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1、 電氣控制與PLC 課程設(shè)計說明書 題 目： 工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計 專業(yè)班級： 姓 名： 學(xué) 號： 2 指導(dǎo)教師： 成績： 指導(dǎo)老師簽名： 日

2、期： 目 錄 1 引言 2 1.1 研究PLC工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的目的和意義 2 1.2 PLC工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點 3 2 工業(yè)洗衣機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 3 2.1 工業(yè)洗衣機(jī)的工作原理 3 2.2 工業(yè)洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu) 3 3 工業(yè)洗衣機(jī)的硬件系統(tǒng) 5 3.1 PLC的選擇及外圍電路 5 3.2 變頻器及與PLC的控制電路 7 3.3 系統(tǒng)運行的控制電路 8 4 工業(yè)洗衣機(jī)的軟件系統(tǒng) 12

3、 4.1 系統(tǒng)的流程圖 12 4.2 系統(tǒng)的順序功能圖 14 4.3 系統(tǒng)的梯形圖程序 16 5總結(jié) 19 參考文獻(xiàn) 19 1 引言 早在上個世紀(jì)初人類就已經(jīng)發(fā)明制造出洗衣機(jī)了，可以說洗衣機(jī)這種產(chǎn)品的發(fā)明創(chuàng)造是工業(yè)發(fā)展的結(jié)晶，給人們的現(xiàn)實生活帶來了極大的便利。當(dāng)時的洗衣機(jī)只有一個盛水桶，在應(yīng)用中只能進(jìn)行簡單的操作而無法實現(xiàn)更多的功能。隨著社會的進(jìn)步、科技的發(fā)展，二十一世紀(jì)的今天，對洗衣機(jī)而言已經(jīng)徹底發(fā)生了巨大的變化，具有全自動多功能的洗衣機(jī)已經(jīng)早在現(xiàn)實生活中廣泛使用。隨著工業(yè)技術(shù)日益成熟，我們利用現(xiàn)有技術(shù)開發(fā)創(chuàng)新出一種具有商

4、業(yè)用途的多功能型工業(yè)大容量洗衣機(jī)，實現(xiàn)工業(yè)衣物的大批洗滌。 工業(yè)洗衣機(jī)的應(yīng)用很廣，主要用于賓館、酒店、學(xué)校宿舍、某些需要洗衣量大、洗衣次數(shù)頻繁的地方。這就要求洗衣機(jī)的運行平穩(wěn)、洗滌效果好、容量大、故障少、可靠性高、噪聲低、壽命長等等，使之更趨于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。 1.1 研究PLC工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的目的和意義 本文主要研究基于PLC工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，以工業(yè)洗衣機(jī)為載體將PLC控制更好的運用于實踐中，使理論與實踐相結(jié)合，能夠讓我們更好地學(xué)到更多的知識，發(fā)展自己。 利用PLC的操作簡單、抗干擾性強(qiáng)、輸入輸出接口多、運行速度快、穩(wěn)定可靠、維護(hù)與維修方便,使洗衣機(jī)更趨于經(jīng)濟(jì)的需求

5、和社會的發(fā)展。此外，投入PLC控制的洗衣機(jī)可靠性高、耗電少、壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，適合工業(yè)洗機(jī)的發(fā)展需要，而且工業(yè)洗衣機(jī)利潤又高，使PLC的洗衣機(jī)得到更好的發(fā)展，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會意義。 1.2 PLC工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點 與傳統(tǒng)洗衣機(jī)相比，PLC工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點突出體現(xiàn)在有以下幾個方面： （1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。 （2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以

6、外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。 (3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。 （4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。 （5）體積小，重量輕，能耗低 以超小型PLC為例，該品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，

