【正文】 口電 源用戶輸出設(shè)備用戶輸出設(shè)備編 程 器盒 式 磁 帶 機(jī)打 印 機(jī)E P R O M 寫 入 器上 位 計(jì) 算 機(jī)P L C可 編 程 終 端 P T…I / O 擴(kuò) 展 單 元特 殊 功 能 單 元圖 3－ 1 整體式 PLC 的組成示意圖 （ 2）組合式的 PLC 是將 CPU、輸入單元、輸出單元、電源單元、智能 I/O單元、通信單元等分別做成單個(gè)的電路或模塊，各模塊可以插在帶有總線的底板上。 （ 3）輸入、輸出接口 輸入輸出接口是 PLC 與外界連接的接口，含開關(guān)量接口及模擬量接口。當(dāng)系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘 6 次以下時(shí)，應(yīng)首先選繼電器輸出。 可編程控制器的工作原理 作為電器控制裝置，可編程控制器必須接入電路，與主令器件、傳感器件及執(zhí)行器件共同構(gòu)成系統(tǒng)才能承擔(dān)控制任務(wù)。 可編程控制器的選擇 I/O 分配表 I/O 點(diǎn)數(shù)是 PLC 的 一項(xiàng)重要指標(biāo)。 而開關(guān)量輸出單元，既有直流輸出又有交流輸出，同時(shí)要求輸出量的變化不是很頻繁，所以在此選用繼電器輸出電路。 以上兩式說明，無(wú)論是同步電動(dòng)機(jī)還是異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)速都與送入電動(dòng)機(jī)的電流頻率成正比例變化， 即改變電源頻率可以方便地改變電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速度。基頻以上電壓基本不變，弱磁而為恒功率調(diào)速。 變頻器的選擇 由于洗衣機(jī)在洗滌時(shí)桶內(nèi)有大量水，對(duì)電動(dòng)機(jī)在低速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩要求較高。 （ 4） 通信數(shù)字量操作方式 為了方便與網(wǎng)絡(luò)接口，變頻器一般都設(shè)有網(wǎng)絡(luò)接口，都可以通過通信方式接收頻率控制指令，西門子公司設(shè)計(jì)了與 PLC 專 用的通信協(xié)議 —— 通用的串行口協(xié)議（ USS），它是按照串行總線的主 從通訊原理來確定訪問的方法。 變頻器 MM440 要實(shí)現(xiàn) USS 通信還得對(duì)其相關(guān)參數(shù)設(shè)置事先置，請(qǐng)使用變頻器自帶小鍵盤設(shè)定表 3－ 1 中相關(guān)的參數(shù)。 （ 2） 位置開關(guān)（ SQ） 滾筒式洗衣機(jī)一般使用水位控制器來檢測(cè)水 位。對(duì)于洗滌強(qiáng)度、衣物分類這兩種功能的實(shí)現(xiàn)，可以選擇兩個(gè)三選一的選擇開關(guān)，作為輸入。 （ 3） 指示燈（ HL） 用來指示洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。 而電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為： ? ? ? ?NN NPT N mn9550 輸出轉(zhuǎn)矩比負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，所示能帶動(dòng)，同時(shí)有一定的余量，是考慮到傳動(dòng)裝置、摩擦等因素要有一定的阻轉(zhuǎn)矩。 1 M I 0 . 0 I 0 . 1 I 0 . 2 I 0 . 3 I 0 . 4 I 0 . 5 I 0 . 6 I 0 . 7 2 M I 1 . 0 I 1 . 1 I 1 . 2 I 1 . 3 I 1 . 