PLC控制全自动洗衣机设计

1、摘要目前，全自动洗衣机已十分普及家用电器之一，主要通过开关和电路板来控制洗衣机按照预定动作进行洗涤，属于顺序控制，完全可以通过PLC实现，使洗衣机更加智能化。可编程控制器（PLC）一微处理器为核心，普遍采用继电接触器控制系统电气原理编程的梯形图语言进行程序设计，编程容易，修改灵活，而且结构简单，抗干扰能力强。西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中模拟输入设备和通信设备更是符合全自动洗衣机控制系统的要求与缺点。本文选择西门子可编程控制器S7-200为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，是实现了全自动洗衣机控制系统的自动化。关键字

2、：智能化；全自动洗衣机；可编程控制器AbstractAt present, the automatic washing machine is one of the popular household electrical appliances, mainly through the switch and circuit board to control the washing machine in accordance to a predetermined action for washing, seven control requirements belong to sequence con

3、trol, and can completely through the PLC, washing machine more intelligent.Programmable controller (PLC) is a microprocessor as the core, is generally used to relay contactor control system electrical principle of ladder diagram programming language to program design, programming, easy to modify, ag

4、ile, and simple structure, strong anti-jamming ability. Siemens PLC (programmable logic controller) instruction is rich, can meet all kinds of input output expansion equipment, has the rich special extended equipment, among which the analog input equipment and communication equipment is consistent w

5、ith the requirements of the automatic washing machine control system with faults.This article chooses the Siemens PLC S7-200 as the core components, mainly for hardware interface design, the use of ladder diagram and statements table programming, is to realize the automatic washing machine control s

6、ystem of automation.Key words: intelligent; Fully automatic washing machine; PLC (programmable logic controller)目录第一章 引言21.1 全自动洗衣机设计目的和意义31.2 全自动洗衣机设计项目发展31.3 课题概述31.4 洗衣机发展概况41.5 课题研究的意义4第二章 系统的总体设计62.1 系统原理62.1.1 全自动洗衣机的构造及原理62.1.2 洗涤与脱水系统72.1.3 进水和排水系统82.1.4 传动系统、箱体与支承系统82.2 系统的控制要求92.3 控制系统的组成9

7、第三章 系统硬件设计113.1 硬件设计113.2 PLC控制系统设计123.2.1 PLC的基本概念与结构123.2.2 PLC的基本特点133.2.3 PLC接线图143.2.4 开关量I/O模块的选择143.2.5 可编程序控制器I/O分配表163.3 继电器173.3.1 继电器简介173.3.2 继电器组的应用及实现的功能17第四章 系统软件设计184.1 程序流程图184.2 西门子S7-200系列PLCCPU222的梯形图程序21第五章 系统检测与调试28总结30致谢31参考文献32附录 程序语句表33第1章 引言1.1 全自动洗衣机设计目的和意义全自动洗衣机以其固有的优点还是赢

8、得了很多的消费者的信赖，应用而生，它将是现在到未来的星星产品，所以有必要开发和改善现有的全自动洗衣机。应用最先进的科技技术 ，投入最少的资金，你便拥有了更广阔的市场竞争力，而现在PLC价格也在下降，所以可以应用该产品进行研发，从而达到自动化控制，更多的赢得消费者的青睐。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。洗衣机需要更好地满足人们的需求，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，就能很好地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

9、机发展到现在的全自动洗衣机，又正在向智能化洗衣机方向发展。PLC控制全自动洗衣机的编程语言容易掌握，是电控人员熟悉的梯形语言，使用术语依然是继电器一类术语，大部分与继电器触头的连接相对应，使电控人员一目了然 其另一优点是专门应用手工业现场自动控制装置，再系统软硬件上采用抗干扰措施。当工作程序需要改变时，只需改变PLC的内部，惊醒重新编程而无需对外围进行重新改动 从这些方面突出了使用PLC控制全自动洗衣机的优越性1.2 全自动洗衣机设计项目发展全自动洗衣机就是将洗衣的全过程(泡浸-洗涤-漂洗-脱水)预先设定好N个程序,洗衣时选择其中一个程序,打开水龙头和启动洗衣机开关后洗衣的全过程就会自动完成,

