1、摘 要根據(jù)自動(dòng)洗衣機(jī)的工作原理，利用可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)控制，說明了PLC控制的原理方法，特點(diǎn)及控制洗衣機(jī)的特色。通過本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)西門子S7-200系列PLC的特點(diǎn)有了深入的理解。全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)利用了西門子S7-200系列PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕，開關(guān)等其它一些輸入/輸出點(diǎn)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)洗衣過程的自動(dòng)化。由于每遍的洗滌，排水，脫水的時(shí)間由PLC內(nèi)定時(shí)器控制，所以只要改變定時(shí)器的參數(shù)就可以改變時(shí)間。可以把上面設(shè)定的程序時(shí)間定下來，作為固定程序使用，也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地，數(shù)量及臟污的程度來編程。只要稍作改變，就可以設(shè)計(jì)出諸如要多洗多甩的牛仔類衣物，輕洗輕甩的羊毛類衣物以及通用的標(biāo)準(zhǔn)

2、洗滌程序，充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電用品的個(gè)性。另外，本控制系統(tǒng)還具有現(xiàn)代洗衣機(jī)的烘干系統(tǒng)。利用PLC上具有的模擬量輸入輸出通道，PID算法，進(jìn)行溫度信號(hào)的采集與控制，到達(dá)了預(yù)期的效果。關(guān)鍵詞：PLC；洗衣機(jī)；全自動(dòng)；程序控制器；目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc245375704 1、緒論 PAGEREF _Toc245375704 h 1 HYPERLINK l _Toc245375705 2、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本原那么 PAGEREF _Toc245375705 h 2 HYPERLINK l _Toc245375706 3、自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制 PAGE

3、REF _Toc245375706 h 2 HYPERLINK l _Toc245375707 3.1 數(shù)字量I/O模塊的選擇及分配 PAGEREF _Toc245375707 h 2 HYPERLINK l _Toc245375708 3.2模擬量I/O模塊的選擇及分配 PAGEREF _Toc245375708 h 4 HYPERLINK l _Toc245375709 3.3中間變量模塊的分配 PAGEREF _Toc245375709 h 5 HYPERLINK l _Toc245375710 3.4控制要求 PAGEREF _Toc245375710 h 6 HYPERLINK l

4、_Toc245375711 3.5設(shè)計(jì)硬件連線圖 PAGEREF _Toc245375711 h 7 HYPERLINK l _Toc245375712 3.6設(shè)計(jì)順序功能圖 PAGEREF _Toc245375712 h 8 HYPERLINK l _Toc245375713 3.7、梯形圖 PAGEREF _Toc245375713 h 9 HYPERLINK l _Toc245375714 3.8、梯形圖程序調(diào)試 PAGEREF _Toc245375714 h 19 HYPERLINK l _Toc245375715 4、課程設(shè)計(jì)結(jié)論 PAGEREF _Toc245375715 h 21

5、 HYPERLINK l _Toc245375716 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc245375716 h 221、緒論自動(dòng)洗衣機(jī)就是將洗衣的全過程(泡浸-洗滌-漂洗-脫水-烘干)預(yù)先設(shè)定好N個(gè)程序,洗衣時(shí)選擇其中一個(gè)程序,翻開水龍頭和啟動(dòng)洗衣機(jī)開關(guān)后洗衣的全過程就會(huì)自動(dòng)完成,洗衣完成時(shí)由蜂鳴器發(fā)出響聲。目前市場(chǎng)上出售的全自動(dòng)洗衣機(jī)大體分為三類。創(chuàng)造最早的是前置式側(cè)開門滾筒式洗衣機(jī)，這種洗衣機(jī)是歐洲創(chuàng)造的，擅長(zhǎng)洗滌真絲、棉毛等面料，不纏繞無磨損，在洗滌時(shí)保證衣物不受損害，而且有良好的加溫措施。但也有它不好的一面，由于不纏繞無磨損洗滌方式等因素，這種洗衣機(jī)洗滌時(shí)間長(zhǎng)、洗凈度差、用水用電量大，

