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第一章 概 述
根據(jù)全自動(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。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,電磁閥,開關(guān)等其他一些輸入/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)計(jì)數(shù)器控制,所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(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)量及油污的程度來編程。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)洗滌程序,充分表現(xiàn)現(xiàn)代家電品的實(shí)用性。
在洗衣機(jī)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(diǎn)：體積大、耗電多、可靠性、壽命短、運(yùn)行速度慢、適應(yīng)性差、尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，就必須重新設(shè)計(jì)、重新安裝，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。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(tái)PLC，并在通用汽車公司自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時(shí)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(diǎn)是：可靠性高，耗電少，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行速度快，壽命長(zhǎng)等，為了進(jìn)一步提高全自動(dòng)洗衣機(jī)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(dòng)洗衣機(jī)這個(gè)課題。
第二章 課題任務(wù)分析
2.1整體功能介紹
洗衣機(jī)的工作流程由進(jìn)水，洗衣，排水，和脫水四個(gè)過程組成。在半自動(dòng)洗衣機(jī)中，這四個(gè)過程分別用相應(yīng)的按扭開關(guān)來控制。全自動(dòng)洗衣機(jī)中，，這四個(gè)過程可做到全自動(dòng)依次運(yùn)行，直至洗衣結(jié)束。
2.2設(shè)備控制要求
全自動(dòng)洗衣機(jī)控制要求是能實(shí)現(xiàn)”正常運(yùn)行“和”強(qiáng)制停止“兩種控制要求。
⑴按下啟動(dòng)按扭，開始進(jìn)水直到水滿（即水位達(dá)到高水位）時(shí)停止進(jìn)水開始洗滌正轉(zhuǎn)
⑵洗滌時(shí)，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(shí)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(bào)警3秒并自動(dòng)停機(jī)
⑺若按下排水按扭可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)排水
⑻若按下停車按扭，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)停止進(jìn)水，排水 脫水及報(bào)警
第三章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1控制系統(tǒng)框圖
S7-200 PLC
進(jìn)水/排水電磁閥
洗滌電機(jī)
脫水電機(jī)
圖1 系統(tǒng)框圖
3.2控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)設(shè)備及實(shí)現(xiàn)功能
對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備
啟動(dòng)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(dòng)排水開關(guān)
手動(dòng)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(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備
進(jìn)水電磁閥
排水電磁閥
洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器
洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器
脫水桶
報(bào)警器
3.3控制系統(tǒng)原理
自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水，洗衣，排水，脫水是通過水位開關(guān)，電磁進(jìn)水閥和電磁排水閥配合進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)，電磁進(jìn)水閥打開，將水注入，排水時(shí)，電磁排水閥打開，將水排出，洗衣時(shí)，洗滌電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，脫水時(shí)，脫水桶啟動(dòng)。
第四章 硬件電路的設(shè)計(jì)
4.1系統(tǒng)的選型
（1）IO點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)：
I/O點(diǎn)數(shù)是PLC的一項(xiàng)重要指標(biāo)。合理選擇I/O點(diǎn)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(diǎn)數(shù)和種類應(yīng)根據(jù)被控對(duì)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(gè)輸入輸出元件要占用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)?？紤]到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，一般應(yīng)在估計(jì)的總點(diǎn)數(shù)上再加上20%—30%的備用量。該系統(tǒng)有11個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)6個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，考慮余量后需要14個(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)10個(gè)輸出點(diǎn)。
統(tǒng)計(jì)得輸入:
啟動(dòng)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(dòng)排水開關(guān)
手動(dòng)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(jì)得輸出:
進(jìn)水電磁閥
排水電磁閥
洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器
洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器
脫水桶
報(bào)警器
（2）用戶存儲(chǔ)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(chǔ)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(diǎn)數(shù)、控制要求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等。因此在程序設(shè)計(jì)之前只能粗略地估算。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)I/O點(diǎn)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(diǎn)
開關(guān)量輸出元件：5—10B/點(diǎn)
定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2B/個(gè)
模擬量：100—150B/個(gè)
通信接口：一個(gè)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(gè)數(shù)字輸入點(diǎn)6個(gè)數(shù)字輸出點(diǎn)，需內(nèi)存280B，有定時(shí)器6個(gè)，計(jì)時(shí)器2個(gè)，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(qiáng)大，一般PLC都具有開關(guān)量邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)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(shí)可考慮以下幾點(diǎn)：功能與任務(wù)相適應(yīng)，PLC的處理速度應(yīng)滿足實(shí)時(shí)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(dòng)洗衣機(jī)控制所要求的控制功能簡(jiǎn)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(chǔ)器
2048字
4096字
用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
1024字
2560字
用戶存儲(chǔ)器類型
EEPROM
數(shù)據(jù)后備典型時(shí)間
50h
190h
本機(jī)IO
6入/4出
8入/6出
14入/10出
24入/16出
擴(kuò)展模塊數(shù)量
無
2個(gè)
7個(gè)
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(jì)數(shù)器/定時(shí)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(gè)系統(tǒng)按照控制要求有條不紊地進(jìn)行。同時(shí)由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶14個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和10個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，完全能滿足全自動(dòng)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。
綜上所述選用西門子S7-200型PLC
4.2 CPU單元設(shè)計(jì)
????????集成的24V負(fù)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。可用負(fù)載電源。本設(shè)計(jì)中所用CPU為CPU224 。
本機(jī)數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)
? CPU224有14DI/10DO
本機(jī)模擬最輸入/輸出點(diǎn)
????????CPU 224XP有2個(gè)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(qiáng)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(jìn)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(shí)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(gè)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(jìn)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(chǔ)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(jìn)行輔助軟件歸檔工作。
4.6電池模塊
????????用于長(zhǎng)時(shí)間數(shù)據(jù)后備。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級(jí)電容存貯大約5天。選用電池模塊能延長(zhǎng)存貯時(shí)間到200天（10年壽命）。電池模塊插在存儲(chǔ)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(hào)：SINAUT TIM 4R-IE
有四個(gè)接口用于單一和冗余的傳輸：
2個(gè)組合的RS232/RS485接口用于連接經(jīng)典的WAN，如專線、無線或撥號(hào)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(dú)立部件（獨(dú)立運(yùn)行無需S7-300?CPU），TIM可以承擔(dān)SINAUT通訊用于一個(gè)或多個(gè)S7-400?PLC或控制中心PC?(SINAUT?ST7cc或ST7sc)；此時(shí)連接是通過TIM的Ethernet口之一進(jìn)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(gè)任意的SINAUT?WAN網(wǎng)絡(luò)與SINAUT?ST7搭檔
經(jīng)兩個(gè)基于IP的網(wǎng)絡(luò)與SINAUT?ST7用戶
所有四個(gè)接口可以同時(shí)用于SINAUT通訊。
四個(gè)傳輸路徑可互不相同并且每個(gè)路徑可獨(dú)立運(yùn)行，或工作于冗余組合。
方便地建立冗余傳輸路徑經(jīng)兩個(gè)經(jīng)典WAN、兩個(gè)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(jī)架中其它的TIM
消息存儲(chǔ)器高達(dá)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(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。
????S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(shí)時(shí)特性
· 強(qiáng)勁的通訊能力
??? S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：沖壓機(jī)床，磨床，印刷機(jī)械，橡膠化工機(jī)械，中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。
????
???
