全自動(dòng)洗衣機(jī)設(shè)計(jì)一

1、目錄之中。機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目: 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 2013 年 12 月 19 日內(nèi)容摘要本文介紹了利用西門子系列PLC對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制,闡述了控制方案。實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制有多種，可以采用早期的模擬電路、數(shù)字電路或模數(shù)混合電路。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)、PLC的應(yīng)用不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)的不斷更新。本文采用德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200型PLC 作為核心控制器進(jìn)行全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并且設(shè)計(jì)出了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖以及輸入輸出端子的分配方案。同時(shí)根據(jù)全

2、自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制要求和特點(diǎn),確定PLC 的輸入輸出分配,并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。  關(guān)鍵詞：PLC ；全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)；PLC程序設(shè)計(jì)23目錄內(nèi)容摘要1第1章 引 言1第2章 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定22.1 總體控制方案確定22.1.1 控制系統(tǒng)方案選擇22.1.2洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)概述2第3章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)43.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造43.2 洗滌脫水系統(tǒng)53.3 排水和進(jìn)水系統(tǒng)63.4 電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)6第章電氣控制系統(tǒng)74.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)74.2 控制系統(tǒng)原理74.3 主電路圖8第5章 主要器件的選擇95.1 電動(dòng)機(jī)的選擇95.2 可編

3、程控制器外部設(shè)計(jì)95.2.1 PLC的選型95.2.2 I/O分配表10第6章 軟件設(shè)計(jì)116.1 系統(tǒng)的流程圖設(shè)計(jì)116.2 控制程序的執(zhí)行過程116.3流程圖126.4控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)146.5、語句表166.6程序運(yùn)行18結(jié) 論22設(shè)計(jì)總結(jié)23謝 辭24參考文獻(xiàn)25第1章 引 言洗衣機(jī)是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N家電，已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的家用電器。傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經(jīng)不能滿足人們對(duì)洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度的要求了。洗衣機(jī)需要更好地滿足人們的需求，必須借助于自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。而隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，用PLC作為控制器，就能很好地滿足全自動(dòng)洗衣機(jī)對(duì)自動(dòng)化的要求，并且控制方式靈活多

4、樣，控制模式可以根據(jù)不同場(chǎng)合的應(yīng)用而有所不同。自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展使得洗衣機(jī)由初始的半自動(dòng)式洗衣機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的全自動(dòng)洗衣機(jī)，又正在向智能化洗衣機(jī)方向發(fā)展。自動(dòng)洗衣機(jī)就是將洗衣的全過程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水)預(yù)先設(shè)定好N個(gè)程序,洗衣時(shí)選擇其中一個(gè)程序,打開水龍頭和啟動(dòng)洗衣機(jī)開關(guān)后洗衣的全過程就會(huì)自動(dòng)完成,洗衣完成時(shí)由蜂鳴器發(fā)出響聲。通過PLC課程設(shè)計(jì)，進(jìn)一步掌握PLC的原理和系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。培養(yǎng)和鍛煉應(yīng)用PLC的能力。為今后實(shí)際應(yīng)用和設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。要求了解PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全過程，熟悉PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，掌握系統(tǒng)的方法和步驟。主要包括：系統(tǒng)工藝過程和控制要求；系統(tǒng)分析和方

5、案論證、系統(tǒng)功能圖；硬件設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)；系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。完成一個(gè)小型系統(tǒng)上位機(jī)和下位機(jī)的設(shè)計(jì)。第2章 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)總體控制方案確定2.1 總體控制方案確定2.1.1 控制系統(tǒng)方案選擇單片機(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)采用匯編語言或者是C語言，這些高級(jí)語言和PLC語言相比，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，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理速度快。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)，平均無故障時(shí)

6、間長。 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，近年來，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，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，明了適合各類技術(shù)人員的傳統(tǒng)習(xí)慣，即使是沒有計(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。因此，選用PLC作為控制系統(tǒng)。2.1.2

