毕业设计（论文）-基于plc工业洗衣机的控制.doc

基于PLC的工业洗衣机控制摘要该毕业设计介绍了可编程序控制器（PLC）和PLC控制系统的基本知识，包空PLC的定义、特点、分类、技术指标、基本结构、工作原理、硬件知识及PLC控制系统等相关知识，采用欧姆龙公司的C系列PLC，设计了一个简单的全自动洗衣机控制系统。全自动洗衣机通过了可编程序控制器来实现洗涤过程，省时省力。关键词：PLC 控制系统 可编程序 控制器- IV -AbstractThe graduation design introduces the programmable logic controller(PLC) and PLC to control the basic knowledge of the system , include PLC definetion , characteristics , arrange , the technique target , basic structure , the work principle , the hardware knowledge and PLC control system related knowledge . The desegn adopt the PLC of the series of C of OMRON company , design an in brief control system of full-automatic washing machine . The full-automatic washing machine passes the programmable logic controller to carry out the wash process , saving time and labor-savingKeywords: PLC, control system, the programmable logic controller , controller目录摘要IAbstractII目录III前言11 plc编程简介21.1可编程控制器概述21.2可编程控制器的组成41.3可编程控制器的工作原理72 工业洗衣机控制系统简介92.1洗衣机的发展历史92.2工业洗衣机主要特点：112.3 洗衣机控制系统简介112.4 控制系统的组成122.5元件选型132.5.1.输入元件132.5.2.输出元件142.5.3.电动机143 硬件的设计163.1 硬件设计163.2 可编程控制器173.2.1 欧姆龙C系列PLC173.3.2 PLC接线图，如图3.2183.3.3 开关量I/O模块的选择183.3.4 可编程序控制器I/O分配表，如表3.2214 程序设计224.1、梯形图程序设计224.1.1程序流程图，如图4.1224.1.2梯形图，如图4.223总结25致谢26参考文献27附件1 计算机程序28附件2 参数表31前言洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成文人们生活不可缺少的家用电器。在工业生产中的应用也十分广泛，本课题在于工业用洗衣机的研究。工业洗衣机适用于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等衣物织品，所以工业用洗衣机大量用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等领域，满足大容量的洗衣要求。但是传统的基于继电器的控制已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。洗衣机需要更好的满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。而随着PLC技术的发展，用PLC作为控制器，就能很好的满足全自动洗衣机对自动化的要求，并且控制方式灵活多样，控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能洗衣机方向发展。1 plc编程简介1.1可编程控制器概述可编程控制器简称PLC（Program Logic Control）。国际电工委员会(IEC)颁布的对PLC的定义为：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下的应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出来控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。由此可知，PLC是专为“工业环境下应用而设计”，“易于与工业系统联成一体”。1.