6、是其它洗衣機(jī)的幾倍，尤其是采用了不銹鋼內(nèi)筒，產(chǎn)生的噪音較大。這種洗衣機(jī)適用于生活水平較高，穿著大體以真絲、純毛、棉毛之類較高檔的面料為主，而且更換衣服較勤的家庭。創(chuàng)造最晚的洗衣機(jī)是亞洲人創(chuàng)造的波輪上開門洗衣機(jī)。市場(chǎng)上有多種品牌，如“小天鵝、“海棠、“榮事達(dá)等，這種洗衣機(jī)的特點(diǎn)是洗滌時(shí)間短，用水量小，洗凈度高，是滾筒式的很多倍，由于內(nèi)筒是塑料材料制成，噪音小，而且上開蓋，能使洗滌液反復(fù)利用，價(jià)格也比擬經(jīng)濟(jì)。這種洗衣機(jī)適用于居住在綠化較差，空氣塵埃量較大，平均每2至3天換一次衣服的家庭，主要以洗凈度為主，服裝面料以化纖、腈綸為主。另外一種是美洲人創(chuàng)造的“攪拌式洗衣機(jī)，由于美洲風(fēng)沙比擬大，人們主要穿

7、著牛仔服裝之類粗厚面料的服裝，所以他們適用攪拌式洗衣機(jī)，這種洗衣機(jī)洗凈度非常高，是波輪式洗衣機(jī)的十幾倍，但由于洗凈度和磨損率成正比，所以很損傷衣物，這種洗衣機(jī)市場(chǎng)上很少見。然而今天我們要用PLC對(duì)洗衣機(jī)進(jìn)行控制，下面就是對(duì)PLC的簡(jiǎn)要介紹。PLC可編程序控制器：PLC英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程.。P

8、LC是基于電子計(jì)算機(jī)，且適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工作的電控制器。它源于繼電控制裝置，但它不像繼電裝置那樣，通過電路的物理過程實(shí)現(xiàn)控制，而主要靠運(yùn)行存儲(chǔ)于PLC內(nèi)存中的程序，進(jìn)行入出信息變換實(shí)現(xiàn)控制。 PLC基于電子計(jì)算機(jī)，但并不等同于普通計(jì)算機(jī)。普遍計(jì)算機(jī)進(jìn)行入出信息變換，多只考慮信息本身，信息的入出，只要人機(jī)界面好就可以了。而PLC那么還要考慮信息入出的可靠性、實(shí)時(shí)性，以及信息的使用等問題。特別要考慮怎么適應(yīng)于工業(yè)環(huán)境，如便于安裝，抗干擾等問題。 2、PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本原那么 任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下根本原

9、那么：1. 充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求，是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要前提，這也是設(shè)計(jì)中最重要的一條原那么。2. 保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期平安、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原那么。這就要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y(tǒng)平安可靠。例如：應(yīng)該保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在非正常情況下如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等，也能正常工作。3. 在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的本錢。這就要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、本錢低，不宜盲

10、目追求自動(dòng)化和高指標(biāo)。4. 由于技術(shù)的不斷開展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷地提高，設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)開展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)留有裕量，以滿足今后生產(chǎn)的開展和工藝的改良。3、自動(dòng)洗衣機(jī)PLC控制3.1 數(shù)字量I/O模塊的選擇及分配1、 數(shù)字量輸入模塊的選擇數(shù)字量輸入模塊是用來接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)數(shù)字量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流直流輸入三種類型。數(shù)字量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：

11、直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來考慮。一般5V、12V、24V用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如5V輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過10米。距離較遠(yuǎn)的應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。2輸入門檻電平為了提高系統(tǒng)的可靠性，必須考慮輸入門檻電平的大小。門檻電平越高，抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)，具體可參閱PLC說明書。2、 數(shù)字量輸出模塊的選擇數(shù)字量輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開關(guān)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：1輸出方式數(shù)字量輸出模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三

12、種方式。繼電器輸出的價(jià)格廉價(jià)，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過電壓和過電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過1HZ、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。對(duì)于頻繁通斷的負(fù)載，應(yīng)該選用晶閘管輸出或晶體管輸出，它們屬于無觸點(diǎn)元件。但晶閘管輸出只能用于交流負(fù)載，而晶體管輸出只能用于直流負(fù)載。2驅(qū)動(dòng)能力數(shù)字量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于PLC外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無法直接驅(qū)動(dòng)，