7、洗衣機(jī)的PLC控制系統(tǒng)概述全自動(dòng)洗衣機(jī)采用PLC控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。在全自動(dòng)洗衣機(jī)中，洗衣機(jī)洗滌、脫水程序是由單片機(jī)為中心控制系統(tǒng)工作的。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 這樣增加了硬件的復(fù)雜性，隱含較高的故障率無形地增加了維修成本費(fèi)用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用的PLC能克服單片機(jī)的缺點(diǎn)。它是整體模塊，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。因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對(duì)簡(jiǎn)單。典

8、型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖所示：圖2-1 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖第3章 全自動(dòng)洗衣機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3.1 全自動(dòng)洗衣機(jī)的原理和構(gòu)造全自動(dòng)洗衣機(jī)在結(jié)構(gòu)上大致可分為3中類型，即波輪式，滾筒式和攪拌式。我國的洗衣機(jī)在結(jié)構(gòu)上主要有波輪式和滾筒式兩類，產(chǎn)品的類型以波輪式為主，其他類型為輔。首先做一下比較：滾筒式洗衣機(jī)具有如下性能：1）更好的軟化衣物纖維，減小洗滌過程中衣物的損傷和變形，并且還可以使洗后的衣物柔軟而蓬松。2）提高溫度來洗滌可充分溶解洗衣粉，加快洗衣粉中弱酸性物質(zhì)與污物的化學(xué)反應(yīng)速度，提高洗衣粉中酶的活性，同時(shí)有利于溶解汗?jié)n，血漬，降低灰塵，油污的粘附作用，從而可在同樣的洗凈比下

9、大幅度降低洗滌過程對(duì)機(jī)械力的需求。3）溫度高有利于污物在水中的擴(kuò)散。4）高溫能有效的殺死一些細(xì)菌。沒有加溫的洗滌的波輪式洗衣機(jī)無論怎樣的水流，要達(dá)到一定的洗凈比，都必須有足夠的機(jī)械力，而機(jī)械力對(duì)衣物是由損傷的，這就決定了波輪式洗衣機(jī)的磨損率大大高于滾筒式洗衣機(jī)。各種新水流基本原理是一樣的，就是盡量以紊亂的水流減小衣物的纏繞，增大水流的沖刷力以用于洗滌，與以前依靠衣物與桶壁和衣物相互之間的摩擦方式相比，水流沖刷對(duì)衣物的損傷較小。滾筒式洗衣機(jī)有如下特點(diǎn)：1）磨損低，沒有纏繞，機(jī)械傳動(dòng)部分簡(jiǎn)單可靠，壽命長于波輪式洗衣機(jī)。2）自動(dòng)化程度高，可以自動(dòng)投放洗衣粉，漂白粉等，為不同質(zhì)地的棉制品，化纖制品，羊

10、毛制品設(shè)計(jì)了不同的洗滌程序和洗滌溫度，使洗滌更為科學(xué)。設(shè)有防皺浸泡功能，可將洗好的衣物浸泡在清水里，到晾曬前再甩干，避免衣物甩干后不能及時(shí)取出晾曬而起皺。3）省水，省洗衣粉。滾筒式洗衣機(jī)不需要水位高過衣物，從而可節(jié)約用水，并可減少洗衣粉的投放量。4）高溫洗滌有一定的滅菌作用。5）洗滌過程噪聲小，滾筒式洗衣機(jī)屬封閉式洗滌，可以有效屏蔽內(nèi)桶轉(zhuǎn)動(dòng)聲和水流聲；而波輪式洗滌的水流聲，脫水內(nèi)桶轉(zhuǎn)動(dòng)聲是不可避免的且剎車裝置和電磁閥動(dòng)作聲音也很大。由于滾筒式洗衣機(jī)的價(jià)格大大高于波輪式洗衣機(jī)，所以波輪式洗衣機(jī)仍然受到普遍歡迎。波輪式洗衣機(jī)的特點(diǎn)：1)水流方面?，F(xiàn)在波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)出現(xiàn)了一種新水流的形式。如LG

