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學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書
第一章 概 述
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。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(guān)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PLC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(shè)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。只要稍作改變,就可以設(shè)計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準洗滌程序,充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電品的實用性。
在洗衣機控制方面，在PLC問世之前，工業(yè)控制領(lǐng)域中是繼電器占主導(dǎo)地位。但繼電器控制領(lǐng)域有著十分明顯的缺點：體積大、耗電多、可靠性、壽命短、運行速度慢、適應(yīng)性差、尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時，就必須重新設(shè)計、重新安裝，造成時間和資金的嚴重浪費。為了改變這一現(xiàn)狀，PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生了。繼1969年美國數(shù)字設(shè)備公司研制出世界第一臺PLC，并在通用汽車公司自動裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時期，從此，可編程控制器這一新的控制技術(shù)迅速發(fā)展起來了。在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。PLC的 優(yōu)點是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)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。
第二章 課題任務(wù)分析
2.1整體功能介紹
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(yīng)的按扭開關(guān)來控制。全自動洗衣機中，，這四個過程可做到全自動依次運行，直至洗衣結(jié)束。
2.2設(shè)備控制要求
全自動洗衣機控制要求是能實現(xiàn)”正常運行“和”強制停止“兩種控制要求。
⑴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)
⑵洗滌時，正轉(zhuǎn)30秒，停兩秒，然后反轉(zhuǎn)30秒，停2秒
⑶如此循環(huán)5次，總共320秒開始排水
⑷水位下降到低水位時開始脫水并繼續(xù)排水，脫水30秒
⑸開始清洗，重復(fù)（1）到（4），清洗兩遍
⑹清洗完成，報警3秒并自動停機
⑺若按下排水按扭可以實現(xiàn)手動排水
⑻若按下停車按扭，可實現(xiàn)手動停止進水，排水 脫水及報警
第三章 控制系統(tǒng)的設(shè)計
3.1控制系統(tǒng)框圖
S7-200 PLC
進水/排水電磁閥
洗滌電機
脫水電機
圖1 系統(tǒng)框圖
3.2控制系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)備及實現(xiàn)功能
對應(yīng)的外部設(shè)備
啟動按扭
停止按扭
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)
對應(yīng)的輸出設(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
3.3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(guān)，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(guān)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。
第四章 硬件電路的設(shè)計
4.1系統(tǒng)的選型