7、是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。 2 工業(yè)洗衣機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu) 2.1 工業(yè)洗衣機(jī)的工作原理 PLC在系統(tǒng)中是處于中心位置，洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗衣，排水，脫水是通過水位開關(guān)，作為PLC的輸入信號控制開關(guān)，PLC的輸出信號決定電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥工作狀態(tài)以及電機(jī)工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)自動控制的。水位開關(guān)用來控制進(jìn)水到洗衣機(jī)內(nèi)高中低水位，電磁進(jìn)水閥起著通斷水源的作用。進(jìn)水時，電磁進(jìn)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(jī)啟動，脫水時，脫水桶啟動。原理圖如下圖1。 S7-200 進(jìn)水/排水電磁閥 變頻器 水位開關(guān) 報警系統(tǒng) 電動機(jī)

8、 圖1 工業(yè)洗衣機(jī)工作原理圖 2.2 工業(yè)洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu) 在設(shè)計這一款多功能型工業(yè)洗衣機(jī)之前，必須要考慮到許多問題，比如洗衣機(jī)在可靠性、安全性、開發(fā)推廣價值等方面的具體實際問題。 以下描述在設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)遵循以下基本原則： （1）最大限度地滿足控制要求 充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿足控制要求，是設(shè)計PLC控制系統(tǒng)的最重要原則。要求設(shè)計人員在設(shè)計前就要深入現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查研究，收集資料。同時要與現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù)人員、現(xiàn)場操作人員密切配合，共同擬定控制方案及解決設(shè)計中的重點問 題和疑難問題。 （2）保證PLC

9、控制系統(tǒng)安全可靠 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。 （3）力求簡單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便 在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴(kuò)大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設(shè)計者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標(biāo)。 （4）適應(yīng)發(fā)展的需要 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。 在設(shè)計該工業(yè)洗衣機(jī)時，由于波輪洗衣機(jī)洗凈率高、時間短、操作相對方便等優(yōu)點更適合大型洗衣量場合應(yīng)用。所

10、以，我選擇了波輪式洗衣機(jī)在大型場合的應(yīng)用。 YV2 排水 水排盡傳感器 低水位水位選擇開關(guān) 中水位水位選擇開關(guān) M YV1 進(jìn)水 高水位水位選擇開關(guān) 電動機(jī) 高水位傳感器 中水位傳感器 低水位傳感器 圖2 洗衣機(jī)框圖 在控制技術(shù)上選擇PLC作為控制器，主要為了該產(chǎn)品實現(xiàn)功能齊全、外圍電路簡單、維護(hù)容易方便，容易繼續(xù)寫入編程語言實現(xiàn)更新升級等。最大限度地滿足被控對象的控制要求，在應(yīng)用中保證PLC控制系統(tǒng)安全可靠，適應(yīng)企業(yè)發(fā)展的需要，為需要強(qiáng)洗滌工作量的企業(yè)提供了極大便利。為此該工業(yè)洗衣機(jī)設(shè)計的框圖如下圖2。

11、 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。外桶固定，作盛水用。內(nèi)桶可以旋轉(zhuǎn)，作脫水用。內(nèi)桶的四周有很多小孔，使內(nèi)外桶的水流相通。洗衣機(jī)的進(jìn)水和排水分別由電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥來控制。洗滌之前，按照所選水位的高、中、低事前選擇好，選擇洗滌功能是普通洗還是強(qiáng)效洗，之后進(jìn)入模式狀態(tài)，開始進(jìn)水，經(jīng)進(jìn)水管將水注入到外桶并且內(nèi)置加熱器開始加熱，達(dá)到量程要求與其相應(yīng)的傳感器有信號輸出，進(jìn)而來控制PLC的輸出讓進(jìn)水閥失電。排水時，通過電控系統(tǒng)使排水閥打開，將水由外桶排出到機(jī)外。