11、的拳擊棒，松下的雙瀑布，榮事達(dá)的網(wǎng)絡(luò)水流等都采用了這種水流。2）程序控制器。新推出的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)均采用單片機(jī)程序控制器，原來的機(jī)械式程序控制器基本上已被淘汰。各廠家生產(chǎn)的各種型號(hào)的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制程序有所不同。如在模糊控制的洗衣機(jī)中，單片機(jī)通過采集水位傳感器，布量傳感器，光傳感器的信號(hào)以及電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，判斷出衣物的質(zhì)地，多少，贓物程度，從而自動(dòng)調(diào)整對(duì)衣物進(jìn)行合理的洗滌。3)不銹鋼內(nèi)桶。波輪式洗衣機(jī)采用了不銹鋼內(nèi)桶，減小衣物和內(nèi)桶壁摩擦力，從而減輕衣物的磨損。4)同心洗。同心洗是直接把電動(dòng)機(jī)軸與洗衣桶主軸同心安裝，直接驅(qū)動(dòng)。使洗滌和脫水時(shí)洗衣桶振動(dòng)減小，噪聲降低。5)變頻波輪式洗衣

12、機(jī)可以對(duì)不同質(zhì)地的衣物自動(dòng)選擇不同的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而給不同質(zhì)地的衣物以恰當(dāng)?shù)南礈鞆?qiáng)度，在保證洗得干凈的同時(shí)，也最大限度地降低衣物的磨損。同時(shí)還可以在脫水甩干時(shí)，由慢到快地啟動(dòng)，使衣物在桶內(nèi)分布均勻，脫水效果好，同時(shí)由于衣物均勻分布在洗衣桶的四周，洗衣桶的重心落在軸心上，可以減小振動(dòng)，降低噪聲，但是價(jià)格較貴。 6）波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)通常都采用將洗滌（脫水）桶套裝在盛水桶內(nèi)的同軸套桶式結(jié)構(gòu)，雖然它們各自牌號(hào)和型號(hào)都不同，但其結(jié)構(gòu)都是由洗滌，脫水系統(tǒng)，進(jìn)，排水系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)以及支撐機(jī)構(gòu)5大部分組成的。支撐機(jī)構(gòu)主要有箱體，,吊桿及控制臺(tái)組成，它除了安裝和連接洗衣機(jī)的各種零件外還具

13、有減震防護(hù)功能。3.2 洗滌脫水系統(tǒng) 它主要有盛水桶，洗滌桶和波輪組成。盛水桶又稱為外桶，主要用來盛放洗滌液。盛水桶固定在鋼制底板上，通過4根吊桿懸掛在洗衣機(jī)箱體上。電動(dòng)機(jī)，離合器，排水閥等部件都裝在桶底下面。洗滌桶又稱為脫水桶或者離心桶，也稱為內(nèi)桶，它的主要功能是用來盛放衣物，在洗滌或漂洗時(shí)配合波輪完成洗滌或漂洗功能，在脫水時(shí)便成為離心式的脫水桶。波輪是全自動(dòng)洗衣機(jī)中對(duì)衣物產(chǎn)生機(jī)械作用的主要部件。按波輪的形狀來分，基本上有小波輪（直徑在160mm左右）的渦卷式水流和大波輪（直徑在300mm左右）新水流兩類。3.3 排水和進(jìn)水系統(tǒng)波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)排水系統(tǒng)都采用了電磁閥控制。為了對(duì)桶內(nèi)的水