可编程控制器的主要特点（1）可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性往往是用户选择控制装置的首要条件。继电器接触器系统中，由于器件的老化、脱焊、触点的抖动以及触点电弧等现象大大降低了系统的可靠性。而在PLC系统中，大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的，加上PLC充分考虑了工业生产环境电磁、粉尘、温度等各种干扰，在硬件和软件上采取了一系列抗干扰措施，因而具有极高的可靠性。据有关资料统计，目前各生产厂家生产的PLC，其平均无故障时间都大大超过了IEC规定的10万小时，有的甚之达到了几十万小时。（2）适应性强，应用灵活。由于PLC产品均成系列化生产，品种齐全，多数采用模块式的硬件结构，组合和扩展方便，用户可根据自己的需要灵活选用，以满足系统大小不同及功能繁简各异的控制要求。重要的是，PLC系统接线很少，其主要功能是通过程序实现的，在需要修改设备的控制功能时，只要修改程序，修改接线的工作量很小。（3）功能强，扩展能力强。PLC中含有数量巨大的供用户使用的编程软元件，可轻松的实现大规模的控制。PLC配合功能单元能方便地实现A/D、D/A转换及PID运算，实现过程控制、数字控制等功能。PLC具有通信联网功能，它不仅可以控制一台单机，一条生产线，还可以控制一个机群，许多生产线。它不但可以进行现场控制，还可以用于远程监控。（4）维修方便，简单，工作量少。PLC有完善的自诊断、履历情报存储及监视功能。对于其内部工作状态、通信状态、异常状态和I/O点状态均有显示。工作人员通过这些信息可以查找故障原因，便于迅速处理。（5）编程简单，易于使用。易于使用PLC的编程可采用与继电器极为相似的梯形图语言，直观易懂，深受现场电气技术人员的欢迎。（6）体积小，能耗低，易于机电一体化。2.可编程控制器主要用途（1）数字量逻辑控制：这是PLC应用最广的领域，用以取代传统的继电器控制。含触点的串、并联及组合逻辑或控制、定时、计数控制等。PLC可应用于单片机控制、多机群控、生产自动线控制。其应用领域已遍布各行各业，甚至深入到家庭。（2）运动控制：PLC使用专用运动控制模块，对直线运动或圆周运动的位置、速度和加速度运行控制，可实现单轴、双轴、三轴和多轴控制。使运动控制与逻辑控制结合起来，可编程运动控制可以用于各种机械，如机床、装配机械、机器人、电梯等。（3）过程控制：通过模拟量I/O模块，PLC能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。PID功能的提供使PLC具有闭环控制能力，可用于过程控制。使PLC广泛地应用于塑料成型、加热炉、热处理设备、锅炉及轻化工、冶金、电力等行业。（4）数据处理：现代可编程控制器具有数学运算、数据传送、转换、查表、排序、位操作等工能，可以完成数据的采集及处理。运算数据可以与参考值比较用于控制，也可以通过通信传送给其他智能装置，或将数据打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如过程控制系统、无人柔性控制系统等。（5）通信联网：可编程控制器通信包括主机与远程I/O之间的通信、多台可编程控制器之间的通信、可编程控制器与其他智能控制设备，如计算机、变频器、数控装置之间的通信，这些设备由于网络组成集中管理分散控制的分布式控制系统，极大地提高了控制的可靠性。3.PLC的发展为了提高PLC的处理能力，要求PLC具有更好的响应速度和更大的存储容量。目前，有的PLC的扫描速度可达0.1ms/k步左右。PLC的扫描速度已成为很重要的一个性能指标。在存储容量方面，有的PLC最高可达几十兆字节。当前中小型PLC比较多，为了适应市场的多种需要，今后PLC要向多品种方向发展，特别是向超大型和超小型两个方向发展。现已有I/O点数达14336点的超大型PLC，其使用32位微处理器，多CPU并行工作和大容量存储器，功能强。为满足各种自动化控制系统的要求，近年来不断开发出许多功能模块，如高速计数模块、温度控制模块、远程I/O模块、通信和人机接口模块等。这些带CPU和存储器的智能I/O模块，既扩展了PLC功能，又使用灵活方便，扩大了PLC应用范围。加强PLC联网通信的能力，是PLC技术进步的潮流。PLC的联网通信有两类：一类是PLC之间联网通信，各PLC生产厂家都有自己的专有联网手段；另一类是PLC与计算机之间的联网通信，一般PLC都有专用通信模块与计算机通信。为了加强联网通信能力，PLC生产厂家之间也在协商制订通用的通信标准，以构成更大的网络系统，PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的重要组成部分。在PLC系统结构不断发展的同时，PLC的编程语言也越来越丰富，功能也不断提高。