12、洗滌正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)由洗滌電動機(jī)驅(qū)動波盤正、反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，此時脫水桶并不旋轉(zhuǎn)。脫水時，通過電控系統(tǒng)將離合器合上，由洗滌電動機(jī)帶動內(nèi)桶正轉(zhuǎn)進(jìn)行甩干。啟動按鈕用來啟動洗衣機(jī)工作。停止按鈕用來實現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現(xiàn)手動排水。這款工業(yè)洗衣機(jī)的設(shè)計中綜合考慮了水溫有利于對洗滌衣物的洗凈度效果，所以在外桶底下安置了加熱器。 3 工業(yè)洗衣機(jī)的硬件系統(tǒng) 3.1 PLC的選擇及外圍電路 在洗衣機(jī)的系統(tǒng)控制器方面，選擇穩(wěn)定可靠價格合理的PLC作為洗衣機(jī)的控制器?，F(xiàn)代技術(shù)發(fā)展起來的以微處理器為核心的通用自動控制裝置，與之前半自動洗衣機(jī)比較起來，PLC系統(tǒng)配置既固定又靈活，更高的性能，

13、安全性也比之前半自動洗衣機(jī)更好。 3.1.1 I/O地址分配 合理的選擇I/O點數(shù)也是PLC的重要指標(biāo)之一。I/O的選擇既要滿足系統(tǒng)的控制要求，又要在合理范圍降低投資成本。PLC的輸入輸出總點數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對象所需控制的模擬量、開關(guān)量、輸入輸出設(shè)備情況來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點?？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)在估計的總點數(shù)上再加上20%—30%的備用量。[該系統(tǒng)有13個數(shù)字輸入點8個數(shù)字輸出點。 根據(jù)上述分析，本設(shè)計共有13輸入信號和8輸出信號。列出工業(yè)洗衣機(jī)的I/O分配表，見表1。 表1 系統(tǒng)I/O分配表 輸入器件 輸入點I 代碼

14、輸出器件 輸出點Q 代碼 啟動按扭 I0.0 SB1 進(jìn)水電磁閥 Q0.0 YV1 停止按扭 I0.1 SB2 排水電磁閥 Q0.1 YV2 高水位水位選擇開關(guān) I0.2 ST1 變頻器正轉(zhuǎn)控制 Q0.2 STF 中水位水位選擇開關(guān) I0.3 ST2 變頻器反轉(zhuǎn)控制 Q0.3 STR 低水位水位選擇開關(guān) I0.4 ST3 脫水 Q0.4 YV 手動排水開關(guān) I0.5 SB3 報警器 Q0.5 手動脫水開關(guān) I0.6 SB4 高速 Q1.0 RH 高水位傳感器 I0.7 ST4 中速 Q1.1

15、RM 中水位傳感器 I1.0 ST5 低水位傳感器 I1.1 ST6 水排空傳感器 I1.2 ST7 強(qiáng)洗 I1.3 SB5 普洗 I1.4 SB6 3.1.2 CPU功能與選擇 PLC的功能日益強(qiáng)大，一般PLC都具有開關(guān)量邏輯運算、定時、計數(shù)、數(shù)據(jù)處理等基本功能，有些PLC還可擴(kuò)展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時可考慮以下幾點：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿足實時控制的要求、PLC結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。全自動洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡單，小

16、型PLC就能滿足要求了。 該控制系統(tǒng)CPU模塊可采用CPU-224（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制整個系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。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，完全能滿足該工業(yè)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。綜上所述此次設(shè)計選用西門子S7-200系列中CPU-224型號。 3.1.3 PLC外部接線圖 由工業(yè)洗衣機(jī)的控制要求，對該控制系統(tǒng)I/O的選擇和PLC型號進(jìn)行了選擇，現(xiàn)在根 據(jù)I/O地址分配表設(shè)計外圍接線圖，如下圖3。

