【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 理，自動(dòng)判別衣服質(zhì)地、重量、臟污程度，從而自動(dòng)選擇最佳的洗滌時(shí)間、進(jìn)水量、漂洗次數(shù)、脫水時(shí)間，達(dá)到了整個(gè)洗滌時(shí)間自動(dòng)化，使用方便，節(jié)能節(jié)水。全自動(dòng)洗衣機(jī)從結(jié)構(gòu)上主要有波輪式、攪拌式、滾筒式三種。它們的特點(diǎn)如下：洗衣特點(diǎn)：省時(shí)省力。缺點(diǎn)：耗電、耗水、衣物易纏繞、清潔性不佳，洗衣特點(diǎn)：衣物無(wú)纏繞，最不會(huì)損耗衣物的方式。缺點(diǎn)：特別耗時(shí)，潔凈力不強(qiáng)，適合洗滌羊毛、羊絨以及絲綢、純毛類(lèi)織物。洗衣特點(diǎn)：衣物潔凈力最強(qiáng)，省洗衣粉。缺點(diǎn)：喜歡纏繞，相比前兩種方式損壞性加大，噪音最大。國(guó)內(nèi)一般選用波輪式，攪拌式少見(jiàn),滾筒式比波輪式昂貴。為了滿(mǎn)足公共場(chǎng)合自助洗衣需要，全自動(dòng)洗衣機(jī)又有投幣式、感應(yīng)式、IC卡式等；從控制系統(tǒng)分，有集成電路控制、單片機(jī)控制和PLC控制、模糊控制等。單片機(jī)以其控制功能強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好、開(kāi)發(fā)方便、體積小、價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)在家用電器上得到日益廣泛的應(yīng)用。但是它也有不少的缺點(diǎn)：指令系統(tǒng)復(fù)雜，編程難度大且控制系統(tǒng)的硬件要求多種電路保護(hù)裝置；而基于PLC控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)具有編程簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)功能齊全、外圍電路簡(jiǎn)單、時(shí)間計(jì)算精確以及可維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。只是它的價(jià)格比單片機(jī)昂貴的多，比較適合溫度過(guò)高、震動(dòng)和沖擊過(guò)強(qiáng)等工業(yè)環(huán)境，在家用電器控制中應(yīng)用并不廣泛。目前市場(chǎng)上的全自動(dòng)洗衣機(jī)也多采用單片機(jī)控制，本文選用PLC來(lái)控制是從探究、學(xué)習(xí)的角度出發(fā)的，對(duì)PLC在工業(yè)洗衣機(jī)中的應(yīng)用也具有重要參考價(jià)值。 課題研究的目的對(duì)于本次設(shè)計(jì)，其目的在于：（1）掌握 PLC的原理、性能、使用特點(diǎn)和方法，提高運(yùn)用PLC梯形圖對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程的能力。（2）本課題的研究可以使本人更好地掌握基于PLC控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，提高自動(dòng)化家電產(chǎn)品研發(fā)素質(zhì)，增強(qiáng)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。 論文的主要內(nèi)容（1）概要闡述課題來(lái)源、研究現(xiàn)狀及研究意義；（2）簡(jiǎn)要論述PLC的產(chǎn)生和發(fā)展，介紹PLC的工作原理及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、原則；（3）對(duì)基于PLC投幣式洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括控制要求、PLC選型、硬件接線(xiàn)、控制程序設(shè)計(jì)（流程圖和程序框圖）PLC的概述 PLC的產(chǎn)生和發(fā)展1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC），研制出了世界上第一臺(tái)可編程控制（Programmable Logic Controller, 簡(jiǎn)稱(chēng)PLC），在美國(guó)通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線(xiàn)上試用成功，并取得了滿(mǎn)意效果，可編程控制器由此誕生。早期的可編程控制器主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，只具有邏輯運(yùn)算功能。20世紀(jì)70年代中期，微處理器及其他大規(guī)模集成電路芯片成為其核心部件，是其具有自我診斷功能，可靠性、性?xún)r(jià)比有很大突破。到20世紀(jì)80年代，可編程控制器采用微處理器（CPU）、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存儲(chǔ)器或是單片機(jī)作為其核心，處理速度大大提高，功能更強(qiáng)體積又小。90年代末，PLC幾乎完全計(jì)算機(jī)化，各種智能模塊不斷開(kāi)發(fā)出來(lái)，使其不斷擴(kuò)展著它在各類(lèi)工業(yè)控制過(guò)程中的作用。PLC一直在飛速發(fā)展中，因此一直沒(méi)有比較明確的定義。1987年，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）對(duì)PLC做出的定義如下：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)。它采用了可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！倍x強(qiáng)調(diào)了PLC直接應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境；是“數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)”，即計(jì)算機(jī)；是用軟件方式來(lái)實(shí)現(xiàn)“可編程”的。 PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制用的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)。從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。這里介紹一般PLC的結(jié)構(gòu)：、存儲(chǔ)器、輸入/輸出（I/O）模塊及電源組成。