10、洗衣完成时由蜂鸣器发出响声。目前市场上出售的全自动洗衣机大体分为三类。发明最早的是前置式侧开门滚筒式洗衣机，这种洗衣机是欧洲发明的，擅长洗涤真丝、棉毛等面料，不缠绕无磨损，在洗涤时保证衣物不受损害，而且有良好的加温措施。但也有它不好的一面，由于不缠绕无磨损洗涤方式等因素，这种洗衣机洗涤时间长、洗净度差、用水用电量大，是其它洗衣机的几倍，尤其是采用了不锈钢内筒，产生的噪音较大。这种洗衣机适用于生活水平较高，穿着大体以真丝、纯毛、棉毛之类较高档的面料为主，而且更换衣服较勤的家庭。发明最晚的洗衣机是亚洲人发明的波轮上开门洗衣机。市场上有多种品牌，如“小天鹅”、“海棠”、“荣事达”等，这种洗衣机的特点

11、是洗涤时间短，用水量小，洗净度高，是滚筒式的很多倍，由于内筒是塑料材料制成，噪音小，而且上开盖，能使洗涤液反复利用，价格也比较经济。这种洗衣机适用于居住在绿化较差，空气尘埃量较大，平均每2至3天换一次衣服的家庭，主要以洗净度为主，服装面料以化纤、腈纶为主。另外一种是美洲人发明的“搅拌式”洗衣机，由于美洲风沙比较大，人们主要穿着牛仔服装之类粗厚面料的服装，所以他们适用搅拌式洗衣机，这种洗衣机洗净度非常高，是波轮式洗衣机的十几倍，但由于洗净度和磨损率成正比，所以很损伤衣物，这种洗衣机市场上很少见。本章阐述了毕业论文选题的背景意义、洗衣机的发展历史以及自动化控制在工业生产和生活中所体现的应用价值，包

12、括目前的应用范围及发展的前景。1.3 课题概述本次设计基于PLC的全自动洗衣机控制，本文的课题源于市场上洗衣机产品。采用PLC控制开发的周期短，开发成本低，可以直接用于工业现场控制。PLC控制具有实时性、信号处理时间短、速度快、更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目，可靠性高，丰富的I/O卡件，质优价廉，性价比高，安装简单，维修方便，PLC控制能在高粉尘、高噪声、强电磁干扰和温度变化剧烈的环境下正常工作。因为它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能，所以在使用中，硬件相对简单，编程语言也相对简单，并且测试容易，维修方便，更可以提高控制系统设计的灵活性及控制系统的可靠性

13、。本设计以操作简单、使用可靠、维护修理方便作为主要设计方向。1.4 洗衣机发展概况世界上第一台洗衣机于1858年诞生，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。1874年,“手洗时代”受到了前所未有的挑战，美国人发明了木制手摇洗衣机。1880年，美国发明了蒸气洗衣机，蒸气动力开始取代人力。蒸汽洗衣机之后，水力洗衣机、内燃机洗衣机也相继出现。1910年，美国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。1

14、932年，美国研制成功第一台前装式滚筒洗衣机。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。全自动洗衣机从结构上分有波轮式,搅拌式,滚筒式。目前,国内市场上销售的大都是波轮式和滚筒式，供应最多的是波轮式洗衣机。波轮式洗衣机的特点是洗净率高,但对衣服的磨损很大,随着人们生活水平不断地提高，丝绸,毛料,羊毛等大量走进普通家庭,厂商又适时地推出了滚筒洗衣机,它最大的优点是磨损率小,但洗净率比波轮式低,价格高。洗衣机产品可以分三类：普通型、半自动型和全自动型。普通型和半自动型洗衣机，都需要人为参与操作，才能完成洗衣、甩干、排水全过程；而全自动洗衣机在整个洗

15、涤、甩干、排水过程中，无需人为操作和监控。1.5 课题研究的意义目前自动洗衣机已成为每个家庭所必需的电器，随着它的畅销出现了各种各样的全自动洗衣机，该设计实现了洗衣机由进水，洗涤，排水，脱水，报警到自动停机的循环过程设计了相应的系统软件。以往以单片机为中心控制系统工作的全自动洗衣机中，存在着一些本身不能克服的缺点。首先，由于单片机的指令系统相对复杂，编写洗涤、脱水程序也相对复杂；其次在设计控制系统硬件时，要有多种电路保护装置，如电流保护、电压保护、过载保护、过热保护及欠压保护等，这样不但增加了硬件的复杂性，而且隐含较高的故障率，还无形地增加了维修成本费用，如果在全自动洗衣机的控制系统中采用PL

