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1、江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 江蘇科技大學 本 科 畢 業(yè) 設 計（論文） 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 機械電子工程 學生姓名 鞠 昌 進 班級學號 0745523218 指導教師 陳 超

2、 二零一一年五月 江蘇科技大學本科畢業(yè)論文 基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設計 The Design of Control System of Automatic Washing Machine Based on PLC 江蘇科技大學 畢業(yè)論文（設計）任務書 學 院： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械電子工程 學 號： 0745523218 姓 名： 鞠 昌 進 指導教師： 陳 超 職

3、 稱： x x 2011年 3 月 17 日 畢業(yè)設計（論文）題目： 基于PLC的全自動洗衣機控制系統(tǒng)的設計 一、畢業(yè)設計（論文）內(nèi)容及要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、達到的指標和應做的實驗等） 1 提供條件： 洗衣機自動控制原理及其相關資料，相應軟件條件 2 設計內(nèi)容與要求: 1)熟悉PLC相關的軟硬件環(huán)境； 2)基于西門子（三菱）PLC完成洗衣機自動控制系統(tǒng)設計；

4、 3)相關設計項目的程序，原理圖設計； 4)相關資料的收集及其外文翻譯； 5)完成畢業(yè)論文。 二、完成后應交的作業(yè)（包括各種說明書、圖紙等） 1. 畢業(yè)設計論文一份（不少于1.5萬字）； 2. 外文譯文一篇（不少于5000英文單詞）； 3. 控制程序及軟硬件原理圖。 三、完成日期及進度 自 2011年3 月17日起至 2011年6月 13 日止進度安排： 1、3.17 - 3.31，查閱資料、調(diào)研，完成開題報告； 2、4.1 - 4.20，熟悉軟硬件環(huán)境，搭建洗衣機控制平臺； 3、4.21 - 5.5，控制平臺的建立，分析和試驗及程序調(diào)

5、試； 4、5.5 - 6.13，完成畢業(yè)論文； 5、6.14 - 6.16，畢業(yè)答辯。 四、同組設計者（若無則留空）： 五、主要參考資料（包括書刊名稱、出版年月等）: [1] 陳永甫. 洗衣機原理與維修 [M] 電子工業(yè)出版社, 1992. [2] 史春雷. 洗衣機自動控制系統(tǒng)的設計 [J] 科技創(chuàng)新導報, 2010. [3] 劉祖其. 全自動洗衣機的PLC程序設計與研究 [J] 機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新, 2010. [4] 廖興展. 工業(yè)洗衣機的PLC控制 [J] 廣西輕

6、工業(yè), 2010. [5] 楊潔霞. 運用MCGS組態(tài)構建全自動洗衣機PLC仿真實驗教學的研究 [J] 知識經(jīng)濟, 2010. 系(教研室)主任： （簽章） 年 月 日 學院主管領導： （簽章） 年 月 日 注：1、如頁面不夠可加附頁 2、以上一～五項由指導教師填寫 摘 要 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術水平的提高，家庭電器全自動化成為必然的發(fā)展趨勢。全自動洗衣機的產(chǎn)生極大的方便了人們的生活。洗衣機是國內(nèi)家電業(yè)唯一不打價格戰(zhàn)的行業(yè)，經(jīng)過幾年的平穩(wěn)發(fā)展，

7、國產(chǎn)洗衣機無論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領先水平同步?？v觀洗衣機市場，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機一直在市場上占主導地位。 根據(jù)全自動洗衣機的工作原理,利用可編程控制器PLC實現(xiàn)控制,說明了PLC控制的原理方法,特點及控制洗衣機的特色。PLC的優(yōu)點是：可靠性高，耗電少，適應性強，運行速度快，壽命長等，為了進一步提高全自動洗衣機的功能和性能，避免傳統(tǒng)控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動洗衣機這個課題。全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了西門子S7-200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關等其他一些輸入/輸出點進行控制,實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PL

8、C內(nèi)計數(shù)器控制,所以只要改變計數(shù)器參數(shù)就可以改變時間?？梢园焉厦嬖O定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據(jù)衣物的質(zhì)地,數(shù)量及油污的程度來編程。該論文就怎樣利用PLC來控制全自動洗衣機進行了調(diào)查，對其中軟件設計、硬件設計等問題進行了分析和研究，實現(xiàn)了全自動洗衣機的正常運行和強制性停止功能。 關鍵詞：PLC；自動；定時；控制 Pick Along with the social economy development and the science and technology level enhancement, the family

9、 electric appliance entire automation becomes the inevitable development tendency. Entire automatic washer production enormous convenience peoples life. The washer is the domestic electrical appliances industry does not only hit the profession which the price fights, passes through several year stea

