基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计

西北工业大学明德学院本科毕业设计论文PAGEPAGE4摘要随着社会经济的发展和科学技术水平的提高，家庭电器甚至工业全自动化成为了必然的发展趋势。全自动洗衣机的产生极大的方便了人们家庭的生活，洗衣机是我国国内电器行业唯一不打价格战的行业，经过多年的发展，我国国产洗衣机不仅在功能上而且在质量上都和世界领先水平同步。纵观洗衣机市场，行业追求的一直都是高效、节能、节水、环保型洗衣机。根据全自动洗衣机的工作原理，本文介绍并实现了一种基于PLC的全自动洗衣机控制系统，对全自动洗衣机的控制系统进行了分析，在此基础上提出了基于PLC控制的全自动洗衣机控制方案，并对方案进行了论证。利用可编程控制器PLC实现控制，说明了PLC控制的原理方法，特点及控制洗衣机的特色。PLC的优点是：可靠性高，耗电少，适应性强，运行速度快，寿命长等，为了进一步提高全自动洗衣机的功能和性能，避免传统控制的一些弊端，就提出了用PLC来控制全自动洗衣机这个课题。关键词：PLC；梯形图；全自动洗衣机控制ABSTRACTWiththedevelopmentofsocialeconomyandtheimprovementofscienceandtechnology,householdappliancesandindustrialautomaticintototheinevitabledevelopmenttrend.Fullyautomaticwashingmachineproducegreatconveniencetopeople'slifeinthefamily,andthewashingmachineisnotonlyourdomesticelectricalappliancesindustrypricewarindustry,afteryearsofdevelopment,ourcountrydomesticwashingmachinenotonlyinfunctionbutalsoinqualityandworldadvancedlevelsynchronization.Throughoutthewashingmachinemarket,industrypursuithasbeenthehighefficiency,energysaving,watersavingandenvironmentalfriendlywashingmachine.Accordingtotheworkingprincipleofautomaticwashingmachine,thispaperintroducesandimplementsafullautomaticwashingmachinecontrolsystembasedonPLC,tofullyautomaticwashingmachinecontrolsystemwasanalyzed,andbasedonthis,advancestheautomaticwashingmachinecontrolschemebasedonPLCcontrol,andthesolution.UsingtheprogrammablecontrollerPLCcontrol,illustratestheprincipleofPLCcontrolmethod,characteristicandcontrolcharacteristicofthewashingmachine.PLCis:theadvantagesofhighreliability,lesspowerconsumption,strongadaptability,runningspeed,longservicelife,etc.,inordertofurtherimprovethefunctionalityandperformanceofthewashingmachine,avoidsomedisadvantagesoftraditionalcontrol,isproposedtousePLCtocontroltheautomaticwashingmachineisthesubject.KEYWORDS：PLC,Ladderdiagram,fullyautomaticwashingmachinecontrol目录第一章绪论 51.1课题的研究背景 51.2洗衣机发展概况和现状 51.3课题研究的目的与意义 61.4本课题研究的主要内容 7第二章概述 82.1PLC定义 82.2PLC的特点 82.2.1可靠性高 82.2.2使用方便灵活 82.2.3编程容易 92.3PLC的分类 92.3.1小型PLC 92.3.2中型PLC 92.3.3大型PLC 92.4PLC的组成 92.4.1中央处理单元（CPU） 102.4.2输入输出模块（I/O模块） 102.4.3编程器 112.4.4电源 112.5PLC的工作方式 122.5.1自诊断 122.5.2通讯服务 122.5.3输入处理 132.5.4输出处理 132.5.5程序执行 