lián)網(wǎng)的功能，它使plc與plc 之間、plc與上位計(jì)算機(jī)以及其他智能設(shè)備之間能夠交換信息，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)分散集中控制。多數(shù)plc具有rs-232接口，還有一些內(nèi)置有支持各自通信協(xié)議的接口。plc的通信現(xiàn)在主要采用通過(guò)多點(diǎn)接口（mpi）的數(shù)據(jù)通訊、profibus 或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。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 plc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

35、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）i0.5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

36、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)t40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

37、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（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 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

38、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。11圖6 plc控制狀態(tài)流程圖4.3.2 系統(tǒng)梯形圖一、梯形圖的特點(diǎn) 梯形圖是plc模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。它由觸點(diǎn)、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(shí)，從左母線開(kāi)始，經(jīng)過(guò)觸點(diǎn)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(diǎn)閉合可以使能量流過(guò)，直到下一個(gè)元件；觸點(diǎn)斷開(kāi)將阻止能量流過(guò)。這種能量流，我們稱之為“能流”。實(shí)際上，梯形圖是cpu仿真繼電器控

39、制電路圖，使來(lái)自“電源”的“電流”通過(guò)一系列的邏輯控制條件，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果決定邏輯輸出的模擬過(guò)程。 梯形圖中的基本編程元素有觸點(diǎn)、線圈和方框。 觸點(diǎn)：代表邏輯控制條件。觸點(diǎn)閉合時(shí)表示能量可以流過(guò)。觸點(diǎn)分常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)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(lì)。 方框：代表某種特定功能的指令。能量流通過(guò)方框時(shí)，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(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)運(yùn)算等。 梯形圖中，每個(gè)輸出元素可以構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)。每個(gè)梯形圖網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)或多個(gè)梯級(jí)組成。 二、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(gè)繼電器器線圈為一個(gè)邏輯行，即

40、一層階梯。每一個(gè)邏輯行起于左母線，然后是觸點(diǎn)的連接，最后終止于繼電器線圈或右母線。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與右母線之間不能有任何點(diǎn)，應(yīng)直接連接。(2) 一般情況下，在梯形圖中某個(gè)編號(hào)繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點(diǎn)可無(wú)限引用。有些plc，在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進(jìn)指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。 (3) 在每個(gè)邏輯行中，串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在上方。如果將串聯(lián)觸點(diǎn)多的支路放下方，則語(yǔ)句增多，程序變長(zhǎng)。 (4) 在每個(gè)邏輯行中，并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路應(yīng)放在左邊。如果將并聯(lián)觸點(diǎn)多的支路放右邊，則語(yǔ)句增多，程序變長(zhǎng)。(5) 梯形圖中，不允許一個(gè)觸點(diǎn)上有雙向“電流”通過(guò)。(6) 梯形圖中，當(dāng)多個(gè)

41、邏輯行都具有相同條件時(shí)，為了節(jié)省語(yǔ)句數(shù)量，常將這些邏輯行合并。當(dāng)相同條件復(fù)雜時(shí)，這對(duì)儲(chǔ)存容量小的plc很有意義。(7) 設(shè)計(jì)梯形圖時(shí)，輸入繼電器的觸點(diǎn)狀態(tài)全部按相應(yīng)的輸入設(shè)備為常開(kāi)狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)更為合適，不易出錯(cuò)。因此，也建議盡可能用輸入設(shè)備的常開(kāi)觸點(diǎn)與plc輸入端連接。如果某些信號(hào)只能用常閉觸點(diǎn)輸入，可以按輸入設(shè)備全部常開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，然后將梯形圖中對(duì)應(yīng)的輸入繼電器觸點(diǎn)取反。12三、系統(tǒng)梯形圖根據(jù)以上的梯形圖的基礎(chǔ)知識(shí)、注意事項(xiàng)、特點(diǎn)及上節(jié)（3.3.1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(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)梯形圖。step7-micro/win編程軟件是專為西門子

42、s7-200而設(shè)計(jì)的，在個(gè)人計(jì)算機(jī)的windows操作系統(tǒng)下運(yùn)行，功能強(qiáng)大、使用方便、簡(jiǎn)單易學(xué)。其編寫好的程序可通過(guò)專用編程線纜下載的plc中運(yùn)行。也可以導(dǎo)出后在仿真軟件中進(jìn)行測(cè)試。系統(tǒng)梯形圖如下圖7到圖9。圖7系統(tǒng)梯形圖a圖8 系統(tǒng)體形圖b圖9 系統(tǒng)梯形圖c4.3.3 系統(tǒng)指令語(yǔ)句表根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求和3.3.2中的體形圖得出系統(tǒng)的指令語(yǔ)句表如下。network 1 / network title/ 進(jìn)水ld m1.3a t43o sm0.1o m0.0o i0.1an m0.1= m0.0network 2 ld i0.2o i0.3o i0.4ld i0.0a m0.0ld m1

43、.2an c51oldaldo m0.1an i0.1an m0.2= m0.1= q0.0network 3 / 進(jìn)水完停2秒ld i0.2a i0.7ld i0.3a i1.0oldld i0.4a i1.1olda m0.1o m0.2an m0.3= m0.2ton t37, +20network 4 / 正轉(zhuǎn)ld m0.2a t37ld m0.7an c50oldo m0.3an i0.1an m0.4= m0.3network 5 ld m0.3= q0.2ton t38, +300network 6 / 正轉(zhuǎn)完停2秒ld m0.3a t38o m0.4an m0.5= m0.4t