10、dy development, the domestically produced washer regardless of in quality or in function all with world leading horizontal synchronization. Looks over the washer market, the highly effective energy conservation, the province water, the province electricity, the environmental protection washer contin

11、uously occupy the dominant position in the market. How does this paper study controls the entire automatic washer using PLC, to question and so on software design, hardware design has carried on the analysis and the discussion, has realized the entire automatic washer normal operation and compulsory

12、 stops the function. Keyword: PLC; control; delay;entire automatic 目 錄 第一章 緒論---------------------------------------------------------------------------------------1 1.1課題的研究背景-------------------------------------------------------------------------------1 1.2洗衣機的發(fā)展概況和現(xiàn)狀

13、-------------------------------------------------------------------1 1.3課題研究的目的與意義----------------------------------------------------------------------2 1.4本課題研究的主要內(nèi)容----------------------------------------------------------------------3 第二章 概述------------------------------------------------

14、---------------------------------------4 2.1 PLC的控制特點-------------------------------------------------------------------------------4 2.2 控制系統(tǒng)框圖---------------------------------------------------------------------------------5 2.3 控制系統(tǒng)對應設備及功能-------------------------------------------------

15、-----------------5 2.4 控制系統(tǒng)原理---------------------------------------------------------------------------------6 第三章 硬件電路的設計--------------------------------------------------------------------7 3.1 PLC的選擇-------------------------------------------------------------------------------------7

16、 3.1.1 I/O點數(shù)統(tǒng)計---------------------------------------------------------------------------8 3.1.2 I/O儲存器容量估計-------------------------------------------------------------------8 3.1.3 CPU功能與結構的選擇----------------------------------------------------------------9 3.2 PLC外部接線圖--------------

17、-----------------------------------------------------------------9 3.3 洗衣機示意圖-------------------------------------------------------------------------------10 第四章 軟件的設計--------------------------------------------------------------------------11 4.1 I/O分配表--------------------------------------

18、---------------------------------------------11 4.1.1 輸入地址分配表-----------------------------------------------------------------------11 4.1.2 輸出地址分配表----------------------------------------------------------------------11 4.1.3 內(nèi)部元件地址分配表-------------------------------------------------

19、---------------11 4.2 系統(tǒng)流程圖----------------------------------------------------------------------------------12 4.2.1 強制停止流程圖-----------------------------------------------------------------------12 4.2.2 正常運轉(zhuǎn)流程圖----------------------------------------------------------------------13

20、 4.3 程序設計-------------------------------------------------------------------------------------15 4.3.1 PLC控制順序功能圖------------------------------------------------------------------15 4.3.2 系統(tǒng)梯形圖----------------------------------------------------------------------------16 4.3.3 系統(tǒng)指令語句表

21、----------------------------------------------------------------------20 第五章 程序運行過程分析---------------------------------------------------------------23 第六章 系統(tǒng)仿真------------------------------------------------------------------------------24 第七章 模擬硬件連接----------------------------------------------

22、-------------------------26 第八章 全自動洗衣機展望---------------------------------------------------------------28 8.1 總結-------------------------------------------------------------------------------------------28 8.2 全自動洗衣機展望-------------------------------------------------------------------------29

23、 結語---------------------------------------------------------------------------------------------------30 致謝--------------------------------------------------------------------------------------------------31 參考文獻-------------------------------------------------------------------------------------

24、-----32 33 江蘇科技大學本科畢業(yè)設計（論文） 第一章 緒論 1.1 課題的研究背景 本次設計基于PLC的全自動洗衣機控制，本文的課題源于市場上洗衣機產(chǎn)品。采用PLC控制開發(fā)的周期短，開發(fā)成本低，可以直接用于工業(yè)現(xiàn)場控制。PLC控制具有實時性、信號處理時間短、速度快、更能滿足各個領域大、中、小型工業(yè)控制項目，可靠性高，豐富的I/O卡件，質(zhì)優(yōu)價廉，性價比高，安裝簡單，維修方便，PLC控制能在高粉塵、高噪聲、強電磁干擾和溫度變化劇烈的環(huán)境下正常工作。因為它是整體模塊

25、，集中了驅(qū)動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯(lián)網(wǎng)功能，所以在使用中，硬件相對簡單，編程語言也相對簡單，并且測試容易，維修方便，更可以提高控制系統(tǒng)設計的靈活性及控制系統(tǒng)的可靠性。本設計以操作簡單、使用可靠、維護修理方便作為主要設計方向。 1.2 洗衣機發(fā)展概況和現(xiàn)狀 從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務勞動，在洗衣機出現(xiàn)以前，這項勞動并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是辛苦勞累。世界上第一臺洗衣機于1858年誕生，但這臺洗衣機使用費力，且損傷衣服，因而沒被廣泛使用，但這卻標志了用機器洗衣的開端。1874年,“手洗時