（1）IO點數(shù)統(tǒng)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(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11個數(shù)字輸入點6個數(shù)字輸出點，考慮余量后需要14個數(shù)字輸入點10個輸出點。
統(tǒng)計得輸入:
啟動按扭
停止按扭
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)
統(tǒng)計得輸出:
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
（2）用戶存儲器容量的估算
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(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如I/O點數(shù)、控制要求、運算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗，每個I/O點及有關(guān)功能元件占用的內(nèi)存量大致如下：
開關(guān)量輸入元件：10—20B/點
開關(guān)量輸出元件：5—10B/點
定時器/計數(shù)器：2B/個
模擬量：100—150B/個
通信接口：一個接口一般需要300B以上
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）CPU功能與結(jié)構(gòu)的選擇
PLC的功能日益強大，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。
綜上所述，結(jié)合下表分析
CPU221
CPU222
CPU224
CPU226
程序存儲器
2048字
4096字
用戶數(shù)據(jù)存儲器
1024字
2560字
用戶存儲器類型
EEPROM
數(shù)據(jù)后備典型時間
50h
190h
本機IO
6入/4出
8入/6出
14入/10出
24入/16出
擴展模塊數(shù)量
無
2個
7個
數(shù)字量IO印象區(qū)大小
256（128入/128出）
模擬量IO印象區(qū)大小
無
16入/16出
32入/32出
33Hz布爾指令執(zhí)行速度
0.37/微妙/指令
內(nèi)部繼電器
256
計數(shù)器/定時器
256/256
順序控制繼電器
256
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。
綜上所述選用西門子S7-200型PLC
4.2 CPU單元設(shè)計
????????集成的24V負載電源，可直接連接到傳感器和變送器（執(zhí)行器），CPU 221，222具有180mA輸出，CPU 224，CPU 224XP，CPU 226分別輸出280 mA，400mA?？捎秘撦d電源。本設(shè)計中所用CPU為CPU224 。
本機數(shù)字量輸入/輸出點
? CPU224有14DI/10DO
本機模擬最輸入/輸出點
????????CPU 224XP有2個AI/1AO。
4.3硬件接線圖
4.4通訊方式
????????內(nèi)部集成的PPI接口為用戶提供強大的通訊功能。PPI接口為RS485，可在三種方式 下工作：
????????1.PPI方式：PPI通訊協(xié)議是西門子專門為S7-200系列PLC開發(fā)的通訊協(xié)議。通過普 通的兩芯屏蔽雙絞電纜進行聯(lián)網(wǎng)。波特率為9.6kbit/s,19.2 kbit/s和187.5 kbit/s。CPU上集成的編程口同時就是PPI通訊聯(lián)網(wǎng)接口。
????????2.MPI方式：通過內(nèi)置接口連接到MPI網(wǎng)絡(luò)上。波特率為19.2kbit/s,187.5kbit/s。S7-200可與S7-300/400通訊，S7-200CPU在MPI網(wǎng)絡(luò)中作為從站，彼此間不能通訊。
????????3.自由通訊口方式：是一個很有特色的功能。S7-200PLC可以與任何通訊協(xié)議公開的其他設(shè)備進行通訊。即可以由用戶自行定義通訊協(xié)議。波特率最高38.4kbit/s。
????????4.PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)：CPU222、224XP、226可以通過增加EM277的方法支持PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。最高傳輸速率為12Mbit/s。
4.5 EEPROM存儲器模塊（選件）
???????可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進行輔助軟件歸檔工作。