17、圖3 PLC外部接線圖 如圖3當(dāng)該PLC投入運行時，首先選擇洗滌方式（選強(qiáng)洗按下SB5，PLC輸出端Q1.0有信號輸出，則變頻器將會使電機(jī)處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的應(yīng)用程序，來實現(xiàn)洗衣機(jī)強(qiáng)洗的效果；選強(qiáng)洗按下SB6，PLC輸出端Q1.1有信號輸出，則變頻器將會使電機(jī)處于中速運轉(zhuǎn)狀態(tài)下的應(yīng)用程序，來實現(xiàn)洗衣機(jī)普洗的效果），然后根據(jù)實際需要選擇水位，即按下水位選擇開關(guān)(ST1、ST2、ST3)任意一個，這時再按下啟動按鈕SB1，輸出端Q0.0有信號輸出，此時進(jìn)水電磁閥YV1通電并打開開始進(jìn)水。當(dāng)水位上升到與選擇的水位相一致時，與之相應(yīng)的水位傳感器(ST4、ST5、ST6)接通，此時輸出端Q0.0

18、無信號輸出，則進(jìn)水電磁閥YV1失電斷開停止進(jìn)水。 此外，當(dāng)PLC輸出端Q0.2有信號輸出時，則變頻器控制洗衣機(jī)進(jìn)行正向洗滌；當(dāng)PLC輸出端Q0.3有信號輸出時，則變頻器控制洗衣機(jī)進(jìn)行反向洗滌；當(dāng)PLC輸出端Q0.1有信號輸出時，洗衣機(jī)進(jìn)行排水；當(dāng)PLC輸出端Q0.4有信號輸出時，洗衣機(jī)進(jìn)行脫水；當(dāng)PLC輸出端Q0.5有信號輸出時，則表示洗衣完成報警提醒。 注意：當(dāng)遇到特別情況時，按下SB3進(jìn)行手動排水，按下SB4進(jìn)行手動脫水；按下SB3使洗衣機(jī)停止運行；ST7作為水排空的模擬輸入信號的控制開關(guān)。 3.2 變頻器及與PLC的控制電路 變頻器的工作原理被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。用于電機(jī)控制

19、的變頻器，既可以改變電壓，又可以改變頻率。本文就是通過控制變頻器來改變電機(jī)的運行方向和轉(zhuǎn)速，改變電機(jī)的運行方向用以實現(xiàn)洗衣機(jī)正反轉(zhuǎn)的洗滌，而改變電機(jī)的運行轉(zhuǎn)速是用以實現(xiàn)洗衣機(jī)洗滌強(qiáng)度，即來實現(xiàn)工業(yè)洗衣機(jī)洗滌的兩種不同的功能：高速強(qiáng)效洗滌、中速普通洗滌。 在本文中，要想變頻器達(dá)到以上控制效果，就要進(jìn)一步接受PLC控制。由此可見兩者緊密聯(lián)系在一起，下面討論的就是PLC與變頻器之間在工業(yè)洗衣機(jī)方面的控制。 以一般的工業(yè)洗衣機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)，再根據(jù)本系統(tǒng)控制要求，變頻器暫定為FR-E540。 在變頻器控制洗衣電動機(jī)的運行方向和轉(zhuǎn)速時，端子的接法很重要，如果把接線端子接錯將影響變頻器正常應(yīng)用。下

20、圖4為FR-E540的接線端子平面圖， 圖4 變頻器接線端子平面圖 在接線的過程中，要了解每個端子所代表的含義，則端子含義如下表2。 表2 變頻器的接線端子的含義 端子 含義 端子 含義 RH 高速 RUN 運行 RM 中速 FU 頻率檢測 RL 低速 B 異常輸出 MRS 輸出停止 A/C RES 復(fù)位 10\2\5 頻率設(shè)定器 SD 公共輸出、輸入端 4 DC4~20Ma(+) PC 直流