除了大多数PLC使用的梯形图语言外，为了适应各种控制要求，出现了面向顺序控制的步进编程语言、面向过程控制的流程图语言、与计算机兼容的高级语言（BASIC、C语言等）等。多种编程语言的并存、互补与发展是PLC进步的一种趋势。1.2可编程控制器的组成根据结构不同，PLC可分为整体式（单元式）和组合式（也称模块式）两类：（1）整体式结构的PLC将中央处理单元（CPU）、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信端口、I/O扩展端口等组装在一个箱体内构成主机，另外还有独立的I/O扩展单元及扩展模块等与主机配合使用。整体式PLC结构紧凑、体积小，小型机常采用这种结构，其组成示意图见图11所示。图11整体式PLC的组成示意图（2）组合式的PLC是将CPU、输入单元、输出单元、电源单元、智能I/O单元、通信单元等分别做成单个的电路或模块，各模块可以插在带有总线的底板上。组合结构PLC的特点是配置灵活，输入接点、输出结点的数量可灵活选择，各种功能模块可以依需要配置，中、大型常用组合式结构。可编程控制器主要组成部分介绍：（1）中央处理器（CPU）CPU是PLC的核心，它按PLC中系统程序赋予的功能指挥PLC有条不紊地进行工作。主要用途如下：（1）接收从编程器输入的用户程序和数据，送入存储器存储；（2)用扫描方式接收输入设备的状态信号，并存入相应的数据区（输入映像寄存器)；（3)监测和诊断电源、PLC内部电路的工作状态和用户编程过程中的语法错误等；（4)执行用户程序。从存储器逐条读取用户指令，完成各种数据的运算、传送和存储等功能；（5)根据数据处理的结果，刷新有关标志位的状态和输出映像寄存器表的内容，再经输出部件实现输出控制、制表打印或数据通信等功能。（2）存储器PLC使用的物理存储器有随机存储器（RAM），只读存储器（ROM）及可电擦除可编程的只读存储器（EEPROM或EPROM）等。从用途上分系统存储器和用户存储器两部分，系统存储器用来存放由PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能直接更改，它使PLC具有基本的智能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。用户存储器包括用户程序存储器（程序区）和功能存储器（数据区）两部分。（3）输入、输出接口输入输出接口是PLC与外界连接的接口，含开关量接口及模拟量接口。开关量输入接口用来连接钮、选择开头、行程开关等开关量输入信号；模拟量输入接口用来连接电位器、传感器等模拟输入信号。开关量输出接口用来连接接触器、电磁阀及指示灯等执行器件；模拟量输出接口连接使用模拟量控制的调节阀及调速装置等。常用开关量输入单元有直流输入单元与交流输入单元。常用的开头量输出单元有三种，可分为晶体管输出单元、晶闸管输出单元、继电器输出单元。1)晶体管输出单元：输出器件为晶体管，只能用于直流负载，它最大的优点是适应于高频运作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带DC5-30V的负载。 2)晶闸管输出单元：输出器件是晶闸管，带负载能力为0.2A/点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为1ms。3)继电器输出单元：输出器件为继电器，优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A/点，其不适用于高频动作的负载，这是其寿命决定的，响应时间为10ms其寿命一般在几十万至几百万次之间。当系统输出频率为每分钟6次以下时，应首先选继电器输出。（4）电源PLC使用220V或24V直流电源。内部开关电源为各部分电路提供5V、12V、24V直流电源。其中5V电源一般用于CPU及扩展模块的工作电源。小型PLC一般都为输入输出电路和外部电子传感器提供24V直流电源，驱动输出口的交直流电源一般由用户另行解决。但是PLC提供的电源的负载能力都是有限的，在配置时不能超载工作，例如本门子S7-200系列PLC的CPU内部电源24V DC输出最大电流为400mA，CPU及扩展模块所消耗的电流总和不能大于此值。当传感器的电流较大时，可以考虑使用外部24V电源，另外还要注意电源线的接法，外部电源不应和内部电源线并联连接，以避免影响它们各自的输出。1.3可编程控制器的工作原理作为电器控制装置，可编程控制器必须接入电路，与主令器件、传感器件及执行器件共同构成系统才能承担控制任务。应用程序是控制的核心，它是输入输出单元联系纽带。PLC的运行过程，请见图12所示。图12PLC运行框图上电处理是PLC上电后对系统进行的一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模块配置检查，停电保持范围设定等。