14、位進(jìn)行檢測(cè)和控制，洗衣機(jī)上都安裝有水位控制器（水位開關(guān)）。波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)使用最多的水位開關(guān)是空氣壓力式開關(guān)，主要有氣壓傳感器裝置，控制裝置及電觸點(diǎn)開關(guān)3部分組成，用來監(jiān)視水位的高低。此外電磁閥分進(jìn)水和排水電磁閥，進(jìn)水電磁閥是洗衣機(jī)上的自動(dòng)進(jìn)水開關(guān)，它受水位開關(guān)動(dòng)斷觸點(diǎn)的控制。而排水電磁閥是全自動(dòng)洗衣機(jī)上的自動(dòng)排水裝置，同時(shí)還起改變離合器工作狀態(tài)。進(jìn)水、排水電磁閥是采用電流流過線圈形成磁場(chǎng)的原理，洗衣機(jī)電磁閥在進(jìn)，排水時(shí)使用，220V交流電壓與電磁閥線圈接通，形成磁場(chǎng)，電磁線圈吸合。自動(dòng)打開閥門，洗衣機(jī)里的水就順著管道流出去了。斷電后，電磁閥線圈失去電流，磁場(chǎng)消失，電磁鐵松開，閥門自動(dòng)關(guān)

15、閉，洗衣機(jī)里的水就流不出去了。3.4 電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)和離合器組成，離合器又有普通離合器和減速離合器兩種。其中普通離合器用在采用小波輪的套桶洗衣機(jī)上，這種洗衣機(jī)在洗滌或者漂洗時(shí)波輪的轉(zhuǎn)速和脫水時(shí)離心桶的轉(zhuǎn)速相同，目前各種大波輪新水流套桶洗衣機(jī)普遍采用減速離合器，它在洗滌，漂洗時(shí)波輪的轉(zhuǎn)速較慢，而脫水時(shí)離心桶的轉(zhuǎn)速較快。電動(dòng)機(jī)同時(shí)作為洗滌和脫水時(shí)的動(dòng)力源，普遍采用主，副繞組完全對(duì)稱的電容式電動(dòng)機(jī)。由于一般全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的額定洗滌容量較大，因此電動(dòng)機(jī)的功率較大。電動(dòng)機(jī)與固定在離合器下端的大傳動(dòng)帶盤之間用V帶傳動(dòng)。經(jīng)第一級(jí)減速后大傳動(dòng)帶盤得到15

16、0r/min的轉(zhuǎn)速。當(dāng)洗衣機(jī)處于洗滌或漂洗狀態(tài)時(shí)，再經(jīng)離合器內(nèi)部的行星齒輪減速后，使波輪得到175r/min低轉(zhuǎn)速。此時(shí)，洗滌（脫水）桶不動(dòng)。當(dāng)洗衣機(jī)處于脫水狀態(tài)時(shí)，離合器輸出的是未經(jīng)減速的850r/min的高轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)脫水桶和波輪作同步高速運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于使用普通離合器的小波輪套桶洗衣機(jī)來說，有區(qū)別的僅僅是離合器內(nèi)部沒有行星齒輪減速機(jī)構(gòu)，因此在洗滌或漂洗時(shí)其波輪的轉(zhuǎn)速與脫水時(shí)的轉(zhuǎn)速時(shí)相同的。第章電氣控制系統(tǒng)4.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的電氣控制系統(tǒng)由于洗衣機(jī)型號(hào)的不同而不盡相同，但電氣控制系統(tǒng)主要有程序控制器，電動(dòng)機(jī)，進(jìn)水電磁閥，排水電磁閥，水位開關(guān)，安全開關(guān)及各種功能選擇開關(guān)等組成的，

17、控制的基本原理也都一樣。全自動(dòng)洗衣機(jī)能實(shí)現(xiàn)洗衣的自動(dòng)化，整個(gè)洗衣過程都是在程序控制器的“指揮”下進(jìn)行的。如把離合器比作全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的心臟，則程序控制器就是全自動(dòng)洗衣機(jī)的“大腦”。如圖所示以程序控制器為核心的波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理方框圖。圖4-1 基本原理方框圖4.2 控制系統(tǒng)原理程序控制器中存儲(chǔ)著多種程序，一旦通過選擇開關(guān)選好某種程序后，程序控制器便按這種程序自動(dòng)實(shí)施對(duì)電動(dòng)機(jī)，進(jìn)水和排水電磁閥的控制。安全開關(guān)又稱為蓋開關(guān)，在洗衣機(jī)運(yùn)行過程中起安全保護(hù)作用，它的功能為：在洗衣機(jī)工作時(shí)誤開蓋，安全開關(guān)便會(huì)切斷電動(dòng)機(jī)電源，自動(dòng)中斷程序；在脫水過程中如桶內(nèi)衣物擺放不均勻而產(chǎn)生大幅