第五章 軟件的設(shè)計(jì)
5.1 I/O分配
數(shù)字量輸入地址分配表
輸入地址
對(duì)應(yīng)的外部設(shè)備
I0.0
啟動(dòng)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(dòng)排水開關(guān)
I0.6
手動(dòng)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(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備
Q0.0
進(jìn)水電磁閥
Q0.1
排水電磁閥
Q0.2
洗滌電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)繼電器
Q0.3
洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)繼電器
Q0.4
脫水桶
Q0.5
報(bào)警器
內(nèi)部位元件地址分配表
定時(shí)器/計(jì)時(shí)器
對(duì)應(yīng)的作用
T37
進(jìn)水暫停計(jì)時(shí)
T38
正洗計(jì)時(shí)
T42
正洗暫停計(jì)時(shí)
T39
反轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)
T43
反轉(zhuǎn)暫停計(jì)時(shí)
T40
脫水計(jì)時(shí)
T41
報(bào)警計(jì)時(shí)
C50
正反洗循環(huán)計(jì)數(shù)
C51
大循環(huán)計(jì)數(shù)
5.2流程圖
全自動(dòng)洗衣機(jī)控制要求是能實(shí)現(xiàn)”正常運(yùn)行“和”強(qiáng)制停止“兩種控制要求。
（1）強(qiáng)制性停止流程圖
結(jié)束
脫水
打開手動(dòng)脫水閥
排水
打開手動(dòng)排水閥
洗滌電機(jī)和脫水桶停止轉(zhuǎn)動(dòng)，
進(jìn)水和排水電磁閥閉合
按動(dòng)停止按扭
正常運(yùn)行
開始
（2）正常運(yùn)行流程圖
5.3源程序
在本程序中，M0.0是按下啟動(dòng)按扭的輔助繼電器；M0.1是判斷洗衣機(jī)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(jī)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(dòng)洗衣的輔助繼電器。
NETWORK1
按下啟動(dòng)按扭，開始洗衣
LD I0.0
O M0.0
AN I0.1
= M0.0
NETWORK 2
洗衣機(jī)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(jī)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(dòng)洗衣輔助繼電器
LD I0.1
O M0.3
AN I0.0
= M0.3
所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖所示。
5.3.1進(jìn)水
在正常情況下，按下啟動(dòng)按鈕或者脫水完畢，而且洗衣大循環(huán)未到2次時(shí)，開始進(jìn)水，當(dāng)水位到設(shè)定水位后停止進(jìn)水，等待2分后進(jìn)入洗衣過程。在強(qiáng)制停止情況下，當(dāng)停止按鈕按下時(shí)立即停止進(jìn)水。它的助記符程序?yàn)椋?
NETWORK5
進(jìn)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(jìn)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(duì)應(yīng)的梯形圖如圖所示。
5.3.2洗衣
進(jìn)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(jìn)入排水過程。
NETWORK7
洗滌電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)停2s
LD T38
ON T42
O T39
TON T42，+20
NETWORK9
洗滌電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)300s
LD T42
AN C50
O Q0.3
AN T39
= Q0.3
TON T39，+300
NETWORK10
洗滌電動(dòng)機(jī)停2s
LD T39
TON T43，+20
所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖所示
5.3.3排水
洗衣過程完畢后，進(jìn)入排水過程。水排空后停止排水。它的助記符程序?yàn)椋?
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(duì)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?yàn)榕袛嗨趴帐欠裨谂潘戤吅?，所以要用到排水完畢輔助繼電器。它的助記符程序?yàn)椋?
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(duì)應(yīng)的梯形圖如圖所示。
5.3.5洗完報(bào)警
洗衣大循環(huán)3次后，開始洗完報(bào)警過程，3s后停止報(bào)警，這樣整個(gè)過程結(jié)束。它的助記符程序?yàn)椋?