扫描阶段因执行系统和应用程序而得名，在每次执行系统程序前先完成与其它外设的通信处理，再次进行时钟、特殊寄存器更新，而执不执行应用程序还与CPU的运行方式有关，扫描阶段主要分三部分：输入采样阶段：PLC扫描所有输入端子，并将各输入状态存入输入映像寄存器中，此时刷新输入映像寄存器，在本次扫描周期内，不管输入信号如何变化它的内容将不再改变，只有到下一个扫描周期时再更新。程序执行阶段：根据指令一条一条扫描执行，当指令中涉及输入、输出状态时，PLC就从输入映像寄存器中“读入”上一阶段采入的输入状态，从相关元件映像寄存器“读入”这些元件的状态，然后进行相应的计算，结果再存入相应的元件寄存器中。所以元件寄存器在程序执行过程中会不断的变化。输出刷新阶段：在所有指令执行完毕后，将元件映像寄存器中所有输出元件的状态转到输出锁存器中，并通过输出接口单元输出。2 工业洗衣机控制系统简介2.1洗衣机的发展历史1858年，一个叫汉密尔顿史密斯的美国人在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机。该洗衣机的主件是一只圆桶，桶内装有一根带有桨状叶子的直轴。轴是通过摇动和它相连的曲柄转动的。同年史密斯取得了这台洗衣机的专利权。但这台洗衣机使用费力，且损伤衣服，因而没被广泛使用，但这却标志了用机器洗衣的开端。次年在德国出现了一种用捣衣杵作为搅拌器的洗衣机，当捣衣杵上下运动时，装有弹簧的木钉便连续作用于衣服。19世纪末期的洗衣机已发展到一只用手柄转动的八角形洗衣缸，洗衣时缸内放入热肥皂水，衣服洗净后，由轧液装置把衣服挤干。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人比尔布莱克斯发明了木制手摇洗衣机。布莱克斯的洗衣机构造极为简单，是在木筒里装上6块叶片，用手柄和齿轮传动，使衣服在筒内翻转，从而达到“净衣”的目的。这套装置的问世，让那些为提高生活效率而冥思苦想的人士大受启发，洗衣机的改进过程开始大大加快.1880年，美国又出现了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。经历了上百年的发展改进，现代蒸汽洗衣机较早期有了无与伦与的提高，但原理是相同的。现代蒸汽洗衣机的功能包括蒸汽洗涤和蒸汽烘干，采用了智能水循环系统，可将高浓度洗涤液与高温蒸气同时对衣物进行双重喷淋，贯穿全部洗涤过程，实现了全球独创性的“蒸汽洗”全新洗涤方式。与普通滚筒洗衣机在洗涤时需要加热整个滚筒的水不同，蒸汽洗涤是以深层清洁衣物为目的，当少量的水进入蒸汽发生盒并转化为蒸汽后，通过高温喷射分解衣物污渍。蒸汽洗涤快速、彻底，只需要少量的水，同时可节约时间。对于放在衣柜很长时间产生褶皱、异味的冬季衣物，能让其自然舒展，抚平褶皱。“蒸汽烘干”的工作原理则是把恒定的蒸汽喷洒在衣物上，将衣物舒展开之后，再进行恒温冷凝式烘干。通过这种方式，厚重衣物不仅干得更快，并且具有舒展和熨烫的效果。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。水力洗衣机包括洗衣筒、动力源和与船相连接的连接件，洗衣机上设有进、出水孔，洗衣机外壳上设有动力源，洗衣筒上设有衣物进口孔，其进口上设有密封盖，洗衣机通过连接件与船相连。它无需任何电力，只需自然的河流水力就能洗涤衣物，解脱了船民在船上洗涤衣物的烦恼，节约时间，减轻家务劳动强度。1910年，美国的费希尔在芝加哥试制成功世界上第一台电动洗衣机。电动洗衣机的问世，标志着人类家务劳动自动化的开端。1922年，美国玛塔依格公司改造了洗衣机的洗涤结构，把拖动式改为搅拌式，使洗衣机的结构固定下来，这也就是第一台搅拌式洗衣机的诞生。这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴，在立轴下端装有搅拌翼，电动机带动立轴，进行周期性的正反摆动，使衣物和水流不断翻滚，相互摩擦，以此涤荡污垢。搅拌式洗衣机结构科学合理，受到人们的普遍欢迎。1932年，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！第一台自动洗衣机于1937年问世。这是一种前置式自动洗衣机。靠一根水平的轴带动的缸可容纳4000克衣服。衣服在注满水的缸内不停地上下翻滚，使之去污除垢。到了40年代便出现了现代的上置式自动洗衣机。随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机，它是靠筒体一侧的运转波轮产生的强烈涡流，使衣物和洗涤液一起在筒内不断翻滚，洗净衣物。1955年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。