132.6PLC基本指令 132.7PLC未来的展望 14第三章全自动洗衣机的硬件设计 163.1设计原则 163.2设计步骤 163.3PLC的选择 173.4全自动洗衣机的工作原理 183.5全自动洗衣机的控制方案 193.6系统控制的主电路图 203.7全自动洗衣机的工作流程图 213.8全自动洗衣机的IO分配 213.9全自动洗衣机的PLC接线图 23第四章全自动洗衣机的软件设计 244.1顺序功能图 244.2梯形图 254.3指令表语句 264.4程序检测 294.5程序检测中遇见的问题及处理 34参考文献 36致谢 37毕业设计小结 38附录内容 39PAGE42第一章绪论1.1课题的研究背景洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已成为人们生活中不可缺少的家用电器。本课题主要着重于基于PLC的全自动洗衣机的设计，要求洗衣机能实现进水、洗涤、排水、脱水、报警，所采用的控制方法操作简单、稳定可靠、维护与维修方便。传统的洗衣机采用继电器控制的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但是，这也是随之带来的一些问题，如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏，而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。这种电路接线多，只适用于小型的控制电路。1.2洗衣机发展概况和现状从古到今，洗衣服都是一项难于逃避的家务劳动，在洗衣机出现以前，这项劳动并不像电视剧或者田园诗描绘的那样充满乐趣在河边、手搓、脚踩、棒击、冲刷、摔打。这些不断重复的简单的体力劳动，留给人的感受常常是辛苦劳累。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。1932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。70年代后期，微电脑控制的全自动洗衣机出现引领新的发展方向，让人耳目一新。90年代，由于电动机调速技术的提高，洗衣机实现了较宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。全自动洗衣机的出现使得人们的生活有了极大的方便。其特点是能自动完成洗涤，漂洗和脱水的转换，整个过程不需要人工操作。这类洗衣机均采用套筒式结构，其进水，排水都采用电磁阀，由程序控制器按人们预先设计好的程序不断发出指令，驱动各执行器件动作，整个洗衣过程自动完成，所用的程序控制器可分为电动机驱动式和单片机式。从控制方式的发展阶段上分，全自动洗衣机可分为两大类：第一类：电动控制洗衣机，它的程序控制器由电动元件组成。第二类：电脑控制洗衣机，它的程序控制器由微型计算机组成。电动控制全自动洗衣机是较早出现的自动控制类家用电器，其产品类型还属于传统的机械产品，是自动控制的初级阶段。随着计算机的及微电子技术的发展，自动控制系统正在逐步实现硬件化。因此，电动控制洗衣机将逐步退出家电舞台。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涤、甩干、排水过程中，无需人为操作和监控。国内外洗衣机品牌有海尔、小天鹅、荣事达、松下、惠而浦水仙、LG熊猫、西门子、日立好用。1.3课题研究的目的与意义本课题主要着重于全自动洗衣机的控制，要求洗衣机能实现进水、洗涤、排水、脱水、报警，所采用的控制方法操作简单、稳定可靠、维护与维修方便。控制方法确定后投入生产要缩短控制系统的设计的时间、调试周期，且要降低成本。传统的洗衣机采用继电器控制的优点是装置结构简单、价格便宜、抗干扰能力强。但是，这也是随之带来的一些问题，如绝大多数控制继电器都是长期磨损和疲劳工作条件下进行的，容易损坏，而且继电器的触点容易产生电弧，甚至会熔在一起产生误操作，引起严重的后果。在全负荷运载的情况下，大的继电器将产生大量的热及噪声，同时也消耗了大量的电能。并且继电器控制系统必须是手工接线、安装，如果有简单的改动，也需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试。这种电路接线多，只适用于小型的控制电路。根据全自动洗衣机的工作原理，利用可编程控制器PLC实现控制，说明了PLC控制的原理方法，特点及控制洗衣机的特色。可编程控制器是一种数字式运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计。它采用可编程程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、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、模拟式的输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC按扩充其功能的原则进行扩充，因此，可编程控制器以其简单易懂、操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，在汽车、钢铁、航空航天、船舶、化工、纺织、食品、造纸、军工等工业领域获得了广泛的应用。