4.6電池模塊
????????用于長時間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時器，計數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長存貯時間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。
4.7 通訊模塊
品牌：SIEMENS-西門子
名稱：通訊模塊SINAUT TIM 4R-IE
型號：SINAUT TIM 4R-IE
有四個接口用于單一和冗余的傳輸：
2個組合的RS232/RS485接口用于連接經(jīng)典的WAN，如專線、無線或撥號網(wǎng)絡(luò)
RJ45接口用于連接到基于IP的網(wǎng)絡(luò)（WAN或LAN），如FOC、DSL、GPRS等
緊湊的部件用于多種用途：
作為獨立部件（獨立運行無需S7-300?CPU），TIM可以承擔(dān)SINAUT通訊用于一個或多個S7-400?PLC或控制中心PC?(SINAUT?ST7cc或ST7sc)；此時連接是通過TIM的Ethernet口之一進行
在S7-300?PLC中作為通訊處理器（CP）
S7-400?CPU或控制中心PC因此能夠執(zhí)行SINAUT通訊：
經(jīng)兩個任意的SINAUT?WAN網(wǎng)絡(luò)與SINAUT?ST7搭檔
經(jīng)兩個基于IP的網(wǎng)絡(luò)與SINAUT?ST7用戶
所有四個接口可以同時用于SINAUT通訊。
四個傳輸路徑可互不相同并且每個路徑可獨立運行，或工作于冗余組合。
方便地建立冗余傳輸路徑經(jīng)兩個經(jīng)典WAN、兩個基于IP的網(wǎng)絡(luò)或WAN?+?基于IP的網(wǎng)絡(luò)的組合。
如果作為CP置于S7-300?PLC中，可使用附加的通訊：
? 與CPU通訊
? 經(jīng)此CPU的MPI接口與其它連接到MPI總線的CPU和控制中心PC(ST7cc,?ST7sc)
? 與機架中其它的TIM
消息存儲器高達56?000數(shù)據(jù)消息幀
SIMATIC S7-200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。
????S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：
· 極高的可靠性
· 極豐富的指令集
· 易于掌握
· 便捷的操作
· 豐富的內(nèi)置集成功能
· 實時特性
· 強勁的通訊能力
??? S7-200系列在集散自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。如：沖壓機床，磨床，印刷機械，橡膠化工機械，中央空調(diào)，電梯控制，運動系統(tǒng)。
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第五章 軟件的設(shè)計
5.1 I/O分配
數(shù)字量輸入地址分配表
輸入地址
對應(yīng)的外部設(shè)備
I0.0
啟動按扭
I0.1
停止按扭
I0.2
水位選擇開關(guān)（高水位）
I0.3
水位選擇開關(guān)（中水位）
I0.4
水位選擇開關(guān)（低水位）
I0.5
手動排水開關(guān)
I0.6
手動脫水開關(guān)
I0.7
高水位浮球開關(guān)
I1.0
中水位浮球開關(guān)
I1.1
低水位浮球開關(guān)
I1.2
水排空浮球開關(guān)
數(shù)字量輸出地址分配表
輸出地址
對應(yīng)的輸出設(shè)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
脫水桶
Q0.5
報警器
內(nèi)部位元件地址分配表
定時器/計時器
對應(yīng)的作用
T37
進水暫停計時
T38
正洗計時
T42
正洗暫停計時
T39
反轉(zhuǎn)計時
T43
反轉(zhuǎn)暫停計時
T40
脫水計時
T41
報警計時
C50
正反洗循環(huán)計數(shù)
C51
大循環(huán)計數(shù)
5.2流程圖
全自動洗衣機控制要求是能實現(xiàn)”正常運行“和”強制停止“兩種控制要求。
（1）強制性停止流程圖
結(jié)束
脫水
打開手動脫水閥
排水
打開手動排水閥
洗滌電機和脫水桶停止轉(zhuǎn)動，
進水和排水電磁閥閉合
按動停止按扭
正常運行
開始
（2）正常運行流程圖
5.3源程序
在本程序中，M0.0是按下啟動按扭的輔助繼電器；M0.1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；M0.2是判斷洗衣機水位是否和設(shè)定水位一致的輔助繼電器；M0.3是停止自動洗衣的輔助繼電器。