26、代”受到了前所未有的挑戰(zhàn)，美國人發(fā)明了木制手搖洗衣機。1880年，美國發(fā)明了蒸氣洗衣機，蒸氣動力開始取代人力。蒸汽洗衣機之后，水力洗衣機、內(nèi)燃機洗衣機也相繼出現(xiàn)。1910年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機，電動洗衣機的問世，標志著人類家務勞動自動化的開端。1922年，美國改造了洗衣機的洗滌結構，把拖動式改為攪拌式，使洗衣機的結構固定下來，這也就是第一臺攪拌式洗衣機的誕生。1932年，美國研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣機。1955年，在引進英國噴流式洗衣機的基礎之上，日本研制出獨具風格、并流行至今的波輪式洗衣機。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機出現(xiàn)引領新的發(fā)展方向，讓人耳目一新。90年代

27、，由于電動機調(diào)速技術的提高，洗衣機實現(xiàn)了較寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。 全自動洗衣機其特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉(zhuǎn)換，整個過程不需要人工操作。這類洗衣機均采用套筒式結構，其進水，排水都采用電磁閥，由程序控制器 按人們預先設計好的程序不斷發(fā)出指令，驅(qū)動各執(zhí)行器件動作，整個洗衣過程自動完成，所用的程序控制器可分為電動機驅(qū)動式和單片機式。從控制方式的發(fā)展階段上分， 全自動洗衣機可分為兩大類： 第一類：電動控制洗衣機，它的程序控制器由電動元件組成。 第二類：電腦控制洗衣機，它的程序控制器由微型計算機組成。電動控制全自動洗衣機是較早出現(xiàn)的自動控制類家用電器，其產(chǎn)品類

28、型還屬于傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品，是自動控制的初級階段。隨著計算機的及微電子技術的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)正在逐步實現(xiàn)硬件化。因此，電動控制洗衣機將逐步退出家電舞臺。 全自動洗衣機從結構上分有波輪式、攪拌式、滾筒式。目前,國內(nèi)市場上銷售的大都是波輪式和滾筒式，供應最多的是波輪式洗衣機。波輪式洗衣機的特點是洗凈率高,但對衣服的磨損很大,隨著人們生活水平不斷地提高，絲綢,毛料,羊毛等大量走進普通家庭,廠商又適時地推出了滾筒洗衣機,它最大的優(yōu)點是磨損率小,但洗凈率比波輪式低,價格高。 洗衣機產(chǎn)品可以分三類：普通型、半自動型和全自動型。普通型和半自動型洗衣機，都需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水全過程；而

29、全自動洗衣機在整個洗滌、甩干、排水過程中，無需人為操作和監(jiān)控。 國內(nèi)外洗衣機品牌有海爾、小天鵝、榮事達、松下、惠而浦水仙、LG熊貓、西門子、日立好用。 1.3 課題研究的目的與意義 本課題主要著重于全自動洗衣機的控制，要求洗衣機能實現(xiàn)進水、洗滌、排水、脫水、報警，所采用的控制方法操作簡單、穩(wěn)定可靠、維護與維修方便?？刂品椒ù_定后投入生產(chǎn)要縮短控制系統(tǒng)的設計的時間、調(diào)試周期，且要降低成本。 傳統(tǒng)的洗衣機采用繼電器控制的優(yōu)點是裝置結構簡單、價格便宜、抗干擾能力強。但是，這也是隨之帶來的一些問題，如絕大多數(shù)控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞，而且繼電器的觸點容易產(chǎn)生電弧

30、，甚至會熔在一起產(chǎn)生誤操作，引起嚴重的后果。在全負荷運載的情況下，大的繼電器將產(chǎn)生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統(tǒng)必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調(diào)試。這種電路接線多，只適用于小型的控制電路。 采用PLC控制比繼電器控制好的多，我們采用PLC來控制。 （1） 可靠性高，抗干擾能力強，高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。 （2） 配套齊全，功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模

31、的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。 （3） 易學易用，深受工程技術人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。 （4） 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造，PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 （5） 體積小，重量輕，能耗低，由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容 本課題需研制出可靠性高、易于操作的全自動洗衣機控制方法