18、度振動(dòng)時(shí)，安全開關(guān)自動(dòng)中斷脫水過程，啟動(dòng)蜂鳴器。按照采用的程序控制器的不同，波輪式全自動(dòng)套桶洗衣機(jī)的電氣控制電路可分為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式程序控制器和單片機(jī)式程序控制器電路。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式程序控制器又稱為機(jī)械式程序控制器，它具有程序組合量大，工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，而且能直接控制較大電流等優(yōu)點(diǎn)，單片機(jī)程序控制器具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)便，功能齊全，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)械式程序控制器基本上已被淘汰。用PLC（單片機(jī)）控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)各種動(dòng)作典型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：圖4-2各種動(dòng)作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，水位開關(guān)的PLC的輸入信號(hào)控制開關(guān)，進(jìn)水閥，排水閥和電動(dòng)機(jī)是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

19、。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)；電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號(hào)來決定，而電動(dòng)機(jī)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)。4.3 主電路圖圖4-3主電路圖第5章 主要器件的選擇5.1 電動(dòng)機(jī)的選擇由于家庭提供的電源限制故選單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)。以3.6公斤全自動(dòng)洗衣機(jī)為例，由于全自動(dòng)洗衣機(jī)的脫水桶直徑較大，這一偏心不能不考慮，所以計(jì)算時(shí)應(yīng)以洗滌物可能產(chǎn)生前最大偏心為計(jì)算依據(jù)。脫水時(shí)電機(jī)功率比洗滌時(shí)要大，在確定電機(jī)功率時(shí)應(yīng)以脫水時(shí)消耗的功率為依據(jù)，也就是說脫水時(shí)電機(jī)功率就是該洗衣機(jī)所確定的電機(jī)額定功率。由于在計(jì)算時(shí)一些因素如電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等沒考慮，

20、造成一些偏差，所以3.6公斤全自動(dòng)洗衣機(jī)電機(jī)額定功率選為180瓦。符合全自動(dòng)洗衣機(jī)的功率范圍120W250W。故選擇YY104-180型號(hào)單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)，功率180瓦,額定電壓220V，轉(zhuǎn)速1350r/min，電流1.7A。5.2 可編程控制器外部設(shè)計(jì)5.2.1 PLC的選型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(jiǎn)單，

21、小型PLC就能滿足要求了。表5-1 常用PLC的CPU型號(hào)CPU221CPU222CPU224CPU226程序存儲(chǔ)器2048字節(jié)4096字節(jié)用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器1024字節(jié)2560字節(jié)用戶存儲(chǔ)器類型EEPROM數(shù)據(jù)后備典型時(shí)間50h190hI/O6輸入4輸出8輸入6輸出14輸入10輸出24輸入16輸出擴(kuò)展模塊數(shù)量無2個(gè)7個(gè)數(shù)字量I/O印象區(qū)大小256(128入/128出)模擬量IO印象區(qū)大小無16入/16出32入/32出33Hz布爾指令執(zhí)行速度0.37/微妙/指令內(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根據(jù)上表可知，該全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU-（AC/DC/

22、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。5.2.2 I/O分配表 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)?？紤]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14個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)10個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)。