NETWORK1
按下啟動按扭，開始洗衣
LD I0.0
O M0.0
AN I0.1
= M0.0
NETWORK 2
洗衣機水位與設(shè)定水位不一致輔助繼電器
LD I0.2
AN I0.7
LD I0.3
AN I1.0
OLD
LD I0.4
AN I1.1
OLD
= M0.1
OLD
= M0.1
NETWORK3
洗衣機水位與設(shè)定水位相一致輔助繼電器
LD I0.2
A I0.7
LD I0.3
A I1.0
OLD
LD I0.4
A I1.1
OLD
=M0.2
NETWORK4
停止自動洗衣輔助繼電器
LD I0.1
O M0.3
AN I0.0
= M0.3
所對應(yīng)的梯形圖如圖所示。
5.3.1進水
在正常情況下，按下啟動按鈕或者脫水完畢，而且洗衣大循環(huán)未到2次時，開始進水，當(dāng)水位到設(shè)定水位后停止進水，等待2分后進入洗衣過程。在強制停止情況下，當(dāng)停止按鈕按下時立即停止進水。它的助記符程序為：
NETWORK5
進水到設(shè)定的水位
LD M0.0
LD T40
AN C51
OLD
O Q0.0
A M0.1
AN I0.1
= Q0.0
NETWORK6
進水到設(shè)定的水位后等待2s
LD M0.2
AN 10.1
AN Q0.2
AN 10.3
TON T37，+20
所對應(yīng)的梯形圖如圖所示。
5.3.2洗衣
進水到設(shè)定水位2s后，開始洗衣，先正轉(zhuǎn)30s，停止2s然后再反轉(zhuǎn)30s，停止2s這樣循環(huán)5次后進入排水過程。
NETWORK7
洗滌電動機正轉(zhuǎn)30s
LD T37
LDN C50
A T39
OLD
O Q0.2
AN T38
= Q0.2
TON T38，+300
NETWORK8
洗滌電動機停2s
LD T38
ON T42
O T39
TON T42，+20
NETWORK9
洗滌電動機反轉(zhuǎn)300s
LD T42
AN C50
O Q0.3
AN T39
= Q0.3
TON T39，+300
NETWORK10
洗滌電動機停2s
LD T39
TON T43，+20
所對應(yīng)的梯形圖如圖所示
5.3.3排水
洗衣過程完畢后，進入排水過程。水排空后停止排水。它的助記符程序為：
NETWORK10
洗衣小循環(huán)5次
LD Q0.3
LD Q0.1
CTU C50，+5
NETWORK11
排水，直至水排空
LD C50
O Q0.1
AN I0.1
AN I1.2
LD M0.3
A I0.5
OLD
= Q0.1
所對應(yīng)的梯形圖如圖所示。
5.3.4脫水
水排空后，開始脫水，脫水30s后停止脫水。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。它的助記符程序為：
NETWORK12
排水完畢輔助繼電器
LD Q0.1
O M0.4
AN Q0.4
= M0.4
NETWORK13
脫水30s
LD I1.2
A M0.4
O Q0.4
AN T40
AN I0.1
O I0.6
= Q0.4
TON T40，+300
所對應(yīng)的梯形圖如圖所示。
5.3.5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，這樣整個過程結(jié)束。它的助記符程序為：
NETWORK14
洗衣大循環(huán)3次
LD Q0.4
LD Q0.5
CTU C51，+3
NETWORK15
報警3s
LD C51
O Q0.5
AN T41
= Q0.5
TON T41，+30
所對應(yīng)的梯形圖如圖所顯示
5.4程序運行過程分析
按下啟動按鈕，I0.0接通，M0.0接通并自保，Q0.0接通，進水。
到高水位時，I0.7接通，I0.7常閉觸點斷開，Q0.0斷開，進水停止；I0.7常開觸點閉合，Q0.2接通，正洗，T38開始計時，T38計時到，T38常閉觸點斷開，Q0.2斷開，正洗暫停；T38常開觸點閉合，使得T38自保，T42開始計時。T42計時到，T42常開觸點閉合，Q0.3
接通，反洗，T39開始計時。T39計時到，T39常閉觸點斷開，Q0.3斷開，反洗暫停；T39常開觸點閉合，使T39自保，T43開始計時。T43計時到，T43常開觸點閉合，C50計一次數(shù)；T43常閉觸點斷開，使T38、T42、T39、T43復(fù)位，Q0.0又接通，重復(fù)進行以上從正洗開始的全部動作，直到C50計滿5次數(shù)時，C50常開觸點接通，Q0.1接通并自保，排水，C50復(fù)位，準備下一次循環(huán)時再計數(shù)。