32、，該系統(tǒng)采用PLC控制，主要包括電動機正反轉(zhuǎn)控制、離合器控制、進排水電磁閥控制、循環(huán)控制、保護和聯(lián)鎖。 研究的具體內(nèi)容包括： （1） 深入了解洗衣機的發(fā)展、結構及控制要求。 （2） 控制系統(tǒng)設計。包括硬件設計，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設計，編程方法。 （3） 對編寫好的編譯程序進行實際調(diào)試。 第二章 概述 2.1 PLC的控制特點 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。對工作的環(huán)境要求較低，抗外部干擾能力強，平均無故障時間長。 2）使用方便靈活，PLC采用了基本單元擴展

33、或者是模塊化的結構形式，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。 3）編程簡單，PLC的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在它采用了獨特的，多種面向廣大工程設計人員的編程語言，如指令表，梯形圖，邏輯功能圖，順序功能圖等，程序簡潔，明了適合各類技術人員的傳統(tǒng)習慣，即使是沒有計算機知識的人員也很統(tǒng)一掌握，特別是梯形圖與邏輯功能圖，形象直觀，動態(tài)監(jiān)測效果逼真，且與計算機控制容易。 單片機系統(tǒng)的特點： 1）要求環(huán)境，單片機對環(huán)境的適應能力較低，可靠性差。 2）

34、編程和PLC相比難以學習，主要是單片機采用匯編語言或者是C語言，這些高級語言和PLC語言相比，難以學習。 3）功能單一只具有使用中所需要的功能。但是，它結構簡單，處理速度快。 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 2.2 控制系統(tǒng)框圖 此次設計根據(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。在半自動洗衣機中，這四個過程分別用相應的按扭開關來控制。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。此次全自動洗衣機控制系統(tǒng)設計利用了西門子S7-200系列PLC的特

35、點,對按鈕,電磁閥,開關等其他一些輸入/輸出點進行控制,實現(xiàn)了洗衣機洗衣過程的自動化。根據(jù)以上要求PLC的控制系統(tǒng)框圖如下圖2。 圖2控制系統(tǒng)框圖 2.3 控制系統(tǒng)對應設備及功能 根據(jù)控制過程中的進水、洗滌、脫水、報警等控制要求，對控制所需的外部設備初步設計如表1-1 表2-1對應設備及功能表 對應的外部設備 對應的輸出設備 啟動按扭 進水電磁閥 停止按扭 排水電磁閥 水位選擇開關（高水位） 洗滌電動機正轉(zhuǎn)繼電器 水位選擇開關（中水位） 洗滌電動機反轉(zhuǎn)繼電器 水位選擇開關（

36、低水位） 脫水桶 手動排水開關 報警器 手動脫水開關 高水位傳感器 中水位傳感器 低水位傳感器 水排空傳感器 2.4控制系統(tǒng)原理 自動洗衣機的進水，洗衣，排水，脫水是通過水位開關，電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控制，從而實現(xiàn)自動控制的，水位開關用來控制進水到洗衣機內(nèi)高中低水位，電磁進水閥起著通斷水源的作用。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。 第三章 硬件電路的設計 3.1 PLC的選擇 3.1.1 I/O點數(shù)統(tǒng)

37、計 I/O點數(shù)是PLC的一項重要指標。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。PLC的輸入輸出總點數(shù)和種類應根據(jù)被控對象所需控制的模擬量、開關量、輸入輸出設備情況來確定，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)整和擴充，一般應在估計的總點數(shù)上再加上20%—30%的備用量。[該系統(tǒng)有11個數(shù)字輸入點6個數(shù)字輸出點，具體的輸入輸出見表3-1. [7] 表3-1 I/O點數(shù)統(tǒng)計表 輸入點 輸出點 啟動按扭 進水電磁閥 停止按扭 排水電磁閥 水位選擇開關（高水位） 洗滌電動機正轉(zhuǎn)繼電器 水位選擇開關（中水位） 洗滌電動機反轉(zhuǎn)繼電器 水位

38、選擇開關（低水位） 脫水桶 手動排水開關 報警器 手動脫水開關 高水位傳感器 中水位傳感器 低水位傳感器 水排空傳感器 3.1.2 I/O儲存器容量的估算 PLC常用的內(nèi)存有EPROM、EEPROM和帶鋰電池供電的RAM。一般微型和小型PLC的存儲容量是固定的，介于1—2KB之間。用戶應用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關，如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結構等。因此在程序設計之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O點及有關功能元件占用的內(nèi)存量大致如下： 開關量輸入元件：10—20B/點 開關量輸出元件：5—10B/點 定時器/計數(shù)器：2B