（1）中央處理單元CPUPLC的CPU與通用微機(jī)的CPU一樣，是PLC的核心部分，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能，接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；用掃描方式查詢(xún)現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置的各種信號(hào)狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入過(guò)程狀態(tài)寄存器或數(shù)據(jù)寄存器中；診斷電源及PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等；在PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶(hù)程序，經(jīng)過(guò)命令解釋后，按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去啟閉有關(guān)的控制電路；分時(shí)、分渠道地去執(zhí)行數(shù)據(jù)的存取、傳送、組合、比較和變換等動(dòng)作，完成用戶(hù)程序中規(guī)定的邏輯運(yùn)算或算術(shù)運(yùn)算等任務(wù)；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出狀態(tài)寄存器的內(nèi)容，再由輸出狀態(tài)寄存器的位狀態(tài)或數(shù)據(jù)寄存器的有關(guān)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印、數(shù)據(jù)通信等功能。以上這些都是在CPU的控制下完成的。PLC常用的CPU主要采用通用微處理器、單片機(jī)或雙極型位片式微處理器。（2）存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)存），用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)或程序。它包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）和只讀存儲(chǔ)器（ROM）等。PLC配有系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)程序存儲(chǔ)器，分別用以存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和用戶(hù)程序。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)監(jiān)控程序、模塊化應(yīng)用功能子程序和各種系統(tǒng)參數(shù)等，一般使用ROM；用戶(hù)程序存儲(chǔ)器用作存放用戶(hù)編制的梯形圖等程序，一般使用RAM，若程序不經(jīng)常修改，也可寫(xiě)入到EPROM中；存儲(chǔ)器的容量以字節(jié)為單位。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容不能由用戶(hù)直接存取。因此一般在產(chǎn)品樣本中所列的存儲(chǔ)器型號(hào)和容量，均是指用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。（3）輸入/輸出（I/O）模塊I/O模塊是CPU與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接部件。PLC提操作電平和輸出驅(qū)動(dòng)能力的I/O模塊供用戶(hù)選用。I/O模塊要求具有抗干擾性能，并與外界絕緣。因此，多數(shù)都采用光電隔離回路、消抖動(dòng)回路、多級(jí)濾波等措施。I/O模塊可以制成各種標(biāo)準(zhǔn)模塊，根據(jù)輸入、輸出點(diǎn)數(shù)來(lái)增減和組合。I/O 模塊還配有各種發(fā)光二極管來(lái)指示各種運(yùn)行狀態(tài)。（4）電源PLC配有開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源的電源模塊，用來(lái)對(duì)PLC的內(nèi)部電路供電。了很大方便。（5）編程器編程器分簡(jiǎn)易型和智能型兩種。簡(jiǎn)易型編程器只能在線(xiàn)編程，它通過(guò)一個(gè)專(zhuān)用接口與PLC連接。智能型編程器即可在線(xiàn)編程又可離線(xiàn)編程，還以遠(yuǎn)離PLC插到現(xiàn)場(chǎng)控制站的相應(yīng)接口進(jìn)行編程。智能型編程器有許多不同的應(yīng)用程序軟件包，功能齊全，適應(yīng)的編程語(yǔ)言和方法也較多。PLC的軟件系統(tǒng)是指PLC所使用的各種程序的集合。它包括系統(tǒng)程序和用戶(hù)程序。（1）系統(tǒng)程序統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序及診斷程序等。監(jiān)控程序又稱(chēng)為管理程序，主要用于管理全機(jī)。編譯程序用來(lái)把程序語(yǔ)言翻譯成機(jī)器語(yǔ)言。診斷程序用來(lái)診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)程序由PLC生產(chǎn)廠(chǎng)家提供，并固化在EPROM中，用戶(hù)不能直接存取，故也不需要用戶(hù)干預(yù)。（2）用戶(hù)程序用戶(hù)程序是用戶(hù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制的需要，用PLC的程序語(yǔ)言編制的應(yīng)用程序，用以實(shí)現(xiàn)各種控制要求。PLC的編程語(yǔ)言有梯形圖、指令表和順序功能流程圖三種。 PLC的用途及特點(diǎn)PLC可實(shí)現(xiàn)順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、閉環(huán)過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理及通信和聯(lián)網(wǎng)等功能。其中順序控制是PLC最廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域，主要用來(lái)取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC可應(yīng)用于單機(jī)控制、多集群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線(xiàn)控制，例如注塑機(jī)、訂書(shū)機(jī)械、組合機(jī)床、裝配生產(chǎn)線(xiàn)及電梯控制等。PLC的特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)（2）適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用靈活（3）編程方便，易于使用（4）功能強(qiáng)，擴(kuò)展能力強(qiáng)（5）PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試方便（6）維修方便，維修工作量?。?）PLC體積小，重量輕，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化基于以上特點(diǎn)，使PLC應(yīng)用范圍極為廣泛，可以說(shuō)只要有工廠(chǎng)，有控制要求，就會(huì)有PLC的應(yīng)用。 PLC的工作過(guò)程PLC是按照上電處理、掃描過(guò)程、出錯(cuò)處理這個(gè)順序來(lái)運(yùn)行的。當(dāng)PLC處于正常運(yùn)行時(shí)，它將不斷重復(fù)圖掃描過(guò)程，不斷循環(huán)地工作下去。