word文檔可自由復制編輯畢業設計（論文）題目＿＿＿全自動洗衣機的PLC控制＿班級＿＿＿＿＿機電＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿指導教師＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿word文檔可自由復制編輯畢業設計任務書題目：全自動洗衣機的PLC控制控制要求全自動洗衣機正常運行時即洗衣機按照程序設定依次完成依次洗衣過程，從選擇水位，按下啟動按扭，開始進水直到水滿（即水位達到高水位）時停止進水開始洗滌正轉，洗滌時，正轉30秒，停兩秒，然后反轉30秒，停2秒，如此循環5次，總共320秒開始排水，水位下降到低水位時開始脫水并繼續排水，脫水30秒，開始清洗，重復以上過程，清洗兩遍，清洗完成，報警3秒并自動停機。設計任務書1PLC的I/O分配。2畫出狀態流程圖和外部接線圖。3畫出梯形圖。4說明工作原理。word文檔可自由復制編輯摘要隨著社會經濟的發展和科學技術水平的提高，家庭電器全自動化成為必然的發展趨勢。全自動洗衣機的產生極大的方便了人們的生活。洗衣機是國內家電業唯一不打價格戰的行業，經過幾年的平穩發展，國產洗衣機無論在質量上還是功能上都和世界領先水平同步。縱觀洗衣機市場，高效節能、省水、省電、環保型洗衣機一直在市場上占主導地位。根據全自動洗衣機的工作原理,利用可編程控制器PLC實現控制,說明了PLC控制的原理方法,特點及控制洗衣機的特色。PLC的優點是：可靠性高，耗電少，適應性強，運行速度快，壽命長等，為了進一步提高全自動洗衣機的功能和性能，避免傳統控制的一些弊端，就提出了用PLC來控制全自動洗衣機這個課題。全自動洗衣機控制系統利用了西門子S7-200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關等其他一些輸入/輸出點進行控制,實現了洗衣機洗衣過程的自動化。由于每遍的洗滌,排水,脫水的時間由PLC內計數器控制,所以只要改變計數器參數就可以改變時間。可以把上面設定的程序時間定下來,作為固定程序使用,也可以根據衣物的質地,數量及油污的程度來編程。該論文就怎樣利用PLC來控制全自動洗衣機進行了調查，對其中軟件設計、硬件設計等問題進行了分析和研究，實現了全自動洗衣機的正常運行和強制性停止功能。關鍵詞：PLC自動定時控制AbstractLongwiththesocialeconomydevelopmentandthescienceandtechnologylevelenhancement,thefamilyelectricapplianceentireautomationbecomestheinevitabledevelopmenttendency.Entireautomaticwasherproductionenormousconveniencepeople'slife.Thewasheristhedomesticelectricalappliancesindustrydoesnotonlyhittheprofessionwhichthepricefights,passesthroughseveralyearsteadydevelopment,thedomesticallyproducedwasherregardlessofinqualityorinfunctionallwithworldleadinghorizontalsynchronization.Looksoverthewashermarket,thehighlyeffectiveenergyconservation,theprovincewater,theprovinceelectricity,theenvironmentalprotectionwashercontinuouslyoccupythedominantpositioninthemarket.HowdoesthispaperstudycontrolstheentireautomaticwasherusingPLC,toquestionandsoonsoftwaredesign,hardwaredesignhascarriedontheanalysisandthediscussion,hasrealizedtheentireautomaticwashernormaloperationandcompulsorystopsthefunction.Keywords:PLC，control，delay，entireautomaticword文檔可自由復制編輯目錄TOC\o"1-3"前言 -1-1緒論 -2-1.1課題的研究背景 -2-1.2洗衣機發展概況和現狀 -2-1.3課題研究的目的與意義 -3-1.4本課題研究的主要內容 -4-2可編程控制器 -5-2.1可編程控制器(PLC)簡介 -5-2.1.1PLC的特點 -5-2.1.2PLC主要功能 -5-2.1.3PLC的基本結構 -6-2.1.4PLC掃描過程 -7-2.2PLC的基本設計原則和選型 -8-2.2.1PLC控制系統的設計基本原則 -8-2.2.2PLC的選型 -8-3硬件電路的設計 -12-3.1控制系統框圖 -12-3.2控制系統對應設備及功能 -13-3.3控制系統原理 -13-3.4PLC的選擇 -13-3.4.1I/O點數統計 -13-3.4.2CPU功能與結構的選擇 -14-3.5PLC外部接線圖 -14-3.6PLC內部接線圖 -15-4軟件的設計 -16-4.1I/O分配表 -16-4.1.1輸入地址分配表 -16-4.1.2輸出地址分配表 -16-4.1.3內部元件地址分配表 -17-4.2系統流程圖 -17-4.2.1強制停止流程圖 -17-4.2.2正常運行流程圖 -18-4.3程序設計 -19-4.3.1PLC控制順序功能圖 -19-4.3.2系統梯形圖 -21-總結 -23-word文檔可自由復制編輯致謝 -24-參考文獻 -25-附錄 -26-梯形圖 -26-word文檔可自由復制編輯前言隨著社會的發展，工業化的加速，出現了洗衣機，再就是自動化洗衣機。