13、可增加中間放大環(huán)節(jié)。數(shù)字量輸出模塊的技術(shù)指標(biāo)，它與不同的負(fù)載類型密切相關(guān)，特別是輸出的最大電流。另外，晶閘管的最大輸出電流隨環(huán)境溫度升高會(huì)降低，在實(shí)際使用中也應(yīng)注意。3、數(shù)字量I/O分配數(shù)字量I/O分配如表1.所示。表.1 數(shù)字量I/O分配序號(hào)PLC地址電氣符號(hào)功能說明I0.0SD啟動(dòng)I0.1SL1水位上限位I0.2SL2水位下限位Q0.0YV1進(jìn)水閥Q0.1MZ正轉(zhuǎn)Q0.2MF反轉(zhuǎn)Q0.3YV2排水閥Q0.4TS脫水Q2.0A顯示編碼AQ2.1B顯示編碼BQ2.2C顯示編碼CQ2.3D顯示編碼D3.2模擬量I/O模塊的選擇及分配1、模擬量I/O模塊的選擇模擬量I/O模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和

14、數(shù)據(jù)采集，并與PLC內(nèi)部總線相連，同時(shí)為了平安也有電氣隔離功能。模擬量輸入A/D模塊是將現(xiàn)場(chǎng)由傳感器檢測(cè)而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可接受的數(shù)字量；模擬量輸出(D/A)模塊是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)輸出。典型模擬量I/O模塊的量程為-10V+10V、0+10V、420mA等，可根據(jù)實(shí)際需要選用，同時(shí)還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。2、模擬量I/O分配模擬量I/O分配如表.2所示。表.2 模擬量I/O分配序號(hào)PLC地址電氣符號(hào)功能說明1A+溫度變送變送器輸出正信號(hào)2A-溫度變送-變送器輸出負(fù)信號(hào)3V驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)正信號(hào)4M驅(qū)動(dòng)信號(hào)-驅(qū)動(dòng)負(fù)信號(hào)5主機(jī)1M、面板V+接電源+2

15、4V電源正端6主機(jī)1L、2L、3L、面板COM接電源GND電源負(fù)端3.3中間變量模塊的分配中間變量模塊的分配如表.3表.3 中間變量模塊分配序號(hào)PLC地址功能說明1S0.0初始化過程2S0.1進(jìn)水過程3S0.2洗滌正轉(zhuǎn)過程4S0.3洗滌反轉(zhuǎn)過程5S0.4暫停過程6S0.5排水過程7S0.6脫水過程8S0.7烘干過程9T37正轉(zhuǎn)時(shí)間10T38反轉(zhuǎn)時(shí)間11T39暫停時(shí)間12T40脫水時(shí)間13T41禁止所有中斷14T42烘干時(shí)間15T43調(diào)用子程序延時(shí)16C0正轉(zhuǎn)次數(shù)17C1反轉(zhuǎn)次數(shù)18VB1存取計(jì)數(shù)次數(shù)19V0.0全局變量20VD104目標(biāo)值35度21VD112增益0.122VD116采樣時(shí)間0.

16、1s23VD120積分時(shí)間10min24VD124微分時(shí)間0s3.4控制要求 1、啟動(dòng)時(shí)開始進(jìn)水，水滿即水位到達(dá)高位時(shí)停止進(jìn)水并開始洗滌正轉(zhuǎn)。2、正洗15s后開始洗滌反轉(zhuǎn)，反洗15s后暫停。暫停3s后，假設(shè)正、反洗未滿5次，那么返回從正洗開始的動(dòng)作；假設(shè)正、反洗滿5次，那么開始排水。用數(shù)碼管顯示其洗滌過程。3、水位下降到低水位時(shí)開始脫水并繼續(xù)排水。脫水10s即完成一次從進(jìn)水到脫水的大循環(huán)過程。4、完成脫水過程后啟動(dòng)溫度控制程序，對(duì)其進(jìn)行烘干。3.5設(shè)計(jì)硬件連線圖3.6設(shè)計(jì)順序功能圖3.7、梯形圖3.8、梯形圖程序調(diào)試計(jì)數(shù)器指令使用增計(jì)數(shù)指令CTU從當(dāng)前計(jì)數(shù)值開始，在每一個(gè)CU輸入狀態(tài)從低到高增

