【正文】 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，內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作為脫水用。進(jìn)水時(shí)通過控制系統(tǒng)將進(jìn)水閥打開，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶。洗滌正傳反轉(zhuǎn)由洗滌電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)撥盤的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，此時(shí)脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。　高、中、低水位控制開關(guān)分別用來檢測高、中、低水位。全自動(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的。全自動(dòng)洗衣機(jī)的示意圖如21所示?！　　≌＿\(yùn)行方式的具體控制要求如下：　（1） 將水位能夠通過水位開關(guān)設(shè)在合適的位置（高、中、低），按下“啟動(dòng)”按鈕，開始進(jìn)水，到達(dá)設(shè)定的水位（高、中、低）后，停止進(jìn)水?！。?） 洗衣時(shí)，正轉(zhuǎn)20秒，停2秒，然后反轉(zhuǎn)20秒，停2秒?！　。?） 然后再進(jìn)水，重復(fù)以上過程，如此循環(huán)共3次?！　皬?qiáng)制停止”方式的具體控制要求如下：　（1） 若按下“停止”按鈕，洗衣過程停止，即洗滌電機(jī)和脫水桶停止轉(zhuǎn)動(dòng)、進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥全部閉合?！　　「鶕?jù)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、排水和脫水四個(gè)過程組成。利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制,用于說明PLC控制的原理方法、特點(diǎn)及工作特色?！　　　　　　?硬件設(shè)計(jì)　　　　　硬件設(shè)計(jì)的整體思路就是通過PLC輸出的數(shù)字信號控制繼電器組，達(dá)到控制電路的目的。其中，繼電器為主要執(zhí)行模塊，PLC所發(fā)出的數(shù)字指令控制繼電器線圈，而繼電器的開合直接控制電源電路，實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的控制?！　　≡诖丝刂葡到y(tǒng)中，PLC是控制核心，外部多種輸入信號如啟動(dòng)按鈕、高中低水位檢測等信號采樣進(jìn)來，經(jīng)過PLC內(nèi)部進(jìn)行邏輯運(yùn)算或數(shù)據(jù)處理后，提供多種輸出信號來控制進(jìn)水閥、出水閥動(dòng)作，和控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)而控制正反轉(zhuǎn)和脫水運(yùn)行?！　　「鶕?jù)以上要求，基于PLC的全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)框圖如圖31所示。其中進(jìn)水閥和排水閥由PLC給定信號來決定其工作狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)也由控制中心PLC給定信號來決定，而電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)直接決定洗衣機(jī)的洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)?！　　D32 硬件電路圖　　　　　⑴ 可編程控制器的基本概念　　　國際電工委員會(huì)對PLC作了如下定義：可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)設(shè)備，都應(yīng)按使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)?！〉湫偷腜LC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖33所示。它通過系統(tǒng)總線與用戶存儲(chǔ)器、輸入/輸出(I/O)、通信端口等單元相連。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時(shí)，首先它以　　　　　　圖33 PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖　　　　掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)?！　　?　 存儲(chǔ)器 　　　根據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)內(nèi)容的不同，存儲(chǔ)器可以分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。輸入單元接受現(xiàn)場設(shè)備箱PLC提供的開關(guān)量信號，經(jīng)過處理后，變成CPU能夠識別的信號?！　　?　 電源部分　PLC一般使用AC220V電源或DC24V電源?！　　?　 通信端口　PLC的CPU模塊上至少有一個(gè)通信端口。　6　 編程器　編程器用來生成用戶程序，并用它進(jìn)行編輯、檢查、修改和監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行情況。一般用于小型機(jī)或用于現(xiàn)場調(diào)試和維護(hù)。程序被編譯后通過PC/PPI電纜可以下載到PLC中去，也可以將PLC當(dāng)中的程序上傳到計(jì)算機(jī)當(dāng)中來?！。?）