39、/個 模擬量：100—150B/個 通信接口：一個接口一般需要300B以上[8] 根據(jù)上面算出的總字節(jié)數(shù)再考慮增加25%左右的備用量，就可估算出用戶程序所需的內(nèi)存容量，從而選擇合適的PLC內(nèi)存。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。 3.1.3 CPU功能與結構的選擇 PLC的功能日益強大，一般PLC都具有開關量邏輯運算、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：功能與任務相適應，PLC的處理速度應滿足實時控制的要求、PL

40、C結構合理、機型統(tǒng)一、在線編程和離線編程的選擇。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。 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。[9] 綜上所述此次設計選用西門子S7-200型PLC。 3.2 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

41、統(tǒng)PLC的外部接線設計如下圖3。 圖3 PLC外部接線圖 3.3 PLC外部接線圖 如圖2-2所示為洗衣機示意圖，在圖中ST4為高水位傳感器，ST5為中水位傳感器，ST6為低水位傳感器，ST7位水排盡傳感器，當選擇好水位后，YV1打開開始進水，當水位到達相應水位時，相應的傳感器送出ON信號否則為OFF,只有當水上升到與選擇水位相開關一致時，YV1關閉停止進水，開始洗衣。[10] 圖4洗衣機示意圖

42、 第四章 軟件的設計 4.1 I/O分配表 4.1.1 輸入地址分配表 列出全自動洗衣機的輸入分配表，見表4-1。 表4-1輸入地址分配表 輸入地址 對應的外部設備 I0.0 啟動按扭 I0.1 停止按扭 I0.2 水位選擇開關（高水位） I0.3 水位選擇開關（中水位） I0.4 水位選擇開關（低水位） I0.5 手動排水開關 I0.6 手動脫水開關 I0.7 高水位傳感器 I1.0 中水位傳感器 I1.1 低水位傳感器 I1.2 水排空傳感器 4.1.2 輸出地址分配表 列出全自

43、動洗衣機的輸出分配表，見表4-2。 表4-2輸出地址分配表 輸出地址 對應的輸出設備 Q0.0 進水電磁閥 Q0.1 排水電磁閥 Q0.2 洗滌電動機正轉(zhuǎn)繼電器 Q0.3 洗滌電動機反轉(zhuǎn)繼電器 Q0.4 脫水 Q0.5 報警器 4.1.3 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4-3。 表4-3內(nèi)部地址分配表 定時器/計時器 對應的作用 T37 進水暫停計時 T38 正洗計時 T39 正洗暫停計時 T40 反轉(zhuǎn)計時 T41

44、反轉(zhuǎn)暫停計時 T42 脫水計時 T43 報警計時 C50 正反洗循環(huán)計數(shù) C51 大循環(huán)計數(shù) 4.2 系統(tǒng)流程圖 4.2.1強制停止流程圖 圖4 強制停止流程圖 4.2.2正常運行流程圖 全自動洗衣機正常運行時即洗衣機按照程序設定依次完成依次洗衣過程，從選擇水位，按下啟動按扭，開始進水直到水滿（即水位達到高水位）時停止進水開始洗滌正轉(zhuǎn)，洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停兩秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒，如此循環(huán)5次，總共320秒開始排水，水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水，脫水30秒，開始清洗，重復以上過程，清洗兩遍，清洗完成，報警3秒并自動停機。按照以上的工作流程，作

45、出全自動洗衣機的正常運行工作流程圖見圖5。 圖5 正常運行流程圖 4.3 程序設計 4.3.1 PLC控制順序功能圖 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，他是一種通用的技術語言。全自動洗衣機控制系統(tǒng)PLC控制狀態(tài)流程圖見圖6。[11] 圖6 PLC控制狀態(tài)流程圖 4.3.2 系統(tǒng)梯形圖 一、梯形圖的

46、特點 梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。它由觸點、線圈或功能方框等構成，梯形圖左、右的垂直線稱為左、右母線。畫梯形圖時，從左母線開始，經(jīng)過觸點和線圈（或功能方框），終止于右母線。在梯形圖中，可以把左母線看作是提供能量的母線。觸點閉合可以使能量流過，直到下一個元件；觸點斷開將阻止能量流過。這種能量流，我們稱之為“能流”。實際上，梯形圖是CPU仿真繼電器控制電路圖，使來自“電源”的“電流”通過一系列的邏輯控制條件，根據(jù)運算結果決定邏輯輸出的模擬過程。 梯形圖中的基本編程元素有觸點、線圈和方框。 觸點：代表邏輯控制條件。觸點閉合時表示能量可以流過。觸點分常開觸點和常