1.4本课题研究的主要内容本课题需研制出可靠性高、易于操作的全自动洗衣机控制方法，该系统采用PLC控制，主要包括电动机正反转控制、进排水电磁阀控制、循环控制。研究的具体内容包括：(1)掌握全自动洗衣机系统的过程要求和控制系统的设计方法。(2)掌握PLC的常见控制方法和设计及选型。(3)设计PLC的控制系统软硬件原理图及程序的编写。(4)满足洗衣机的各项技术要求。(5)完成洗衣机的工作流程，对程序进行调试，进而分析总结。第二章概述2.1PLC定义PLC自出现以来，虽时间不久但发展极为迅速。国际电工委员会（IEC）在1987年作了如下的定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程控制器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计的。”总之，可编程控制器是一台专为工业环境而设计的计算机，它是将传统的计算机技术、继电器技术和通信技术相融合而发展起来的一种新型的控制装置。在具体的国内工业应用中，由于它不是针对某一具体的工业应用，因此它的硬件应根据实际需要来进行配置，其软件则根据控制要求进行编写。2.2PLC的特点PLC是传统的继电器技术和计算机技术相结合的产物，所以要工业控制方面，它具有继电器或通用计算机所无法比拟的特点：2.2.1可靠性高PLC作为一种通用的工业控制器，它必须能够在各种不同的工作环境中正常工作。对工作的环境要求较低，抗外部干扰能力强，平均无故障时间长。2.2.2使用方便灵活PLC采用了基本单元扩展或者是模块化的结构形式，因此，输入/输出信号的数量，形式，驱动能力等都可以根据实际控制要求进行选择与确定，而且在需要时可以随时更换，近年来，PLC的特殊模块增多这些可以满足不同的控制要求，使PLC的使用更加灵活与多变。2.2.3编程容易PLC的优越性主要体现在它采用了独特的，多种面向广大工程设计人员的编程语言，如指令表，梯形图，逻辑功能图，顺序功能图等，程序简洁，明了适合各类技术人员的传统习惯，即使是没有计算机知识的人员也很统一掌握，特别是梯形图与逻辑功能图，形象直观，动态监测效果逼真。2.3PLC的分类2.3.1小型PLC连接开关量I/O模块、模拟量I/O模块以及其它各种特殊功能模块，能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、输入/输出点数在128点以下的PLC称为小型PLC。其特点是体积小、结构紧凑，它可以数据处理和传送、通信联网以及各种应用指令。2.3.2中型PLC输入/输出点数在128-512点之间的PLC称为中型PLC。它除了具有小型机所能实现在功能外，还具有强在的网络通信功能、更丰富的指令系统、更大的内存容量和更快的扫描速度。2.3.3大型PLC输入/输出点数大于512的PLC称为大型PLC。它具有强大的软件硬件功能、自诊断功能、通信联网功能，它可以构成三级通信网，实现工厂生产管理自动化。另外大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器具有更高的可靠性。2.4PLC的组成PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块、编程器和电源等部分组成。如图2-4所示。图2-4PLC的组成2.4.1中央处理单元（CPU）CPU作为整个PLC的核心，起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一些：从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。2.4.2输入输出模块（I/O模块）I/O模块实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O模块有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电流型。2.4.3编程器编程器用来生成用户程序，并用它进行编辑、检查、修改和监视用户程序的执行情况。手持式编程器不能直接输入和编辑梯形图，只能输入和编辑指令表程序，因此又叫做指令编程器。它的体积小，价格便宜，一般用来给小型PLC编程，或者用于现场调试和维护。使用编程软件可以在计算机的屏幕上直接生成和编辑梯形图、指令表、功能块图和顺序功能图程序，并可以实现不同编程语言的相互转换。编程器是PLC的最重要的外围设备，程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。程序被编译后下载到PLC，也可以将PLC中的程序上传到计算机。利用编程器将用户的程序送入PLC的存储器，还可以用编程器检查程序，修改程序，见识PLC的工作状态。除此以外，在个人计算机上添加适当的硬件接口和软件包，即可用个人计算机对PLC编程，利用微机作为编程器，可以直接编制并显示梯形图。