如果對(duì)遠(yuǎn)程I/O特殊模塊和其他通信服務(wù)暫不考慮，這樣掃描過(guò)程就只剩下“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷行”三個(gè)階段了。如下圖21 所示：（1）輸入采樣階段 PLC在輸入采樣階段。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。接著，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無(wú)論輸入信號(hào)如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫(xiě)入輸入端的新內(nèi)容。所以一般來(lái)說(shuō)，輸入信號(hào)的寬度要大于一個(gè)掃描周期，否則很可能造成信號(hào)的丟失（2）程序執(zhí)行階段 根據(jù) PLC梯形圖程序掃描原則，一般來(lái)說(shuō)，PLC按先左后右、先上后下的步序逐句掃描。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿(mǎn)足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)指令中涉及輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從元件映像寄存器“讀入”對(duì)應(yīng)元件（“軟繼電器”）的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。對(duì)元件映像寄存器來(lái)說(shuō)，每一個(gè)元件（“軟繼電器”）的狀態(tài)會(huì)隨著程序執(zhí)行過(guò)程而變化。（3）輸出刷新階段 在所有指令執(zhí)行完畢后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（接通/斷開(kāi)）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過(guò)一定方式輸出，最后經(jīng)過(guò)輸出端子驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 PLC的設(shè)計(jì)內(nèi)容及原則：（1）選擇用戶(hù)輸入設(shè)備(按鈕、操作開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)、傳感器等)、輸設(shè)備(繼電器、接觸器、信號(hào)燈等執(zhí)行元件)以及由輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象(電動(dòng)機(jī)、電磁閥等)。這些設(shè)備屬于一般的電器元件，其選擇的方法在其他有關(guān)書(shū)籍中已有介紹。（2）PLC的選擇。PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心部件，正確選擇PLC對(duì)保證整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要的作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型的選擇、容量的選擇、I/O模塊的選擇、電源模塊的選擇等。（3）分配I/O點(diǎn)，繪制I/O連接圖。（4）設(shè)計(jì)控制程序。包括設(shè)計(jì)梯形圖、語(yǔ)句表(即程序清單)或控制系統(tǒng)流程圖?？刂瞥绦蚴强刂普麄€(gè)系統(tǒng)工作的條件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全可靠的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試、修改，直到滿(mǎn)足要求為止。（5）必要時(shí)還需設(shè)計(jì)控制臺(tái)(柜)。（6）編制控制系統(tǒng)的技術(shù)文件。包括說(shuō)明書(shū)、電器固件及電器元件明細(xì)表等。．應(yīng)遵循以下基本原則：（1）最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求。設(shè)計(jì)前，應(yīng)深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查研究，搜集資料，并與機(jī)械部分的設(shè)計(jì)人員和實(shí)際操作人員密切配合，共同擬定電器控制方案，協(xié)同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。（2）在滿(mǎn)足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，使用及維修方便。（3）保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。（4）考慮到生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇容量時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有裕量?；赑LC的投幣式洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 工藝介紹及控制要求 以波輪式洗衣機(jī)為例：波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)主要由機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)和支撐吊桿系統(tǒng)等組成，以一個(gè)電動(dòng)機(jī)完成洗滌和脫水。波輪式投幣洗衣機(jī)的洗衣桶（外桶）和脫水桶（內(nèi)桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水（甩水）用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。外桶下部壁上裝有儲(chǔ)氣管，與水位傳感器連接，控制水位高低。桶壁上部開(kāi)有溢水孔，用于排出溢水和漂洗時(shí)洗滌液泡迅速排出。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(lái)執(zhí)行。進(jìn)水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使進(jìn)水閥打開(kāi)，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。排水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)使排水閥打開(kāi)，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(pán)正、反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時(shí)，通過(guò)電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶甩干。投幣器掛在洗衣機(jī)體側(cè)面也可以?huà)煸趬Ρ谏?，體積小，美觀(guān)大方。通過(guò)對(duì)投幣總值進(jìn)行判別就可以啟動(dòng)不同的洗滌程序（一元單脫水、兩元快洗、三元標(biāo)準(zhǔn)洗）。