【正文】 新開(kāi)始輸進(jìn)掃描，循環(huán)執(zhí)行。 除菜單欄外，用戶(hù)可根據(jù)需要決定其他窗口的取舍和樣式的設(shè)置。 （ 5）設(shè)置 PLC 的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等。經(jīng)語(yǔ)法檢查后，梯形圖中錯(cuò)誤處的下方自動(dòng)加紅色波浪線(xiàn)，語(yǔ)句表的錯(cuò)誤行前自動(dòng)畫(huà)上紅色叉，且在錯(cuò)誤處加上紅色波浪線(xiàn)。 （ 2）在聯(lián)機(jī)（在線(xiàn)）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(hù)程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等。 STEP7Micro/WIN32 編程軟件的基本功能是協(xié)助用戶(hù)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(xiàn)）方式下創(chuàng)建用戶(hù)程序，修改和編輯原有的用戶(hù)程序。 輸入地址 對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備 啟動(dòng)按扭 停止按扭 水位選擇開(kāi)關(guān)（高水位） 水位選擇開(kāi)關(guān)（中水位） 水位選擇開(kāi)關(guān)（低水位） 手動(dòng)排水開(kāi)關(guān) 手動(dòng)脫水開(kāi)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 對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備 進(jìn)水電磁閥 排水電磁閥 洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器 洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器 脫水桶 報(bào)警器 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 15 表 33 內(nèi)部地址分配表 定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器 對(duì)應(yīng)的功能 T37 進(jìn)水暫停計(jì)時(shí) T38 正洗計(jì)時(shí) T39 正洗暫停計(jì)時(shí) T40 反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí) T41 反轉(zhuǎn)暫停計(jì)時(shí) T42 脫水計(jì)時(shí) T43 報(bào)警計(jì)時(shí) C50 正反洗循環(huán)計(jì)數(shù) C51 大循環(huán)計(jì)數(shù) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 16 4 軟件設(shè)計(jì) 編程軟件 編程軟件采用西門(mén)子公 司設(shè)計(jì)的編程軟件 STEPMicro/Win32。 表 32 輸出地址分配表 內(nèi)部元件地址分配 全自動(dòng)洗衣機(jī)的工作過(guò)程中 ，需要用到 PLC 內(nèi)部的計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器對(duì)其進(jìn)行過(guò)程控制，現(xiàn)對(duì)控制中要用到的內(nèi)部元件地址進(jìn)行分配。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)。 具體的輸入地址分配如表 31所示。 這個(gè)控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、高水位選擇開(kāi)關(guān)、中水位選擇開(kāi)關(guān)、低水位選擇開(kāi)關(guān)、手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)、自動(dòng)排水開(kāi)關(guān)、高水位傳感器、中水位傳感器、低水位傳感器、水排空傳感器共 11 個(gè)輸入 點(diǎn)。 在圖 35中， PLC 的各個(gè) I/O 地址分別與全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)所有的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)連接起來(lái)，注意電源和接地的連接。 C P U 模 塊C P U 2 2 4 （ A C / D C /繼 電 器 ） 圖 34 PLC 框架配置圖 PLC 的外圍接線(xiàn)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(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 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。 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(gè)系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。 CPU 的選型 PLC 的功能日益強(qiáng)大，一般 PLC 都具有開(kāi)關(guān)量邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)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(shí)可考慮以下幾點(diǎn)：功能與任務(wù)相適應(yīng)， PLC 的處理速度應(yīng)滿(mǎn)足實(shí)時(shí)控制的要求、 PLC 結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一、在線(xiàn)編程和離線(xiàn)編程的選擇。 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) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 12 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(hù)程序所需的內(nèi)存容量，從而選擇合適的 PLC 內(nèi)存。