【正文】 了解洗衣機的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及控制要求。包括硬件設(shè)計，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設(shè)計，編程方法。 2 PLC 結(jié)構(gòu)和工作原理 PLC 控制特點1. PLC系統(tǒng)的特點：（ 1）可靠性高，PLC作為一種通用的工業(yè)控制器，它必須能夠在各種不同的工作環(huán)境中正常工作。（ 2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展或者是模塊化的結(jié)構(gòu)形式，因此，輸入/輸出信號的數(shù)量，形式，驅(qū)動能力等都可以根據(jù)實際控制要求進行選擇與確定，而且在需要時可以隨時更換，近年來，PLC的特殊模塊增多這些可以滿足不同的控制要求，使PLC的使用更加靈活與多變。2. 單片機系統(tǒng)的特點：（1）要求環(huán)境，單片機對環(huán)境的適應(yīng)能力較低，可靠性差。（3）功能單一只具有使用中所需要的功能。典型的PLC控制系統(tǒng)的硬件組成框圖如圖1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)全自動洗衣機的工作原理, 洗衣機的工作流程由進水，洗衣，排水，和脫水四個過程組成。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。根據(jù)以上要求PLC的控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。進水時，電磁進水閥打開，將水注入，排水時，電磁排水閥打開，將水排出，洗衣時，洗滌電動機啟動，脫水時，脫水桶啟動。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC的基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩類。基本結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示?；窘Y(jié)構(gòu)框圖如圖4所示編程器其他PLC或上位機現(xiàn)場設(shè)備電源模塊CPU模塊通信模塊輸入模塊輸出模塊殊功功能模塊 機 架圖4 模塊式結(jié)構(gòu) PLC各組成部分介紹 （1）中央處理器中央處理器（CPU）是PLC的核心部分，相當(dāng)于PLC的“大腦”。通過制造廠家預(yù)制在系統(tǒng)存儲器內(nèi)部的系統(tǒng)程序完成各項任務(wù)。（2）存儲器根據(jù)存儲器存儲內(nèi)容的不同，我們把存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。系統(tǒng)程序相當(dāng)于計算機操作系統(tǒng)，是PLC廠家根據(jù)選用的CPU的指令系統(tǒng)編寫的，并固化到ROM里，用戶不能修改其內(nèi)容。不同類型的PLC，其存儲容量也不一樣。因為運行中數(shù)據(jù)不斷變化，所以這種存儲器必須可讀寫。輸入單元接收現(xiàn)場設(shè)備向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。（4）電源部分不同型號的PLC有不同的供電方式，所以PLC電源的輸入電壓既有12V和24V直流，又有110V和220V交流。它還可以在線檢測程序的運行情況。（6）特殊功能單元主要包括模擬量輸入/輸出單元、遠程I/O模塊、通信模塊、高速計數(shù)模塊、中斷輸入模塊和PID調(diào)解模塊等。 基本指令 LD/LDI指令：,LDI是常閉觸點.AND/ANI指令：AND和ANI指令是串聯(lián)連接的觸點,AND是常開觸點, ANI是常閉觸點.OR/ORI指令：OR和ORI指令是并聯(lián)連接的觸點,執(zhí)行邏輯 “或” ,ORI是常閉觸點. OUT指令：OUT指令執(zhí)行邏輯輸出的功能,條件成立時為ON,條件不成立時為OFF.ANB/ORB指令：ANB完成支路間的串聯(lián)的功能,用于執(zhí)行支路之間 “于”操作；ORB完成支路間的并聯(lián)的功能,用于執(zhí)行支路之間 “或”操作.比較指令： CMP（Compare）的功能指令編號為FNC10，16位運算占7個程序步，32位運算占13個程序步.傳送指令：MOV的功能號為FNC12,它是將源操作數(shù)的內(nèi)容傳送目標(biāo)操作數(shù).四則邏輯運算指令 (1)二進制加法指令A(yù)DDADD的功能號為FNC20,它是將源操作數(shù)S1和S2中的16位二進制數(shù)相加,然后運算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)中.(2) 二進制減指令SUB,然后運算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)中.(3) 二進制乘法指令MUL,然后運算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)為首地址的軟元件中.(4) 二進制除法指令DIV,然后運算結(jié)果傳送到指定的目標(biāo)操作數(shù)D中,余數(shù)傳送到D+1中. PLC的工作原理PLC的工作原理與繼電器構(gòu)成的控制裝置一樣，但是工作方式不太一樣。