排水到低水位時，I1.1斷開，I1.1常閉觸點閉合，Q0.2、Q0.4接通，脫水，T40開始計時。T40計時到，T40常閉觸點斷開，Q0.1、Q0.2、Q0.4斷開，停止排水和脫水；T40常開觸點接通，C51計一次數(shù)。Q0.1常閉觸點閉合，Q0.0又接通，重復(fù)進行從進水開始的全部動作，直到C51計滿2次數(shù)時，C51常閉觸點斷開，M0.0斷開，停止洗滌；C51常開觸點接通，Q0.5接通并自保，報警。C51常開觸點接通又使C51復(fù)位，C51常閉觸點閉合，準備好下一次啟動。Q0.5常開觸點接通，T41開始計時。T41計時到，T41常閉觸點斷開，停止報警。
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。
5.5程序的下載、安裝和調(diào)試
將各個輸入輸出端子和實際控制系統(tǒng)中的按鈕、所需控制設(shè)備正確連接，完成硬件的安裝。全自動洗衣機程序是由STEP-7Micro/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STEP7-Micro/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。
第六章 PLC和單片機控制的對比
6.1簡述PLC和單片機
PLC的全稱是Programmable Logic Controller（可編過程控制器）PLC是一種產(chǎn)品，但這種產(chǎn)品有點特別，在沒有下載控制程序之前，它不具備任何控制功能，也就是說，沒有應(yīng)用程序的PLC是毫無用處的。PLC實際上是專為工業(yè)環(huán)境使用的通用控制平臺，它必須進行二次開發(fā)才能完成最終控制目的，因此，它還需程序編輯/調(diào)試軟件的配合。
按計算機專家的原始定義，計算機系統(tǒng)由五大部分--即控制單元（CU）、算術(shù)運算單元（ALU）、存儲器（Memory）、輸入設(shè)備（Input）、輸出設(shè)備（Output）組成。早期計算機（晶體管的或集成電路的，不包括電子管的）的CU或ALU由一塊甚至多塊電路板組成，CU和ALU是分離的，隨著集成度的提高，CU和ALU合在一塊就組成了中央處理單元（CPU）,接著將CPU集成到單塊集成電路中就產(chǎn)生MPU或MCU,出現(xiàn)了如Intel4004、8008、8080，8085、8086、8088、Z80等MPU。此后，MPU的發(fā)展產(chǎn)生了兩條分支，一支往高性能、高速度、大容量方向發(fā)展，典型芯片如：Intel80186、286、386、486、586、P2、P3、P4等，速度從4.7MHz到現(xiàn)在的3.2GHz。另一支則往多功能方向發(fā)展，將存儲器(ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH ROM、SRAM等)、輸入/出接口（Timer/Counter、PWM、ADC/DAC、UART、IIC、SPI、RTC、PCA、FPGA等）全部集成在一塊集成電路中而成為SOC（System On a Chip）。依愚之見，這就是當(dāng)今廣泛應(yīng)用的單片計算機，簡稱單片機。單片機的優(yōu)點是：體積小、重量輕、易于維護、控制電壓要求低、價格低。
6.2用單片機和PLC分別做系統(tǒng)的比較
所謂單片機系統(tǒng)就是采用目前市場上的單片機CPU及其它外圍芯片，根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計電路板，最終設(shè)計成一臺簡易的計算機系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計程序以達到所要求的控制功能。這種形式在 80年代國內(nèi)很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面 的限制，目前除了儀表上仍然采用外，在工業(yè)現(xiàn)場的應(yīng)用已逐步被PLC所代替。
單片機的可靠性：由于目前國內(nèi)市場上的單片機芯片的品質(zhì)良莠不齊，很大一部分還是國外篩選出來的次等品，加上其它外圍元件（如電阻、電容等）的參數(shù)離散性也很大，批量小的產(chǎn)品不可能經(jīng)過篩選配對等技術(shù)處理，因此這樣的產(chǎn)品很難做到很好的一致性和高可靠
性，因為任一元件的參數(shù)偏離設(shè)計要求都會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。另外，單片機的所有器件均不是工業(yè)級的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力很弱，而國內(nèi)的電源一般都很差，加上壓片機的變頻調(diào)速對電源的干擾很大，因此，更可能引起單片機系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
