【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 無形地增加了維修成本費(fèi)用，在各種控制系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用的 PLC能克服單片機(jī)的缺點(diǎn)。它是整體模塊，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。因此在運(yùn)用中，硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，提高控制系統(tǒng)的可靠性。另外它的編程語言也相對(duì)簡(jiǎn)單。 全自動(dòng)洗衣機(jī)實(shí)物 圖 及動(dòng)作、工作流程介紹 全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)物示意圖如下圖 11 所示 圖 11 自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖 7 全自動(dòng)洗衣機(jī)的 工作原理 洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水，洗衣， 排水和脫水 4 個(gè)過程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，這 4 個(gè)過程分別用相應(yīng)的按鈕開關(guān)來控制。全自動(dòng)洗衣機(jī)中，這 4 個(gè)過程可做到全自動(dòng)依次進(jìn)行，直至洗衣結(jié)束。 自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗衣，排水和脫水是通過水位傳感器，電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。水位傳感器用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高，中，低水位；電磁進(jìn)水閥起著通 /斷水源的作用。進(jìn)水時(shí)，電磁進(jìn)水閥打開，將水注入；排水時(shí)，電磁排水閥打開，將 水排出；洗衣時(shí)，洗滌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；脫水時(shí)，脫水桶啟動(dòng)。 設(shè)備功能和工作流程介紹 該洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由進(jìn) 水電磁閥和排水電磁閥來執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)波盤正、反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。高、低水位開關(guān)分別用來檢測(cè)高、低水位。啟動(dòng)按鈕用來啟動(dòng)洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。排水按鈕用來實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。 PLC 投入運(yùn)行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，準(zhǔn)備好啟動(dòng)。 按下啟動(dòng)按扭及水位選擇開關(guān)，開始進(jìn)水，水滿 (至高低水位 )時(shí)停止進(jìn)水 ,2S 后開始洗滌。洗滌時(shí)正轉(zhuǎn) 30S 后暫停，暫停 2S 后開始反轉(zhuǎn)洗滌，反轉(zhuǎn)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(jìn)水到脫水的工作循環(huán)過程。若完成了 5 次大循環(huán)，則進(jìn)行洗報(bào)警 3S 結(jié)束全部過程，自動(dòng)停機(jī)。 此外按排水按鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水。 8 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè) 計(jì) 控制系統(tǒng)如圖 21 所示 。 圖 21 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)圖 PLC選型 PLC 簡(jiǎn)介 可編程控制器（ Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)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(jiǎn)稱 PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)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(jiǎn)稱 PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（ Personal Computer）的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱 PLC。 PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為： a、電源 P L C 脫水桶 洗滌電 動(dòng)機(jī) 電磁排水閥 電磁進(jìn)水閥 水位檢測(cè)設(shè)備 水位選擇開關(guān)（高，中，低） 手動(dòng)排水開關(guān) 停止按鈕 啟動(dòng)按鈕 9 PLC 的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個(gè)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(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。一般交流電壓波動(dòng)在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，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(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、 I/O 以 及警戒定時(shí)器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。 為了進(jìn)一步提高 PLC 的可靠性，近年來對(duì)大型 PLC 還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。 c、存儲(chǔ)器 存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 d、輸入輸出接口電路 現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是 PLC 與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道。 現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請(qǐng)求電路集成，作用PLC 通過現(xiàn)場(chǎng) 輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。 e、功能模塊 如計(jì)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(jì)算機(jī)的工作原理基本是一致的，可以簡(jiǎn)單地表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過運(yùn)行應(yīng)用程序完成用戶任務(wù)。但是 PLC 也有它自己的特點(diǎn)， PLC在確定了工作任務(wù)，裝入了專用程序后成為一種專用機(jī)，它采用循環(huán)掃描工作方式，系統(tǒng)工作任務(wù)管理及應(yīng)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(guān)閉輸入端口，轉(zhuǎn)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(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對(duì)應(yīng)的內(nèi)部輔助寄存器和輸出狀態(tài)寄存器。 ③輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢后，將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，并通過一定輸出方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部相應(yīng)執(zhí)行元件工作，這才形成 PLC 的實(shí)際輸出。 PLC 的選型 目前，自動(dòng)售貨機(jī)的核心是單片機(jī)，可是一但輸出電壓不穩(wěn)定，單片機(jī)就容易發(fā)熱造成爆裂，可靠性低等缺點(diǎn)，而 PLC 不但可以實(shí) 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(diǎn)，并且提高了自動(dòng)售貨機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能夠保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；因此近年來在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到普遍應(yīng)用。所以，本文選擇 PLC 來控制自動(dòng)售貨機(jī)。 相對(duì)于西門子 PLC，西門子的功能比三菱的強(qiáng)大，但三菱 PLC 更適合用于小型機(jī)，更穩(wěn)定更易上手。大型的設(shè)備趨向于西門子，價(jià)格昂貴，三菱的較便宜，小型化。其主要特點(diǎn)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(jī)電一體化產(chǎn)品中使用。其內(nèi)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(jìn)美觀的外部結(jié)構(gòu) 三菱的 FX 系列 PLC 吸收了整體式和模塊式 PLC 的優(yōu)點(diǎn)，它的基本單元、擴(kuò)展單元和合擴(kuò)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(gè)整齊的長(zhǎng)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(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同 I/O 點(diǎn)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(jià)格比。 FX 系列的配置就像模塊式 PLC 那樣靈活，因?yàn)樗幕締卧捎谜w式結(jié)構(gòu)，友具有比模塊式 PLC 更高的性能價(jià)格比。 4）功能強(qiáng)，使用方便 FX 系列的體積雖小，卻具有很強(qiáng)的功能。其內(nèi)置告訴計(jì)數(shù)器，有輸入輸出刷新、中斷、輸入濾波時(shí)間調(diào)整、恒定掃描時(shí)間等功能，有高速計(jì)數(shù)器的專用比較指令。其基本單元和擴(kuò)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(duì)各輸入輸出信號(hào)的分析可知，全自動(dòng)洗衣機(jī) 系統(tǒng)共有 5 個(gè)數(shù)字量輸入和 6 個(gè)數(shù)字量輸出，需 11 個(gè) I/O 點(diǎn)。三菱 PLC 具有結(jié)構(gòu)