47、閉觸點兩種形式。 線圈：通常代表邏輯“輸出”的結果。能量流到，則該線圈被激勵。 方框：代表某種特定功能的指令。能量流通過方框時，則執(zhí)行方框所代表的功能。方框所代表的功能有很多種，例如：定時器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)運算等。 梯形圖中，每個輸出元素可以構成一個梯級。每個梯形圖網(wǎng)絡由一個或多個梯級組成。 二、梯形圖繪制原則 (1) 梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每個繼電器器線圈為一個邏輯行，即一層階梯。每一個邏輯行起于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于繼電器線圈或右母線。 注意：左母線與線圈之間一定要有觸點，而線圈與右母線之間不能有任何 點，應直接連接。 (

48、2) 一般情況下，在梯形圖中某個編號繼電器線圈只能出現(xiàn)一次，而繼電器觸點可無限引用。有些PLC，在含有跳轉(zhuǎn)指令或步進指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。 (3) 在每個邏輯行中，串聯(lián)觸點多的支路應放在上方。如果將串聯(lián)觸點多的支路放下方，則語句增多，程序變長。 (4) 在每個邏輯行中，并聯(lián)觸點多的支路應放在左邊。如果將并聯(lián)觸點多的支路放右邊，則語句增多，程序變長。 (5) 梯形圖中，不允許一個觸點上有雙向“電流”通過。 (6) 梯形圖中，當多個邏輯行都具有相同條件時，為了節(jié)省語句數(shù)量，常將這些邏輯行合并。當相同條件復雜時，這對儲存容量小的PLC很有意義。 (7) 設計梯形圖時，輸入

49、繼電器的觸點狀態(tài)全部按相應的輸入設備為常開狀態(tài)進行設計更為合適，不易出錯。因此，也建議盡可能用輸入設備的常開觸點與PLC輸入端連接。如果某些信號只能用常閉觸點輸入，可以按輸入設備全部常開來設計，然后將梯形圖中對應的輸入繼電器觸點取反。[12] 三、系統(tǒng)梯形圖 根據(jù)以上的梯形圖的基礎知識、注意事項、特點及上節(jié)（3.3.1節(jié)）中的控制狀態(tài)流程圖，現(xiàn)利用STEP7-Micro/WIN編程軟件做出全自動洗衣機控制系統(tǒng)梯形圖。STEP7-Micro/WIN編程軟件是專為西門子S7-200而設計的，在個人計算機的WINDOWS操作系統(tǒng)下運行，功能強大、使用方便、簡單易學。其編寫好的程序可通過專用編程線

50、纜下載的PLC中運行。也可以導出后在仿真軟件中進行測試。 系統(tǒng)梯形圖如下圖7到圖9。 圖7系統(tǒng)梯形圖a 圖8 系統(tǒng)體形圖b 圖9 系統(tǒng)梯形圖c 4.3.3 系統(tǒng)指令語句表 根據(jù)全自動洗衣機的控制要求和3.3.2中的體形圖得出系統(tǒng)的指令語句表如下。 Network 1 // Network Title // 進水 LD M1.3 A T43 O SM0.1 O M0.0 O I0.1 AN M0.1 = M0.0

51、 Network 2 LD I0.2 O I0.3 O I0.4 LD I0.0 A M0.0 LD M1.2 AN C51 OLD ALD O M0.1 AN I0.1 AN M0.2 = M0.1 = Q0.0 Network 3 // 進水完停2秒 LD I0.2 A I0.7 LD I0.3 A I1.0 OLD LD I0.4 A I1.1 OLD A M0.1

52、 O M0.2 AN M0.3 = M0.2 TON T37, +20 Network 4 // 正轉(zhuǎn) LD M0.2 A T37 LD M0.7 AN C50 OLD O M0.3 AN I0.1 AN M0.4 = M0.3 Network 5 LD M0.3 = Q0.2 TON T38, +300 Network 6 // 正轉(zhuǎn)完停2秒 LD M0.3 A T38 O M0.4

53、 AN M0.5 = M0.4 TON T39, +20 Network 7 // 反轉(zhuǎn)30秒 LD M0.4 A T39 O M0.5 AN I0.1 AN M0.6 = M0.5 Network 8 LD M0.5 = Q0.3 TON T40, +300 Network 9 // 反轉(zhuǎn)完停2秒 系統(tǒng)指令語句表a LD M0.5

54、A T40 O M0.6 AN M0.7 = M0.6 TON T41, +20 Network 10 // 正反轉(zhuǎn)小循環(huán)5次 LD M0.6 A T41 O M0.7 AN M1.0 AN M0.3 = M0.7 Network 11 LD M0.7 LD M1.0 CTU C50, +5 Network 12 // 排水 LD M0.7 A C50 O M1.0 AN M1.1 AN

55、 I0.1 = M1.0 Network 13 LD M0.0 A I0.5 O Q0.1 O M1.1 O M1.0 AN T42 AN I0.1 = Q0.1 Network 14 // 脫水30秒 LD M1.0 A I1.2 O M1.1 AN M1.2 AN I0.1 = M1.1 Network 15 LD M1.1 O Q0.4 AN T42 O I0

56、.6 LPS AN I0.1 = Q0.4 LPP TON T42, +300 Network 16 // 大循環(huán)3次 LD M1.1 A T42 O M1.2 AN M1.3 AN M0.1 = M1.2 Network 17 LD M1.2 LD M1.3 CTU C51, +3 Network 18 // 洗衣結束報警3秒 LD C51 A M1.2 O M1.3 AN M0.0 = M1.