60年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为“半自动型洗衣机”。70年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。70年代后期，以电脑（实际上微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发展史的新阶段。80年代，“模糊控制”的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚。90年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。之后，随着科技的进一步发展，滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。伴随着科技的进一步发展，相信新型更适合人们使用的洗衣机会给我们的生活带来新的方式。2.2工业洗衣机主要特点：（1）工业洗衣机采用卧室滚筒型,工业洗衣机的内外筒均采用优质不锈钢板精制而成,平整光亮,耐腐蚀,对织物的磨损小且无损伤,机器使用寿命长；（2）工业洗衣机内筒门盖均装有不锈钢安全锁紧机构,外筒门盖上设有电器互锁装置,运转安全可靠；（3）工业洗衣机采用三角胶带传动,振动小、运转平稳、经久耐用。（4）工业洗衣机专业用于服装厂，水洗厂，宾馆，酒店，医院，工矿企业等。2.3 洗衣机控制系统简介本次设计的全自动洗衣机是以工业使用为目的，在一些工业环境下，洗衣机的工作强度要比家用洗衣机大得多。要想在相对恶劣的条件下长时间连续工作，就需要洗衣机的控制系统更加稳定耐用，从而达到更好的经济收益。但是，对于控制系统来说，能达到如此的地步，就需要相当的技术标准。这样来说，成本就将大幅度提高。 作为工业用途的洗衣机，其过高的成本可以凭借其出色的性能所带来的经济效益来弥补。可编程序控制器是一种能够适应多种工业环境的控制装置，其稳定的性能受到广大工业生产者的好评。这种控制系统具有极高的可靠性和灵活性。应用面广、功能强大、使用方便，是当代工业自动化的主要设备之一。PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中，当然PLC在其他领域也得到了迅速的发展。在性能价格比不断提高的同时，它所带来的成果越来越明显。综上，本次设计的工业用途洗衣机控制系统将由PLC可编程序控制器来作为主要组成部分。2.4 控制系统的组成本次设计的控制系统主要是以可编程序逻辑控制器所输出的离散型指令为指令源。通过这些数字信号的输出以及其他控制电路的受控行为来指挥供电电路给电动机供电，实现了对模拟洗衣机的控制。控制电路的组成主要包括：可编程序控制器、继电器组和连接电路（变频器）。其中，继电器为主要执行模块，PLC所发出的数字指令控制继电器线圈，而继电器的开合直接控制电源电路，实现对电动机的控制。另外，变频器只是作为演示时增强效果的连接装置，在电路中控制洗涤时的电机转速，不作为必要装置。图2.1系统结构框图在图2.1中可以看出，对供电电路的控制是本次设计的最终目的，也就是说，继电器的开合为控制电路的主要动作。模拟洗衣机的电动机是满足工业380V三相电源的交流异步电动机，要想改变电动机的旋转方向只需调换其中的任意两相。这就是继电器组的主要功能。2.5 元件选型根据控制要求确定，相应的输入与输出，主要选择电动机的型号。2.5.1输入元件 由控制要求我们可以选择4个按钮作为程序选择和暂停，选用三个位置开关作为高、中、低水位的输入，选用二个3输入的选择开关用于选择所洗衣物的类型、洗涤强度。（1）按扭（SB）按钮是一种结构简单的手动主令电器，当按钮被按下时，先断开常闭触点，然后才接通常开触点。按钮释放后，在复位弹簧作用下使触点复位。在没有按动按钮时，接在常开触头接线柱上的线路是断开的，常闭触点接线柱的线路是接通的；当按下按钮时，两种触点状态改变，同时也使与之相连的电路状态改变。基于按钮的这种不按那么常开触点不通，按下导通后一旦放手又还原为不导通，这种优点正适合用来做选择全自动、单排水、单脱水、停止这四种功能的输入主令电器。（2）位置开关（SQ）滚筒式洗衣机一般使用水位控制器来检测水位。水位控制器由动静触点、橡胶气模片和气室等组成，它安装在洗衣机的上部，通过一根密封的导管与洗衣机的外桶（盛水桶）底部的贮气室相连，形成气路。当水注入外桶时，贮气室被封闭，随着水位的升高，密闭室内的空气气压随水压成正比例增大，密闭室内的空气压力也随之增大，到一定水位后，空气压力使橡胶气模片发生形变而推动电触点状态发生转换，使常闭触点断开，常开触点接通，从而使洗衣机检测到相应的水位。由于有三种水位（高、中、低），所以要采用三个水位控制器。