23、根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)，可選西門子S7-200 CPU222型可編程控制器。其I/O分配表與I/O接線表5-2 I/O分配表控制信號(hào)信號(hào)名稱元件名稱元件符號(hào)地址編碼輸入信號(hào)啟動(dòng)信號(hào)常開按鈕SB1I0.0停止信號(hào)常閉按鈕SB2I0.1高水位設(shè)定信號(hào)高水位開關(guān)SB3I0.2中水位設(shè)定信號(hào)中水位開關(guān)SB4I0.3低水位設(shè)定信號(hào)低水位開關(guān)SB5I0.4輸出信號(hào)進(jìn)水閥控制信號(hào)信號(hào)電磁閥YV0Q0.0電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)接觸器KM1Q0.1電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)信號(hào)接觸器KM2Q0.2排水信號(hào)電磁閥YV1Q0.3脫水信號(hào)電磁離合器YV2Q0.4報(bào)警信號(hào)報(bào)警器HAQ0.5低水位監(jiān)測(cè)信號(hào)指示燈HL1Q0.6中水位監(jiān)測(cè)信號(hào)指示燈HL2Q

24、0.7高水位監(jiān)測(cè)信號(hào)指示燈HL3Q0.8排空檢測(cè)信號(hào) 指示燈 YV6Q0.9第6章 軟件設(shè)計(jì)6.1 系統(tǒng)的流程圖設(shè)計(jì)全自動(dòng)洗衣機(jī)工作原理：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)，通過電動(dòng)控制系統(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)

25、進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作，停止按鈕用來關(guān)閉洗衣機(jī)工作。6.2 控制程序的執(zhí)行過程按下啟動(dòng)按鈕，I0.0接通，Q0.0接通并自鎖，Q0.0接通，進(jìn)水電磁閥打開，開始進(jìn)水。到高水位時(shí)，I0.3接通，I0.3常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.0斷開，進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，進(jìn)水停止；Q0.1接通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)(15S),正轉(zhuǎn)洗滌，同時(shí)T38開始計(jì)時(shí)，T38計(jì)時(shí)到，T38常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.1斷開，正洗結(jié)束；T38常開觸點(diǎn)閉合，M0.0進(jìn)行自鎖，T42開始計(jì)時(shí)，T42計(jì)時(shí)到，暫停結(jié)束。T42常開觸點(diǎn)閉合，Q0.2接通，反洗，T39開始計(jì)時(shí)。T39計(jì)時(shí)到，T39常閉觸點(diǎn)斷開Q0

26、.2斷開，反洗暫停；T39常開觸點(diǎn)閉合，M0.1進(jìn)行自鎖，T43開始計(jì)時(shí)。T43計(jì)時(shí)到T43常開觸點(diǎn)閉合，C1計(jì)一次數(shù)；T43常閉觸點(diǎn)斷開，使T38、T42、T39、T43復(fù)位，Q0.0又接通，重復(fù)進(jìn)行以上從正洗開始的全部動(dòng)作，直到C1計(jì)滿3次數(shù)時(shí)，C1常開觸點(diǎn)接通，開始排水，Q0.3對(duì)C1實(shí)現(xiàn)復(fù)位。排水到低水位時(shí)，I0.2接通，Q0.2接通，開始脫水（10S），T40開始計(jì)時(shí)。T40計(jì)時(shí)到，T40常閉觸點(diǎn)斷開，脫水完畢，停止排水和脫水；T40常開觸點(diǎn)閉合、 Q0.5接通并自鎖，報(bào)警。T41開始計(jì)時(shí)，T41計(jì)時(shí)到，T41常閉觸點(diǎn)斷開，停止報(bào)警。運(yùn)行中按停止按鈕時(shí)，I0.1常閉觸點(diǎn)斷開，則M0.

