【文章內容簡介】 無形地增加了維修成本費用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運用的 PLC能克服單片機的缺點。它是整體模塊，集中了驅動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能。因此在運用中，硬件也相對簡單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對簡單。 全自動洗衣機實物 圖 及動作、工作流程介紹 全自動洗衣機的實物示意圖如下圖 11 所示 圖 11 自動洗衣機示意圖 7 全自動洗衣機的 工作原理 洗衣機的工作流程由進水，洗衣， 排水和脫水 4 個過程組成。在半自動洗衣機中，這 4 個過程分別用相應的按鈕開關來控制。全自動洗衣機中，這 4 個過程可做到全自動依次進行，直至洗衣結束。 自動洗衣機的進水，洗衣，排水和脫水是通過水位傳感器，電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控制，從而實現(xiàn)自動控制的。水位傳感器用來控制進水到洗衣機內高，中，低水位；電磁進水閥起著通 /斷水源的作用。進水時，電磁進水閥打開，將水注入；排水時，電磁排水閥打開，將 水排出；洗衣時，洗滌電動機啟動；脫水時，脫水桶啟動。 設備功能和工作流程介紹 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(jīng)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。 PLC 投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準備好啟動。 按下啟動按扭及水位選擇開關，開始進水，水滿 (至高低水位 )時停止進水 ,2S 后開始洗滌。洗滌時正轉 30S 后暫停，暫停 2S 后開始反轉洗滌，反轉洗滌 30S 后暫停，暫停 2S。循環(huán) 5 次，總共180S 后開始排水，排空后（水降到低位）開始脫水并繼續(xù)排水。脫水 30S 即完成一次從進水到脫水的工作循環(huán)過程。若完成了 5 次大循環(huán)，則進行洗報警 3S 結束全部過程，自動停機。 此外按排水按鈕可實現(xiàn)手動排水。 8 第二章 系統(tǒng)硬件設 計 控制系統(tǒng)如圖 21 所示 。 圖 21 全自動洗衣機控制系統(tǒng)圖 PLC選型 PLC 簡介 可編程控制器（ Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller），簡稱 PLC，它主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱 PC。但是為了避免與個人計算機（ Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱 PLC。 PLC 實質是一種專用于工業(yè)控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同，基本構成為： a、電源 P L C 脫水桶 洗滌電 動機 電磁排水閥 電磁進水閥 水位檢測設備 水位選擇開關（高，中，低） 手動排水開關 停止按鈕 啟動按鈕 9 PLC 的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此 PLC 的制造商對電源的設計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去 。 b. 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是 PLC 的控制中樞。它按照 PLC 系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、 I/O 以 及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。 為了進一步提高 PLC 的可靠性，近年來對大型 PLC 還采用雙 CPU 構成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。 c、存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 d、輸入輸出接口電路 現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路，作用是 PLC 與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用PLC 通過現(xiàn)場 輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應的控制信號。 e、功能模塊 如計數(shù)、定位等功能模塊。 f、通信模塊 如以太網(wǎng)、 RS48 ProfibusDP 通訊模塊等。 PLC 的工作原理與計算機的工作原理基本是一致的，可以簡單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運行應用程序完成用戶任務。但是 PLC 也有它自己的特點， PLC在確定了工作任務，裝入了專用程序后成為一種專用機，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務管理及應用程序執(zhí)行都是用循環(huán)掃描方式完成的。 ① 輸入刷新階段 在輸入刷新階段， CPU 掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并 寫入輸入狀態(tài)寄存器。 10 完成后關閉輸入端口，轉入程序執(zhí)行階段。 ② 程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段，根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 ③輸出刷新階段 當所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅動外部相應執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實際輸出。 PLC 的選型 目前，自動售貨機的核心是單片機，可是一但輸出電壓不穩(wěn)定，單片機就容易發(fā)熱造成爆裂，可靠性低等缺點，而 PLC 不但可以實 現(xiàn)類似的控制功能，還具有性能可靠、電壓使用范圍廣、靈活通用、易于編程、使用方便等特點，并且提高了自動售貨機系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能夠保證自動售貨機能夠長期穩(wěn)定運行；因此近年來在工業(yè)自動控制、機電一體化、改造傳統(tǒng)產業(yè)等方面得到普遍應用。所以，本文選擇 PLC 來控制自動售貨機。 相對于西門子 PLC，西門子的功能比三菱的強大，但三菱 PLC 更適合用于小型機，更穩(wěn)定更易上手。大型的設備趨向于西門子，價格昂貴，三菱的較便宜，小型化。其主要特點如下： 1）體積小 FX1S、 FX1N 和 FX2N 系列的 PLC 的高度為 90mm，深度為 75mm（ FX1S 和 FX1N系列）和 87mm（ FX2N 和 FX2NC 系列），體積小的微型 PLC 適合在機電一體化產品中使用。其內置的 24V DC 電源可做輸入回路的電源和傳感器的電源。 2）先進美觀的外部結構 三菱的 FX 系列 PLC 吸收了整體式和模塊式 PLC 的優(yōu)點，它的基本單元、擴展單元和合擴展模塊的高度和深度相同，寬度不同。它們之間用扁平電纜連接，緊密拼裝后組成一個整齊的長方體。 3）靈活多變得系統(tǒng)配置 FX 系列 PLC 系統(tǒng)配置靈活，用戶除了可選不同的子系列外，還可以選用多種基本單元，擴展單元和擴展模塊，組成不同 I/O 點和不同功能的控制系統(tǒng)，各種配置都 11 可以得到很高的性能價格比。 FX 系列的配置就像模塊式 PLC 那樣靈活，因為它的基本單元采用整體式結構，友具有比模塊式 PLC 更高的性能價格比。 4）功能強，使用方便 FX 系列的體積雖小，卻具有很強的功能。其內置告訴計數(shù)器，有輸入輸出刷新、中斷、輸入濾波時間調整、恒定掃描時間等功能，有高速計數(shù)器的專用比較指令。其基本單元和擴展單元一般采用插接式的接線端子排，更換單元方便快捷。 通過對各輸入輸出信號的分析可知，全自動洗衣機 系統(tǒng)共有 5 個數(shù)字量輸入和 6 個數(shù)字量輸出，需 11 個 I/O 點。三菱 PLC 具有結構