我们选用3个位置开关表示水位控制器的动静触点。（3）开关（SA）开关是一种有别于按钮的主令电器，开关有很多种，最简单开关只表示两种状态开与关，按下后常开触点闭合，电路接通，放手后，开关不会像按钮那样自动复位，仍保持开的状态。对于带冲洗与带漂洗这两种功能的输入控制可以选用开关来做主令器件。对于电路中，希望选择性的导通其中一路，那么可以使用选择开关。对于洗涤强度、衣物分类这两种功能的实现，可以选择两个三选一的选择开关，作为输入。2.5.2 输出元件（1）继电器（KM）电磁式继电器是用来接通与分断负荷电流的电磁式电器。它主要由线圈、铁芯、衔铁、动静触点、弹簧等组成。当线圈通电时，由电磁感应原理可知，线圈引衔铁带动触点动作，使常闭触点断开，常开触点闭合；当线圈失电时，衔铁在弹簧的复位用力下迅速使常开触点断开，常闭触点接通。电磁阀的原理与继电器差不多，只是它可能使相应的阀门打开和关闭。进水与出水都可以使用电磁阀来实现，洗涤液也是通过电磁阀来打开阀门，用水将其冲入洗衣机的。（2）指示灯（HL）用来指示洗衣机的工作状态。选用4个指示灯分别用作电源指示（表示洗衣机电源已接通，等待选择以全自动、单排水、单脱水三者中的那种工作方式运行）、全自动运行指示、单排水指示、单脱水指示。对于洗衣机的运行指示选用24V的指示灯便可。（3）扬声器（Y）用于发出声音，提示洗完。声音提示选用一个24V供电的扬声器。2.5.3 电动机工业洗衣机容量一般为300公斤，对此选用Y132M-4型异步电动机，相关参数为：额定功率为7.5kW、额定电压为380V、额定电流为15.4A、额定转速为1440rpm（r/min）功率因素为0.85、效率为87%。由于洗衣机容量为300kg，其负载转矩理论上为：式中：TL为负载转矩，Nm；F为力，N；r为圆心到力的有效距离，m；，D为圆柱的直径，设为两米，由于圆柱类物体其重力在数学微积分算得在其半径的一半处，所以，为重力加速度。而电动机的输出转矩为：输出转矩比负载转矩大，所示能带动，同时有一定的余量，是考虑到传动装置、摩擦等因素要有一定的阻转矩。异步电动机转速与变频器频率关系计算：同步转速：转差率：转速与频率关系：所以，转速N与频率f1；对应关系请见表21所示：表21转速N与频率f1对应表异步电动机的转速（r/min）40706008001200异步电动机的转速（r/min）1.332.3320.0026.6840.023 硬件的设计3.1 硬件设计硬件设计的整体思路就是通过PLC输出的数字信号控制继电器组，达到控制电路的目的。如图3.1：图3.1图中“正转”、“反转”、“脱水”为控制电动机电源方向的三个继电器组，它们的线圈分别与PLC的输出端“Q0.2”“Q0.3”“Q0.4”相连，受控于PLC的输出信号。其中正转组和反转组是通过变频器的限制后接入电动机的，因此，改变变频器参数就可以改变洗涤和漂洗时的速度。而脱水继电器组直接与电源和电动机相连，这样，当洗衣机处于脱水状态时，电动机按额定转速工作。所以，在演示时转速会和洗涤漂洗有所区别。3.2 可编程控制器可编程控制器具有编程方法简单易学、功能强大、性价比高、硬件配套齐全，用户使用方便、适应性强、可靠性强、抗干扰能力强、系统的设计、安装、调试工作量少、维护工作量小、维护方便、体积小、能耗低等特点。3.2.1 欧姆龙C系列PLCC系列P型机内部资源分配是指对它的用户存储器(存储区)存放不同数据和信息，例如输入、输出数据，中间变量提供的定时器、计数器、寄存器数据以及系统程序所使用和管理的系统状态和标志信息。这些存储器具有掉电保护功能，可以由用户增删和修改。C系列P型机引用了电气控制系统中的术语，用继电器定义存储区中的位，将用户数据区按继电器的类型分为7大类，即I/O继电器区、专用继电器区、暂存继电器区、保持 继电器区、定时/计数继电器区和数据存储区。对各区的访问采用通道的概念，将各区划分为若干连续的通道。有些区可按继电器（位）寻址，要在通道号后面再加两位数字0015组成继电器号（位号）来标识通道中的各位。整个数据存储区的任一继电器或位都可用通道号或继电器号唯一表示。数据区通道号分配如表3.1所示。表3.1数据区通道号分配表区域名称通道号I/O继电器0009内部辅助继电器区1017专用继电器区1819暂存继电器区08保持继电器区09定时/计数继电器区0047数据存储区00633.3.2 PLC接线图，如图3.2图3.2 洗衣机PLC接线图3.3.3 开关量I/O模块的选择 开关量输入模块的选择开关量输入模块是用来接收现场输入设备的开关信号，将信号转换为PLC内部接受的低电压信号，并实现PLC内、外信号的电气隔离。开关量输入模块有直流输入、交流输入和交流直流输入三种类型。选择时主要根据现场输入信号和周围环境因素等。