16、C来控制将能克服单片机的这些缺点。因为它是整体模块，集中了驱动电路、检测电路和保护电路以及通讯联网功能。所以，在使用中，硬件相对简单，编程语言也相对简单，并且测试容易，维修方便，更可以提高控制系统的设计的灵活性及控制系统的可靠性。 在工业系统控制中广泛应用的PLC能克服单片机的缺点，它是整体模块，集中了驱动电路，检测电路和保护电路以及通讯连网功能，因此在运用中，硬件也相对简单，提高控制系统的可靠性。另外它的编程语言也很简单，因此在该设计中采用了PLC来实现全自动洗衣机的工作过程。该系统由可编控制器，变频器和触摸屏等控制元件的组成，可编控制器完成整个系统逻辑控制，各运行相关参数传送与读写，设备运

17、行状态显示功能。全自动洗衣机利用可编程控制器，变频器与人机界面等自动化产品的有机结合来实现对工业洗涤设备的自动控制，其主要控制思路是对洗涤设备的进水/出水，洗涤模式，洗涤时间，脱水频率的设定，可编控制器通讯功能的运用，变频器简易PLC功能的运用进行有机的组合与设计。 该设计为全自动洗衣机的PLC控制，主要介绍了全自动洗衣机的工作原理，控制系统的PLC的选型和资源的配置，控制系统程序设计与调试，控制系统PLC程序。第2章 系统的总体设计2.1 系统原理2.1.1 全自动洗衣机的构造及原理全自动洗衣机综合运用了大量力学、电学、光学等知识，以下就其原理和构造作一分析。洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生

18、的排渗、冲刷等机械作用和洗涤剂的润湿、分散作用下，将污垢拉入水中来实现洗净的目的。首先充满于波轮叶片间的洗涤液，在离心力的作用下被高速甩向桶壁，并沿桶壁上升。在波轮中心处，因甩出液体而形成低压区，又使得洗涤液流回波轮附近。这样，在波轮附近形成了以波轮轴线为中心的涡流。衣物在涡流的作用下，作螺旋式回转，吸入中心后又被甩向桶壁，与桶壁发生摩擦。又由于波轮中心是低压区，衣物易被吸在波轮附近，不断地与波轮发生摩擦，如同人工揉搓衣物，污垢被迫脱离衣物。其次，当衣物被放进洗涤液之后，由于惯性作用运动缓慢，在水流与衣物之间存在着速度差，使得两者发生相对运动，水流与衣物便发生相对摩擦，这种水流冲刷力同样有助于

19、污垢离开衣物。再次由于洗衣涌形状的不规则，当旋转着的水流碰到桶壁后，其速度和方向都发生了改变，形成湍流。在湍流的作用下，衣物做无规则地运动并翻滚，其纤维不断被弯曲、绞纽扣拉长，衣物相互相摩擦，增大了洗涤的有效面积，提高衣物的洗净的均匀性。自动洗衣机是通过水位开关与电磁进水阀配合来控制进水、排水以及电机的通断，从而实现自动控制的。电磁进水阀起着通、断水源的作用。如图2.1，当电磁线圈1断电时，移动铁芯2在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片3上，并将膜片的中心小孔4堵塞，这样阀门关闭，水流不通。当电磁线圈通电后，移动铁芯在磁力作用下上移，离开膜片，并使膜片的中心小孔打开，于是膜片上方的水通过中

20、心小孔流入洗衣桶内。由于中心小孔的流通能力大于膜片两侧小孔5的流通能力，膜片上方压强迅速减小，膜片将在压力差的作用下上移，闭门开启，水流导通。图2.1 水位开关水位开关实际上是一个压力开关。如图2.1，气室1的入口与洗衣桶中的贮气室相联接。当水注入洗衣桶后，贮气室口很快被封闭，随水位上升，贮气室的水位也上升，被封闭的空气压强亦增大，水位开关中的波纹膜片2受压而胀起，推动顶杆3运动而使触点4改变，从而实现自动通断。智能型模糊控制的全自动洗衣机还可以自动判断水温、水位、衣质 衣量、衣物的脏污情况，决定投放适量的洗涤剂和最佳的洗涤程序。2.1.2 洗涤与脱水系统全自动洗衣机主要是通过波轮对衣物的翻滚

