【正文】 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于 PLC 的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容及要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、達(dá)到的指標(biāo)和應(yīng)做的實(shí)驗(yàn)等） 1 提供條件： 洗衣 機(jī)自動(dòng)控制原理及 其相關(guān)資料，相應(yīng)軟件條件 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求 : 1)熟悉 PLC 相 關(guān)的軟硬件環(huán)境； 2)基于西門子（三菱） PLC 完成洗衣機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)； 3)相關(guān)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的程序，原理圖設(shè)計(jì)； 4)相關(guān)資料的收集及其外文翻譯； 5)完成畢業(yè)論文。全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。 PLC 的優(yōu)點(diǎn)是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長(zhǎng)等，為了進(jìn)一步提高全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能和性能，避免傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用 PLC 來控制全自動(dòng)洗衣機(jī)這個(gè)課題。 該論文就怎樣利用 PLC 來控制全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)其中軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)等問題進(jìn)行了分析和研究，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)的正常運(yùn)行和強(qiáng)制性停止功能。 delay。 因?yàn)樗钦w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，所以在使用中，硬件相對(duì)簡(jiǎn)單，編程語言也相對(duì)簡(jiǎn)單，并且測(cè)試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。 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，因而沒被廣 泛使用，但這卻標(biāo)志了用機(jī)器洗衣的開端。 1910 年，美國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)的問世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動(dòng)自動(dòng)化的開端。 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。 控制方法確定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的時(shí)間、調(diào)試周期，且要降低成本。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡(jiǎn)單江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 的改動(dòng)，也需要花費(fèi)大量時(shí)間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。 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 。 （ 4） 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，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)維護(hù)也變得容易起來。 本課題研究的主要內(nèi)容 本課題需研制出可靠性高、易于操作的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制方法，該系統(tǒng)采用 PLC控制，主要包括電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、離合器控制、進(jìn)排水電磁閥控制、循環(huán)控制、保護(hù)和聯(lián)鎖。 （ 3） 對(duì)編寫好的編譯程序進(jìn)行實(shí)際調(diào)試。 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。但是，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理速度快。 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 S7200系列 PLC的特點(diǎn) ,對(duì) 按鈕 ,電磁閥 ,開關(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)洗衣過程的自動(dòng)化 。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) PLC的選擇 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)。 [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)，具體的輸入輸出見表 31. [7] 表 31 I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 啟動(dòng)按扭 進(jìn)水電磁閥 停止按扭 排水電磁閥 水位選擇開關(guān)（高水位） 洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器 水位選擇開關(guān)（中水位） 洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器 水位選擇開關(guān)（低水位） 脫水桶 手動(dòng)排水開關(guān) 報(bào)警器 手動(dòng)脫水開關(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 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。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： 10— 20B/點(diǎn) 開關(guān)量輸出元件： 5— 10B/點(diǎn) 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器： 2B/個(gè) 模擬量： 100— 150B/個(gè) 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 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。 該控制系統(tǒng) CPU 模塊可采用 CPU224（ 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。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 3 PLC 外部接線圖 PLC 外部接線圖 如圖 22 所示為洗衣機(jī)示意圖，在圖中 ST4 為高水位傳感器， 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 打開開始進(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關(guān)一致時(shí)， YV1 關(guān)閉停止進(jìn)水，開始洗衣。 表 43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 正反洗循環(huán)計(jì)數(shù) C51 大循環(huán)計(jì)數(shù) 系統(tǒng)流程圖 強(qiáng)制停 止流程圖 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 4 強(qiáng)制停止流程圖 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程，從選擇水位， 按下啟動(dòng)按扭，開始進(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 秒開始排水，水位下降到低水位時(shí)開始脫水并繼續(xù)排水，脫水 30 秒，開始清洗，重復(fù)以上過程，清洗兩遍，清洗完成，報(bào)警 3 秒并自動(dòng)停機(jī)。 [11] 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 6 PLC控制狀態(tài)流程圖 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。觸點(diǎn)閉合可以使能量流過，直到下一個(gè)元件；觸點(diǎn)斷開將阻止能量流過。 觸點(diǎn)：代表邏輯控制條件。能量流到，則該線圈被激勵(lì)。 梯形圖中，每個(gè)輸出元素可以構(gòu)成一個(gè)梯級(jí)。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。 (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。 (5) 梯形圖中，不允許一個(gè)觸點(diǎn)上有雙向“電流”通過。因此，也建議盡可能用輸入設(shè)備的常開觸點(diǎn)與 PLC 輸入端連接。其編寫好的程序可通過專用編程線纜下載的 PLC 中運(yùn)行。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 系統(tǒng)指令語句表 a Network 1 // Network Title // 進(jìn)水 LD A T43 O O O AN = Network 2 LD O O LD A LD AN C51 OLD ALD O AN AN = = Network 3 // 進(jìn)水完停 2 秒 LD A LD A OLD LD A OLD A O AN = TON T37, +20 Network 4 // 正轉(zhuǎn) LD A T37 LD AN C50 OLD O AN AN = Network 5 LD = TON T38, +300 Network 6 // 正轉(zhuǎn)完停 2 秒 LD A T38 O AN = TON T39, +20 Network 7 // 反轉(zhuǎn) 30 秒 LD A T39 O AN AN = Network 8 LD = TON T40, +300 Network 9 // 反轉(zhuǎn)完停 2 秒 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 系統(tǒng)指令語句表 b LD A T40 O AN = TON T41, +20 Network 10 // 正反轉(zhuǎn)小循環(huán) 5 次 LD A T41 O AN AN = Network 11 LD LD CTU C50, +5 Network 12 // 排水 LD A C50 O AN AN = Network 13 LD A O O O AN T42 AN = Network 14 // 脫水 30 秒 LD A O AN AN = Network 15 LD O AN