【正文】 調(diào)試和維護(hù)。輸入單元接受現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備箱PLC提供的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后，變成CPU能夠識(shí)別的信號(hào)。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖33所示。根據(jù)以上要求，基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖31所示。利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制,用于說(shuō)明PLC控制的原理方法、特點(diǎn)及工作特色。（3） 洗衣時(shí)，正轉(zhuǎn)20秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)20秒，停2秒。高、中、低水位控制開(kāi)關(guān)分別用來(lái)檢測(cè)高、中、低水位。另外它的編程語(yǔ)言也相對(duì)簡(jiǎn)單。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(lái)。 PLC具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。本設(shè)計(jì)是基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，采用西門(mén)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)洗衣機(jī)洗衣過(guò)程的自動(dòng)化。隨著計(jì)算機(jī)及微電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)正在逐步實(shí)現(xiàn)硬件化。1955年，在引進(jìn)英國(guó)噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨(dú)具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機(jī)。這些不斷重復(fù)的簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是辛苦勞累。在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用也十分廣泛，本課題在于工業(yè)用洗衣機(jī)的研究，工業(yè)洗衣機(jī)適用于洗滌棉、毛、化纖、絲綢等衣物織品。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)，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(lái)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)這個(gè)課題。本設(shè)計(jì)采用西門(mén)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。水磨洗滌機(jī)可用于服裝廠水洗牛仔服及絲綢等衣物。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。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。因此，電動(dòng)控制洗衣機(jī)將逐步退出家電舞臺(tái)。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。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。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。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。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。（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。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(mén)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。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)。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。輸出單元將CPU的信號(hào)經(jīng)處理后來(lái)控制外部設(shè)備。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。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。 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)”。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。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略地估算。綜上所述此次設(shè)計(jì)選用西門(mén)子S7200系列整體式PLC，CPU模塊為CPU224（AC/DC/繼電器）模塊。具體的輸入地址分配如表31所示。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。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。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。 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。