【正文】 洗衣機內(nèi)放入衣服，且已經(jīng)準(zhǔn)備好開始洗衣服之后，按下啟動按鈕，全自動洗衣機開始洗衣。 根據(jù)第 節(jié)中對全自動洗衣機系統(tǒng)的功能分析，可以設(shè)計如圖 45 所示的 自動洗衣機硬件系統(tǒng)圖。 圖 44 硬件控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 在西門 S7200 系列 PLC 中又有 CPU22 CPU22 CPU22 CPU22 CPU226XM等之分。若超過了，則 CPU 將停止運行，復(fù)位至輸入 /輸出狀態(tài)，并在進行報警后轉(zhuǎn)入停機掃描過程。接著進入輸出服務(wù)過程， CPU 將輸出影像區(qū)中要輸出的狀態(tài)值按順序傳送到輸出數(shù)據(jù)寄存器，然后再通過輸出模塊轉(zhuǎn)換后送去控制現(xiàn)場的執(zhí)行元件。在輸入采樣階段， PLC 以掃描方式將所有的輸入端的輸入信號狀態(tài)（ ON/OFF）讀入到輸入影像寄存器中寄存起來。可分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新三個階段，如圖 44 所示。 圖 43 PLC執(zhí)行過程框圖 開始 自診斷程序 故障嗎 編程器處理模塊 網(wǎng)絡(luò)處理模塊 用戶程序處理模塊（采集現(xiàn)場信息、執(zhí)行用戶程序、輸出服務(wù)） 超時檢查模塊 超時嗎 出錯處理模塊 N Y Y N 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 控制系統(tǒng)總體設(shè)計 14 在處理完成上面兩個模塊后， PLC 進入用戶程序處理過程。當(dāng)進行完編程處理器模塊后，如果 PLC 配置了網(wǎng)絡(luò)交換功能模塊，這時開始掃描執(zhí)行此模塊。測試結(jié)束后，如果 PLC控制開關(guān)已經(jīng)撥向編程工作方式，則進入編程器處理模塊，這時 CPU 馬上將總線控制權(quán)交給編程器，用戶可以根據(jù)需要對 PLC 工作進行在線監(jiān)視和修改用戶程序等操作。 PLC 在工作程中，主要完成六個模塊的處理。 可編程序控制器的工作過程 ： PLC 內(nèi)部工作方式一般是采用循環(huán)掃描工作方式，在一些大、中型的 PLC 中增加了中斷工作方式。 （ 5）便于實現(xiàn)機電一體化：由于 PLC 在設(shè)計過程中，充分注意到其應(yīng)用的環(huán)境和條件，不論是何種品牌的 PLC 都設(shè)計成結(jié)構(gòu)緊湊型，通常其體積小、重量輕、功耗低、效率高，所以很容易將其 裝入控制柜內(nèi)，實現(xiàn)機電一體化。 （ 3）靈活性好： PLC 控制各被控設(shè)備是通 過設(shè)計相應(yīng)的程序來實現(xiàn)的，當(dāng)在現(xiàn)場裝配和調(diào)試過程中需要改變控制邏輯時，就不必改變外部電路，只要改寫程序重新固化即可。 （ 2）編程簡單： PLC 編程方法一般分成兩大類，一類是語言編程；另一類是梯形圖編程。其外設(shè)示意圖見圖 42。輸入模塊用來接收和采集輸入信號，開關(guān)量輸入模塊用來接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來的開關(guān)量輸入信號；模擬量輸入模塊用來接收電位器、測速發(fā)電機和各種變送器提供的連續(xù)變化的 模擬量電流電壓信號。編程器用于用戶程序的編制、編輯、調(diào)試檢查和工作監(jiān)視，它一般是單獨的專用部件，通過通信接口與 CPU 模塊連接，在 PC正常工作時，不一定需要編程器。為便于檢查，每個接口都接有指示燈，當(dāng)接通時，相應(yīng)的指示燈發(fā)亮。 圖 41 PLC內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 從圖中可以看出， PLC 由中央處理器（ CPU）、存儲器、輸入 /輸出單元、編程器、電源和外部設(shè)備等組成，內(nèi)部通過總線連接。它不同于通用計算機的是：它是為工業(yè)現(xiàn)場開發(fā)，具有更多、功能強大的 I/O 接口和面向電氣工程技術(shù)人員的編程語言。增加了通信接口數(shù)量，可以分別進行設(shè)置，同時與兩個設(shè)備進行通信而互不干擾。具有較強的控制能力。可連接 7 個擴展模塊，最大擴展至 168 路數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。 CPU222：集成 8 輸入 /6 輸出共 14 個數(shù)字量 I/O 點； 6K 字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間；比 CPU221 增加了擴展功能，可連接 2 個擴展模塊，可擴展最多 64 個 I/O 點和 8路模擬量。