【正文】 xx 學(xué) 號(hào)：xxxxx指導(dǎo)教師：xxxxx2012 年 06月06日摘 要隨著科技日新月異，人民生活水平不斷提高，消費(fèi)者對(duì)家庭電器自動(dòng)化的需求不斷加大，其中全自動(dòng)洗衣機(jī)占很重要的位置。本設(shè)計(jì)采用西門子公司的S7200系列的PLC作為核心控制部件，利用其特點(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。s standard of living rises ceaselessly, and the demand of household appliances increases, in which full automatic washing machine occupies a very important , full automatic washing machine with high efficiency and energy saving, water conservation and environmental protection in the market has been held the dominant position.The traditional washing machine use relay control, most of the relays have the advantages of simple structure, price cheap device and strong antiinterference ability, but they are easy to be damaged, produce noise, and consume huge amount of energy. The characteristics of PLC are high reliability, less consumption, strong adaptability, fast operation and long life. This design used the Siemens S7200 PLC as the key control ponents. According to its characteristics, it controlled the button, solenoid valve, switch, or some other input/output point,while realizing the automation of washing machine. In this paper, the automatic washing machine control system was analyzed, the flow chart and ladder diagram were designed. In order to show the automatic control process more intuitively, the design used King view to establish a picture of the full automatic washing machine control system. Key words: PLC。水磨洗滌機(jī)可用于服裝廠水洗牛仔服及絲綢等衣物。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樣，控制模式可以根據(jù)不同場(chǎng)合的應(yīng)用而有所不同。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。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)志著人類家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開(kāi)端。70年代后期，微電腦控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)出現(xiàn)引領(lǐng)新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。從控制方式的發(fā)展階段上分，全自動(dòng)洗衣機(jī)可分為兩大類：第一類：電動(dòng)控制洗衣機(jī)，它的程序控制器由電動(dòng)元件組成。因此，電動(dòng)控制洗衣機(jī)將逐步退出家電舞臺(tái)。洗衣機(jī)產(chǎn)品可以分三類：普通型、半自動(dòng)型和全自動(dòng)型。首先需要對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，進(jìn)行流程圖和梯形圖的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行仿真測(cè)試。也有采用單片機(jī)控制的洗衣機(jī)，單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理速度快，但其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差，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)，而且功能單一，只具有使用中所需要的功能，硬件較為復(fù)雜。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。（3）編程簡(jiǎn)單。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序而改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。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。其次，它能實(shí)現(xiàn)脫機(jī)手動(dòng)工作，聯(lián)機(jī)自動(dòng)就地工作，上機(jī)控制的單周期運(yùn)行方式，自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)停機(jī)控制方式。排水時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)將排水電磁閥打開(kāi)，將水由外桶排到機(jī)外。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、洗衣、排水、脫水及報(bào)警。 M 進(jìn)水閥 進(jìn)水 高水位傳感器 中水位傳感器 低水位傳感器 水排空傳感器 出水 洗衣電機(jī) 出水閥 圖21 全自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(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。（4） 如此循環(huán)共5次，總共220秒后開(kāi)始排水，排空后脫水30秒。（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。此次全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要利用西門子S7200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)洗衣機(jī)洗衣過(guò)程的自動(dòng)化。另外，變頻器在電路中控制洗滌時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，不作為必要裝置。圖31 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)框圖PLC在系統(tǒng)中處于中心位置，啟動(dòng)、停止信號(hào)和水位開(kāi)關(guān)是PLC的輸入信號(hào)，進(jìn)水閥，排水閥，電動(dòng)機(jī)和脫水桶是洗衣機(jī)各種動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(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(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。