單片機的可擴展性：由于單片機的線路是根據(jù)一定的功能要求特別設(shè)計的，所以要增加一個功能就要重新設(shè)計線路，而且對應(yīng)的程序都要重新設(shè)計。這樣對于增加功能的開發(fā)成本和周期都 會增加。
單片機的可維護性：一旦單片機系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很難診斷出故障元件，最簡單的方法是更換整個系統(tǒng)，這樣維修成本增加了。
操作：現(xiàn)在國內(nèi)單片機系統(tǒng)的操作均采用自設(shè)計的鍵盤，設(shè)定數(shù)據(jù)用撥碼開關(guān)，顯示用LED，整個面板顯得繁鎖，而且為了減少操作鍵，設(shè)計時往往一鍵多用，操作人員很難脫開說明書操作。特別是故障顯示只能顯示故障代碼，一旦發(fā)生故障，操作人員必須翻閱說明書方能發(fā)現(xiàn)故障所在，最終按說明書指示排除故障，這樣排除故障的時間相對較長。總之，這樣的人機對話不夠友善。
特點：不可靠，價格便宜。
可編程控制器（PLC）： 所謂PLC系統(tǒng)就是采用目前市場上各大工業(yè)控制廠家生產(chǎn)的可編程控制器，根據(jù)要求選用不同的模塊，在此基礎(chǔ)上設(shè)計程序以達到所設(shè)計的功能。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用最為廣泛。我公司生產(chǎn)的GZPK100系列高速旋轉(zhuǎn)式壓片機就采用PLC的控制方式。
PLC的可靠性：進口PLC采用的CPU都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計的工業(yè)級專用處理器，其余各元件也是直接向生產(chǎn)廠家購買的，經(jīng)過嚴格挑選的工業(yè)級元件，另外它的電源模塊也是集各大公司工業(yè)控制的經(jīng)驗而特別設(shè)計的，抗干擾性特別是抗電源干擾能力有很大提高，即使在電源很差和變頻調(diào)速的干擾下仍能正常工作。
PLC的可擴展性：要增加一個功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對應(yīng)的程序，而PLC的編程相對比較簡單，這樣對于開發(fā)周期會縮短。
PLC的可維護性：PLC本身有很強的自診斷功能，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障，根據(jù)自診斷很容易診斷出故障元件，即使非專業(yè)人員也能維修，如果故障由于程序設(shè)計不合理引起，由于它提供完善的調(diào)試工具，要找出故障也較為簡單。
操作：PLC的操作采用觸摸式操作終端，人機界面，全屏顯示，上面設(shè)計了很詳盡的操作指南，即使第一次使用，也能根據(jù)提示順利操作，這就降低了對操作人員的要求，一般工人也能很快掌握。另外，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，畫面自動切換到故障提示畫面，提示故障原因和排除方法。甚至可以顯示故障在機器上的位置，維修人員可以根據(jù)提示很快排除故障。
特點：價格與前二種控制器相比略貴，可靠性好，操作簡單。
綜合以上的分析和比較，最終決定采用PLC。
6.3用PLC做系統(tǒng)的洗衣機的特性
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，國產(chǎn)洗衣機無論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步。縱觀省會的洗衣機市場，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(dǎo)地位。
市場需要什么樣的洗衣機
洗衣機無論在質(zhì)量、技術(shù)、功能還是在外觀上面，誰能接近于為人們的生活服務(wù)這一主題，誰就能得到長足的進步和發(fā)展。今后一段時間，以下幾種洗衣機將是市場和消費者的最愛。
高度自動化 從最初的單桶洗衣機到雙桶、套桶洗衣機、全自動洗衣機，再到智能全模糊控制洗衣機。總之，每一次技術(shù)的進步都極大地推動了洗衣機自動化程度的提高。
品種多樣化 波輪式、滾筒式和仿生搓洗式洗衣機滿足了不同偏好的消費者的需求。
節(jié)能和健康化 現(xiàn)在的消費者在節(jié)能方面對家電提出了更高的要求，對于健康型洗衣機更是人們趨之若騖的首選。
大容量和微型化 大容量洗衣機滿足了人們洗大件衣物的需求。同時，微型化洗衣機也備受青睞，如市場上出現(xiàn)的1．5公斤、2．5公斤不等的海爾小小神童洗衣機，可以滿足少量衣物即時洗的需要。