44、on t39, +20network 7 / 反轉(zhuǎn)30秒ld m0.4a t39o m0.5an i0.1an m0.6= m0.5network 8ld m0.5= q0.3ton t40, +300network 9 / 反轉(zhuǎn)完停2秒系統(tǒng)指令語(yǔ)句表ald m0.5a t40o m0.6an m0.7= m0.6ton t41, +20network 10 / 正反轉(zhuǎn)小循環(huán)5次ld m0.6a t41o m0.7an m1.0an m0.3= m0.7network 11 ld m0.7ld m1.0ctu c50, +5network 12 / 排水ld m0.7a c50o m1.0an

45、 m1.1an i0.1= m1.0network 13 ld m0.0a i0.5o q0.1o m1.1o m1.0an t42an i0.1= q0.1network 14 / 脫水30秒ld m1.0a i1.2o m1.1an m1.2an i0.1= m1.1network 15 ld m1.1o q0.4an t42o i0.6lpsan i0.1= q0.4lppton t42, +300network 16 / 大循環(huán)3次ld m1.1a t42o m1.2an m1.3an m0.1= m1.2network 17 ld m1.2ld m1.3ctu c51, +3netw

46、ork 18 / 洗衣結(jié)束報(bào)警3秒ld c51a m1.2o m1.3an m0.0= m1.3network 19 ld m1.3o q0.5ld m0.0a q0.1a t42oldan t43= q0.5ton t43, +30系統(tǒng)指令語(yǔ)句表b4.4 程序運(yùn)行過(guò)程分析4.4.1 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，q0.0斷開(kāi)停止進(jìn)水，t37開(kāi)始計(jì)時(shí)。4.4.2 正反轉(zhuǎn)洗衣t37計(jì)時(shí)時(shí)間到，q0.

47、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)。4.4.3 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)，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

48、脫水的全部動(dòng)作，知道c51計(jì)數(shù)滿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)。4.4.4 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)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。第五章 plc全自

49、動(dòng)洗衣機(jī)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)5.1實(shí)物示意圖及動(dòng)作介紹5.1.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如下圖4-1所示。 圖4-1 自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖5.1.2 動(dòng)作介紹全自動(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(lái)執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開(kāi)，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水閥打開(kāi)，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(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)將離合器合上，

50、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(kāi)關(guān)分別用來(lái)檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來(lái)啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來(lái)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(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。5.2 plc全自動(dòng)洗衣機(jī)的模塊實(shí)現(xiàn)5.2.1電動(dòng)機(jī)1、 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速優(yōu)點(diǎn)直流電動(dòng)機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)是能在很大的范圍內(nèi)具有平滑，平穩(wěn)的調(diào)速性能。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的主要技術(shù)指標(biāo)是：調(diào)速范圍d和負(fù)載變化時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)速的影響即靜差率，以及調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載性質(zhì)等。調(diào)速范圍是根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械工藝要求提出的，例如龍門刨床主拖動(dòng)要求d=1030；螺紋磨床要求d=2060。靜差率就是表示在負(fù)載變化時(shí)拖動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速降落的程度。靜差率越小，表示轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性越好，對(duì)生

51、產(chǎn)機(jī)械，如機(jī)床加工的零件，其加工的精度及表面光潔度就高。調(diào)速指標(biāo)中，靜差率的值要求在規(guī)定的范圍內(nèi)，即在最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之間的任何轉(zhuǎn)速都要滿足。顯然這就限制了某一調(diào)速方法的范圍。反過(guò)來(lái)說(shuō)，即只有滿足靜差率的調(diào)速范圍還是有效的。通常生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載與轉(zhuǎn)速之間有一定的關(guān)系，如起重機(jī)械，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)及某些精加工機(jī)床的主傳動(dòng)等，都可看成是恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，也就是說(shuō)這些機(jī)構(gòu)在不同的速度下運(yùn)行時(shí)，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩基本上保持不變。而車床主軸傳動(dòng)等則往往要求在負(fù)載功率不變的情況下調(diào)整轉(zhuǎn)速，即在低速下切削量往往較大，負(fù)載力矩較大，因而要保持負(fù)載功率基本不變，在電動(dòng)機(jī)調(diào)速時(shí)，最好能符合這些不同的負(fù)載特性，而直流電動(dòng)機(jī)卻正好具

52、有恒功率和恒轉(zhuǎn)矩的調(diào)速方式，故可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求選擇不同的調(diào)速方法。2、 直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法有三種：（1） 電樞回路串電阻；（2） 改變勵(lì)磁電流；（3） 改變電樞回路的電源電壓；5.2.2 控制方案1.實(shí)時(shí)性（1）由于控制器產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)是基于控制為前提，信號(hào)處理時(shí)間短，速度快。（2）基于信號(hào)處理和程序運(yùn)行的速度，plc經(jīng)常用于處理工業(yè)控制裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù)。（3）更能滿足各個(gè)領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項(xiàng)目。2.高可靠性（1）所有的i/o輸入輸出信號(hào)均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與控制器內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（2）各輸入端均采用r-c濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為

53、1020ms。（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止噪聲干擾。（4）采用性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。（5）對(duì)采用的元器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，cpu立即采取有效措施，以防止故障擴(kuò)大。大型控制器還可以采用由雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三cpu構(gòu)成表決系統(tǒng)，以及實(shí)現(xiàn)電源模塊冗余、io模塊冗余，使可靠性更進(jìn)一步提高。5.2.3系統(tǒng)配置簡(jiǎn)單靈活 （1）控制器 產(chǎn)品種類繁多，規(guī)模可分大、中、小等。（2）i/o卡件種類豐富，可根據(jù)自控工程實(shí)現(xiàn)功能要求不同，而進(jìn)行不同的配置。（3）滿足控制工程需要前提下，i/o卡件可靈活組合。5.2.4 豐富的i/o卡件 控制器針對(duì)不同的工業(yè)自控工程的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等，有相應(yīng)的i/o模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。