4 I 1 . 51S i m a t i c S 7 2 0 03 C p u 2 2 481 L Q 0 . 0 Q 0 . 1 Q 0 . 2 Q 0 . 3 Q 0 . 4 2 L Q 0 . 5 Q 0 . 6 Q 0 . 7 Q 1 . 0 Q 1 . 1 D C 0 VD C 2 4 VD C 0 VD C 2 4 VSA1SA2SB1SB2SB3SQ1SQ2SQ3M I 2 . 0E M 2 2 3L Q 2 . 0M L +E M 2 3 1R A A + A R B B + B L 1NY V 1 Y V 2 Y V 3 Y V 4 Y V 5K M 1 溫度傳感器 流量傳感器SB4HL1HL4HL3HL2SA3SA4沖洗開關(guān)漂白開關(guān)全自動(dòng)單排水單脫水低水位中水位高水位弱洗標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)洗純棉類化纖類羊毛類停止預(yù)洗液電磁閥進(jìn)水電磁閥主洗液電磁閥漂白液電磁閥排水電磁閥電源指示燈全自動(dòng)指示燈單排水指示燈單脫水指示燈揚(yáng)聲器加熱輸出溫度傳感器流量傳感器圖 4－ 3 控制電路電氣原理圖 — CPU224 AC/DC/Relay 接線圖 “ CPU224 AC/DC/Relay”中， AC 表示 CPU 電源為 220V交流電源， DC 表示輸入 口的電源類型為直流， Relay 表示輸出口器件的類型為繼電器輸出電路。其中洗滌劑具有活化作用，而一定溫度的水起吸收污垢的媒介作用，機(jī)械力起揉搓作用。 （ 4）脫水：通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，使衣物中的水其甩干 。 下面介紹編寫的程序工作過程，用順序功能圖表示如下： 參 數(shù) 過 程 ?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 24 1) 主程序 OB1 PLC 的工作過程就是一個(gè)循環(huán)掃描的過程。程序開始時(shí)，先暫停 2s，使剛進(jìn)完水后，關(guān)閉電磁閥有一個(gè)緩沖時(shí)間。 洗 后 脫 水 子 程 序S B R _ 1 3S 4 . 0S 4 . 2S 4 . 1T 4 2 、 T 4 3T 4 1T 4 1M 0 . 1 上 升 沿以 最 高 轉(zhuǎn) 速 V W 2 進(jìn) 行 脫 水 V W 4 0 分 種 ，然 后 停 止 ， 延 遲 T 4 3 = 1 0 s 后 關(guān) 排 水 閥 。 如圖 4－ 7 所示：沖洗第一步是進(jìn)水，當(dāng)進(jìn)到高水位時(shí)，便將沖洗這一洗滌過程將要洗滌的時(shí)間傳到洗滌子程序 SBR_11，以便調(diào)用洗滌子程序。只需檢測(cè)洗后脫水子程序 SBR_13 最后一步 的狀態(tài)，當(dāng) 為 1 時(shí)，表明已脫完。 清 洗 子 程 序S B R _ 1 0S 8 . 0S 8 . 2S 8 . 1置 M 0 . 0 = 1 , M 0 . 2 = 0調(diào) 洗 滌 子 程 序 S B R _ 1 1I 0 . 7 高 水 位 水 位 開 關(guān)M 1 0 . 4S 0 . 7 上 升 沿S 2 . 5 （ S B R _ 1 1 洗 完 標(biāo) 志 ）開 進(jìn) 水 電 磁 閥 同 時(shí)傳 送 洗 滌 時(shí) 間 參 數(shù)S 4 . 2 （ S B R _ 1 3 脫 完 標(biāo) 志 ）S 8 . 3清 洗 過 程 結(jié) 束置 M 0 . 1 = 1 ， 傳 送 脫 水 時(shí) 間 。 ?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 32 S M 0 . 