組合化 榮事達集團最近推出的子母分洗式洗衣機，正好迎合了這部分消費者的需求，它的大桶容量為5．5公斤，小桶容量為2．5公升，兩桶并列，縮小了較大一部分空間，而且具有人工智能模糊控制功能。滿足了不同衣物分開洗、大量衣物同時洗、小件衣物即時洗的需求，開創(chuàng)了健康洗滌新概念，深受消費者的喜愛，組合化的另一個體現(xiàn)就是把洗滌、漂洗、脫水和烘干功能集于一身。
全自動洗衣機：大品牌當(dāng)霸主
近年來，根據(jù)對全自動洗衣機銷售的品牌監(jiān)測情況看，兩大主導(dǎo)品牌占據(jù)主要市場地位。海爾進軍家用全自動洗衣機市場后，憑借品牌優(yōu)勢，迅速打開市場。小天鵝作為國內(nèi)最早出現(xiàn)的家用全自動洗衣機品牌，牢牢地占據(jù)一定的市場份額。兩大品牌高居前10位品牌之先，市場綜合占有率分別為27．44％和23．57％。
國外品牌的實力不可忽視。雖然目前國外品牌市場綜合占有率還不很高，但在前10位品牌中已占據(jù)了5位，他們分別是三洋、松下、LG、惠而浦和三星，其中三洋和松下位居前5之列。一些國外品牌根據(jù)中國市場的情況改變了價格策略，在定價上充分參考了國產(chǎn)品牌的價格，有些甚至比國產(chǎn)品牌還要低，而在功能上又比較先進，因此吸引了一部分消費者的目光。
洗衣機：個性最時髦
我國家用電動洗衣機產(chǎn)品的發(fā)展已進入成熟期，全國家用電動洗衣機年產(chǎn)量超過10萬臺的企業(yè)超過100家。就品種而言，波輪式、攪拌式、滾筒式洗衣機滿足了不同消費者的需求。
在今后一個時期內(nèi)，家用電動洗衣機的產(chǎn)品性能質(zhì)量將是企業(yè)競爭的焦點，開發(fā)新型的產(chǎn)品是競爭獲勝的主要手段。今后，家用電動洗衣機將朝著多功能、節(jié)電、節(jié)水方向發(fā)展。
多功能主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、去污能力的多樣化。如去除蛋白質(zhì)、皮脂、血漬、奶漬、咖啡、果汁的能力。2、洗滌容量的多樣化。洗滌容量可以從0．5kg到13kg。3、控制方式的多樣化。如機械定時器、電動程控器、電子程控器、模糊電腦控制。4、外觀造型多樣化。為適應(yīng)不同消費層次的需求，洗衣機的外觀形狀及顏色將是各種各樣的。
節(jié)電、節(jié)水是今后我國家用電動洗衣機發(fā)展的主流。目前，我國正在修訂的國標GB4288已將用電量、用水量指標列入了其考核的主要指標。另外，為了引導(dǎo)消費和指導(dǎo)洗衣機制造企業(yè)的設(shè)計和制造，新國標GB4288將洗凈比、用電量、用水量、噪聲、含水率、壽命這6個主要性能指標進行分等級考核，即以上6個指標分別分為A、B、C、D4個級別。消費者可根據(jù)自己的需要選擇不同級別的產(chǎn)品。
第七章 結(jié)束語
通過本系統(tǒng)的設(shè)計，對全自動洗衣機的控制系統(tǒng)有了深入的理解。全自動洗衣機控制系統(tǒng)利用了西門子PLC的特點，對按鈕、電磁閥、開關(guān)等其他一些輸入輸出點設(shè)備進行控制，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PLC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(shè)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。只要稍作改變,就可以設(shè)計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準洗滌程序,充分表其實用性。
通過這次設(shè)計，對自動控制原理及應(yīng)用有了進一步認識，設(shè)計中，我們遇到不懂或不明白的地方。除了查閱相關(guān)資料， 俞老師也給了我們很多的指導(dǎo)?？傊?，這次設(shè)計為我們打開了以后面向?qū)嶋H應(yīng)用的大門，為我們以后做各項工作和進一步學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。它好比一個燈塔，為我們指明了遠行的航向；好比一顆啟明星，為我們指明了前進的道路。
第八章 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)
時間匆匆流逝，轉(zhuǎn)眼間到了畢業(yè)答辯的時間，此時的心情既緊張又興奮，興奮的是幾個月的辛苦終于到了驗收的時候了。緊張的是不知道畢業(yè)答辯會是什么樣子，到目前為止，我依舊沒有太多的把握，只能全力以赴；對答辯充滿好奇的同時，我又有那么一點點的興奮，又有那么點退縮；回想幾個月的設(shè)計過程還真懷念??！雖說是苦了一點，但苦中有甜啊，其中查閱了大量的資料，充實了自己的知識，彌補了自己不足。平時總覺得自己已經(jīng)懂得很多了，一旦設(shè)計起來，才發(fā)現(xiàn)自己其實還差的遠，實踐才是最好的證明。
