【基于PLC的全自动衣物清理洗衣机控制系统设计与实现7500字（论文）】

.3I/O口地址分配本课题的输入设备有，启动按钮，高水位感应器，低水位感应器三个输入设备，而输出设备有进水电磁阀，正转接触器，反转接触器，排除电磁阀，外桶锁水器等五个输出设备，所以全自动清理衣物机的IO口分布如表1所示。表3-SEQ表\*ARABIC1全自动清理衣物机的IO口分布输入设备输入地址编号输出设备输出地址编号启动按钮X1进水电磁阀Y1高水位传感器X2正转接触器Y2反转接触器Y3低水位传感器X3排水电磁阀Y44软件系统设计4.1程序框图图4-1程序框图4.2程序设计细节有程序流程图可以知道，本次课题的程序需要4个计时器以及2个计数器，本次程序有5个判断语句，所以在梯形图程序里，我们采用步进程序比较方便。在4个计时器里：T0为电机正转计时器，我们把它的时间设置为10S；T1为暂停计时器，我们把它的时间设置为5S，在此期间电机不做任何动作；T2为电机反转计时器，我们把它的时间设置为10S；T3是暂停计时器，时间设置为5S，它的功能和原理跟T1是一样的。C100是循环次数计数器，它是放在电机正反转控制里面的；T4是脱水计时器，它的功能是让电机持续转动，以达到脱水的目的，而它的时间要求比较长，有60S。C101是一个大循环的计数器，它的功能是确定自动清理机是负责洗涤还是负责脱水。整个过程里边有，进水，洗涤，排污水，清理，排废水，脱水的几个环节，所以我们采用了步进的形式可以方便且清晰的写出洗衣的步骤。4.3控制系统的软件设计4.3.1复位以及进水程序设计这个环节属于我们的复位环节和进水环节，当我们想启动自动清理衣物机的时候，直接按下开关，这个时候触发PLC启动开关X0，PLC首先进行复位并处于S0步进中，在这个步进之中，触发了Y1线圈，让进水阀开始了进水的过程。并且一直在保持，直到放到高水位区的时候，触发高水位传感器的开关X2，这个时候才终止进水，并进入下一个步进。4.3.2电机正转以及状态保持这个环节属于我们的清理环节，当步进进入S21的时候，让Y2线圈得电，并且让T0计时器得电，让计时器和Y2持续得电，当T0到达15S之后，T0的常开开关置1，处于通路状态，从而执行步进跳转命令行跳入下一个步进，实现的效果就是，当水放至高水位之后，洗衣机的电机立马开始正转，开始清理衣物，并且电机转动的过程会持续15S，直到电机转动了15S，电机会自动停止，并且程序会进入下一个步进。4.3.3电机暂停步进程序设计这个环节也是清理环节，当步进程序到达了S22之后，T1计时器开始得电并开始计时，在这个程序里除了计时器没有其他线圈，所以程序相当于放空状态。当T1计时到达5S之后，会让T1触点接通，这个时候会进入跳转步进程序，从而跳转到下一个步进。这表现出来的效果是，电机因为程序的放空状态而处于暂停状态，然后因为计时器的原因，电机的暂停状态得到了保持，并且要保持5S，5S之后自动清理衣物机进入下一个过程。4.3.4电机反转以及状态保持这个环节仍然是清理环节，当程序进入S23步进之后，这使得Y3线圈得电，PLC触发反转接触器，从而可以使电机反转。并且T2计时器也得电，开始计时，同时Y3得电的状态得以保持，当T2到达了15S之后，它使得T2触点处于置位状态，从而激发步进跳转程序。而它实现的效果是清理衣物机的电机立马开始反转，开始清理衣物，这让衣物得到了充分的搅拌，利用离心作用使得衣物和内桶相接触，从而使得衣服得到洗涤。因为计时器的作用，让电机转动的时间持续了15S，并且在15S之后，电机因为程序跳入了下一个步进从而暂停。4.3.5电机暂停以及计数程序设计这个环节也是清理环节，当步进程序到达了S24之后，T3计时器开始得电并开始计时，在这个程序里除了计时器没有其他线圈，所以程序相当于放空状态。与此同时，C100计数器会加1，为下一个判断步进做准备。当T3计时到达5S之后，会让T3触点接通，这个时候会进入跳转步进程序，从而跳转到下一个步进。这表现出来的效果是，电机因为程序的放空状态而处于暂停状态，然后因为计时器的原因，电机的暂停状态得到了保持，并且要保持5S，5S之后自动清理衣物机进入下一个过程。4.3.6判断是否循环正反转这个环节属于清理环节，当步进到达S25之后，PLC开始判断，判断步进是否要循环还是继续往下面执行，如果C100计数器的次数没有记到20次，那么步进会跳转到S21步进的时候，也就是说程序会循环一次，并让计数器加1，如果计数器的次数达到了二十次，那么当步进到达S25的时候，会让C100触点置位，那么会触发步进指令，从而跳转到下一个步进程序。体现出来的效果是，如果C100计数器没有二十次，洗衣机会不停地做正反转运动，直到洗衣机正反转做了20次，洗衣机才会当下一个环节。程序之中第一次循环是带洗衣粉的清理，第二次是清理洗衣粉的清洗。4.3.7排水环节设计这个环节属于系统的排水环节，当步进程序到达S26之后，如果X3传感器没有被触发，那么Y4线圈会通电，那么清理衣物机就会排水，并且下方的C101计数器会加一，当水位到达低水位之后，X3触点处于置位状态，那么程序会进入步进的跳转程序从而跳转到下一个步进。实现的效果是自动清理衣物机会一直排水，直到水位排到了低水位触发器一下，会让程序产生一个上升沿，这个时候会让X3置位，并中断排水的动作进而准备下一个动作。4.3.8判断是否需要大清理的程序设计这个环节属于系统的清理环节，目的是洗掉衣物上的洗衣粉。在S27步进里，通过上一个程序所做过的铺垫，如果C101计数器的计数值小于2，那么程序会跳转到S0步进，实现的效果是让洗衣机开始放水，当水放到高水位的时候开始搅拌衣服，这个过程的目的是为了洗掉衣服上的洗衣粉。而如果C101计数器的计数值为2，那么程序将不会循环而是调到下一个步进。4.3.9脱水程序的设计这个环节属于系统的脱水环节，触发Y4线圈以及Y2线圈，然后程序因为T4计时器的原因可以一直持续60S，当T4计时器经过60S之后，T4处于置1状态，当T4通电之后，触发步进跳转指令。这样体现的效果是，自动清理衣物机开始脱水，并且开始启动电动机开始正转，并且这个过程持续60S，大概衣物的水快脱干了，系统会跳出这个步进达到复位状态，到达S0。