57、3 Network 19 LD M1.3 O Q0.5 LD M0.0 A Q0.1 A T42 OLD AN T43 = Q0.5 TON T43, +30 系統(tǒng)指令語句表b 第五章 程序運行過程分析 (1)洗衣機進水 洗衣前選擇好水位，按下水位選擇開關(I0.2、I0.3、I0.4)任意一個，再按下啟動按鈕，I0.0接通，Q0.0接通，開始進水。當水位上升到與選擇的水位相一致時，相

58、一致的水位傳感器(I0.7、I1.0、I1.1)接通，Q0.0斷開停止進水，T37開始計時。 (2)正反轉(zhuǎn)洗衣 T37計時時間到，Q0.2接通開始正轉(zhuǎn)洗衣，T38計時開始。T38計時30秒，Q0.2斷開，正洗暫停，T39開始計時。T39計時時間到，Q0.3接通，反洗，T40開始計時。T40計時時間到，Q0.3斷開，反洗暫停，T41開始計時。T41計時時間到，C50計數(shù)一次，同時洗衣返回Q0.2接通，重復以上從正洗開始的全部動作，直到C50計滿5次數(shù)時，Q0.1接通并自保，開始排水，C50復位，準備下次循環(huán)是再計數(shù)。 (3)大循環(huán)洗衣 排水到脫水水位時，I1.2閉合，Q0.1、Q0.4接

59、通，開始脫水，T42開始計時。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,重復從進水到脫水的全部動作，知道C51計數(shù)滿3次時，停止洗衣，Q0.5接通報警并自保，T43開始計時。T43計時時間到，報警結束，整個洗衣過程結束，T43常開觸點閉合，準備下次啟動。 (4)強制停止 運行中按停止按鈕時，I0.1常閉觸點斷開，則M0.0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5斷開，停止進水、排水、脫水及報警。按排水按鈕時，I0.5常開觸點閉合，Q0.1接通并自保，進行手動排水。按手動脫水按鈕，I0.6閉合，Q0.1、Q0.4接通脫水，T42開始計

60、時。T42計時時間到Q0.1、Q0.4斷開，脫水停止，Q0.5接通報警，T43開始計時。T43計時時間到Q0.5斷開報警結束。 第六章 系統(tǒng)仿真 S7-200仿真軟件簡介： (1) S7-200仿真軟件是S7-200系列PLC專用仿真軟件，無需安裝，下載后執(zhí)行S7-200.EXE即可進入?？梢栽跊]有PLC的情況下，對PLC程序進行仿真調(diào)試，雖然它不能模擬S7-200的全部指令和全部功能，但仍然不失為一個很好的學習S7-200的工具測試軟件。 (2) 執(zhí)行S7-200.EXE后其窗口如圖10 圖

61、10 執(zhí)行S7-200.EXE后窗口圖 執(zhí)行圖中菜單命令“配置”→“CPU型號”，在CPU型號對話框中可選擇自己對應的CPU型號。用戶還可以修改CPU的網(wǎng)絡地址，一般使用默認地址。圖中灰色部分為是CPU 224類型的PLC面板可顯示CPU運行狀態(tài)和I/O點的狀態(tài)，燈亮為1，燈滅為0。CPU224的右邊空白方框是擴展模塊的位置，雙擊空白方框即可進行模塊配置選擇，根據(jù)需要可選擇各種數(shù)字量和模擬量的擴展模塊。CPU模塊的下方是用于輸入數(shù)字量信號的小開關面板，具有和CPU224對應的14個輸入點，單擊面板中的開關按鈕可使其0，1狀態(tài)切換，在CPU面板上的模擬LED燈對應滅，亮。 開關面板下方的SM