27、0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5斷開，停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警6.3流程圖開始啟動(dòng)按鈕設(shè)定水位 Y 進(jìn)水到設(shè)定水位N 停止進(jìn)水N計(jì)時(shí)正轉(zhuǎn)洗衣計(jì)時(shí)30秒N停止洗衣Y 計(jì)時(shí)2秒N反轉(zhuǎn)洗衣YN停止洗衣Y計(jì)時(shí)N計(jì)時(shí)YN洗衣五次Y排水N水是否排完Y脫水計(jì)時(shí)30秒NY洗衣3次N洗完報(bào)警Y計(jì)時(shí)3秒N結(jié)束6.4控制系統(tǒng)的梯形圖設(shè)計(jì)6.5、語句表Network 1 / 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)題/ SB1閉合（即I0.0)得電，Q0.0得電且自鎖，開始進(jìn)水；I0.1為閉合按鈕；I0.3為高水位探測(cè)器LD I0.0O Q0.0AN I0.3AN I0.1= Q0.0Network 2 / 當(dāng)水位到達(dá)高水位時(shí)，I0.3閉

28、合，Q0.1得電且自鎖；電動(dòng)機(jī)正傳，洗衣機(jī)正洗；LD I0.3LD T43AN C1OLDO Q0.1AN I0.1AN T38= Q0.1TON T38, +300Network 3 / 當(dāng)計(jì)時(shí)器到30秒后，T38狀態(tài)瞬時(shí)改變，M0.0得電且自鎖；LD T38O M0.0AN T42= M0.0Network 4 / 計(jì)時(shí)器T42計(jì)時(shí)2秒，電動(dòng)機(jī)處于暫停狀態(tài)；LD M0.0AN I0.1TON T42, +20Network 5 / 2秒后電動(dòng)機(jī)開始反轉(zhuǎn)30秒；LD T42O Q0.2AN I0.1AN T39= Q0.2TON T39, +300Network 6 / T39計(jì)時(shí)30秒后，

29、M0.1得電且自鎖；LD T39O M0.1AN T43= M0.1Network 7 / M0.1得電后，T43開始計(jì)時(shí)2秒，此電動(dòng)機(jī)暫停；LD M0.1AN I0.1TON T43, +20Network 8 / 2秒后計(jì)數(shù)器C1開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)小于6時(shí)從新從正轉(zhuǎn)循環(huán)，計(jì)數(shù)大于等于6時(shí)循環(huán)結(jié)束；LD T43LD Q0.3CTU C1, +6Network 9 / 計(jì)數(shù)大于等于3時(shí)C1接通，Q0.3得電開始排水；LD C1O Q0.3AN T40AN I0.1AN I0.2= Q0.3Network 10 / 當(dāng)水位低于低位置時(shí)，探測(cè)器狀態(tài)改變，排水結(jié)束，開始脫水；LD I0.2O Q0.4

30、AN T40AN I0.1= Q0.4TON T40, +100Network 11 / 脫水10秒后，Q0.5接通開始報(bào)警3秒，任務(wù)完成，按SB2（即I0.1)結(jié)束。LD T40O Q0.5AN T41AN I0.1= Q0.5TON T41, +100結(jié) 論本次設(shè)計(jì)主要是完成全自動(dòng)洗衣機(jī)洗衣過程的程序設(shè)計(jì)，采用西門子S7-200編寫程序。所編程序能夠滿足指定的要求，完成從進(jìn)水、檢測(cè)水位、正轉(zhuǎn)、暫停、反轉(zhuǎn)、暫停、循環(huán)三次、排水、脫水、報(bào)警、停機(jī)一系列過程。雖然所設(shè)計(jì)的程序能滿足控制要求，但在程序設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)該程序還是存在一定的不足之處，但由于所學(xué)知識(shí)有限，并沒有做出最合理的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)總結(jié)

31、回顧起此次PLC課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，剛開始拿到題目，感覺很簡(jiǎn)單，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在星期的時(shí)間里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做關(guān)于PLC的課程設(shè)計(jì)，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故。通過本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我了解了PLC基本邏輯指令的應(yīng)用，知道怎樣去設(shè)計(jì)一個(gè)PLC應(yīng)用程序，也感覺得到了PLC在控制方面的巨大優(yōu)勢(shì)和潛力，同時(shí)也更增強(qiáng)了我學(xué)好PLC的決心和信心。對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)有了深入的理解。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子PLC的特點(diǎn)