可編程控制器的基本特點(diǎn)　　　可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(diǎn)：　　1　 編程方法簡單易學(xué)、功能強(qiáng)大、性價(jià)比高、硬件配套齊全，系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易，以開關(guān)量控制為其特長；　2　 也能進(jìn)行連續(xù)過程的PID回路控制；　3　 并能與上位機(jī)構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng)用戶使用方便、適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)；　　　4　 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少、維護(hù)工作量小、維護(hù)方便、體積小、能耗低等特點(diǎn)。但是，在時(shí)間上，PLC執(zhí)行的任務(wù)是按串行方式進(jìn)行的，其具體的運(yùn)行方式與繼電器接觸器控制系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都有著一定的差異與不同。　1　 每次掃描過程，集中采集輸入信號，集中對輸出信號進(jìn)行刷新；　　2　 輸入刷新過程，當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí)行階段時(shí)，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。?。?）S7200系列PLC　西門子公司的SIMATIC S7200系列屬于小型PLC，可以用于代替繼電器的簡單控制場合，也可以用于復(fù)雜的自動(dòng)化控制系統(tǒng)?！7200的可靠性非常高，可以用語句表、梯形圖和功能塊圖編程。　　　S7200提供了近10種通訊方式以滿足不同的應(yīng)用需求，從RS485通信/編程接口通訊到自由口模式通訊，從PPI協(xié)議通訊到MPI協(xié)議通訊，從簡單的S7200之間的通訊到S7200通過ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)通訊，甚至到S7200通過以太網(wǎng)通訊?！　”驹O(shè)計(jì)采用PLC S7200為控制核心，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，硬件接線簡單，軟件開發(fā)周期短，具有工作可靠性高，操作方便，體積小、功耗低等特點(diǎn)，達(dá)到良好的經(jīng)濟(jì)效果。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會(huì)流過一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的?！。?） 繼電器組的應(yīng)用及實(shí)現(xiàn)的功能　在本次設(shè)計(jì)中，對繼電器的使用較為突出，原理是利用可編程序控制器的24V直流信號來控制繼電器線圈，實(shí)現(xiàn)由可控制的按預(yù)定程序?qū)?關(guān)斷的380V三相電源給電動(dòng)機(jī)供電。可分為：正轉(zhuǎn)控制組，反轉(zhuǎn)控制組及脫水控制組。它們的開合直接由可編程序控制器輸出的離散信號控制?！?PLC的選型　　　 I/O儲(chǔ)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。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(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等?！LC內(nèi)存容量為開關(guān)量I/O點(diǎn)數(shù)、模擬量I/O點(diǎn)數(shù)和程序編寫的質(zhì)量所增加的內(nèi)存容量綜合?！　≡撓到y(tǒng)有11個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)6個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，需內(nèi)存280B，有定時(shí)器7個(gè)，計(jì)數(shù)器2個(gè)，需內(nèi)存18B，考慮余量后需要內(nèi)存370B。全自動(dòng)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。同時(shí)由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，完全能滿足全自動(dòng)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?！LC的框架配置圖如34所示。　　　PLC的外圍接線圖如圖35所示。　　　　　　　圖35 PLC外部接線圖　　 系統(tǒng)資源分配　 輸入地址分配　根據(jù)不同的PLC配置情況確定I/O地址是PLC編程的前提與基礎(chǔ)，程序中的地址必須與實(shí)際物理連接點(diǎn)一一對應(yīng)，才能確保動(dòng)作的正確執(zhí)行?！‖F(xiàn)在根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的實(shí)際工作狀態(tài)對PLC控制系統(tǒng)的輸入地址進(jìn)行分配。　　　　　表31輸入地址分配表　輸入地址　　對應(yīng)的外部設(shè)備　　　啟動(dòng)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(dòng)排水開關(guān)　　　　　手動(dòng)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　　　這個(gè)控制系統(tǒng)需要控制的外部設(shè)備有進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動(dòng)機(jī)、脫水桶、報(bào)警器共5個(gè)設(shè)備?！　【唧w的輸出分配如表32所示?！?nèi)部地址分配表歸納如表33所示?！　　TEP7Micro/WIN32是西門子公司專為SIMATIC S7200系列可編程序控制器研制開發(fā)的編程軟件，它是基于Windows的應(yīng)用軟件，功能強(qiáng)大，既可用于開發(fā)用戶程序，又可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。在脫機(jī)方式時(shí)，計(jì)算機(jī)與PLC斷開連接，此時(shí)能完成大部分的基本功能，如編程、編譯、調(diào)試和系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計(jì)算機(jī)的磁盤上。　　