62、B28,SMB29是兩個直線電位器，分別是CPU224的兩個8位模擬量輸入電位器對應的特殊存儲器字節(jié)，可左右拖動滑塊來設置他的值，范圍在0-255之間。 (3) 仿真軟件不能直接接收S7-200程序代碼，需要在STEP7-Micro/WIN中將程序編譯并導出成ASCII文本文件（擴展名為awl）。然后在S7-200仿真軟件，使用工具欄的下載按鈕即可將導出的文件下載到仿真軟件當中進行仿真測試。 (4) 在仿真軟件中點擊工具欄上的運行按鈕使仿真PLC切換到RUN模式開始仿真測試，運行過程當中點擊開關面板中的模擬開關進入信號輸入，通過查看菜單當中的“程序塊代碼”查看對應程序代碼，“程序塊圖形”查

63、看梯形圖運行狀態(tài)，“數(shù)據(jù)塊”查看V區(qū)存儲器對應的值，“內(nèi)存監(jiān)視”來監(jiān)控V、T、C、M等內(nèi)部變量的值 (5) 另外，仿真軟件還有讀取CPU和擴展模塊的信息、設置PLC實時時鐘、控制循環(huán)掃描次數(shù)和對TD200文本顯示器仿真等功能。[13] 系統(tǒng)程序仿真： 將第3節(jié)中在STEP7-Micro/WIN中編寫好的程序編譯并導出成ASCII文本文件（擴展名為awl）。然后在S7-200仿真軟件，使用工具欄的下載按鈕即將導出的文件下載到仿真軟件當中進行仿真測試。按照設計的要求進行仿真，看程序能夠按照要求進行各種工作即可。 第七章 模擬硬件連接 經(jīng)過上

64、節(jié)的仿真成功后，就可以進行程序的下載、安裝和調(diào)試。但由于條件的限制，此次設計不能進行完全的實物連接，只能用簡單的元件進行模擬連接。具體的模擬元件如下： 采用三個刀開關來模擬ST1、ST2、ST3三個水位選擇開關，其余的啟動按鈕、停止按鈕、手動排水/手動脫水和對應的水位傳感器，采用八個按鈕開關來模擬。洗衣機的進水、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、脫水和報警，采用五個放光二極管來模擬。 選擇好模擬元件后按照2.2節(jié)中的PLC外部接線圖(圖2-1)連接好模擬硬件圖，把模擬元件對應的作用標識清楚，便于連接好裝載程序后的操作。把經(jīng)過仿真成功后的程序下載到PLC中，按照設計的控制要求按動對應的刀開關和按鈕開關，對應的發(fā)光

65、二極管發(fā)光即可。 經(jīng)過模擬控制到達了預期的設計要求，此次設計成功。 第八章 總結與展望 8.1總結 下面是我對整個畢業(yè)設計的過程做一下簡單的總結。 第一，接到任務以后進行選題。選題是畢業(yè)設計的開端，選擇恰當?shù)摹⒏信d趣的題目. 第二，題目確定后就是找資料了。查資料是做畢業(yè)設計的前期準備工作，到圖書館、書店、資料室去雖說是比較原始的方式，但也有可取之處的。總之，不管通過哪種方式查的資料都是有利用價值的，要一一記錄下來以備后用。 第三，通過上面的過程，已經(jīng)積累了不少資料，對所選的題目也大概有了一些了解，這一步就是在這樣一個基礎上

66、，綜合已有的資料來更透徹的分析題目。 第四，有了研究方向，就要動手實現(xiàn)。編寫源代碼的時候最好是編寫一個小模塊就進行調(diào)試，這樣可以避免設計的最后出現(xiàn)太多的錯誤而亂成一團糟。一步步地做下去之后，你會發(fā)現(xiàn)要做出來并不難，只不過每每做一會兒會發(fā)現(xiàn)一處錯誤要修改，就這樣在不斷的修改調(diào)試，再修改再調(diào)試。 第五, 寫論文能提升以下幾個方面的能力: 1、文字表述:論文里的語言非常講究，這方面需要繼續(xù)加強。 2、交流、討論:文章的大致內(nèi)容寫完后，一定要和老師、其他同學多交流，讓他們多提點建議。一些計量軟件使用方法，可以向?qū)W長們請教。 3、細心:模型公式編輯、標點符號、文章各段格式等，都需要細心。 4、搜索:需要搜索很多資料，如何在短時間找到你想要得資料，得在搜索關鍵詞上有所設置才行。一些好的統(tǒng)計數(shù)據(jù)網(wǎng)站，需要隨時記錄下來，以便日后繼續(xù)使用。 我的心得也就這么多了，總之，這次畢業(yè)設計讓我學習到很多。雖然結束了，但這只能是一個開始。今后作為技術員，要學習的規(guī)范，程序設計語言還有很多。怎樣使自己從普通的PG升為SE，在微型計算機控制領域，要學的實在太多，僅大學生涯所學實在有限。我們只有對