0│ │M O V _ B E N E N OI N O U TS M B 3 41 0 0A T C H E N E N OI N T E V N T I N T _ 0( E N I )1 0 圖 4－ 13 采樣子程序 INT_0 的初始化梯形圖 如圖 4－ 14 所示：采樣子程序 INT_0 中，將采樣到的溫度值賦給 VW32，采樣到的流量值賦給 VW36，以供其它子程序調(diào)用這兩個(gè)參數(shù)。在以后的學(xué)習(xí)中我會(huì)時(shí)時(shí)提醒自己在以后的實(shí)踐里會(huì)做到精益求精，不求最好，只求更好。 此次設(shè)計(jì)還有許多不足，首先在洗滌時(shí)省去了許多檢測(cè)，比如滾筒內(nèi)泡沫多少、混濁度等，這樣會(huì)導(dǎo)致有時(shí)洗滌劑過量而浪費(fèi)、有些衣物沒洗凈等現(xiàn)象發(fā)生；其次控制系統(tǒng)中沒有顯 示屏來顯示洗衣機(jī)所處的狀態(tài)信息；再次洗衣機(jī)在脫水時(shí)，程序設(shè)置不現(xiàn)實(shí)，還不能實(shí)現(xiàn)在最短時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)地脫干。 V W 3 0│ I │V W 3 2Q 2 . 0( S )1V W 3 0│ = I │V W 3 2Q 2 . 0( R )1M 0 . 3( S )1 圖 4－ 12 加熱子程序 SBR_12 梯形圖 10) 采樣子程序 INT_0 中斷對(duì)于計(jì)算機(jī)為應(yīng)對(duì)緊急事件而設(shè)立的一種運(yùn)行機(jī)制，但是并不一定在計(jì)算機(jī)的任何 運(yùn)行時(shí)間點(diǎn)上都可以允許中斷的發(fā)生。調(diào) 洗 后 脫 水 子 程 序 S B R _ 1 3 圖 4－ 9 主洗子程序 SBR_8 順序功能圖 7)漂白子程序 SBR_9 應(yīng)對(duì)不同的衣物 進(jìn)行分類 漂白 ，同時(shí)溫度、水量也要適度，常用低水位。圖 4－ 8 所示：預(yù)洗過程，與沖洗類似，只是進(jìn)水的同時(shí)，將預(yù)洗液電磁閥打開，讓水把事先倒入洗滌盒中預(yù)洗格子里的預(yù)洗液均勻沖進(jìn)滾筒中。所以在高速脫水前 先進(jìn)行一段時(shí)間的低速脫水過程即通常所說的均布排水過程。 洗 滌 子 程 序S B R _ 1 1S 2 . 0S 2 . 2M 0 . 3 加 熱 完 成調(diào) 用 加 熱程 序 S B R _ 1 2S 2 . 3循 環(huán) 次 數(shù) V W 3 4 = 0M 0 . 2 = 0 不 加 熱洗 滌 結(jié) 束S 2 . 1 Q 0 . 5M 0 . 2 = 1 要 加 熱T 3 7T 3 7M 0 . 0 上 升 沿T 3 8 ( 一 個(gè) 正 反 周 期 完 成 )S 2 . 4S 2 . 5正 轉(zhuǎn) 1 2 s ， 停 3 s ； 反 轉(zhuǎn) 1 2s ， 停 3 s ， 對(duì) 電 機(jī) 進(jìn) 行 控 制T 3 8T 3 8 復(fù) 位 ， V W 3 4 減 1V W 3 4 0調(diào) 用 前 進(jìn) 水在 此 暫 停 2 s 圖 4－ 5 洗滌子程序 SBR_11 順序功能圖 接下來通過 T38 來定時(shí) 30 s，用于控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn) 12s 后停 3 s，然后反轉(zhuǎn) 12 s，停 3 s，完成一個(gè)正反周期。按相應(yīng)的按鈕便激活相應(yīng)步序，其它兩步不激活，如按 SB1（ ）便激活步 ，激活步 的同時(shí)復(fù)位順控繼電器 ，使其變?yōu)椴换顒?dòng)步，當(dāng)?shù)诙€(gè)掃描周期到來時(shí)由于 不導(dǎo)通，步 便不能被激活，便屏蔽步 中的內(nèi)容，直接轉(zhuǎn)到步 （因?yàn)樵摬绞羌せ顮顟B(tài)，同 時(shí)又沒轉(zhuǎn)到下一步），繼續(xù)往下掃描。 