直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接；交流输入模块可靠性好，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用。 开关量输入模块的输入信号的电压等级有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选择时主要根据现场输入设备与输入模块之间的距离来考虑。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合，如5V输入模块最远不得超过10米。距离较远的应选用输入电压等级较高的模块。开关量输入模块主要有汇点式和分组式两种接线方式，即汇点式和分组式。汇点式的开关量输入模块所有输入点共用一个公共端（COM）；而分组式的开关量输入模块是将输入点分成若干组，每一组（几个输入点）有一个公共端，各组之间是分隔的。分组式的开关量输入模块价格较汇点式的高，如果输入信号之间不需要分隔，一般选用汇点式的。对于选用高密度的输入模块(如32点、48点等)，应考虑该模块同时接通的点数一般不要超过输入点数的60。为了提高系统的可靠性，必须考虑输入门槛电平的大小。门槛电平越高，抗干扰能力越强，传输距离也越远，具体可参阅PLC说明书。 开关量输出模块的选择开关量输出模块是将PLC内部低电压信号转换成驱动外部输出设备的开关信号，并实现PLC内外信号的电气隔离。开关量输出模块有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种方式。继电器输出的价格便宜，既可以用于驱动交流负载，又可用于直流负载，而且适用的电压大小范围较宽、导通压降小，同时承受瞬时过电压和过电流的能力较强，但其属于有触点元件，动作速度较慢（驱动感性负载时，触点动作频率不得超过1HZ）、寿命较短、可靠性较差，只能适用于不频繁通断的场合。对于频繁通断的负载，应该选用晶闸管输出或晶体管输出，它们属于无触点元件。但晶闸管输出只能用于交流负载，而晶体管输出只能用于直流负载。开关量输出模块主要有分组式和分隔式两种接线方式。 分组式输出是几个输出点为一组，一组有一个公共端，各组之间是分隔的，可分别用于驱动不同电源的外部输出设备；分隔式输出是每一个输出点就有一个公共端，各输出点之间相互隔离。选择时主要根据PLC输出设备的电源类型和电压等级的多少而定。一般整体式PLC既有分组式输出，也有分隔式输出。开关量输出模块的输出电流(驱动能力)必须大于PLC外接输出设备的额定电流。用户应根据实际输出设备的电流大小来选择输出模块的输出电流。如果实际输出设备的电流较大，输出模块无法直接驱动，可增加中间放大环节。选择开关量输出模块时，还应考虑能同时接通的输出点数量。同时接通输出设备的累计电流值必须小于公共端所允许通过的电流值，如一个220V2A的点输出模块，每个输出点可承受2A的电流，但输出公共端允许通过的电流并不是16A(82A)，通常要比此值小得多。一般来讲，同时接通的点数不要超出同一公共端输出点数的60。开关量输出模块的技术指标，它与不同的负载类型密切相关，特别是输出的最大电流。另外，晶闸管的最大输出电流随环境温度升高会降低，在实际使用中也应注意。3.3.4 可编程序控制器I/O分配表，如表3.2表3.2 洗衣机PLC I/O分配表输入输出地址功能地址功能0000启动0500进水阀0001停止0501正转0002排水0502反转0003高水位0503排水阀0004低水位0504脱水阀CNT06小循环计数器0505蜂鸣器CNT07大循环计数器4 程序设计4.1、梯形图程序设计4.1.1程序流程图，如图4.1图5.1图4.1 洗衣机PLC程序流程图4.1.2梯形图，如图4.2如图4.2 洗衣机PLC梯形图总结该系统采用PLC 为控制核心结构合理、测试方法可靠，它具有较强的灵活性，提高了设备运行的可靠性，缩短产品开发周期，保证新产品各项技术开发的同步性，提高了劳动效率，达到了良好的经济效果。此外，PLC 可以重复使用，降低了测试经费。它的灵活性、操作方便性也方便测试者随时输入、调试和修改控制程序。PLC又设有串行接口，方便地与计算机进行连接，组成测控系统，给系统的维护和使用带来了很大方便。最后敬请各位专家、老师和同学对论文和今后的研究工作提出宝贵的指导意见和建议。致谢随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我们的指导老师对我们悉心的照顾，感谢老师给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考文献1 张万忠主编 可编程控制器应用技术 第二版 北京 化学工业出版社，2000.2 钟肇新、 彭侃. 可编程序控制器原理及应用. 华南理工大学出版社2001.3 刘子林.电机与电气控制M.北京:电子工业出版社,20034 邓