【正文】 研究的具體內容包括：（1） 深入了解洗衣機的發(fā)展、結構及控制要求。（2） 控制系統(tǒng)設計。包括硬件設計，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設計，編程方法。（3） 對編寫好的編譯程序進行實際調試并仿真。第二章 系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)簡介 全自動洗衣機的工作原理以日常生活中最常見的波輪式全自動洗衣機為例，洗衣機的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內桶可以旋轉，作脫水（甩水）用。內桶的四周有很多小孔，使內外桶的水流相通。該洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進水時，通過電控系統(tǒng)使進水閥打開，經進水管將水注入到外桶。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機外。洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動波盤正、反轉來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機帶動內桶正轉進行甩干。高、低水位開關分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。 洗衣機示意圖 系統(tǒng)的控制要求PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。（1） 按下啟動按扭，開始進水，水滿（即水位到達高低）時停止進水。（2） 2秒后開始洗滌。（3） 洗滌時，正轉15秒后暫停，暫停3秒后開始反轉洗滌，反轉洗滌15秒后暫停，暫停3秒。（4） 如此循環(huán)3次，總共180秒后開始排水，排空后（水位下降到低位）開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10秒即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。（5） 若未完成3次大循環(huán)，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環(huán)；若完成了3次大循環(huán)，則進行洗完報警。（6） 報警10秒結束全部過程，自動停機。（7） 此外按排水按鈕可實現(xiàn)手動排水；按停車按扭可停止進水、排水、脫水及報警。 系統(tǒng)的組成與功能該系統(tǒng)的設計主要包含兩大部分，硬件部分選型，軟件部分設計。其中軟件部分包括PLC軟件部分設計，組態(tài)軟件設計兩部分部分。而軟件設計是核心內容。一般來說，PLC控制系統(tǒng)有以下三種類型。（1） PLC構成的單機系統(tǒng)這種系統(tǒng)的被控對象是單一的機器生產或生產流水線，其控制器是由單臺PLC構成，一般不需要與其他PLC或計算機進行通信。但是，設計者還要考慮將來是否有聯(lián)網的需要，如果有的話，應當選用具有通信功能的PLC。 PLC單機控制（2） PLC構成的集中控制系統(tǒng)這種系統(tǒng)的被控對象通常是數(shù)臺機器或數(shù)臺流水線構成，該系統(tǒng)的控制單元由單臺PLC構成，每個被控對象與PLC指定的I/O相連。由于采用一臺PLC控制，因此，各被控對象之間的數(shù)據(jù)、狀態(tài)不需要另外的通信線路。但是，這種系統(tǒng)也有一個缺點，一但PLC出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將停止工作。對于大型的集中系統(tǒng)，通常采取冗余系統(tǒng)克服上述缺點。如圖2．3所示。 PLC集中控制（3） PLC構成的分布式控制系統(tǒng)這類系統(tǒng)的被控對象通常比較多，分布在一個較大的區(qū)域內，相互之間比較遠，而且，被控對象之間經常的交換數(shù)據(jù)和信息。這種系統(tǒng)的控制器采用若干個相互之間具有通信能力的PLC構成，系統(tǒng)地上位機可以采用PLC，也可以采用工控機。如圖2．4所示。 PLC分布式控制由于本次設計的系統(tǒng)只有1臺被控電機以及數(shù)量不是很多的其他被控對象，采用PLC集中控制方法，單臺PLC進行多個對象的控制，只要適當?shù)倪x用PLC，完全能夠完成任務。 系統(tǒng)控制主電路。 主電路圖在主電路中我們主要是考慮如何控制交流電機運轉和怎么實現(xiàn)電路保護。主電路的三相電源經隔離開關QS、主電路熔斷器FU交流接觸器KMKM2的主觸頭、熱繼電器FR的加熱元件到三相異步電動機M構成主電路。通過接觸器線圈得電控制其主觸點的接通，能實現(xiàn)電動機正反轉。該主電路既實現(xiàn)短路或過載保護。 PLC控制系統(tǒng)設計 PLC的發(fā)展概況和發(fā)展方向（1） PLC的發(fā)展概況PLC自1969年問世以來，經過40多年的發(fā)展，在美、德、日等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產業(yè)之一。世界總銷售額不斷上升、生產廠家不斷涌現(xiàn)、品種不斷翻新。產量產值大幅度上升而價格則不斷下降。世界上PLC產品可按地域分成三大流派：一個流派是美國產品，一個流派是歐洲產品，一個流派是日本產品。美國和歐洲的PLC技術是在相互隔離情況下獨立研究開發(fā)的，因此美國和歐洲的PLC產品有明顯的差異性。而日本的PLC技術是由美國引進的，對美國的PLC產品有一定的繼承性，但日本的主推產品定位在小型PLC上。美國和歐洲以大中型PLC而聞名，而日本則以小型PLC著稱[5]。目前，世界上有200多個廠家生產PLC，較有名的：美國：通用電氣、莫迪康公司；日本：三菱、富士、歐姆龍、松下電工等；德國：西門子公司；法國：施耐德公司；韓國：三星、LG公司等。（2） PLC的發(fā)展方向目前，國外PLC制造商不斷推出新產品。西門子最初推出S5系列，然后推出S7系列；三菱開始是F系列，F(xiàn)X系列，現(xiàn)在是A系列（AAA2X）。大趨勢是功能越來越多，集成度越來越高，網絡功能越來越強。特別是網絡，因為聯(lián)網是一個大潮流。① 產品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展。大：I/O點數(shù)達14336點、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。小：由整體結構向小型模塊化結構發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。② PLC在閉環(huán)過程控制中應用日益廣泛。③ 不斷加強通訊功能。④ 新器件和模塊不斷推出。高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計數(shù)模塊、遠程I/O模塊等專用化模塊。⑤ 編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化。有各種簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。⑥ 發(fā)展容錯技術。采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。⑦ 追求軟硬件的標準化。 PLC的選型（1） 輸入輸出(I/O)點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～20%的可擴展。（2） 存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。（3） 控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。① 運算功能簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通PLC的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信