21、24V輸出和外部晶體管端子 STF 正轉(zhuǎn)啟動 SE 集電極開路輸出公共端 STR 反轉(zhuǎn)啟動 而變頻器與PLC之間正確的連接對系統(tǒng)的控制也很重要，下圖5為該工業(yè)洗衣機(jī)變頻器與PLC之間的接線圖。 Q0.2 . Q0.3 . COM COM . Q1.0 . STF . Q1.1 . SD . RH. RM . STF 變 頻 器 . S7-200PLC . 圖5 變頻器與PLC接線圖 當(dāng)S7-200PLC的輸出端Q0.2

22、有信號輸出時，則變頻器STF端接受到信號控制電機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)PLC的輸出端Q0.3有信號輸出時，則變頻器STR端接受到信號控制電機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng)PLC的輸出端Q1.0有信號輸出時，則變頻器RH端接受到信號控制電機(jī)高速運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)洗衣機(jī)的強(qiáng)洗滌功能；當(dāng)PLC的輸出端Q1.1有信號輸出時，則變頻器RM端接受到信號控制電機(jī)中速運轉(zhuǎn)來實現(xiàn)洗衣機(jī)的普洗滌功能。 3.3 系統(tǒng)運行的控制電路 由于本控制系統(tǒng)設(shè)計要求該洗衣機(jī)能夠滿足不同的洗衣量及洗凈程度，而通過改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)該控制要求。通過了解我們可以控制變頻器改變電動機(jī)運行方向、速度。 3.3.1 電機(jī)調(diào)速原理 洗衣機(jī)的動力源選擇適用于變頻器的三

23、相交流異步電動機(jī)，它具有比較理想的調(diào)速方法，其調(diào)速性能最好、效率最高。我們知道，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f，就可以改變異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n1,從而改變其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n,即可改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在0～50Hz的范圍內(nèi)變化時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻器就是通過改變電動機(jī)電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的，是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速手段。 3.3.2 變頻器與電機(jī)的結(jié)合應(yīng)用 在應(yīng)用變頻器時，想要操作它，首先要對它的控制面板進(jìn)行了解，如下圖6為該變頻器面板模式示意圖。 圖6 變頻器的面板模式示意圖 在應(yīng)用變頻器進(jìn)行工作時，一定要進(jìn)

24、行模式的設(shè)置。在PU操作模式中要把出廠時的Pr.79的值選擇為1。下圖7為變頻器頻率及轉(zhuǎn)向的設(shè)置流程圖。 圖7 變頻器頻率及轉(zhuǎn)向的設(shè)置流程圖 參數(shù)的設(shè)定方法，除了部分參數(shù)之外，參數(shù)的設(shè)定僅用在Pr.79選擇模式時可以實施。一個參數(shù)值的設(shè)定既可以用數(shù)字鍵設(shè)定也可以用增減鍵來完成。按下SET鍵1.5S寫入設(shè)定值并更新。另外，作為與運行模式無關(guān)的設(shè)定方法，可將Pr.77設(shè)為2。下表4為設(shè)計所需的參數(shù)值設(shè)定表。 表4 參數(shù)值設(shè)定及功能 參數(shù)號 設(shè)定值 功能 Pr.79 3 組合操作

25、模式一 Pr.20 50 加減速基準(zhǔn)頻率 Pr.1 50 上限頻率 Pr.2 0 下限頻率 Pr.3 50 基底頻率 Pr.4 50 高速強(qiáng)效洗滌 Pr.5 35 中速普通洗滌 Pr.7 5 加速時間 Pr.8 5 減速時間 由以上內(nèi)容我們可以大概的了解到利用變頻器改變電機(jī)的運行方向和速度。下圖8為工業(yè)洗衣機(jī)主電機(jī)控制電路圖。 加熱器 YV VVVF QF2 QF1 QF U V W N M 3~ 圖8 工業(yè)洗衣機(jī)主電機(jī)控制電路圖 變頻器與電機(jī)之間的連接如下圖9所示。 變 頻 器

