【正文】 ......... 26 附 錄 ................................................................ 27 附錄 1 ............................................................. 27 附錄 2 ............................................................. 28 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒論 1 緒論 選題背景 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的自動化程度的要求了。而隨著 PLC 技術(shù)的發(fā)展，用 PLC 來作為控制器，就能很好地滿足全自動洗衣機對自動化的要求，并且控制方式靈活多樣，控制模式可以根據(jù)不同場合的應(yīng)用而有所不同。 全自動洗衣機發(fā)展概況 全自動洗衣機是一種除放、取衣物和開動洗衣機這三道手續(xù)外，其余洗衣各程序全部自動完成的設(shè)備。布萊克斯通發(fā)明了木制手搖洗衣機，這是世界上第一臺人工攪動洗衣機。 1920 年美國的瑪依塔格公司又把洗衣機的木制桶改為鋁制桶體，第二年又把鋁制桶體改為外層鑄鋁、內(nèi)層為銅板的雙層結(jié)構(gòu)。與此同時，世界各地也相繼出現(xiàn)了洗衣機。 1932 年后，美國一家公司研制成功了第一臺前裝式滾筒全自動洗衣機，洗滌、漂洗和脫水都 在同一個滾筒內(nèi)自動完成，使洗衣機的發(fā)展躍上了一個新臺階。這種洗衣機由于其波輪安裝 在洗衣桶底，又稱渦卷式洗衣機。目前世界洗衣機年總產(chǎn)量近 5000 萬臺，而全自動洗衣機的產(chǎn)量呈增長趨勢，在技術(shù)性能上正向著節(jié)水、節(jié)能、高效、結(jié)構(gòu)更趨合理的方向發(fā)展。 近幾年，我國的洗衣機制造技術(shù)得到迅速 提高 ， 全自動洗衣機的年產(chǎn)量已占洗衣機總產(chǎn)量的 10%左右。東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)需求分析 2 2 系統(tǒng)需求 分析 設(shè)計任務(wù) 通常地，人們采用傳統(tǒng)洗衣機洗衣服 需要經(jīng)歷洗衣、清洗、排水、脫水等 4 個環(huán)節(jié)，而在全自動洗衣機中，這樣的一個過程完全由 控制系統(tǒng) 來完成。 全自動洗衣機的簡單工作過程如圖 21 所示。當(dāng)選擇了一種洗衣參數(shù)后，按下啟動按鈕 ，洗衣機就會自動完成洗衣服的整個過程。 （ a）檢測洗衣的方式：標準或者是柔和的選擇； （ b）檢測洗衣時的水位：高水位或者低水位的選擇； （ c）檢測進水是否到了需要的水位，即進水是否完成； （ d）檢測排水是否已經(jīng)完成。 設(shè)定（標準 /柔和、高 /低水位等） 參數(shù)按鈕如圖 22 所示： 控制系統(tǒng)的選擇 從滿足全自動洗衣機控制系統(tǒng)的安全性、擴展性和可靠性方面考慮，目前常見的全自動洗衣機自動控制系統(tǒng)，主要有單片機控制、 PLC 控制、工業(yè)控制計算機集中控制等類型。雖然單片機本身小巧、功耗低，實時控制功能強，但是其軟、硬件的開發(fā)必須借助于開發(fā)工具，系統(tǒng)調(diào)試困難，不具有自開發(fā)能力，且編 寫洗滌、脫水等程序相對復(fù)雜；在設(shè)計控制系統(tǒng)硬件時，要有多種電路保護裝置，如電流保護、電壓保護、過載保護、過熱保護及欠壓保護 等等。 進水 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 排水 脫水 蜂鳴器 柔和 標準 低水位 高水位 停止 正啟 22 全自動洗衣機的按鈕圖 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)需求分析 4 工業(yè)控制計算機全自動洗衣機控制系統(tǒng)是利用通用計算機的擴展槽或擴展區(qū)，設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)硬件模板，如通訊板、 I/O 擴展板等測控功能板，與通用計算機構(gòu)成一個用于完成預(yù)定測控功能的控制系統(tǒng)。利用通用計算機的軟、硬件資源來支持控制系統(tǒng)進行工作，具有自開發(fā)能力，有較強的可視能力和數(shù)據(jù)處理能力，更 適合于計算機集中控制系統(tǒng)應(yīng)用。它以微處理器為核心，有機地將微型計算機技術(shù)、自動化控制技術(shù)及通信技術(shù)融為一體。 