而PLC則不同，它采用循環(huán)掃描技術(shù)，只有該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時，該線圈觸點才會動作。. 循環(huán)掃描技術(shù)PLC采用循環(huán)掃描技術(shù)可以分為3個階段，輸入階段（將外部輸入信號的狀態(tài)傳送到PLC）、執(zhí)行程序階段和輸出階段（將輸出信號傳送到外部設(shè)備）。輸入階段程序執(zhí)行階段程序執(zhí)行階段輸出階段程序執(zhí)行階段輸出階段輸入階段 一圖 5一個掃描周期 輸入階段在這個階段中，PLC讀取輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并把它們存入相應(yīng)的輸入存儲單元。從相應(yīng)的輸入存儲單元讀入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，然后根據(jù)程序內(nèi)部繼電器、定時器、計數(shù)器數(shù)據(jù)存儲器的狀態(tài)和數(shù)據(jù)進行邏輯運算，得到運算結(jié)果，并將這些結(jié)果存入相應(yīng)的輸出存儲器單元。在這個程序執(zhí)行中，輸入信號的狀態(tài)和數(shù)據(jù)保持不變。 PLC 的輸入/輸出響應(yīng)時間I/O響應(yīng)時間是指某一輸入信號從變化開始到系統(tǒng)相關(guān)輸出端信號的改變所需要的時間因為PLC的循環(huán)掃描工作方式，所以收到輸入信號的時刻不同，響應(yīng)時間的長短也不同。最短響應(yīng)時間：一個掃描周期剛結(jié)束就收到輸入信號，即收到這個輸入信號與開始下一個掃描周期同時，這樣的響應(yīng)時間最短。最短響應(yīng)時間如圖6所示。這時響應(yīng)時間最長如圖7所示。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?？紤]到今后的調(diào)整和擴充，一般應(yīng)在估計的總點數(shù)上再加上20%—30%的備用量。一般微型和小型PLC的存儲容量是固定的，介于1—2KB之間。因此在程序設(shè)計之前只能粗略地估算。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。全自動洗衣機控制所要求的控制功能簡單，小型PLC就能滿足要求了。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。 PLC外部接線圖根據(jù)全自動洗衣機的控制要求，對系統(tǒng)控制的I/O點數(shù)進行了統(tǒng)計和PLC型號進行了選擇，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)計如圖8所示。 程序的流程圖、構(gòu)成和相關(guān)設(shè)置 流程圖(1)正常運行流程圖如圖10所示。圖11強制停止流程圖 程序的構(gòu)成這個程序有自動方式和手動方式兩種。在手動方式下是在緊急停止情況下，可以手動進行排水和脫水。全自動洗衣機程序是由STEP7Micro/Win32軟件的指令完成，正常工作時程序存放在存儲卡中，若要修改程序，先將PLC設(shè)定在STOP狀態(tài)下，運行STEP7Micro/Win32編程軟件，打開全自動洗衣機程序，即可在線調(diào)試，也可用編程器進行調(diào)試。外部設(shè)備有進水電磁閥、排水電磁閥、洗滌電動機、脫水桶、報警器共5個設(shè)備。 表3 輸入地址分配輸入地址對應(yīng)的外部設(shè)備啟動按鈕停止按鈕水位選擇開關(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)高水位浮球開關(guān)中水位浮球開關(guān)低水位浮球開關(guān)水排空浮球開關(guān) 表4 輸出地址分配輸出地址對應(yīng)的外部設(shè)備進水電磁閥排水電磁閥洗滌電動機正轉(zhuǎn)繼電器洗滌電動機反轉(zhuǎn)繼電器脫水桶報警器 內(nèi)部元件地址分配表全制動洗衣機控制時，需用到PLC內(nèi)部的計時器和計數(shù)器對其進行過程控制，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5。全自動洗衣機控制系統(tǒng)PLC控制狀態(tài)流程圖見圖12圖 12 PLC控制狀態(tài)流程圖 系統(tǒng)梯形圖 梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法 輔助繼電器在本程序中， 是按下啟動按鈕的輔助繼電器； 是判斷洗衣機水位是否和設(shè)定水位不一致的輔助繼電器； 是判斷洗衣機水位是否和設(shè)定水位一致的輔助繼電器； 是停止自動洗衣的輔助繼電器。在強制停止情況下，當(dāng)停止按鈕按下時立即停止進水。圖14進水梯形圖 洗衣進水到設(shè)定水位后，開始洗衣，先正轉(zhuǎn)30s，然后再反轉(zhuǎn)30s，這樣循環(huán)5次后進入排水過程。圖15洗衣梯形圖 排水洗衣過程完畢后，進入排水過程。所對應(yīng)的梯形圖如圖16所示。因為判斷水排空是否在排水完畢后，所以要用到排水完畢輔助繼電器。圖17脫水梯形圖 洗完報警洗衣大循環(huán)3次后，開始洗完報警過程，3s后停止報警，這樣整個洗衣過程結(jié)束。Network 1 // Network Title// 進水LD A T43O O O AN = Network 2 LD O O LD A LD AN C51OLDALDO AN AN = = Networ