1　 中央處理器（CPU）中央處理器(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。輸出單元將CPU的信號(hào)經(jīng)處理后來(lái)控制外部設(shè)備。通過(guò)這個(gè)通信端口，PLC可以直接和編程器或上位機(jī)相連。使用編程軟件可以在計(jì)算機(jī)上直接生成梯形圖或指令表程序，并且可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言之間的相互轉(zhuǎn)換。（4）PLC的工作原理PLC的工作原理可以簡(jiǎn)單的表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過(guò)運(yùn)行應(yīng)用程序，對(duì)控制要求進(jìn)行處理判斷，并通過(guò)執(zhí)行用戶程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入；3　 一個(gè)掃描周期分為輸入采樣，程序執(zhí)行，輸出刷新；4　 元件映象寄存器的內(nèi)容是隨著程序的執(zhí)行變化而變化的；5　 掃描周期的長(zhǎng)短由三條決定：CPU執(zhí)行指令的速度；指令本身占有的時(shí)間；指令條數(shù)，現(xiàn)在的PLC掃描速度都是非?？斓?；6　 由于采用集中采樣，集中輸出的方式，存在輸入/輸出滯后的現(xiàn)象，即輸入/輸出響應(yīng)延遲。它的指令豐富，簡(jiǎn)單易學(xué)，內(nèi)置有高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖輸出和PID控制器等特殊功能，最大可以擴(kuò)展到248點(diǎn)數(shù)字量I/O或35路模擬量I/O，最多有30多KB的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。 繼電器（1） 繼電器簡(jiǎn)介繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。本次使用的繼電器模塊由三組三聯(lián)裝共九個(gè)繼電器組成，每組繼電器完成一個(gè)功能。即當(dāng)洗衣機(jī)處在洗滌過(guò)程要求正轉(zhuǎn)時(shí)，正轉(zhuǎn)控制組閉和，反轉(zhuǎn)及脫水控制組斷開(kāi)，三相電源按照原始順序接入，電源由變頻器控制頻率后給電動(dòng)機(jī)供電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)且速度為預(yù)定數(shù)值；當(dāng)洗衣機(jī)處在洗滌過(guò)程要求反轉(zhuǎn)時(shí)，反轉(zhuǎn)控制組閉和，正轉(zhuǎn)及脫水控制組斷開(kāi)，此時(shí)，三相電源中的兩相已被繼電器互換相接，由于三相異步電動(dòng)機(jī)改變?nèi)我鈨上嚯姶帕叵喾?，電源再由變頻器控制頻率后給電動(dòng)機(jī)供電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)且速度為預(yù)定數(shù)值；當(dāng)洗衣機(jī)處在脫水過(guò)程要求高速正轉(zhuǎn)時(shí)，脫水控制組閉和，正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)控制組斷開(kāi)，此時(shí)，三相電源按預(yù)定順序接入，電源直接接入電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)按額定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略地估算。 CPU的選型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、機(jī)型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。綜上所述此次設(shè)計(jì)選用西門子S7200系列整體式PLC，CPU模塊為CPU224（AC/DC/繼電器）模塊。在圖35中，PLC的各個(gè)I/O地址分別與全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)所有的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)連接起來(lái)，注意電源和接地的連接。具體的輸入地址分配如表31所示。表32 輸出地址分配表輸出地址對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備進(jìn)水電磁閥排水電磁閥洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器脫水桶報(bào)警器 內(nèi)部元件地址分配全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過(guò)程中，需要用到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)部元件地址進(jìn)行分配。STEP7Micro/WIN32編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)，其主要實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）在脫機(jī)（離線）方式下創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序。經(jīng)語(yǔ)法檢查后，梯形圖中錯(cuò)誤處的下方自動(dòng)加紅色波浪線，語(yǔ)句表的錯(cuò)誤行前自動(dòng)畫(huà)上紅色叉，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線。除菜單欄外，用戶可根據(jù)需要決定其他窗口的取舍和樣式的設(shè)置。在自動(dòng)方式下，PLC將運(yùn)行已經(jīng)設(shè)置好的程序和參數(shù)（適用于機(jī)械一切都正常的情況下），按照用戶設(shè)定好的程序來(lái)進(jìn)行工作。圖42 強(qiáng)制停止流程圖 PLC控制順序功能圖設(shè)計(jì)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)，它是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言。在方框內(nèi)含有用于完成相應(yīng)控制功能任務(wù)的梯形圖邏輯。 圖43 PLC控制順序功能圖 梯形圖編寫(xiě)打開(kāi)STEPMicro/Win32編程軟件，軟件主界面如圖44所示。設(shè)置與讀取PLC的型號(hào)的方法是：執(zhí)行菜單【PLC】→【類型】選項(xiàng)，在出現(xiàn)的對(duì)話框中，選擇PLC型號(hào)和CPU版本。（3）程序的結(jié)構(gòu)及編寫(xiě)S7200系列PLC支持的指令集有SIMATIC和IEC11313兩種。編程時(shí)可以點(diǎn)擊編輯窗口下方的選項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)切換以完成不同程序結(jié)構(gòu)的程序編輯。中斷程序的指令也放在獨(dú)立的程序塊中，用來(lái)處理預(yù)先規(guī)定的中斷事件，在中斷事件發(fā)生時(shí)操作系統(tǒng)調(diào)用中斷程序。 梯形圖重點(diǎn)程序段落分析輔助繼電器梯形圖如圖47,48所示。 圖49 進(jìn)水梯形圖如圖49所示程序段落，按下啟動(dòng)按鈕或者脫水完畢（T40定時(shí)時(shí)間到），而且洗衣大循環(huán)未到3次時(shí)，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(、)傳出信號(hào)，T37開(kāi)始計(jì)時(shí)。T40計(jì)時(shí)時(shí)間到，反洗暫停，T43開(kāi)始計(jì)時(shí)。當(dāng)水排空后停止排水。5 系統(tǒng)仿真 S7200 該仿真軟件可以仿真大量的S7200指令（支持常用的位觸點(diǎn)指令、