1 個 RS485 通訊 /編程口，具有 PPI 通訊協(xié)議、 MPI 通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 6KB 程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 S7200 系列 CPU 性能比較 S7200 系列 CPU 型號多樣，性能各異，應(yīng)用于不同領(lǐng)域，可在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能， 可以滿足從替代繼電器的簡單控制到復(fù)雜的自動化控制： CPU221：集成 6 輸入 /4 輸出共 10 個數(shù)字量 I/O 點。大型 PLC 功能上更加完善，具有數(shù)據(jù)處理、模擬調(diào)節(jié)、聯(lián)網(wǎng)通信、監(jiān)視、存儲、打印等功能。中型 PLC 在邏輯運算功能的基礎(chǔ)上模擬量處理、算術(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)通信等功能，可以完成既有開關(guān)量又有模擬量的復(fù)雜控制。小型 PLC 體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件融為一體，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制器，是實際中應(yīng)用最廣泛的機型。在實際應(yīng)用中通常都按 I/O 點數(shù)來分類。 (3)PLC 的性能指標(biāo) ： 衡量 PLC 的性能指標(biāo)有以下幾種： I/O 點數(shù)；微處理器 CPU 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 控制系統(tǒng)總體設(shè)計 10 的型號；掃描速度；存儲器的類型和容量；指令和功能；編程語言；接口模板類型?？删幊炭刂?器是一種新型的工業(yè)控制設(shè)備，因為容易和個人電腦 PC(personal puter)混淆，依然稱之為 PLC。既可以用繼電器簡單控制的更新?lián)Q代，又可以實現(xiàn)復(fù)雜的自動化控制。 主要元器件介紹 現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速的反應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn) 設(shè)備和自動化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具備極高的可靠性和靈活性，可編程控制器正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 控制系統(tǒng)總體設(shè)計 9 4 控制系統(tǒng) 總體設(shè)計 洗衣機是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N家電，已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的家用電器，但是傳統(tǒng)的基于繼電器的控制，已經(jīng)不能滿足人們對洗衣機自動化程度的 要求了。同時，接地電阻要小于 100Ω，接地線的截面應(yīng)大于 2mm2。為了抑制干擾， PLC 一般最好單獨接地，與其它設(shè)備分別使用各自的接地裝置 。 與 PLC 安裝在同一控制柜內(nèi)，雖不是由 PLC 控制的感性元件，也應(yīng)并聯(lián)ＲＣ或二極管消弧電路。 PLC 的基本單元與擴展單元之間電纜傳送的信號小、頻率高，很容易受干擾，不能與其它的連線敷埋在同一線槽內(nèi)。 交流線與直流線、輸入線與輸出線最好分開走線。在柜內(nèi) PLC 應(yīng)遠離高壓電源線，二者間距離應(yīng)大于 200mm。一般 PLC的內(nèi)部電源都采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源或原邊帶低通濾波器的穩(wěn)壓電源。它的性能好壞直接影響到 PLC 的可靠性。因此，對外部電源的要求不高。外部電源的容量與性能由輸出設(shè)備和 PLC 的輸入電路決定。 PLC 系統(tǒng)的電源有兩類：外部電源和內(nèi)部電源。 (5)遠離強干擾源 PLC 應(yīng)遠離強干擾源，如大功率晶閘管裝置、高頻設(shè)備和大型動力設(shè)備等，同時 PLC還應(yīng)該遠離強電磁場和強放射源，以及易產(chǎn)生強靜電的地方。 (4)遠離振動和沖擊源 安裝 PLC 的控制柜應(yīng)當(dāng)遠離有強烈振動和沖擊場所，尤其是連續(xù)、頻繁的振動。 (3)注意環(huán)境污染 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 7 不宜把 PLC 安裝在有大量污染物（如灰塵、油煙、鐵粉等）、腐燭性氣體和可燃性氣體的場所，尤其是有腐蝕性氣體的地方，易造成元件及印刷線路板的腐蝕。濕度太大也會影響模擬量輸入 /輸出裝置的精度。因此，安裝時不要把發(fā)熱量大的元件放在PLC 的下方； PLC 四周要有足夠的通風(fēng)散熱空間；不要把 PLC 安裝在陽光直接照射或離暖氣、加熱 器、大功率電源等發(fā)熱器件很近的場所；安裝 PLC 的控制柜最好有通風(fēng)的百葉窗，如果控制柜溫度太高，應(yīng)該在柜內(nèi)安裝風(fēng)扇強迫通風(fēng)。 (1)環(huán)境溫度適宜 通常 PLC 允許的環(huán)境溫度約在 0~55176。 提高 PLC 控制系統(tǒng)可靠性的措施 雖然 PLC 具有很高的可靠性，并且有很強的抗干擾能力，但在過于惡劣的環(huán)境或安裝使用不當(dāng)?shù)惹闆r下，都有可能引起 PLC 內(nèi)部信息的破壞而導(dǎo)致控制混亂，甚至造成內(nèi)部元件損壞。 (5) 程序設(shè)計 ： 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，采用合適的設(shè)計方法來設(shè)計 PLC 程序。 由 PLC 的 I/O 連接圖和 PLC 外圍電氣線路圖組成系統(tǒng)的電氣原理圖。 (3)選擇 PLC： PLC 選擇包括對 PLC 的機型、容量、 I/O 模塊、電源等的選擇。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 6 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的步驟 (1)分析被控對象并提出控制要求 ： 詳細分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，提出被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的控制要求，確定控制方案，擬定設(shè)計任務(wù)書。 由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會不斷地提高，設(shè)計時要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)發(fā)展和完善的需要。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。 一個新的控制工程固然能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量，帶來巨大的經(jīng)濟效益和 社會效益，但新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護也將導(dǎo)致運行資金的增加。例如：應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。 保證 PLC 控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行，是設(shè)計控制系統(tǒng)的重要原則。同時要注意和現(xiàn)場 的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設(shè)計中的重點問題和疑難問題。 充分發(fā)揮 PLC 的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計中最重要的一條原則。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。有時需要設(shè)置 PLC 之外的手動的或機電的連鎖裝置來防止危險的操作。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 5 3 PLC 控制系統(tǒng) 設(shè)計 PLC 是專門為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的控制裝置，所以，在設(shè)計前必須深入了解被控系統(tǒng)，這是系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)。 通過以上分析、說明可知全自動洗衣機的控制系統(tǒng)是有多樣性的，雖然各種控制系統(tǒng)均可運用，但是必須考慮它的結(jié)構(gòu)和成本。 (7） PLC 控制洗衣機洗衣程序有獨特之處。 (6） 易于實現(xiàn)機電一體化。 (5） 設(shè)計、施工、調(diào)試周期短。 (4） 維護方便。 (3） 使用方便。 (2） 編程方便。其特點如下： (1） 抗干擾能力強，可靠性極高。 PLC 是一種新型的具有極高可靠性的通用自動化控制裝置。其特點是系統(tǒng)有較強的軟、硬件支持。這樣增