上述過程只是洗凈衣物，但有時(shí)為了衣物的美觀，洗滌時(shí)也常加入一些特殊的洗滌劑，最常見的是漂白，它常安排在主洗階段之后，通過加入相應(yīng)的漂白劑，來去除污垢洗去后留下的色斑，并增加衣物的觀賞感。機(jī)械力和洗滌液變化不大，經(jīng)常是提高溫度來實(shí)現(xiàn)，不同的類型的衣物，所能適應(yīng)的溫度不盡相同，在能適應(yīng)的最高溫度 下洗滌，這樣可以更快的洗滌，同時(shí)潔凈效果好。軟件設(shè)計(jì)就是對(duì)控制器 PLC 編寫相應(yīng)的程序。加熱管中的電阻絲用 KM1控制其是否加熱，而 KM1又由 PLC 控制其線圈通電。對(duì)于洗衣機(jī)的運(yùn)行指示選用 24V的指示燈便可。電磁式繼電器是用來接通與分?jǐn)嘭?fù)荷電流的電磁式電器，用于控制加熱電源的開與斷。當(dāng)水注入外桶時(shí)，貯氣室被封閉，隨著水位的升高，密閉室內(nèi)的空氣氣壓隨水壓成正比例增大，密閉室內(nèi)的空氣壓力也隨之增大，到一定水位后，空氣壓力使橡膠氣模片發(fā)生形變而推動(dòng)電觸點(diǎn)狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換，使常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)接通，從而使洗衣機(jī)檢測(cè)到相應(yīng)的水位。 元件選型 根據(jù)控制要求確定，相應(yīng)的輸入與輸出，主要選擇 PLC、變頻器和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。主站根據(jù)通訊報(bào)文中的地址字符來選擇要傳輸數(shù)據(jù)的從站。 MM440 變頻器的輸出頻率控制有以下四種方式： （ 1） 基本操作面板（ BOP）操作方式 這是通過操作面板上的按扭手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出頻率的操作方式，這種方式在此不適合自動(dòng)調(diào)節(jié)。由此可知，變頻調(diào)速的供電裝置必須具有以上功能才能滿足電動(dòng)機(jī)的要求，這樣的裝置稱為變壓變頻裝置，變壓變頻也是通用變頻器工作的基本模式。由式 23 可知，如果每相電動(dòng)勢(shì)的有效值 E1不變，改變定子頻率時(shí)就會(huì)出現(xiàn)以下兩種情況： （ 1） 如果 f1大于電 動(dòng)機(jī)的額定頻率 f1N，氣隙磁通就會(huì)小于定額氣隙磁通量Φ MN，結(jié)果是盡管電動(dòng)機(jī)的鐵芯沒有得到充分利用，但在機(jī)械特性允許的條件下長(zhǎng)期使用，電動(dòng)機(jī)不會(huì)損壞。 變頻器概述 變頻器是利用 電力 半導(dǎo)體器件的通斷作用將 工頻 電源變換為另一 頻率 的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、 變頻調(diào)速 、提高運(yùn)轉(zhuǎn) 精度 、改變功率因數(shù)、過流 /過壓 /過載保護(hù)等功能。 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)。 PLC 的運(yùn)行過程，請(qǐng)見圖 3－ 2 所 示。內(nèi)部開關(guān)電源為各部分電路提供 5V、177。開關(guān)量輸出接口用來連接接觸器、電磁閥及指示燈等執(zhí)行器件；模擬量輸出接口連接 使用模擬量控制的調(diào)節(jié)閥及調(diào)速裝置等。 可編程控制器主要組成部分介紹： （ 1）中央處理器（ CPU） CPU 是 PLC 的核心，它按