NETWORK14
洗衣大循環(huán)3次
LD Q0.4
LD Q0.5
CTU C51，+3
NETWORK15
報(bào)警3s
LD C51
O Q0.5
AN T41
= Q0.5
TON T41，+30
所對(duì)應(yīng)的梯形圖如圖所顯示
5.4程序運(yùn)行過程分析
按下啟動(dòng)按鈕，I0.0接通，M0.0接通并自保，Q0.0接通，進(jìn)水。
到高水位時(shí)，I0.7接通，I0.7常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.0斷開，進(jìn)水停止；I0.7常開觸點(diǎn)閉合，Q0.2接通，正洗，T38開始計(jì)時(shí)，T38計(jì)時(shí)到，T38常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.2斷開，正洗暫停；T38常開觸點(diǎn)閉合，使得T38自保，T42開始計(jì)時(shí)。T42計(jì)時(shí)到，T42常開觸點(diǎn)閉合，Q0.3
接通，反洗，T39開始計(jì)時(shí)。T39計(jì)時(shí)到，T39常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.3斷開，反洗暫停；T39常開觸點(diǎn)閉合，使T39自保，T43開始計(jì)時(shí)。T43計(jì)時(shí)到，T43常開觸點(diǎn)閉合，C50計(jì)一次數(shù)；T43常閉觸點(diǎn)斷開，使T38、T42、T39、T43復(fù)位，Q0.0又接通，重復(fù)進(jìn)行以上從正洗開始的全部動(dòng)作，直到C50計(jì)滿5次數(shù)時(shí)，C50常開觸點(diǎn)接通，Q0.1接通并自保，排水，C50復(fù)位，準(zhǔn)備下一次循環(huán)時(shí)再計(jì)數(shù)。
排水到低水位時(shí)，I1.1斷開，I1.1常閉觸點(diǎn)閉合，Q0.2、Q0.4接通，脫水，T40開始計(jì)時(shí)。T40計(jì)時(shí)到，T40常閉觸點(diǎn)斷開，Q0.1、Q0.2、Q0.4斷開，停止排水和脫水；T40常開觸點(diǎn)接通，C51計(jì)一次數(shù)。Q0.1常閉觸點(diǎn)閉合，Q0.0又接通，重復(fù)進(jìn)行從進(jìn)水開始的全部動(dòng)作，直到C51計(jì)滿2次數(shù)時(shí)，C51常閉觸點(diǎn)斷開，M0.0斷開，停止洗滌；C51常開觸點(diǎn)接通，Q0.5接通并自保，報(bào)警。C51常開觸點(diǎn)接通又使C51復(fù)位，C51常閉觸點(diǎn)閉合，準(zhǔn)備好下一次啟動(dòng)。Q0.5常開觸點(diǎn)接通，T41開始計(jì)時(shí)。T41計(jì)時(shí)到，T41常閉觸點(diǎn)斷開，停止報(bào)警。
運(yùn)行中按停止按鈕時(shí)，I0.1常閉觸點(diǎn)斷開，則M0.0、Q0.0、Q0.1、Q0.4、Q0.5斷開，停止進(jìn)水、排水、脫水及報(bào)警。
按排水按鈕時(shí)，I0.5常開觸點(diǎn)閉合，Q0.1接通并自保，進(jìn)行手動(dòng)排水。
5.5程序的下載、安裝和調(diào)試
將各個(gè)輸入輸出端子和實(shí)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(dòng)洗衣機(jī)程序是由STEP-7Micro/Win32軟件的指令完成，正常工作時(shí)程序存放在存儲(chǔ)卡中，若要修改程序，先將PLC設(shè)定在STOP狀態(tài)下，運(yùn)行STEP7-Micro/Win32編程軟件，打開全自動(dòng)洗衣機(jī)程序，即可在線調(diào)試，也可用編程器進(jìn)行調(diào)試。
第六章 PLC和單片機(jī)控制的對(duì)比
6.1簡(jiǎn)述PLC和單片機(jī)
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(diǎn)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(shí)際上是專為工業(yè)環(huán)境使用的通用控制平臺(tái)，它必須進(jìn)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(jì)算機(jī)專家的原始定義，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由五大部分--即控制單元（CU）、算術(shù)運(yùn)算單元（ALU）、存儲(chǔ)器（Memory）、輸入設(shè)備（Input）、輸出設(shè)備（Output）組成。早期計(jì)算機(jī)（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(chǔ)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(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：體積小、重量輕、易于維護(hù)、控制電壓要求低、價(jià)格低。
6.2用單片機(jī)和PLC分別做系統(tǒng)的比較
所謂單片機(jī)系統(tǒng)就是采用目前市場(chǎng)上的單片機(jī)CPU及其它外圍芯片，根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路板，最終設(shè)計(jì)成一臺(tái)簡(jiǎn)易的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序以達(dá)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(chǎng)的應(yīng)用已逐步被PLC所代替。