21、达到洗涤目的。波轮安装在洗涤桶的正中，托盘连接着盛水桶。套桶式全自动洗衣机的脱水桶（甩干篮）既要保证能离心脱水，又要能容纳洗涤的衣物，全自动洗衣机的洗涤桶其上部略大，下部略小，呈圆锥形。为了保证洗涤效果，洗涤桶的内壁上必需设计成凸形来增大摩擦力，达到满意的洗涤效果，当衣物与洗涤桶接触时，桶壁就产生像搓板那样的洗涤作用，而且能增强涡旋作用，提高洗涤率。洗涤系统的传动部分由风叶、皮带、皮带轮、和洗衣轴体组成。脱水系统由脱水桶、脱水定时器、安全开关、电动机、制动机构等组成。洗衣机具有盖的带锁装置，该锁定装置，包括洗衣机盖板、洗衣机箱体，还包括控制开关，与控制脱水的开关联动；电磁铁，与控制开关连接；洗

22、衣机盖板翻口端内面在对应洗衣机箱体内壁处设有凹缘，凹缘上设有锁孔，洗衣机箱体上端设有所述电磁铁，电磁铁衔铁的伸缩口位于洗衣机箱体内壁，而且电磁铁通电后其衔铁伸出端正好位于盖好的洗衣机盖板凹缘的锁孔内。由于电磁铁的控制开关与洗衣机控制脱水的开关联动，使洗衣机在脱水时电磁铁的衔铁能伸出，而且正好锁住洗衣机盖板凹缘的锁孔，使用户在脱水时不能打开洗衣机盖板，从而确保了洗衣机脱水时的操作安全。2.1.3 进水和排水系统衣物的洗涤、全自动洗衣机的进水系统采用水位压力开关和进水阀，由程序控制器调节。设有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗时，它能让洗涤液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。全自动洗衣机水位开关一般

23、有三档水位控制,并都有 低水位、中水位、高水位、再注水等功能当进水阀注水，内桶水位增高到预选水位时，导通橡皮气膜受到内部空气的压缩而被顶出，中触片上跳，与上触片闭合。此时主电机导通，进水阀断开（原来中触片与下闭合），并开始洗衣。当旋钮旋至低水位时，凸轮转动，但曲率半径较小。通过一定的机构，橡皮气膜压簧被压缩而产生压力P1，压迫气膜。当桶内水量达到30L时，软管内的空气被压缩，产生空气压力F1，当F1>P1时,中触片上跳,与上触片闭合,主电动机动作,进水阀关闭。全自动洗衣机的排水系统由程序来控制排水电磁阀，牵引排水阀。排水阀主要同阀盖、阀芯弹簧、阀芯拉簧，橡皮阀和阀体组成。排水电磁铁主要用

24、来控制自动型洗衣机排水阀的开闭,在套桶式自动型洗衣机中起到改变减速脱水状态。排水电磁铁主要由线圈、磁轭、静铁芯、衔铁和短路铜环等组成。2.1.4 传动系统、箱体与支承系统全自动洗衣机的传动系统设在洗衣机脱水桶的底部,主要由波轮、脱水桶、离合器、传动带、电动机、电磁阀及单相电容式电动机组成。离合器是内外轴复合为一体的结构。离合器的内轴（洗涤轴），一端固定波轮，另一端固定离合套，离合套上固定大带轮，离合器外轴（离心轴）的一端固定离心桶（脱水桶），另一端通过抱簧与离合套连接。内外桶的联动或分动（即实现脱水或洗涤），是由拨叉控制抱簧和刹车盘来实现的 离合器轴包括脱水轴合洗涤轴。洗涤或漂洗时，牵引电机处