程序可以存盘或打印，通过网络，还可以实现远程编程和传送。2.4.4电源PLC一般使用220V交流电源或24V直流电源。内部的开关电源为各模块提供DC5V，±12V，±24V等直流点与昂。小型PLC一般都可以为输入电路和外部的电子传感器（如接近开关）提供24V直流电源，驱动PLC负载的直流电源一般由用户提供。2.5PLC的工作方式图2.5PLC的工作方式2.5.1自诊断每次扫描用户程序之前，都先执行故障自诊断程序。自诊断内容包括I/O部分、存储器、CPU等，并通过CPU设置定时器来监视每次扫描是否超过规定的时间，如果发现异常，则停机并显示出错。若自诊断正常，则继续向下扫描。2.5.2通讯服务PLC检查是否有与编程器、计算机等的通讯要求，若有则进行相应处理。2.5.3输入处理PLC在输入刷新阶段，首先以扫描方式按顺序从输入储存器中写入所有输入端子的状态或数据，并将其存入内存中为其专门开辟的暂存区——输入状态映像区中，这一过程称为输入采样，或是如刷新，随后关闭输入端口，进入程序执行阶段，即使输入端有变化，输入映像区的内容也不会改变。变化的输入信号的状态只能在下一个扫描周期的输入刷新阶段被读入。2.5.4输出处理同输入状态映像区一样，PLC内存中也有一块专门的区域称为输出状态映像区。当程序的所有指令执行完毕，输出状态映像区中所有输出继电器的状态就在CPU的控制下被一次集中送至输出锁存器中，并通过一定的输出方式输出，推动外部的相应执行器件工作，这就是PLC输出刷新阶段。2.5.5程序执行PLC在程序执行阶段，按用户程序顺序扫描执行每条指令。从输入状态映像区读出输入信号的状态，经过相应的运算处理等，将结果写入输出状态映像区。通常将自诊断和通讯服务合称为监视服务。输入刷新和输出刷新称为I/O刷新。可以看出，PLC在一个扫描周期内，对输入状态的扫描只是在输入采样阶段进行，对输出赋的值也只有在输出刷新阶段才能被送出，而在程序执行阶段输入、输出会被封锁。这种方式称作集中采样、集中输出。2.6PLC基本指令起始指令LD和LDNOT：每一个梯级的开始要用起始指令如果梯级的开始是常开触点，就使用LD指令，如果梯级的开始是常闭触点，就用LDNOT指令。逻辑与操作指令AND和ANDNOT：逻辑与就是触点的串联连接指令，串联一个常开触点用AND指令，串联一个常闭触点用ANDNOT指令。逻辑或操作指令OR和ORNOT：逻辑或就是触点的并联连接指令，并联一个常开触点用OR指令，并联一个常闭触点用ORNOT指令。块与指令ANDLD：ANDLD指令用来处理两个触点组的串联，触点组是若干个触点的组合，也叫程序块。当两个触点组（程序块）串联时，每个触点组都以起始指令(LD或LDNOT)开始单独编程，然后用ANDLD指令将它们串联起来。块或指令ORLD：ORLD指令用来处理两个触点组的并联，当两个触点组（程序块）并联时，每个触点组都以起始指令(LD或LDNOT)开始单独编程，然后用ORLD指令将两个触点组并联。OUT和OUTNOT指令:OUT指令将逻辑操作的结果写到输出继电器、内部辅助继电器、保持继电器及暂存继电器；OUTNOT指令是将逻辑操作的结果取反后写到输出继电器、内部辅助继电器、保持继电器等。锁存指令KEEP：使用KEEP指令的继电器有两个输入端，置位端S，复位端R置位端逻辑一接通，继电器接通并保持，当复位端逻辑接通时，该继电器才断开。微分指令：微分指令分为两种，上升沿微分指令DIFU，下降沿微分指令DIFD。DIFU的功能是：当逻辑条件从断到通时，指定继电器仅接通一个扫描周期。DIFD的功能是：当逻辑条件从通到断时，指定继电器仅接通一个扫描周期暂存继电器，暂存继电器用于存储程序分支点处的。定时器指令：CP1H系列PLC有两种定时器；普通定时器TIM，时基是0.1s高速定时器TIMH，时基是0.01s定时时间设定值的范围为0～9999定时时间＝设定值×时基计数器CNT：设定值用4位十进制数表示，范围0～9999计数器的计数输入端CP每接通1次，计数值减1当计数值减到0时，计数器的触点动作当计数器的复位端R接通时，计数器被复位，其触点恢复原状，且计数值恢复到设定值可逆计数器CNTR：可逆计数器有3个输入端，加计数端II，减计数端DI，复位端R，加计数端每接通1次，可逆计数器的值加1，减计数端每接通1次，可逆计数器的值减1，复位端接通时，可逆计数器被复位成0000程序结束指令：程序的结尾处必须要有程序结束指令END若程序没有END指令，则在程序运行和查错时显示出错信息“NOENDINST”。2.7PLC未来的展望21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的更新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配套性上看，产品的品种会更丰富，规格更齐全，完美的人机界面、完善的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其他工业控制计算机网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制DCS（DistributedControlSystem）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。