（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。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。 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。T40計(jì)時(shí)時(shí)間到，反洗暫停，T43開(kāi)始計(jì)時(shí)。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、定時(shí)器指令、計(jì)數(shù)器指令、比較指令、邏輯運(yùn)算指令和大部分的數(shù)學(xué)運(yùn)算指令等，但部分指令如順序控制指令、循環(huán)指令、高速計(jì)數(shù)器指令和通訊指令等尚無(wú)法支持。 仿真測(cè)試（1）CPU選型執(zhí)行圖中菜單命令“configuration”→“CPU Type”，在CPU型號(hào)對(duì)話框中選擇自己對(duì)應(yīng)的CPU型號(hào)，CPU224。圖53 文件下載框圖54 仿真結(jié)果圖由圖54 仿真結(jié)果圖可以得知：?jiǎn)螕裘姘逯械拈_(kāi)關(guān)按鈕0、2使其狀態(tài)切換到到1，CPU面板上的模擬LED燈1對(duì)應(yīng)亮，再單擊面板上的開(kāi)關(guān)按鈕7（高水位傳感器）使其狀態(tài)切換到1，CPU面板上的模擬LED燈1滅，模擬LED燈2對(duì)應(yīng)亮。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開(kāi)發(fā)的重要作用。數(shù)據(jù)庫(kù)變量的變化可以改變畫(huà)面的動(dòng)畫(huà)效果，通過(guò)“動(dòng)畫(huà)連接”建立畫(huà)面的圖素與數(shù)據(jù)庫(kù)變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。它具有完備的詞法語(yǔ)法查錯(cuò)功能和豐富的運(yùn)算符、數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)、控件函數(shù)、SQL函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)。設(shè)計(jì)的畫(huà)面要實(shí)現(xiàn)這兩種情況下洗衣機(jī)的工作狀態(tài)。由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是采用軟件編程與仿真的，沒(méi)有具體的PLC設(shè)備，因此新建的設(shè)備選用的是亞控公司的仿真PLC設(shè)備，如圖65所示。過(guò)程如下：點(diǎn)擊畫(huà)面左側(cè)的“數(shù)據(jù)庫(kù)”，雙擊右側(cè)的“新建”出現(xiàn)定義變量對(duì)話框；變量名：可以根據(jù)需要設(shè)定；變量類(lèi)型：根據(jù)離散信號(hào)還是整型信號(hào)來(lái)定義；連接設(shè)備：仿真PLC(剛剛定義的設(shè)備)；寄存器：離信號(hào)寄存器是CommErr，實(shí)型信號(hào)寄存器是INCREA或DECREA。圖形對(duì)象可以按動(dòng)畫(huà)連接的要求改變顏色、尺寸、位置、填充百分?jǐn)?shù)等，一個(gè)圖形對(duì)象又可以同時(shí)定義多個(gè)連接。主畫(huà)面為全自動(dòng)洗衣機(jī)控制畫(huà)面，默認(rèn)水位選擇是高水位。暫停2秒之后洗滌電機(jī)正轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)正轉(zhuǎn)指示燈亮，正轉(zhuǎn)持續(xù)幾秒后電機(jī)反轉(zhuǎn)。圖69 全自動(dòng)洗衣機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的畫(huà)面圖610所示畫(huà)面分析：水位選擇中水位時(shí)洗衣過(guò)程同水位選擇高水位一樣，當(dāng)水位到達(dá)設(shè)定水位后停止進(jìn)水，洗衣機(jī)開(kāi)始洗衣過(guò)程。7 總結(jié)與展望 總結(jié)通過(guò)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)有了深入的理解。系統(tǒng)仿真時(shí)，最初用的是S7200系列PLC的仿真軟件漢化版，但在經(jīng)過(guò)CPU選型和程序下載后，按動(dòng)面板上的開(kāi)關(guān)按鈕使其0，1狀態(tài)切換，在CPU面板上的輸出模擬LED燈不會(huì)亮。在今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)，自動(dòng)洗衣機(jī)將朝著多功能、節(jié)電、節(jié)水方向發(fā)展。品種多樣化：波輪式、滾筒式和仿生搓洗式洗衣機(jī)滿足了不同偏好的消費(fèi)者的需求。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深刻地發(fā)現(xiàn)理論與實(shí)踐的區(qū)別與聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)自己對(duì)知識(shí)的理解還不夠透徹，要學(xué)習(xí)的東西還很多。\\本站點(diǎn)\停止信號(hào)==0){\\本站點(diǎn)\進(jìn)水閥=0。\\本站點(diǎn)\電機(jī)反轉(zhuǎn)=1。\\本站點(diǎn)\水位1=\\本站點(diǎn)\水位11。\\本站點(diǎn)\電機(jī)正轉(zhuǎn)=0。\\本站點(diǎn)\排水1=0。\\本站點(diǎn)\排水1=0。\\本站點(diǎn)\電機(jī)正轉(zhuǎn)=1。if(\\本站點(diǎn)\counter==25){\\本站點(diǎn)\電機(jī)正轉(zhuǎn)=1。