26、 圖9 變頻器與電機(jī)的接線圖 4 工業(yè)洗衣機(jī)的軟件系統(tǒng) 4.1 系統(tǒng)的流程圖 該洗衣機(jī)，在設(shè)計上具有普通洗和強(qiáng)效洗的多功能型?？紤]工廠等場合衣物具有油污的特點，在洗滌方面需要具有一定的水溫才可以達(dá)到充分去污的特效，所以本洗衣機(jī)帶有水溫加熱功能。 系統(tǒng)的控制要求：先按下洗滌方式、水位選擇開關(guān)，再按啟動按鈕； （1）PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準(zhǔn)備好啟動； （2）啟動時開始進(jìn)水，同時對水進(jìn)行加熱； （3）當(dāng)注入的水達(dá)到設(shè)定水位值時停止進(jìn)水和加熱，2S后開始洗滌； （4）洗滌時，電機(jī)在變頻器的控制下5S

27、達(dá)到要求轉(zhuǎn)速，之后正轉(zhuǎn)30s后暫停2S；然后開始反轉(zhuǎn)，同樣電機(jī)在變頻器的控制下五秒達(dá)到要求轉(zhuǎn)速 反轉(zhuǎn)30s，停2s； （5）如此循環(huán)，若正、反轉(zhuǎn)未滿5次時，返回從正洗開始的動作； （6）若正、反洗滌滿5次時則開始排水；水位下降到水排盡位時開始脫水并繼續(xù)排水； （7）脫水30s即完成一次從進(jìn)水到排水的大循環(huán)過程； （8）若完成3次大循環(huán)，洗完報警3s后自動停機(jī)； （9）可以按“停止”按鈕實現(xiàn)手動停止進(jìn)水、排水、脫水及報警； （10）可以按“排水”按鈕實現(xiàn)手動排水； 工業(yè)洗衣機(jī)通過控制面板顯示選擇洗衣模式；能夠檢測水位，自動完成進(jìn)、出水；按下啟動按鍵之后進(jìn)行選擇洗衣方式，若洗衣量很大

28、則選擇強(qiáng)效洗，洗衣機(jī)能夠按照設(shè)定的洗衣程序，從進(jìn)水、洗滌、漂洗、排水到脫水，整個過程全自動進(jìn)行；完畢后，能夠自動報警，停止工作。洗衣機(jī)的進(jìn)水、排水分別由進(jìn)水電磁閥和排水電磁閥執(zhí)行。脫水時，由脫水電磁離合器合上、排水電磁閥吸合，洗滌電動機(jī)正轉(zhuǎn)高速進(jìn)行甩干。洗滌完報警。 圖10為洗衣機(jī)的工作流程圖，PLC投入運行，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)準(zhǔn)備好啟動；按下啟動按扭和水位選擇開關(guān)，這個時候開始選擇洗衣功能。選好后開始進(jìn)水同時加熱；進(jìn)水到設(shè)定高度時停止進(jìn)水和加熱停2S后開始洗滌正轉(zhuǎn)；正轉(zhuǎn)30s后暫停；暫停2s后開始洗滌反轉(zhuǎn)；反轉(zhuǎn)30s后暫停；暫停2s后，若正、反轉(zhuǎn)未滿5次時，返回從正洗開始的動作；若正、反洗滌

29、滿5次時則開始排水；水位下降到低水位時開始脫水井繼續(xù)排水；脫水30s即完成一次從進(jìn)水到排水的大循環(huán)過程；若完成3次大循環(huán)，洗完報警3s后自動停機(jī)。 Y 3S N 30S 低水位 N Y 2S 30S 2S 啟動 30S 運行 脫水、排水 報警 衣物洗滌3次 停機(jī) 初始狀態(tài) 進(jìn)水、加熱 暫停 洗滌正轉(zhuǎn) 洗滌反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn) 暫停 排水 正反洗共5次 高水位 圖10 正常運行流程圖 4.2 系統(tǒng)的順序功能圖 順序功能圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，順序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，他是一種通用的技術(shù)語言。該