（3）在編輯程序的過程中進(jìn)行語法檢查，可以避免一些語法錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)類型方面的錯(cuò)誤。?。?）對用戶程序進(jìn)行文檔管理，加密處理等?！　　≤浖鹘缑嬉话憧煞譃橐韵?個(gè)區(qū)域：菜單欄（包含8個(gè)主菜單項(xiàng)）、工具欄（快捷按鈕）、瀏覽欄（快捷操作窗口）、指令樹(快捷操作窗口)、輸出窗口和用戶窗口（可同時(shí)或分別打開圖中的5個(gè)用戶窗口）?！　　?程序流程圖設(shè)計(jì)　 PLC采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，其程序設(shè)計(jì)同樣可遵循軟件工程設(shè)計(jì)方法，程序工作過程可用流程 圖表示?！　　∪詣?dòng)洗衣機(jī)工作方式有自動(dòng)方式和手動(dòng)方式兩種。手動(dòng)方式是在緊急停止情況下，可以手動(dòng)進(jìn)行排水和脫水。　　　　圖41 正常運(yùn)行流程圖　　強(qiáng)制停止流程圖如圖42所示。　順序功能流程圖語言是為了滿足順序邏輯控制而設(shè)計(jì)的編程語言。每一步代表一個(gè)控制功能任務(wù)，用方框表示。這種編程語言使程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀及維護(hù)，大大減輕編程的工作量，縮短編程和調(diào)試時(shí)間?！　∪詣?dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制狀態(tài)流程圖如圖43所示?！。?） 在進(jìn)行控制程序編程之前，首先需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目?！。?）設(shè)置與讀取PLC的型號　　在對PLC編程之前，應(yīng)正確地設(shè)置其型號，以防止創(chuàng)建程序時(shí)發(fā)生編輯錯(cuò)誤?！　∫部梢噪p擊指令樹的【項(xiàng)目1】，然后雙擊PLC型號和CPU版本選項(xiàng)，在彈出的對話框中進(jìn)行設(shè)置?！　　PU選型對話框如圖45所示。　　SIMATIC編程模式的選擇，可以通過執(zhí)行菜單【工具】→【選項(xiàng)】→【常規(guī)】→【SIMATIC】選項(xiàng)來確定?！　　　? 　　　圖45 設(shè)置PLC的型號　簡單的數(shù)字量控制程序一般只有主程序，系統(tǒng)較大、功能復(fù)雜的程序除了主程序外，可能還有子程序、中斷程序。　　　用戶程序結(jié)構(gòu)選擇編輯窗口如圖46所示。子程序的指令放在獨(dú)立的程序塊中，僅在被程序調(diào)用時(shí)才執(zhí)行。　　在指令樹中選擇需要的編程元件,在指令工具條中選擇輸入連接線，完成梯形圖的編寫。編譯結(jié)束，在輸出窗口顯示編譯結(jié)果信息，顯示無錯(cuò)誤。　　　　　　　圖47 輔助繼電器梯形圖（一）　　圖48 輔助繼電器梯形圖（二）　　如圖47和圖48所示程序段落。當(dāng)水位與設(shè)定水位不一致時(shí)，；反之。當(dāng)水位到設(shè)定水位后停止進(jìn)水，等待2秒進(jìn)入洗衣過程。洗衣前根據(jù)衣物多少選擇好水位，按下水位選擇開關(guān)(、)任意一個(gè)，再按下啟動(dòng)按鈕，開始進(jìn)水?！　　　　D410 洗衣梯形圖（一）　　　圖411 洗衣梯形圖（二）　　　圖412 洗衣梯形圖（三）　　如圖410，411，412所示程序段落，T37計(jì)時(shí)時(shí)間到，T38計(jì)時(shí)開始。T39計(jì)時(shí)時(shí)間到，反洗，T40開始計(jì)時(shí)。T43計(jì)時(shí)時(shí)間到，C50計(jì)數(shù)一次，重復(fù)以上從正洗開始的全部動(dòng)作，直到C50計(jì)滿5次數(shù)時(shí)，開始排水，C50復(fù)位，準(zhǔn)備下次循環(huán)時(shí)再計(jì)數(shù)。洗衣過程完畢，正反轉(zhuǎn)大循環(huán)達(dá)到5次后，即C50計(jì)滿5次時(shí)，進(jìn)入排水過程?！　　　　　　　　　? 　　　圖413 排水梯形圖　　　　　圖414 脫水梯形圖　　　如圖414所示程序段落是脫水梯形圖，水排空后，洗衣機(jī)開始進(jìn)行脫水，脫水30秒即T40計(jì)時(shí)30秒后停止脫水?！　　　　　　D415 報(bào)警梯形圖　如圖415所示程序段落，排水過程進(jìn)行3次，即洗衣大循環(huán)3次后，開始報(bào)警過程，3秒后停止報(bào)警，這樣整個(gè)洗衣過程結(jié)束。仿真程序提供了數(shù)字信號輸入開關(guān)、兩個(gè)模擬電位器和LED輸出顯示，仿真程序同時(shí)還支持對TD200文本顯示器的仿真，在實(shí)驗(yàn)條件尚不具備的情況下，完全可以作為學(xué)習(xí)S7200的一個(gè)輔助工具。軟件的主界面如圖51所示?！PU224的右邊空白方框是擴(kuò)展模塊的位置，雙擊空白方框即可進(jìn)行模塊配置選擇，根據(jù)需要可選擇各種數(shù)字量和模擬量的擴(kuò)展模塊?！￠_關(guān)面板下方的SMB28,SMB29是兩個(gè)直線電位器，分別是CPU224的兩個(gè)8位模擬量輸入電位器對應(yīng)的特殊存儲(chǔ)器字節(jié)，可左右拖動(dòng)滑塊來設(shè)置它的值，范圍在0255之間。如圖52所示?！　　∪缓笤赟7200仿真軟件中使用工具欄的下載按鈕即可將導(dǎo)出的文件下載到仿真軟件當(dāng)中進(jìn)行仿真測試?！　∠螺d框如圖53所示。　　　仿真結(jié)果圖如圖54所示?！　　≡趯?shí)際操作中相當(dāng)于按下啟動(dòng)按鈕、高水位選擇開關(guān)后，進(jìn)水閥打開，開始進(jìn)水?！≡谠摲抡孢^程中，按鈕需要手動(dòng)復(fù)位，否則無輸出或輸出混亂?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　? 組態(tài)界面的設(shè)計(jì)　　　 組態(tài)王　組態(tài)王是一款功能強(qiáng)大的工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控軟件。通?？梢园堰@樣