5程序仿真5.1声明本次课题使用FX-TRN-BEG-C来实现PLC控制程序的仿真以检测程序是否能够实现预计的功能。但此软件的步进指令和GXDeveloper的步进指令有一些差别：原来在GXDeveloper的步进需要写SETS0，然后再让STLS0步进指令单独占用一行，并且其指令之下的梯形图为此步进的具体程序。而FX-TRN-BEG-C不一样，STLS0步进指令不需要占用一行，并且具体的梯形图程序犹如树干的树枝一样紧跟其后。还有因为FX-TRN-BEG-C软件本身存在一些BUG，当梯形图程序过于长的时候，步进指令会进行不下去，也就是不能让步进指令置位。经过多次测试，并不是我的梯形图问题，而是这个软件本身的漏洞原因。由于这个漏洞无法修复但又需要它来仿真，所以我采取拆分步进指令的办法来进行测试。把我的7条步进指令，拆成7段，分别测试并截图，从未避免了此软件的BUG问题。5.2仿真测试细节5.2.1进水程序测试程序先是上电扫描，进入STLS0，并且让Y1置位，激活进水阀5.2.2电机正转程序测试当水位到达高水位的时候会触发X2，使其通路后，进入下一个步进SETS20。并且在STLS20步进中，让Y2置位，使得电机正转，并通过计时器使得电机旋转持续15S。5.2.3暂停程序测试当步进在STLS21状态下的时候，只放置计时器，让清理衣物机处于暂停状态，并且持续5S。5.2.4电机反转程序测试当T1计时器计时完成后，程序会跳转到STLS22状态，并接通Y3，使得电机反转，并持续15S。5.2.5判断程序测试在STLS23状态下，洗衣机进入暂停状态，并对程序做判断。如果计数器的数值不为20，那么步进会跳转到S20状态，继续搅拌衣物。如果计数器的数值等于20，那么会跳转到S24状态，进入下一个环节。5.2.6排水程序测试在S24状态下，触发Y4线圈，使得洗衣机排水。当水位第一次到达低水位的时候，程序会跳转到S0状态，但当水位第二次到达低水位的时候，程序会跳转到S25状态，进入下一个环节。判断水位是否是第一次到达低水位是通过计数器来实现的。5.2.7脱水程序测试当程序到达S25状态之后，使得电机一直正转，并且持续60S。等待60S之后，程序复位，以用于下一次循环。

6结束语通过这次的PLC控制的课题，我更加深刻地理解到了全自动清理衣物机的工作原理，有PLC的优点和选型，研究洗衣机的工作过程，还有电动机如何实现正反转，这些内容不但让我巩固了关于本科所学的专业课的内容和科目，而且让我对这些知识有了更深入的理解，还培养了我的实践能力。从这个课题之中，我还领悟到了一个人生哲理，我们学东西不应该只停留于怎么去用，怎么去做题，而是通过现象发现它的本质，对待任何东西都要多问一个为什么。比如洗衣机为什么能正反转，通过实践操作仔细探究，结合自己以前学过的电路以及电机拖动的知识后发现，这是因为PLC会让正转接触器线圈KM1接触点接通，并且让反转接触线圈KM2接触点断开，这个时候绕组I就充当主绕组直接接在电机的电源两端，而绕组II跟启动电容串联之后，作为副绕组，这个时候电机会产生正旋转磁场，使得电机正转。其中我不禁感叹到这个看似简单的电机正反转的操作，其实包含着许多深刻的原理以及科学家的智慧的结晶。只有当发现这些本质之后，我才能发现科学背后的新世界，才能更加激发自己对科学研究的热爱。我觉得这才是我做这次课题真实意义，不但要展现自己在本科阶段所学得的知识，而且要培养自己动手能力。

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