在一個多月的設(shè)計過程中學(xué)到了許多東西，不僅僅是畢業(yè)設(shè)計中的。也學(xué)到了不少其它的東西。設(shè)計中，我們遇到不懂或不明白的地方。除了查閱相關(guān)資料， 俞老師也給了我們很多的指導(dǎo)，在老師的指導(dǎo)下改進設(shè)計方案，為了一個問題苦苦思索，為一個問題的圓滿解決而高興，其中的困惑、苦惱、興奮激動只有自己知道。或許開始的時候還有一些膽怯，但當(dāng)一切將要結(jié)束時又有一絲懷念。我明白了不去試過，怎知道路的艱辛快樂?！芭笥选保覍ψ约赫f，“加油啊！黑暗將被黎明所沖破。我們已經(jīng)到了沖刺的時候了。”加油，加油，再加油！為了我們這三年的成果，為了我們這一個月來的設(shè)計，再加一把勁，將勝利的果實盡最大可能全部收獲。
時鐘一天天的過去，答辯的日子一天天的來臨，想著自己即將畢業(yè)，又將踏入新而陌生的社會，我絲毫不敢有半點怠慢，奮力拼搏是我向預(yù)定目標不斷追求的體現(xiàn)。通過這大學(xué)三年中不算太長時間的畢業(yè)設(shè)計，我深深的明白了這樣一個道理：沒有我們不懂的東西，只是我們尚未去了解。
總結(jié)一個多月來的設(shè)計，體會如下：
首先，任何工作都的與人打交道，畢業(yè)設(shè)計也不例外，這就需要我們充分的利用好彼此的力量，充分的協(xié)作，針對設(shè)計中出現(xiàn)的問題，站在不同的角度分析問題，匯結(jié)大家的意見，最終達成一致，發(fā)揮了團隊精神。
其次，對待任何工作，責(zé)任心是必要的；這次畢業(yè)設(shè)計的體會，我收獲至深。然更重要的是，在責(zé)任心的驅(qū)使下，又該采用何種方法完成，采用何種方法更省時省力，解決問題的方案很多，永遠堅信“方法總比困難多”，我想首先分析任務(wù)本身，就拿畢業(yè)設(shè)計來說，課題有了，關(guān)鍵是何處著手。何時何地查找相關(guān)資料等等，尋找突破口充分的解決好問題。
再次，遇到不懂的問題，及時請教老師，抓緊設(shè)計的每分每秒，需要調(diào)整和改變的地方及時做出改動，而不能墨守成規(guī)，做人也是同樣的道理。
第四，時刻保持奮進的頭腦，不斷接受新事物，挑戰(zhàn)新的問題。千萬記住秒針不停的劃圈，我們的思想也應(yīng)不斷的修正提高。
對于以上之粗淺體會，進一步的總結(jié)和提高需要有更多的社會實踐來提供，我也相信在不久的將踏入社會之際，類似這樣的畢業(yè)設(shè)計絕不在少數(shù)，只要我們努力學(xué)習(xí)，勇于實踐，勤學(xué)好問，我就會懂得以前不明白或不十分明白的道理，就會很快地成長和成熟起來，我也相信，憑著我自強不息，勇于拼搏的精神，定能很快適應(yīng)類似設(shè)計的需要，適應(yīng)這個多變的社會，充分發(fā)揮長處，朝我的方向不斷前進，前進，再前進！
致 謝
通過這次設(shè)計，我們對機械設(shè)計的理論，自動控制原理及應(yīng)用有了進一步認識，對自動供料系統(tǒng)有了一定了解?？傊?，這次設(shè)計為我們打開了以后面向?qū)嶋H應(yīng)用的大門，為我們以后做各項工作和進一步學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。它好比一個燈塔，為我們指明了遠行的航向；好比一顆啟明星，為我們指明了前進的道路。
短暫的畢業(yè)設(shè)計就這樣在緊張有序中度過了。衷心的感謝各位老師在這次設(shè)計過程中的精心指導(dǎo)，尤其是俞老師，他在每一個階段都認真的教導(dǎo)和耐心的講解，使我們能順利的走到現(xiàn)在。
為了使自己能夠全方位的發(fā)展，更好的適應(yīng)這個日新月異的社會，在這幾學(xué)年中，我兢兢業(yè)業(yè)，努力學(xué)習(xí)，嚴格要求自己，不斷的提高自己各方面的素質(zhì)，爭取在人生的道路上更好的實現(xiàn)社會價值,人生價值和自我價值!
本次畢業(yè)設(shè)計是對我們每個學(xué)生在校三年來所學(xué)知識與生產(chǎn)實踐技術(shù)所進行的一次綜合性的全面考察；培養(yǎng)了我們運用所學(xué)專業(yè)知識解決實際問題的能力；它還為我們了解一般機械工程設(shè)計的基本思想打下良好的基礎(chǔ)；在設(shè)計方案的擬定,設(shè)計資料的收集,手冊，國標選用，設(shè)計方法的運用,零部件及總體裝配圖的繪制等方面，有一次較全面的鍛煉。對我們進入社會具備一定獨立工作能力起了良好的作用,能較好的適應(yīng)工作。
最后，請讓我做一個補充，畢業(yè)設(shè)計的完成，感謝老師您的諄諄教誨和不斷幫助。謝謝！
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