PLC 是專為工業(yè)控制設(shè)計的，采取了精選元器件及多層次抗干擾等措施，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。 PLC 采用易于理解和掌握的梯形圖語言，以及面向工業(yè)控制的簡單指令。 PLC 的結(jié)構(gòu)不僅具有先進的通訊和輸入、輸出能力，而且其模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、靈活的配置能力，使用戶可以靈活組成各 種規(guī)模和不同要求的控制系統(tǒng)。 PLC 模塊化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使操作人員在維修時只需要更換插入式模板或其它易損部件即可完成，既方便又減少了影響系統(tǒng)運行的時間。用 PLC 完成一項控制工程時，由于其硬、軟件齊全，設(shè)計和施工可同時進行，縮短了周期。 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，可靠性高，抗振防潮和耐熱能力強，使之易于安裝在機器設(shè)備內(nèi)部，制造出機電一體化產(chǎn)品。首先，它是一個順序控制系統(tǒng)程序；其次，洗滌、 漂洗、排水、脫水時間是由 PLC 內(nèi)的計數(shù)器和定時器中參數(shù)控制的，只要改變它的參數(shù)太小就可改變整個程序時間長短；第三．通過改變 PLC 的型號，可以根據(jù)衣物的質(zhì)地、數(shù)量及臟污程度來實現(xiàn)標準洗 衣 、柔和洗 衣 的多功能；第四，通過修改洗衣程序可實現(xiàn)進水、洗滌、漂洗、排水脫水的順序控制，也可實現(xiàn)或洗滌、或漂洗、或脫水等單體控制；第五，在設(shè)計過程中，可以方便地加入相應(yīng)的配套裝置，如指示燈、蜂鳴器。鑒于 PLC 的諸多優(yōu) 勢，結(jié)合全自動洗衣機自動控制系統(tǒng)的需要，選擇德國西門子公司生產(chǎn)的具有高性能價格比的 S7200 系列可編程序控制器。同時，還要考慮 PLC 與其他智能設(shè)備的關(guān)系， PLC 是否需要通信聯(lián)網(wǎng)，需要顯示那些數(shù)據(jù)及顯示方式等等，電源突然停電及緊急情況的處理，以及安全電路的設(shè)計。 對于大型復(fù)雜的控制系統(tǒng)，需要考慮將系統(tǒng)分解為幾個獨立的部分，各 部分分別用單獨的 PLC 或其他控制裝置來控制，并考慮它們之間的通信方式。因此，在設(shè)計 PLC 控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則： （ 1） 最大限度地滿足被控對象的控制要求 。這就要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，收集控制現(xiàn)場的資料，收集相關(guān)先進的國內(nèi)、國外資料。 （ 2） 保證 PLC 控制系統(tǒng)安全可靠 。這就要求設(shè)計者在系統(tǒng)設(shè)計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠。 （ 3） 力求簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便 。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。 （ 4） 適應(yīng)發(fā)展的需要 。這就要求在選擇 PLC、輸入 /輸出模塊、 I/O 點數(shù)和內(nèi)存容量時，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的發(fā)展和 工藝的改進。 (2)確定輸入／輸出設(shè)備 ： 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定系統(tǒng)所需的全部輸入設(shè)備（如：按紐、位置開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)及各種傳感器等）和輸出設(shè)備（如：接觸器、電磁閥、信號指示燈及其它執(zhí)行器等），從而確定與 PLC 有關(guān)的輸入 /輸出設(shè)備，以確定 PLC 的 I/O 點數(shù)。 (4) 分配 I/O 點并設(shè)計 PLC 外圍硬件線路 ： 分配 I/O 點、畫出 PLC 的 I/O 點與輸入／輸出設(shè)備的連接圖或?qū)?yīng)關(guān)系表，該部分也可在第２步中進行；設(shè)計 PLC 外圍硬件線路，畫出系統(tǒng)其它部分的電氣線路圖，包括主電路和未進入 PLC 的控制電路等。