單片機(jī)的可靠性：由于目前國內(nèi)市場(chǎng)上的單片機(jī)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(duì)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?yàn)槿我辉膮?shù)偏離設(shè)計(jì)要求都會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。另外，單片機(jī)的所有器件均不是工業(yè)級(jí)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(jī)的變頻調(diào)速對(duì)電源的干擾很大，因此，更可能引起單片機(jī)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。
單片機(jī)的可擴(kuò)展性：由于單片機(jī)的線路是根據(jù)一定的功能要求特別設(shè)計(jì)的，所以要增加一個(gè)功能就要重新設(shè)計(jì)線路，而且對(duì)應(yīng)的程序都要重新設(shè)計(jì)。這樣對(duì)于增加功能的開發(fā)成本和周期都 會(huì)增加。
單片機(jī)的可維護(hù)性：一旦單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，很難診斷出故障元件，最簡(jiǎn)單的方法是更換整個(gè)系統(tǒng)，這樣維修成本增加了。
操作：現(xiàn)在國內(nèi)單片機(jī)系統(tǒng)的操作均采用自設(shè)計(jì)的鍵盤，設(shè)定數(shù)據(jù)用撥碼開關(guān)，顯示用LED，整個(gè)面板顯得繁鎖，而且為了減少操作鍵，設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)?？傊@樣的人機(jī)對(duì)話不夠友善。
特點(diǎn)：不可靠，價(jià)格便宜。
可編程控制器（PLC）： 所謂PLC系統(tǒng)就是采用目前市場(chǎng)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(jì)程序以達(dá)到所設(shè)計(jì)的功能。這種形式目前在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(jī)就采用PLC的控制方式。
PLC的可靠性：進(jìn)口PLC采用的CPU都是生產(chǎn)廠家專門設(shè)計(jì)的工業(yè)級(jí)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(yán)格挑選的工業(yè)級(jí)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(yàn)而特別設(shè)計(jì)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(kuò)展性：要增加一個(gè)功能只要增加相應(yīng)的模塊和修正對(duì)應(yīng)的程序，而PLC的編程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，這樣對(duì)于開發(fā)周期會(huì)縮短。
PLC的可維護(hù)性：PLC本身有很強(qiáng)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(jì)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(jiǎn)單。
操作：PLC的操作采用觸摸式操作終端，人機(jī)界面，全屏顯示，上面設(shè)計(jì)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(duì)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(dòng)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(jī)器上的位置，維修人員可以根據(jù)提示很快排除故障。
特點(diǎn)：價(jià)格與前二種控制器相比略貴，可靠性好，操作簡(jiǎn)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(jī)的特性
洗衣機(jī)是國內(nèi)家電業(yè)唯一不打價(jià)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(jī)無論在質(zhì)量上還是功能上都和世界領(lǐng)先水平同步?？v觀省會(huì)的洗衣機(jī)市場(chǎng)，高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)一直在市場(chǎng)上占主導(dǎo)地位。
市場(chǎng)需要什么樣的洗衣機(jī)
洗衣機(jī)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(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。今后一段時(shí)間，以下幾種洗衣機(jī)將是市場(chǎng)和消費(fèi)者的最愛。