25、在断电状态，制动杆将制动带收紧，对脱水轴制动。棘爪将棘轮拔动一定角度使方丝离合簧被拔松，所以电机做正转或反转转矩都不能传递给脱水轴，而只是经过行星减速器再输出给波轮，实现洗涤运转。 脱水时，牵引电机是通电状态，拉动制动杆使得制动带松开，棘轮和方丝离合器处于自由状态，大皮带轮顺时针旋转将方丝离合簧旋紧，使输入转矩有效地传递给脱水轴，实现高速脱水运转。如果大皮带轮逆时针转动，则方丝离合簧被拨松而不能传递转矩给脱水轴，所以脱水只能顺时针单向转动。洗衣机外箱体是洗衣机的盔甲， 很多洗衣机采用高分子聚合塑钢材料作为外箱体，不怕水，不腐烂，永不生锈，耐碰撞，防漏电，机身轻便，易于搬动。特意添加的抗老化剂，

26、令外箱体历久弥新。有的采用刚柔相济的不锈钢做内桶刚性，在于不锈钢材质表面分子结构致密，空隙小，故可抗击细菌等物质的侵入和腐蚀，以达到抗菌，抑菌，耐腐蚀的作用。柔性，超级镜面不锈钢材料光滑柔细，即便是最娇柔的面料也不会受到损伤。很多洗衣机内桶完全采用世界一流的不锈钢材料制成，拥有顶级的品质保证。2.2 系统的控制要求PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。（1）按下启动按扭，开始进水，水满（即水位到达高低）时停止进水。（2）2秒后开始洗涤。（3）洗涤时，正转15秒后暂停，暂停3秒后开始反转洗涤，反转洗涤15秒后暂停，暂停3秒。（4）如此循环3次，总共180秒后开始排水，排空后（水位下降到低

27、位）开始脱水并继续排水。脱水10秒即完成一次从进水到脱水的工作循环过程。（5）若未完成3次大循环，则返回从进水开始的全部动作，进行下一次大循环；若完成了3次大循环，则进行洗完报警。（6）报警10秒结束全部过程，自动停机。（7）此外按排水按钮可实现手动排水；按停车按扭可停止进水、排水、脱水及报警。2.3 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

28、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。图2.2系统结构框图第3章 系统硬件设计本章将给出本次设计的洗衣机电路原理图和各个主要器件的具体介绍和说明。原理图中包括了供电回路图和控制回路图。元器件除PLC以外还包括了继电器组等。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硬件设计图中“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

29、，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 PLC控制系统设计3.2.1 PLC的基本概念与结构随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制已经扩展到了几乎所有的工业领域。（1） 可编程控制器的基本概念国际电工委员会对PLC作了如下定义：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，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，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种

30、类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按以于使工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。（2） 可编程控制器的基本结构PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程装置组成，如图1-1所示。PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。CPU模块输入模块输出模块输出电源电源开关可编程控制器图3.2可编程控制器的基本结构图3.2.2 PLC的基本特点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。3.2.3 PLC接线图KM1K

31、M2I0.0I0.1I0.2I0.3COMI0.4I0.5NLQ0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5COM启停高低按钮高水低水交流220V进电机正电机反排脱水FUS7-200CPU222图3.3 PLC接线图3.2.4 开关量I/O模块的选择（1） 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

32、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

33、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。（2） 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

34、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

35、(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(8×2A)，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

36、环境温度升高会降低，在实际使用中也应注意。3.2.5 可编程序控制器I/O分配表 在对全自动洗衣机的各个硬件组成部分进行了详细分析后，可以对PLC主机的I/O点数进行分配。表3.1 I/O分配表名称 地址 说明输入信号 启动按钮 I0.0 启动洗衣机 停止按钮 I0.1 停止洗衣机 高水位按钮 I0.2 选择高水位 低水位按钮 I0.3 选择低水位 高水位探测器 I0.4 高水位检测 低水位探测器 I0.5 低水位检测 输出信号 进水电磁阀 Q0.0 进水控制 电动机正转接触器 Q0.1 电动机正转控制 电动机反转接触器 Q0.2 电动机反转控制 排水电磁阀 Q0.3 排水控制 脱水电磁离合器

37、 Q0.4 脱水控制 报警蜂鸣器 Q0.5 声音提示3.3 继电器3.3.1 继电器简介继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回