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實現(xiàn)各控制功能 或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。為了提高 PLC 系統(tǒng)運行的可靠性，使用時應(yīng)注意以下幾個方面的問題。 C。 (2)環(huán)境濕度適宜 PLC 工作環(huán)境的空氣相對濕度一般要求小于 85％，以保證 PLC 的絕緣性能。因此，不能將 PLC 安裝在結(jié)露、雨淋的場所。如果只能安裝在這種場所，在溫度允許的條件下， 可以將 PLC 封閉；或?qū)?PLC 安裝在密閉性較高的控制室內(nèi)，并安裝空氣凈化裝置。必要時可以采取相應(yīng)措施來減輕振動和沖擊的影響，以免造成接線或插件的松動。 (6)注意電源安裝 電源是干擾進入 PLC 的主要途徑。 外部 電源是用來驅(qū)動 PLC 輸出設(shè)備 (負載 )和提供輸入信號的，又稱用戶電源，同一臺 PLC 的外部電源可能有多規(guī)格。由于 PLC 的 I／ O 電路都具有濾波、隔離功能，所以外部電源對 PLC 性能影響不大。 內(nèi)部電源是 PLC 的工作電源，即 PLC 內(nèi)部電路的工作電源。因此，為了保證 PLC 的正常工作，對內(nèi)部電源有較高的要求。 (7)遠離高壓 PLC 不 能在高壓電器和高壓電源線附近安裝，更不能與高壓電器安裝在同一個控制柜內(nèi)。 (8)合理的布線 I/O 線、動力線及其它控制線應(yīng)分開走線，盡量不要在同一線槽中布線。 開關(guān)量與模擬量的Ｉ /Ｏ線最好分開走線，對于傳送模擬量信號的Ｉ /Ｏ線最好用屏蔽線，且屏蔽線的屏敝層應(yīng)一端接地。 PLC 的 I/O 回路配線，必 須使用壓接端子或單股線，不宜用多股絞合線直接與 PLC的接線端于連接，否則容易出現(xiàn)火花。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 8 (9)正確的接地 良好的接地是 PLC 安全可靠運行的重要條件。 接地線應(yīng)盡量短，使接地點盡量靠近 PLC。另外， PLC 的 CPU 單元必須接地，若使用了 I/O 擴展單元等，則 CPU 單元應(yīng)與它們具有共同的接地體，而且從 任一單元的保護接地端到地的電阻都不能大于 100Ω。洗衣機需要更好的滿足人們的需要，必須借助自動化技術(shù)的發(fā)展，使得洗衣機由最初的半自動式洗衣機發(fā)展到全自動洗衣機，又正在向智能化洗衣機方向發(fā)展。 S7200PLC 基本概念介紹 S7200 系列 PLC 是西門子公司生產(chǎn)的一種小型的整體式結(jié)構(gòu)的可編程控制器，具有強的組網(wǎng)能力，功能完善的編程軟件，種類齊全的功能模塊和良好的人機對話界面，廣泛的應(yīng)用于集散自動化系統(tǒng)。它以極高的性能價格比，在我過占有很大的市場份額 (1)概念 ： PLC 全稱為可編程序邏 輯控制器 (programmable logical controller) ， 隨著數(shù)字 電路和處理器的發(fā)展成為可編程控制器 PC(programmable controller)，可編程控制器是一種專門應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境下的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它采用可編程的內(nèi)部存儲器，在其內(nèi)部存儲和執(zhí)行：邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入、輸出，控制各種類型的機械設(shè)備和生產(chǎn)過程，可編程控制器及有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)連成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。 (2)發(fā)展趨勢 ： PLC 的應(yīng)用已經(jīng)成為一個世界潮流，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，并已成為工業(yè)自動化的三大支柱（ PLC、機器人和 CAD/CAM），它的發(fā)展：一是朝著小型、簡易、價格低廉方向發(fā)展，應(yīng)用于單機控制和規(guī)模比較小的自動線控制；二是朝著大型、高速、多功能方向發(fā)展，適用于大型自動化控制系統(tǒng)。 (4)PLC 的分類 ： PLC 分類方式有多種，按規(guī)模（即 I/O 點數(shù)）可分為大、中、小型，按結(jié)構(gòu)可分為整體式和組合式。 按 I/O 點數(shù)分類： I/