在論文寫(xiě)作過(guò)程中也遇到了不少問(wèn)題，如頁(yè)腳與頁(yè)碼的插入問(wèn)題。 大容量和微型化：大容量洗衣機(jī)滿足了人們洗大件衣物的需求。（2） 洗滌容量的多樣化。在組態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì)過(guò)程中，按下啟動(dòng)按鈕時(shí)，洗衣機(jī)中的變量水位在沒(méi)有按下啟動(dòng)按鈕時(shí)就開(kāi)始上升，出現(xiàn)此問(wèn)題的原因是因?yàn)樵谶M(jìn)行新建設(shè)備時(shí)選擇的是仿真PLC，水位是從其得到。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時(shí)間由PLC內(nèi)計(jì)數(shù)器控制,所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間。圖611 手動(dòng)排水時(shí)的運(yùn)行畫(huà)面圖611所示畫(huà)面分析：當(dāng)系統(tǒng)處在正常運(yùn)行方式時(shí)，按下停止按鈕，電機(jī)停轉(zhuǎn)，所有的指示燈滅。當(dāng)水排空時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行脫水。設(shè)計(jì)好的組態(tài)界面全自動(dòng)洗衣機(jī)控制畫(huà)面如圖67所示，中水位畫(huà)面如圖68所示。在畫(huà)面制作過(guò)程中經(jīng)常用到指示燈，指示燈可以用作報(bào)警顯示，開(kāi)關(guān)狀態(tài)指示。在實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)將從PLC中直接input\output的信號(hào)變量定義為離散型信號(hào)，如啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)等。然后為設(shè)備選擇連接的串口：COM2口。 新建一個(gè)工程啟動(dòng)“組態(tài)王”工程管理器，選擇菜單“文件\新建工程”或單擊“新建”按鈕。組態(tài)王軟件的工程管理器界面如圖61所示。圖形對(duì)象與變量之間有豐富的連接類(lèi)型，給工程人員設(shè)計(jì)圖形界面提供了極大的方便。通過(guò)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。進(jìn)水完成后，高水位傳感器傳出數(shù)據(jù)，進(jìn)水電磁閥關(guān)閉，洗滌電動(dòng)機(jī)開(kāi)始正轉(zhuǎn)，洗衣過(guò)程開(kāi)始。圖52 CPU選型框（2）程序的下載仿真軟件不能直接接收S7200程序代碼，在STEP7Micro/WIN中將程序編譯并導(dǎo)出成ASCII文本文件（擴(kuò)展名為awl），文件名為：。另外，仿真軟件還有讀取CPU和擴(kuò)展模塊的信息、設(shè)置PLC實(shí)時(shí)時(shí)鐘、控制循環(huán)掃描次數(shù)等功能。排水梯形圖如圖413所示。在強(qiáng)制停止情況下，當(dāng)停止按鈕按下時(shí)立即停止進(jìn)水。（4）編譯程序編輯完成后,用“PLC”菜單中的“編譯”命令進(jìn)行離線編譯。編程軟件可實(shí)現(xiàn)3種編程語(yǔ)言之間的任意切換，執(zhí)行菜單【查看】→【梯形圖】或【STL】或【FBD】選項(xiàng)便可進(jìn)入相應(yīng)的編程環(huán)境。具體操作步驟為：執(zhí)行菜單【文件】→【新建】選項(xiàng)或單擊工具欄的新建按鈕，生圖44 STEPMicro/Win32主界面成一個(gè)新的項(xiàng)目。編程時(shí)將順序流程動(dòng)作的過(guò)程分成步和轉(zhuǎn)換條件，根據(jù)轉(zhuǎn)移條件對(duì)控制系統(tǒng)的功能流程順序進(jìn)行分 配，一步一步的按照順序動(dòng)作。由于PLC的程序執(zhí)行為循環(huán)掃描工作方式，因而與計(jì)算機(jī)程序框圖不同點(diǎn)是，PLC程序框圖在進(jìn)行輸出刷新后，再重新開(kāi)始輸進(jìn)掃描，循環(huán)執(zhí)行。（2）在聯(lián)機(jī)（在線）方式下可以對(duì)與計(jì)算機(jī)建立通信關(guān)系的PLC直接進(jìn)行各種操作，如上載、下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。但是由于洗滌電動(dòng)機(jī)有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩個(gè)狀態(tài)，分別為正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器，所以輸出點(diǎn)應(yīng)該有6個(gè)。圖34 PLC框架配置圖 PLC的外圍接線圖設(shè)計(jì)根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制要求，對(duì)系統(tǒng)控制的I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和PLC型號(hào)進(jìn)行了選擇，現(xiàn)根據(jù)以上的統(tǒng)計(jì)和選擇對(duì)控制系統(tǒng)PLC的外部接線進(jìn)行設(shè)計(jì)。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(kāi)關(guān)量輸入元件：10—20B/點(diǎn)開(kāi)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)通信接口：一個(gè)接口一般需要300B以上根據(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?？刂凭€圈與PLC的輸出口相連，電動(dòng)機(jī)高壓電源通過(guò)變頻器以后與繼電器“常開(kāi)引腳”相