38、原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。3.3.2 继电器组的应用及实现的功能在本次设计中，继电器组的原理是利用可编程序控制器的24V直流信号来控制继电器线圈，实现由可控制的按预定程序导通/关断的380V三相电源给电动机供电。本次使用的继电器模块由三组三联装共九个继电器组成，每组继电器完成一个功能。可分为：正转控制组，反转控制组及脱水控制组。控制线圈与PLC的输出口相连，电动机高压电源通

39、过变频器以后与继电器“常开引脚”相连，公共端接地。它们的开合直接由可编程序控制器输出的离散信号控制。即当洗衣机处在洗涤过程要求正转时，正转控制组闭和，反转及脱水控制组断开，三相电源按照原始顺序接入，电源由变频器控制频率后给电动机供电，此时电动机正转且速度为预定数值；当洗衣机处在洗涤过程要求反转时，反转控制组闭和，正转及脱水控制组断开，此时，三相电源中的两相已被继电器互换相接，由于三相异步电动机改变任意两相电磁力矩相反，电源再由变频器控制频率后给电动机供电，此时电动机反转且速度为预定数值；当洗衣机处在脱水过程要求高速正转时，脱水控制组闭和，正转及反转控制组断开，此时，三相电源按预定顺序接入，电源

40、直接接入电动机，电动机按额定转速正转。第4章 系统软件设计4.1 程序流程图根据对全自动洗衣机工作过程的描述，可以设计出全自动洗衣机控制系统PLC程序的主程序流程图，如图4.1所示。图4.1 程序主流程图其中，洗衣子过程流程图如图4.2所示。图4.2洗衣子过程流程图漂洗子过程流程图如图4.3所示。图4.3漂洗子过程流程图4.2 西门子S7-200系列PLCCPU222的梯形图程序主程序用户放入衣物后按下启动按钮，洗衣机电源接通，准备进入洗衣状态。用户设置洗涤参数（按下高/低水位按钮）进行高低水位选择进水电磁阀打开开始进水，水位探测器检测到水已到位，开始洗衣子过程，完成两次洗衣过程后开始漂洗子过

41、程。完成两次漂洗过程后开始脱水，脱水持续2分钟。脱水完成后，蜂鸣器开始报警，报警时间持续20秒，洗衣完成。图4.2主程序梯形图洗衣子程序漂洗子程序第5章 系统检测与调试大体思路流程如下：1、硬件调试：硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。（1） 静态调试静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。 第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。 第二步：用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。 第三步：加电检测。给板加电，检测所有的插座或是器件

42、的电源端是否符合要求的值 第四步：是联机检查。因为只有用可编程控制器开发系统才能完成对用户系统的调试。 （2） 动态调试动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。 由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的调试既告完成。 由近及远是将信号流经的各器件按照距离可编程控制器的

43、逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。2、 软件调试： 软件调试是通过对拥护程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。程序后，编辑，查看程序是否有逻辑的错误。如果出现故障，应返回编程环境，检查梯形图的错误并修改程序再进行调试，如此反复直到调试成功。总结通过这次课程设计，使我更深刻的了解了PLC的原理及广泛应用，更加明白了科技的日新月异，在这学期中对这门课的学习让我明白可编程控制器在生活中的使用是非常的普及。科技是第一生产力，强大的科技力量都是由许多的复杂的知识等作为基础的。通过这次课程

44、设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。自己实践才能明白许多道理，本次课程设计不仅锻炼了我们的动手动脑能力，而且让我们明白团队合作的重要性。分工到位，大家一起动脑思考，即可学知识，又能温习知识，何乐而不为。课程实际是培养学生综合运用所学知识，发现，提出，分析和解决实际问题，锻炼实践能力的重要环节，是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。随着科学技术发展的日新月异，PLC已经成为当今空前活跃的领域，在生活中可以说得是无处不在。因此作为二十一世纪的大

45、学来说掌握PLC的开发技术是十分重要的。致谢此次设计是在李蒙老师的悉心指导下完成的。李老师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。李老师的严谨治学、不断探索的科研作风，敏锐深邃的学术洞察力，孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象，使我受益良多。在本文结束之际，特向我敬爱的导师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！通过此次设计，一方面让我认识到自己的不足，发现了学习中的错误之处；另一方面又积累丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决能力，摸索出一套解决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。再一方面也加强了我和老师的交流，认识到知识的渊博度。经过这次的努力，使我顺利的完成了毕业设计。这份毕业设计既