30、工業(yè)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)PLC控制狀態(tài)流程圖見圖11。 T43 報警3S 進(jìn)水水 計數(shù)5次 排水 脫水30S 計數(shù)3次 反轉(zhuǎn)完停2S 反轉(zhuǎn)30S 正轉(zhuǎn)完停2S 正轉(zhuǎn)30S 進(jìn)水完停2S Q0.0 T37 Q0.2 T39 C51 I1.2 T42 C50 C50 T41 T40 T39 T38 T37 I0.3 I1.0 I0.4 I1.1 I0.3 I0.2 I0.4 I0.0 M1.1 M1.0 M1.3 M1.2 M0.1 M0.0 M0.2 M0.3 M0.4 M0.5 M0.7 M0.6

31、I0.2 I0.7 C51 Q0.3 T41 Q0.1 Q0.1 C51 C50 Q0.5 T43 T42 Q0.4 T40 T38 SM0.1 圖11 PLC控制狀態(tài)流程圖 如圖11當(dāng)PLC投入運行時，系統(tǒng)處于初始狀態(tài)（第一步）準(zhǔn)備好啟動。當(dāng)同時按下I0.0和I0.2（I0.3或I0.4）時，程序進(jìn)入到第二步：Q0.0接通，此時進(jìn)水電磁閥打開開始進(jìn)水；當(dāng)I0.2、I0.7（I0.3、I1.0或I0.4、I1

32、.1）同時接通時，程序進(jìn)入到第三步：Q0.0失電斷開停止進(jìn)水，T37開始計時；當(dāng)T37計時2S后程序進(jìn)入到第四步：Q0.2接通電機(jī)開始正轉(zhuǎn)洗衣，與此同時T38開始計時；當(dāng)T38計時30S后程序進(jìn)入到第五步：Q0.2斷開，正轉(zhuǎn)洗滌暫停，同時T39開始計時；當(dāng)T39計時2S后程序進(jìn)入到第六步：Q0.3接通，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)洗衣，同時T40開始計時；當(dāng)T40計時30S后程序進(jìn)入到第七步：Q0.3斷開，反轉(zhuǎn)洗滌暫停，同時T41開始計時；當(dāng)T41計時2S后程序進(jìn)入到第八步：C50計數(shù)一次；當(dāng)C50未計滿5次則返回Q0.2接通，重復(fù)以上從正洗開始的全部動作，否則程序進(jìn)入到第九步：Q0.1接通開始排水；當(dāng)水排空

33、I1.2接通時，程序進(jìn)入到第十步：Q0.1、Q0.4接通，開始脫水、排水，同時T42開始計時；當(dāng)T42計時30S后程序進(jìn)入到第十一步：C51計數(shù)一次；當(dāng)C51未計滿3次則返回Q0.0接通,重復(fù)從進(jìn)水到脫水的全部動作，否則程序進(jìn)入到第十二步：Q0.5接通報警，同時T43開始計時；T43計時3S時間到，報警結(jié)束，整個洗衣過程結(jié)束。 4.3 系統(tǒng)的梯形圖程序 如圖12所示是根據(jù)圖11的順序功能圖，利用起跑停編程方法編制而成的。 圖12 系統(tǒng)梯形圖 程序運行過程分析 如圖12洗衣機(jī)洗衣前先選擇好水位，即按下水位選擇開關(guān)(I0.2、I0.3、I0

