【文章內(nèi)容簡介】 所示：圖1 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖 控制系統(tǒng)框圖 此次設(shè)計根據(jù)全自動洗衣機(jī)的工作原理, 洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水，洗衣，排水，和脫水四個過程組成。在半自動洗衣機(jī)中，這四個過程分別用相應(yīng)的按扭開關(guān)來控制。利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制,用于說明PLC控制的原理方法,特點及工作特色。此次全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計利用了西門子S7200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關(guān)等其他一些輸入/輸出點進(jìn)行控制,實現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動化。根據(jù)以上要求PLC的控制系統(tǒng)框圖如下圖2。圖2控制系統(tǒng)框圖 控制系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)備及功能根據(jù)控制過程中的進(jìn)水、洗滌、脫水、報警等控制要求，對控制所需的外部設(shè)備初步設(shè)計如表11表21對應(yīng)設(shè)備及功能表對應(yīng)的外部設(shè)備對應(yīng)的輸出設(shè)備啟動按扭進(jìn)水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開關(guān)（高水位）洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開關(guān)（中水位）洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開關(guān)（低水位）脫水桶手動排水開關(guān)報警器手動脫水開關(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自動洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗衣，排水，脫水是通過水位開關(guān)，電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)自動控制的，水位開關(guān)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，電磁進(jìn)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(jī)啟動，脫水時，脫水桶啟動。 第三章 硬件電路的設(shè)計 PLC的選擇 I/O點數(shù)統(tǒng)計I/O點數(shù)是PLC的一項重要指標(biāo)。合理選擇I/O點數(shù)既可使系統(tǒng)滿足控制要求，又可使系統(tǒng)總投資最低。PLC的輸入輸出總點數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對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，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點?？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)在估計的總點數(shù)上再加上20%—30%的備用量。[該系統(tǒng)有11個數(shù)字輸入點6個數(shù)字輸出點，具體的輸入輸出見表31. [7]表31 I/O點數(shù)統(tǒng)計表輸入點輸出點啟動按扭進(jìn)水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開關(guān)（高水位）洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開關(guān)（中水位）洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器水位選擇開關(guān)（低水位）脫水桶手動排水開關(guān)報警器手動脫水開關(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。一般微型和小型PLC的存儲容量是固定的，介于1—2KB之間。用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O點及有關(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/點開關(guān)量輸出元件：5—10B/點定時器/計數(shù)器：2B/個 模擬量：100—150B/個通信接口：一個接口一般需要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。該系統(tǒng)有11個數(shù)字輸入點6個數(shù)字輸出點，需內(nèi)存280B，有定時器6個，計時器2個，需內(nèi)存16B，考慮余量后需要內(nèi)存370B。 CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇PLC的功能日益強(qiáng)大，一般PLC都具有開關(guān)量邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些PLC還可擴(kuò)展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時可考慮以下幾點：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿足實時控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。全自動洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡單，小型PLC就能滿足要求了。該控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU224（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制整個系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶14個數(shù)字量輸入點和10個數(shù)字量輸出點，完全能滿足全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數(shù)字量和輸出模塊。[9]綜上所述此次設(shè)計選用西門子S7200型PLC。 PLC外部接線圖根據(jù)全自動洗衣機(jī)的控制要求，對系統(tǒng)控制的I/O點數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計和PLC型號進(jìn)行了選擇，現(xiàn)根據(jù)以上的統(tǒng)計和選擇對控制系統(tǒng)PLC的外部接線設(shè)計如下圖3。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，相應(yīng)的傳感器送出ON信號否則為OFF,只有當(dāng)水上升到與選擇水位相開關(guān)一致時，YV1關(guān)閉停止進(jìn)水，開始洗衣。[10]圖4洗衣機(jī)示意圖第四章 軟件的設(shè)計 I/O分配表 輸入地址分配表 列出全自動洗衣機(jī)的輸入分配表，見表41。表41輸入地址分配表輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)備啟動按扭停止按扭水位選擇開關(guān)（高水位）水位選擇開關(guān)（中水位）水位選擇開關(guān)（低水位）手動排水開關(guān)手動脫水開關(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 輸出地址分配表 列出全自動洗衣機(jī)的輸出分配表，見表42。表42輸出地址分配表輸出地址對應(yīng)的輸出設(shè)備進(jìn)水電磁閥排水電磁閥洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器洗滌電動機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器脫水報警器 內(nèi)部元件地址分配表全制動洗衣機(jī)控制時，需用到PLC內(nèi)部的計時器和計數(shù)器對其進(jìn)行過程控制，現(xiàn)對控制中要用到的內(nèi)部位元件地址分配表歸納如表43。表43內(nèi)部地址分配表定時器/計時器對應(yīng)的作用T37 進(jìn)水暫停計時T38正洗計時T39正洗暫停計時T40反轉(zhuǎn)計時T41反轉(zhuǎn)暫停計時T42脫水計時T43報警計時C50正反洗循環(huán)計數(shù)C51大循環(huán)計數(shù) 系統(tǒng)流程圖圖4 強(qiáng)制停止流程圖全自動洗衣機(jī)正常運行時即洗衣機(jī)按照程序設(shè)定依次完成依次洗衣過程，從選擇水位，按下啟動按扭，開始進(jìn)水直到水滿（即水位達(dá)到高水位）時停止進(jìn)水開始洗滌正轉(zhuǎn)，洗滌時，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，報警3秒并自動停機(jī)。按照以上的工作流程，作出全自動洗衣機(jī)的正常運行工作流程圖見圖5。圖5 正常運行流程圖 程序設(shè)計 PLC控制順序功能圖順序功能圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、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)，他是一種通用的技術(shù)語言。全自動洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制狀態(tài)流程圖見圖6。[11]圖6 PLC控制狀態(tài)流程圖 系統(tǒng)梯形圖一、梯形圖的特點 梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。它由觸點、線圈或功能方框等構(gòu)成，梯形圖左、右的垂直線稱為左、右母線。畫梯形圖時，從左母線開始，經(jīng)過觸點和線圈（或功能方框），終止于右母線。在梯形圖中，可以把左母線看作是提供能量的母線。觸點閉合可以使能量流過，直到下一個元件；觸點斷開將阻止能量流過。這種能量流，我們稱之為“能流”。實際上，梯形圖是CPU仿真繼電器控制電路圖，使來自“電源”的“電流”通過一系列的邏輯控制條件，根據(jù)運算結(jié)果決定邏輯輸出的模擬過程。 梯形圖中的基本編程元素有觸點、線圈和方框。 觸點：代表邏輯控制條件。觸點閉合時表示能量可以流過。觸點分常開觸點和常閉觸點兩種形式。 線圈：通常代表邏輯“輸出”的結(jié)果。能量流到，則該線圈被激勵。 方框：代表某種特定功能的指令。能量流通過方框時，則執(zhí)行方框所代表的功能。方框所代表的功能有很多種，例如：定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)運算等。 梯形圖中，每個輸出元素可以構(gòu)成一個梯級。每個梯形圖網(wǎng)絡(luò)由一個或多個梯級組成。 二、梯形圖繪制原則(1) 梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每個繼電器器線圈為一個邏輯行，即一層階梯。每一個邏輯行起于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于繼電器線圈或右母線。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點，而線圈與右母線之間不能有任何點，應(yīng)直接連接。(2) 一般情況下，在梯形圖中某個編號繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點可無限引用。有些