第三章全自动洗衣机的硬件设计3.1设计原则PLC控制系统是为工艺流程服务的，所以它首先要能很好的实现工艺提出的控制要求。PLC控制系统的设计应遵循以下原则：（1）根据工艺流程进行设计，力求设计出来的控制系统能最大限度满足控制要求。（2）在满足控制要求的前提下，尽量减少PLC系统硬件费用。（3）考虑到以后控制要求的变化，所以控制系统设计时应考虑到PLC的可扩展性。（4）控制系统使用和维护方便、安全可靠。3.2设计步骤一般PLC控制系统的设计步骤如图3-2所示，具体操作如下：（1）控制要求分析，在设计PLC控制系统之前，必须对工艺流程进行细致的分析，详细了解控制对象和控制要求，这样才能真正明白自己要完成的任务，设计出令人满意的控制系统。（2）确定I/O设备，根据控制要求选择合理的输入设备（控制按钮、开关、传感器等）和输出设备（接触器、继电器等）。并根据选用的输入/输出设备的类型和数量，确定PLC的I/O点数。（3）选择合适的PLC，确定PLC的点数后，就根据I/O点数、控制要求等来进行PLC的选择。选择包括机型、存储器容量、输入/输出模块、电源模块和智能模块等。（4）PLC程序设计，本阶段就是根据控制对象和控制要求对PLC进行编程。首先把工艺流程分为若干阶段，确定每一阶段的输入信号和输出要控制的设备，还有不同阶段之间的关系，然后画出程序流程图，最后再进行程序编制。（5）I/O点数分配，点数分配就是PLC的I/O端子和输入/输出设备的对应关系，画出I/O接线原理图。（6）模拟调试，程序编制好后，可以用按钮和开关模拟数字量，电压源和电流源代替模拟量，进行模拟调试，使控制程序基本满足控制要求。（7）现场联机调试，现场联机调试就是将PLC与现场设备进行调试。在这一步中可以发现程序存在的实际问题，然后经过修正后使其满足控制要求。（8）整理技术文件，这一步主要包括整理与设计有关的文档，包括设计说明书、I/O接线原理图、程序清单和使用说明书等。图3-2设计步骤3.3PLC的选择本次设计选择欧姆龙的PLC，CP1H为主机。有3个原因：（1）本次设计输入点数4个，输出点数6个，程序所需要点数9个，而欧姆龙PLC程序总容量20K步，可提供输入输出点数40点，可支持本次设计。（2）在学校学习的课程中，曾学习过欧姆龙PLC这门课程，对此PLC比较熟悉，若有不懂疑问方便向同学和老师请教。（3）学校的实验室均为欧姆龙PLC，便于进行检测调试等。3.4全自动洗衣机的工作原理洗衣机的洗涤过程主要是在机械产生的排渗、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。全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。当电磁线圈断电时，移动铁芯在重力和弹簧力的作用下，紧紧顶在橡胶膜片上，并将膜片的中心小孔堵塞，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。3.5全自动洗衣机的控制方案全自动洗衣机中，PLC主要完成以下的功能：1、检测功能（1）检测进水是否到了需要的水位，即进水是否完成。（2）检测排水是否完成。2、控制功能（1）控制进水、洗衣、排水、脱水等洗衣机的动作。（2）控制洗衣、排水、脱水、蜂鸣等的时间长短。（3）控制洗衣等的次数。（4）控制在洗衣机完成一个动作到下一个动作的准确转换。（5）控制完成洗衣时的信号提示。PLC投入运行，系统处于初始状态，准备好启动。（1）按下启动按钮。（2）开始进水，进水5S时停止进水。（3）停止进水开始洗涤。（4）洗涤时，正转10s，反转10s。（5）如此循环3次，3次满后开始排水，排水后，开始脱水，脱水20S。（6）重复（2）——（4）的步骤，直到完成3次循环。（7）3次循环完成后，则进行3s蜂鸣。（8）蜂鸣完成后洗涤过程全部结束，停机。3.6系统控制的主电路图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指令为指令元，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，实现对洗衣机的控制。控制电路的组成主要包括：可编程序控制器、继电器组。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机的电源电路，实现对电动机的控制。如图3-4.图3-4电路图3.7全自动洗衣机的工作流程图图3.7工作流程图3.8全自动洗衣机的IO分配此全自动洗衣机系统中共有4个输入点和6个输出点，共需要10点I/O，选择了CP1H作为其主机。