34、.4)任意一個，這時再按下啟動按鈕，Q0.0接通，此時進(jìn)水電磁閥打開開始進(jìn)水。當(dāng)水位上升到與選擇的水位相一致時，與之相應(yīng)的水位傳感器(I0.7、I1.0、I1.1)接通，Q0.0失電斷開停止進(jìn)水，T37開始計時。當(dāng)T37計時時間到，Q0.2接通電機(jī)開始正轉(zhuǎn)洗衣，與此同時T38開始計時。當(dāng)T38計時到30S，Q0.2斷開，正轉(zhuǎn)洗滌暫停，同時T39開始計時。當(dāng)T39計時時間到，Q0.3接通，電機(jī)開始反轉(zhuǎn)洗衣，同時T40開始計時。當(dāng)T40計時時間到，Q0.3斷開，反轉(zhuǎn)洗滌暫停，同時T41開始計時。當(dāng)T41計時時間到，C50計數(shù)一次，同時洗衣返回Q0.2接通，重復(fù)以上從正洗開始的全部動作，直到C50計

35、滿5次數(shù)時，Q0.1接通并自鎖，排水電磁閥打開開始排水，C50復(fù)位，準(zhǔn)備下次循環(huán)是再計數(shù)。排水到脫水水位時，I1.2閉合，Q0.1、Q0.4接通，開始脫水、排水，同時T42開始計時。當(dāng)T42計時時間到，Q0.1、Q0.4斷開，停止排水和脫水，C51計數(shù)一次，同時洗衣返回Q0.0接通,重復(fù)從進(jìn)水到脫水的全部動作，直到C51計數(shù)滿3次時，停止洗衣，Q0.5接通報警并自鎖，同時T43開始計時。T43計時時間到，報警結(jié)束，整個洗衣過程結(jié)束，T43常開觸點閉合，為下次啟動做準(zhǔn)備。 5 總結(jié) 在本設(shè)計系統(tǒng)中，考慮了電動機(jī)運行方向及轉(zhuǎn)速控制方法，同時也考慮到洗衣機(jī)的洗滌特殊性。因為工廠中

36、的衣物油污灰塵較多，增加了洗滌時的難度，通過控制水溫，這樣可以達(dá)到一定的去污效果。另外，在此次論文設(shè)計中,編程方面采用了西門子S7-200指令，既經(jīng)濟(jì)同時又滿足了工業(yè)洗衣機(jī)編程的需求。 在設(shè)計該工業(yè)洗衣機(jī)功能方面還有許多待進(jìn)一步提高。比如在洗滌過程中，若打開洗衣機(jī)桶蓋這時整機(jī)將停止洗滌，桶蓋合上洗衣機(jī)將再次進(jìn)行之前的洗滌任務(wù)；在洗滌過程中，若外部電源與供水中斷，洗衣機(jī)暫時停止工作，當(dāng)電源或供電恢復(fù)后，洗衣機(jī)在原來基礎(chǔ)上繼續(xù)工作，直到洗滌完成，還有要能夠通過控制面板設(shè)定洗衣機(jī)的洗滌時間、洗滌次數(shù)、脫水時間；能夠檢測洗滌量來自動調(diào)節(jié)洗衣劑的添加量。這些功能在工業(yè)洗衣機(jī)中也能夠?qū)崿F(xiàn)，還需得以進(jìn)一步

37、提高。 通過本控制系統(tǒng)的設(shè)計，不僅能夠培養(yǎng)獨立的工作能力，而且也能夠提高動手的能力，相信會對今后的學(xué)習(xí)、工作、生活有著非常重要的影響?？傊?，這次設(shè)計為以后面向?qū)嶋H應(yīng)用打開了大門，為以后做各項工作和進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 魏志精.可編程控制器應(yīng)用基礎(chǔ)．電子工業(yè)出版社,2003 [2] 蔣金周.全自動洗衣機(jī)的PLC智能控制.北京：機(jī)電一體化，2004 [3] 吳中俊.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [4] 李國厚.PLC原理及應(yīng)用設(shè)計.化學(xué)工業(yè)出版社,2005 [5] 王偉.變頻器原理及應(yīng)用.北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2005 [6] 王永華.電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2003 [7] 羅宇航.流行PLC實用程序及設(shè)計[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2006 [8] 殷洪義.可編程控制器選擇設(shè)計與維護(hù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [9] 許謬.電氣控制與PLC控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 20