高度自動(dòng)化 從最初的單桶洗衣機(jī)到雙桶、套桶洗衣機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)，再到智能全模糊控制洗衣機(jī)?？傊恳淮渭夹g(shù)的進(jìn)步都極大地推動(dòng)了洗衣機(jī)自動(dòng)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(jī)滿足了不同偏好的消費(fèi)者的需求。
節(jié)能和健康化 現(xiàn)在的消費(fèi)者在節(jié)能方面對(duì)家電提出了更高的要求，對(duì)于健康型洗衣機(jī)更是人們趨之若騖的首選。
大容量和微型化 大容量洗衣機(jī)滿足了人們洗大件衣物的需求。同時(shí)，微型化洗衣機(jī)也備受青睞，如市場(chǎng)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(jī)，可以滿足少量衣物即時(shí)洗的需要。
組合化 榮事達(dá)集團(tuán)最近推出的子母分洗式洗衣機(jī)，正好迎合了這部分消費(fèi)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(shí)洗、小件衣物即時(shí)洗的需求，開創(chuàng)了健康洗滌新概念，深受消費(fèi)者的喜愛，組合化的另一個(gè)體現(xiàn)就是把洗滌、漂洗、脫水和烘干功能集于一身。
全自動(dòng)洗衣機(jī)：大品牌當(dāng)霸主
近年來，根據(jù)對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)銷售的品牌監(jiān)測(cè)情況看，兩大主導(dǎo)品牌占據(jù)主要市場(chǎng)地位。海爾進(jìn)軍家用全自動(dòng)洗衣機(jī)市場(chǎng)后，憑借品牌優(yōu)勢(shì)，迅速打開市場(chǎng)。小天鵝作為國內(nèi)最早出現(xiàn)的家用全自動(dòng)洗衣機(jī)品牌，牢牢地占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。兩大品牌高居前10位品牌之先，市場(chǎng)綜合占有率分別為27．44％和23．57％。
國外品牌的實(shí)力不可忽視。雖然目前國外品牌市場(chǎng)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(chǎng)的情況改變了價(jià)格策略，在定價(jià)上充分參考了國產(chǎn)品牌的價(jià)格，有些甚至比國產(chǎn)品牌還要低，而在功能上又比較先進(jìn)，因此吸引了一部分消費(fèi)者的目光。
洗衣機(jī)：個(gè)性最時(shí)髦
我國家用電動(dòng)洗衣機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展已進(jìn)入成熟期，全國家用電動(dòng)洗衣機(jī)年產(chǎn)量超過10萬臺(tái)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(jī)滿足了不同消費(fèi)者的需求。
在今后一個(gè)時(shí)期內(nèi)，家用電動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)品性能質(zhì)量將是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，開發(fā)新型的產(chǎn)品是競(jìng)爭(zhēng)獲勝的主要手段。今后，家用電動(dòng)洗衣機(jī)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(gè)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(jī)械定時(shí)器、電動(dòng)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(fèi)層次的需求，洗衣機(jī)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(dòng)洗衣機(jī)發(fā)展的主流。目前，我國正在修訂的國標(biāo)GB4288已將用電量、用水量指標(biāo)列入了其考核的主要指標(biāo)。另外，為了引導(dǎo)消費(fèi)和指導(dǎo)洗衣機(jī)制造企業(yè)的設(shè)計(jì)和制造，新國標(biāo)GB4288將洗凈比、用電量、用水量、噪聲、含水率、壽命這6個(gè)主要性能指標(biāo)進(jìn)行分等級(jí)考核，即以上6個(gè)指標(biāo)分別分為A、B、C、D4個(gè)級(jí)別。消費(fèi)者可根據(jù)自己的需要選擇不同級(jí)別的產(chǎn)品。
第七章 結(jié)束語
通過本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)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PLC的特點(diǎn)，對(duì)按鈕、電磁閥、開關(guān)等其他一些輸入輸出點(diǎn)設(shè)備進(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)計(jì)數(shù)器控制,所以只要改變計(jì)數(shù)器參數(shù)就可以改變時(shí)間?？梢园焉厦嬖O(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)量及油污的程度來編程。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)洗滌程序,充分表其實(shí)用性。