17、計(jì)數(shù)。當(dāng)C0的當(dāng)前值大于等于預(yù)置值PV時(shí)，計(jì)數(shù)器位C0置位。當(dāng)復(fù)位端R接通或者執(zhí)行復(fù)位指令后，計(jì)數(shù)器被復(fù)位。當(dāng)?shù)竭_(dá)最大值32767后，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。在程序的編寫過程中，出現(xiàn)了很多的問題。比方最初在編寫小循環(huán)5次未到，就將程序跳轉(zhuǎn)到S0.2時(shí)，難以做到此處。最后增加計(jì)數(shù)器后，實(shí)現(xiàn)了此功能。利用計(jì)數(shù)器指令，將計(jì)數(shù)次數(shù)與設(shè)定值進(jìn)行比擬。當(dāng)計(jì)數(shù)次數(shù)小于5時(shí)，跳轉(zhuǎn)到第二步。當(dāng)計(jì)數(shù)次數(shù)等于5時(shí)，跳轉(zhuǎn)到第六步。2.PID指令使用PID回路PID指令根據(jù)表格(TBL)中的輸入和配置信息對(duì)引用LOOP執(zhí)行PID回路計(jì)算。提供PID回路指令成比例、整數(shù)、導(dǎo)出回路進(jìn)行PID計(jì)算。邏輯堆棧TOS頂值必須是翻開使能位

18、狀態(tài)，才能啟用PID計(jì)算。本指令有兩個(gè)操作數(shù)：表示回路表起始地址的TBL地址和0至7常數(shù)的回路號(hào)碼。程序中可使用八條PID指令。如果兩條或多條PID指令使用相同的回路號(hào)碼即使它們的表格地址不同，PID計(jì)算會(huì)互相干擾，結(jié)果難以預(yù)料。回路表存儲(chǔ)用于控制和監(jiān)控回路運(yùn)算的參數(shù)，包括程序變量、設(shè)置點(diǎn)、輸出、增益、樣本時(shí)間、整數(shù)時(shí)間重設(shè)、導(dǎo)出時(shí)間速率以及整數(shù)和偏差的當(dāng)前值及先前值。PID指令不對(duì)某些回路表輸入值進(jìn)行范圍檢查。您必須保證程序變量和設(shè)置點(diǎn)以及作為輸入的偏差和先前程序變量是0.0和1.0之間的實(shí)數(shù)。如果進(jìn)行PID計(jì)算的數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)遇到錯(cuò)誤，將設(shè)置SM1.1溢出或非法數(shù)值并終止PID指令的執(zhí)行。對(duì)回

19、路表中的輸出數(shù)值的更新可能不完整，因此您應(yīng)當(dāng)忽略這些數(shù)值，并在執(zhí)行下一個(gè)回路。3.采樣用到了終端程序4.下面介紹溫度控制子程序的控制過程：程序流程圖如下，當(dāng)程序運(yùn)行到第七步時(shí)，啟動(dòng)子程序。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化，目標(biāo)溫度35度；增益0.1；采樣時(shí)間0.1S；積分時(shí)間10分鐘；加熱兩分鐘。溫度可實(shí)現(xiàn)誤差范圍1度。在控制溫度的過程中，設(shè)定控制參數(shù)。使AC1與-0.0050.0015的范圍進(jìn)行比擬。當(dāng)AC10.0015時(shí)，不加熱；當(dāng)-0.005AC10.0015時(shí)，弱加熱；當(dāng)AC10.0015時(shí)，強(qiáng)加熱。調(diào)試過程中，出現(xiàn)程序運(yùn)行完還在加熱的情況。為解決此問題，在中斷程序結(jié)束前，將模擬量輸出端清零，使之不再繼續(xù)加熱。4、課程設(shè)計(jì)結(jié)論課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是