表3-8IO分配表输入I输出O启动按钮0.00进水电磁阀10.00进水指示灯100.00停止按钮0.01正转接触器10.01正转指示灯100.01高水位按钮0.02反转接触器10.02反转指示灯100.02低水位按钮0.03排水电磁阀10.03排水指示灯100.03脱水离合器10.04脱水指示灯100.04蜂鸣器10.05蜂鸣指示灯100.053.9全自动洗衣机的PLC接线图图3-9PLC接线图如图3-9所示，4个输入端，分别为启动，停止，高水位，低水位按钮与PLC的0通道相接。6个输出端，6个指示灯与PLC的100通道相接。第四章全自动洗衣机的软件设计很多工业过程是顺序进行的，设计顺序控制系统的梯形图有一套固定的方法和步骤可以遵循。这种系统化的设计方法与经验设计方法相比有很多优点：它简单易学，设计周期短；规律性很强，克服了经验法的试探性和随意性；设计出来的程序结构清晰、可读性好。顺序控制设计方法作为梯形图设计的主要方法，已广泛应用于PLC控制系统的设计中，称为解决实际问题的一种有效方法。所以本论文也采用梯形图的顺序控制设计方法。4.1顺序功能图顺序功能图又叫做状态转移图、状态图或流程图，是描述控制系统的控制过程、功能和特性的一种图形，利用它可以方便的设计出顺序控制的梯形图。顺序功能图由步、转换条件、有向连线、动作来组成。用矩形框表示，框内的数字表示步的编号。动作用矩形框表示，框内的文字表示动作的内容，该矩形框应与相应步的矩形框相连。步与步之间用有向连线连接，箭头表示转换的方向（一般转换方向为自上而下，在不致引起混淆的情况下可以省略箭头）。步与步之间用转换条件隔开，转换条件用与有向连线垂直的短划线表示，并在短划线旁边用文字、表达式或符号说明。当转换条件满足时，上一步的活动结束，下一步的活动开始。当系统正处于某一步所在的阶段，进行相应的动作时，叫做该步处于活动状态，称为活动步。根据系统要求，基于PLC的全自动洗衣机的顺序功能图如图4-1所示。图4-1顺序功能图4.2梯形图见附录4.3指令表语句LD0.00LDNOT10.00ANDNOT10.01ANDNOT10.02ANDNOT10.04ANDNOT10.05ANDNOT10.03ANDNOT10.06LDT0003AND10.04AND<(310)D1#3ORLDANDLDLD10.01OR0.01KEEP(011)10.00LD10.00TIM0006#50LD10.00LD0.02AND<(310)D0#3ORT0006ANDLDLD10.02ANDT0002ORLD@LD10.02OR0.01OR10.03OR10.04KEEP(011)10.01LD10.01TIM0001#100LD10.01ANDT0001LD10.03OR0.01@OR10.01KEEP(011)10.02LD10.02TIM0002#100LDT0002AND10.02@+(400)D0#1D0LD10.02ANDT0002AND>=(325)D0#3LD10.04OR0.01KEEP(011)10.03LD10.03AND<=(315)D0#3OR10.04MOV(021)#0D0LD10.03TIM0005#50LD10.03ANDT0005LD10.05OR0.01OR10.00OR10.01OR10.02KEEP(011)10.04LD10.04TIM0003#200LDT0003AND10.04@+(400)D1#1D1LD10.04AND>=(325)D1#3ANDT0003LD0.01ORT0004KEEP(011)10.05LD10.05TIM0004#30LDT0004SET10.06MOV(021)#0D0MOV(021)#0D1@LD0.00RSET10.06MOV(021)#0D0MOV(021)#0D1LD10.00OUT100.00LD10.01OUT100.01LD10.02OUT100.02LD10.03OUT100.03LD10.04OUT100.04LD10.05OUT100.054.4程序检测使用基本指令进行调试。根据IO口分配接入PLC进行程序检测4个输入端，6个输出端，黄色线为4个输入端，绿色线为6个输出端，黑色线为短接COM端，红色为电源线，如图4-4所示。图4-4与PLC接线图以下为程序检测过程：启动按钮按下之后，进水电磁阀接通，进水指示灯亮并计时。达到高水位，正转指示灯亮，正转开始并计时。正转完成后，反转开始并计时。三次小循环即三次正反转之后，排水电磁阀接通。开始排水并计时，排水指示灯亮。当排水完成后开始脱水，因此脱水指示灯灯亮并计时。当三次大循环完成后即在第三次脱水之后蜂鸣计时，蜂鸣指示灯亮。4.5程序检测中遇见的问题及处理在实验室进行程序检测时遇见问题：（1）因连线错误而导致程序与PLC无法接通，程序无法进行检测。（2）用基础指令进行检测时，发现输出端的灯不亮。解决办法：（1）经过同学的帮助，正确连线后，程序与PLC机箱接通，完成程序的运行。（2）在老师的指导下，才明白在程序中输出端有问题，经过修改程序，最终使得灯亮。参考文献[1]王兆义.可编程控制器教程.机械工业出版社.2010.6[2]赵燕.周新建.可编程控制器原理与应用.北京大学出版社.2010.5[3]张希川.台达ES/EX/SS系列PLC应用技术.中国电力出版社.2009年[4]金周主编.全自动洗衣机的PC智能控制[J].机电一体化2004[5]自动化网