通過這次設(shè)計(jì)，對(duì)自動(dòng)控制原理及應(yīng)用有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，設(shè)計(jì)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(jì)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(xiàng)工作和進(jìn)一步學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。它好比一個(gè)燈塔，為我們指明了遠(yuǎn)行的航向；好比一顆啟明星，為我們指明了前進(jìn)的道路。
第八章 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)
時(shí)間匆匆流逝，轉(zhuǎn)眼間到了畢業(yè)答辯的時(shí)間，此時(shí)的心情既緊張又興奮，興奮的是幾個(gè)月的辛苦終于到了驗(yàn)收的時(shí)候了。緊張的是不知道畢業(yè)答辯會(huì)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(duì)答辯充滿好奇的同時(shí)，我又有那么一點(diǎn)點(diǎn)的興奮，又有那么點(diǎn)退縮；回想幾個(gè)月的設(shè)計(jì)過程還真懷念??！雖說是苦了一點(diǎn)，但苦中有甜啊，其中查閱了大量的資料，充實(shí)了自己的知識(shí)，彌補(bǔ)了自己不足。平時(shí)總覺得自己已經(jīng)懂得很多了，一旦設(shè)計(jì)起來，才發(fā)現(xiàn)自己其實(shí)還差的遠(yuǎn)，實(shí)踐才是最好的證明。
在一個(gè)多月的設(shè)計(jì)過程中學(xué)到了許多東西，不僅僅是畢業(yè)設(shè)計(jì)中的。也學(xué)到了不少其它的東西。設(shè)計(jì)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(jìn)設(shè)計(jì)方案，為了一個(gè)問題苦苦思索，為一個(gè)問題的圓滿解決而高興，其中的困惑、苦惱、興奮激動(dòng)只有自己知道?；蛟S開始的時(shí)候還有一些膽怯，但當(dāng)一切將要結(jié)束時(shí)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?，我對(duì)自己說，“加油?。『诎祵⒈焕杳魉鶝_破。我們已經(jīng)到了沖刺的時(shí)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(gè)月來的設(shè)計(jì)，再加一把勁，將勝利的果實(shí)盡最大可能全部收獲。
時(shí)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(huì)，我絲毫不敢有半點(diǎn)怠慢，奮力拼搏是我向預(yù)定目標(biāo)不斷追求的體現(xiàn)。通過這大學(xué)三年中不算太長(zhǎng)時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深的明白了這樣一個(gè)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(gè)多月來的設(shè)計(jì)，體會(huì)如下：
首先，任何工作都的與人打交道，畢業(yè)設(shè)計(jì)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(duì)設(shè)計(jì)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(dá)成一致，發(fā)揮了團(tuán)隊(duì)精神。
其次，對(duì)待任何工作，責(zé)任心是必要的；這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的體會(huì)，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(shí)省力，解決問題的方案很多，永遠(yuǎn)堅(jiān)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(jì)來說，課題有了，關(guān)鍵是何處著手。何時(shí)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(shí)請(qǐng)教老師，抓緊設(shè)計(jì)的每分每秒，需要調(diào)整和改變的地方及時(shí)做出改動(dòng)，而不能墨守成規(guī)，做人也是同樣的道理。
第四，時(shí)刻保持奮進(jìn)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(duì)于以上之粗淺體會(huì)，進(jìn)一步的總結(jié)和提高需要有更多的社會(huì)實(shí)踐來提供，我也相信在不久的將踏入社會(huì)之際，類似這樣的畢業(yè)設(shè)計(jì)絕不在少數(shù)，只要我們努力學(xué)習(xí)，勇于實(shí)踐，勤學(xué)好問，我就會(huì)懂得以前不明白或不十分明白的道理，就會(huì)很快地成長(zhǎng)和成熟起來，我也相信，憑著我自強(qiáng)不息，勇于拼搏的精神，定能很快適應(yīng)類似設(shè)計(jì)的需要，適應(yīng)這個(gè)多變的社會(huì)，充分發(fā)揮長(zhǎng)處，朝我的方向不斷前進(jìn)，前進(jìn)，再前進(jìn)！
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