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略地估算。一般微型和小型 PLC 的存儲(chǔ)容量是固定的，介于 1— 2KB 之間。即當(dāng)洗衣機(jī)處在洗滌過(guò)程要求正轉(zhuǎn)時(shí)，正轉(zhuǎn)控制組閉和，反轉(zhuǎn)及脫水控制組斷開(kāi)，三相電源按照原始順序接入，電源由變頻器控制頻率后給電動(dòng)機(jī)供電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)且速度為預(yù)定數(shù)值；當(dāng)洗衣機(jī)處在洗滌過(guò)程要求反轉(zhuǎn)時(shí)，反轉(zhuǎn)控制組閉和，正轉(zhuǎn)及脫水控制組斷開(kāi)，此時(shí)，三相電源中的兩相已被繼電器互換相接，由于三相異步電動(dòng)機(jī)改變?nèi)我鈨上嚯姶帕叵喾?，電源再由變頻器控制頻率后給電動(dòng)機(jī)供電，此時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)且速度為預(yù)定數(shù)值；當(dāng)洗衣機(jī)處在脫水過(guò) 程要求高速正轉(zhuǎn)時(shí)，脫水控制組閉和，正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)控制組斷開(kāi)，此時(shí)，三相電源按預(yù)定順序接入，電源直接接入電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)按額定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)。 控制線(xiàn)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”相連，公共端接地。 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。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線(xiàn)圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱(chēng)為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱(chēng)為“常閉觸點(diǎn)”。當(dāng)線(xiàn)圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。 電磁式繼電器一般由鐵芯、線(xiàn)圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。 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(chēng)輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱(chēng)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)”。在網(wǎng)絡(luò)需求已日益成為必要的今天，強(qiáng)大的通訊無(wú)疑會(huì)使 S7200 為更多用戶(hù)服務(wù)。它的指令豐富，簡(jiǎn)單易學(xué)，內(nèi)置有高速計(jì)數(shù)器、高速脈沖輸出和 PID 控制器等特殊功能，最大可以擴(kuò)展到 248點(diǎn)數(shù)字量 I/O或 35 路模擬量 I/O，最多有 30多 KB的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。由于它有極強(qiáng)的通信功能，在大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中也能充分發(fā)揮其作用。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新?tīng)顟B(tài)才被讀入； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 10 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。 PLC 的基本工作原理： PLC 采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的工作方式。 （ 4） PLC 的工作原理 PLC 的工作原理可以簡(jiǎn)單的表述為在系統(tǒng)程序的管理下，通過(guò)運(yùn)行應(yīng)用程序，對(duì)控制要求進(jìn)行處理判斷，并通過(guò)執(zhí)行用戶(hù)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。 ⑦ 特殊功能單元 PLC 的特殊功能模塊用來(lái)完成某些特殊的任務(wù)，如定時(shí)、計(jì)數(shù)等。 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。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序。通過(guò)這個(gè)通信端口， PLC 可以直接和編程器或上位機(jī)相連。內(nèi)部使用的電源是整體的供給中心，大部河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 9 分 PLC采用開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源供電。輸出單元將 CPU 的信號(hào)經(jīng)處理后來(lái)控制外部設(shè)備。 ③ 輸入 /輸出（ I/O）單元 輸入 /輸出（ I/O）單元是 PLC 與外部設(shè)備連接的紐帶。等所有的用戶(hù)程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 8 接收并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶(hù)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(hù)程序中的語(yǔ)法錯(cuò)誤。 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。 ⑵ 可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本與微型計(jì)算機(jī)相同， PLC 主要由中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器、輸入 /輸出（ I/O）單元、電源部分、通信端口、編程器和特殊功能單元組成。它采用可編程序的存儲(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、模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 7 系統(tǒng)的硬件電路圖如圖 32 所示。 PLC啟 動(dòng) 按 鈕停 止 按 鈕手 動(dòng) 排 水 開(kāi) 關(guān)手 動(dòng) 脫 水 開(kāi) 關(guān)水 位 選 擇 開(kāi) 關(guān)電 磁 進(jìn) 水 閥電 磁 排 水 閥脫 水 桶洗 滌 電 動(dòng) 機(jī) 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)。 PLC 用定時(shí)器記錄正反轉(zhuǎn)時(shí)間，脫水時(shí)間和報(bào)警時(shí)間，用計(jì)數(shù)器記錄正反轉(zhuǎn)次數(shù)和脫水次數(shù)，可以很容易地通過(guò)更改 PLC 定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的參數(shù)，來(lái)滿(mǎn)足不同的洗滌條件和要求。另外，變頻器在電路中控制洗滌時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，不作為必要裝置。 控制電路的組成主要包括：可編程控制器、繼電器組和連接電路（變頻器）。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。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，這四個(gè)過(guò)程分別用相應(yīng)的按扭開(kāi)關(guān)來(lái)控制。 （ 2） 可用手動(dòng)排水開(kāi)關(guān)和手動(dòng)脫水開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)排水和脫水。 （ 6） 洗衣過(guò)程完成，報(bào)警 3秒并自動(dòng)停 機(jī)。 （ 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。 （ 2） 進(jìn)水停止 2 秒后開(kāi)始洗衣。 進(jìn)水閥 進(jìn)水 高水位傳感器 中水位傳感器 低水位傳感器 水排空傳感器 出水 洗衣電機(jī) 出水閥 圖 21 全自動(dòng)洗衣機(jī)示意圖 M 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 5 全自動(dòng)洗衣機(jī)的設(shè)備控制要求 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的要求是能實(shí)現(xiàn)“正常運(yùn)行”和“強(qiáng)制停止” 兩種控制方式。水位開(kāi)關(guān)用來(lái)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。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。脫水時(shí)，控制系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)內(nèi)桶正傳進(jìn)行甩干。排水時(shí)，通過(guò)控制系統(tǒng)將排水電磁閥打開(kāi)，將水由外桶排到機(jī) 外。內(nèi)桶的周?chē)性S多小孔，使內(nèi)桶和外桶的水流相通，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。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。因此在運(yùn)用中硬件也相對(duì)簡(jiǎn)單，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性。 全自動(dòng)洗衣機(jī)采用 PLC 控制系統(tǒng)將大大提高工作效率，和適應(yīng)工作環(huán)境的能力。 （ 5）體積小，重量輕，能耗低。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。 （ 4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易 改造。 （ 3）編程簡(jiǎn)單。 （ 2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。 為了進(jìn)一步提高全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能和性能，為了避免傳統(tǒng)控制和單片機(jī)控制的一河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 3 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。也有采用單片機(jī)控制的洗衣機(jī)，單片機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理速度快，但其對(duì)環(huán)境的適 應(yīng)能力較低，可靠性差，采用匯編語(yǔ)言或者是 C語(yǔ)言，這些高級(jí)語(yǔ)言和 PLC語(yǔ)言相比難以學(xué)習(xí)，而且功能單一，只具有使用中所需要的功能，硬件較為復(fù)雜。 本文的課題源于市場(chǎng)上的洗衣機(jī)產(chǎn)品。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。 國(guó)內(nèi)外洗衣機(jī)品牌有 海爾、小天鵝、榮事達(dá)、松下、惠而浦水仙、 LG熊貓、西門(mén)子、日立好用。 洗衣機(jī)產(chǎn)品可以分三類(lèi)：普通型、半自動(dòng)型和全自動(dòng)型。目前 ,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上銷(xiāo)售的大都是波輪式和滾筒式，供應(yīng)最多的是波輪式洗衣機(jī)。因此，電動(dòng)控制洗衣機(jī)將逐步退出家電舞臺(tái)。電動(dòng)控制全自動(dòng)洗衣機(jī)是較早出現(xiàn)的自動(dòng)控制類(lèi)家用電器，其產(chǎn)品類(lèi)型還屬于