無論是波輪式洗衣機也好，都朝著智能化，水流方式多樣化，洗衣機方式創造化，設計更趨人性化四大特征方向發展。傳統的電氣控制已經不能滿足現狀的要求了。使智能化的控制取代了傳統的工業控制，洗衣機的工作原理：全自動洗衣桶和脫水桶是以同一心安放的，內桶可以旋轉，作為脫水用。內桶的周圍有許多小孔，使內桶和外桶的水流相通，洗衣機的進水和排水分別由進水電磁閥和排水電磁閥來執行。進水時通過控制系統將進水電磁閥打開，經水管將水注入到外桶。排水時，通過控制系統將排水電磁閥打開，將水由外桶拍到機外。洗滌正轉、反轉由洗滌電動機驅動撥盤正反轉來實現，此時脫水桶并不旋轉。脫水時，控制系統將離合器合上，由洗滌電動機帶動內桶正轉進行甩干。高、低水位控制開關分別用來檢測高、低水位。啟動按鈕用來啟動洗衣機工作，停止按鈕用來實現手動停止進水、排水、脫水及報警。排水按鈕用來實現手動排水。隨著先進科學技術發展，應用于洗衣機上的技術越來越成熟，洗衣機的發展也越來越快，將來的洗衣機主要朝以下方面發展：高度智能化，健康化，節水節能，大容量和微型化。本次設計主要采用PLC控制技術來設計全自動洗衣機控制系統，跟傳統的洗衣機想比，有智能、實時監控、人性的功能，本系統最大的優點集中體現在：實現功能齊全，外圍電路簡單，時間計算精確以及可維護方便等。具有可靠性高，安全性好，開發價值高等一系列優點。

1緒論1.1課題的研究背景本次設計基于PLC的全自動洗衣機控制，本文的課題源于市場上洗衣機產品。采用PLC控制開發的周期短，開發成本低，可以直接用于工業現場控制。PLC控制具有實時性、信號處理時間短、速度快、更能滿足各個領域大、中、小型工業控制項目，可靠性高，豐富的I/O卡件，質優價廉，性價比高，安裝簡單，維修方便，PLC控制能在高粉塵、高噪聲、強電磁干擾和溫度變化劇烈的環境下正常工作。因為它是整體模塊，集中了驅動電路、檢測電路和保護電路以及通訊聯網功能，所以在使用中，硬件相對簡單，編程語言也相對簡單，并且測試容易，維修方便，更可以提高控制系統設計的靈活性及控制系統的可靠性。本設計以操作簡單、使用可靠、維護修理方便作為主要設計方向。1.2洗衣機發展概況和現狀從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務勞動，在洗衣機出現以前，這項勞動并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣、手搓、腳踩、棒擊、沖刷、摔打。這些不斷重復的簡單的體力勞動，留給人的感受常常是辛苦勞累。世界上第一臺洗衣機于1858年誕生，但這臺洗衣機使用費力，且損傷衣服，因而沒被廣泛使用，但這卻標志了用機器洗衣的開端。1874年,“手洗時代”受到了前所未有的挑戰，美國人發明了木制手搖洗衣機。1880年，美國發明了蒸氣洗衣機，蒸氣動力開始取代人力。蒸汽洗衣機之后，水力洗衣機、內燃機洗衣機也相繼出現。1910年，美國試制成功世界上第一臺電動洗衣機，電動洗衣機的問世，標志著人類家務勞動自動化的開端。1922年，美國改造了洗衣機的洗滌結構，把拖動式改為攪拌式，使洗衣機的結構固定下來，這也就是第一臺攪拌式洗衣機的誕生。1932年，美國研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣機。1955年，在引進英國噴流式洗衣機的基礎之上，日本研制出獨具風格、并流行至今的波輪式洗衣機。70年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機出現引領新的發展方向，讓人耳目一新。90年代，由于電動機調速技術的提高，洗衣機實現了較寬范圍的轉速變換與調節，誕生了許多新水流洗衣機。全自動洗衣機其特點是能自動完成洗滌，漂洗和脫水的轉換，整個過程不需要人工操作。這類洗衣機均采用套筒式結構，其進水，排水都采用電磁閥，由程序控制器按人們預先設計好的程序不斷發出指令，驅動各執行器件動作整個洗衣過程自動完成，所用的程序控制器可分為電動機驅動式和單片機式。從控制方式的發展階段上分，全自動洗衣機可分為兩大類：第一類：電動控制洗衣機，它的程序控制器由電動元件組成第二類：電腦控制洗衣機，它的程序控制器由微型計算機組成。電動控制全自動洗衣機是較早出現的自動控制類家用電器，其產品類型還屬于傳統的機械產品，是自動控制的初級階段。隨著計算機的及微電子技術的發展，自動控制系統正在逐步實現硬件化。因此，電動控制洗衣機將逐步退出家電舞臺。全自動洗衣機從結構上分有波輪式、攪拌式、滾筒式。目前,國內市場上銷售的大都是波輪式和滾筒式，供應最多的是波輪式洗衣機。波輪式洗衣機的特點是洗凈率高,但對衣服的磨損很大,隨著人們生活水平不斷地提高，絲綢,毛料,羊毛等大量走進普通家庭,廠商又適時地推出了滾筒洗衣機,它最大的優點是磨損率小,但洗凈率比波輪式低,價格高。洗衣機產品可以分三類：普通型、半自動型和全自動型。普通型和半自動型洗衣機，都需要人為參與操作，才能完成洗衣、甩干、排水全過程；而全自動洗衣機在整個洗滌、甩干、排水過程中，無需人為操作和監控。國內外洗衣機品牌有海爾、小天鵝、榮事達、松下、惠而浦水仙、LG熊貓、西門子、日立好用。1.3課題研究的目的與意義本課題主要著重于全自動洗衣機的控制，要求洗衣機能實現進水、洗滌、排水、脫水、報警，所采用的控制方法操作簡單、穩定可靠維護與維修方便。控制方法確定后投入生產要縮短控制系統的設計的時間、調試周期，且要降低成本。傳統的洗衣機采用繼電器控制的優點是裝置結構簡單、價格便宜、抗干擾能力強。但是，這也是隨之帶來的一些問題，如絕大多數控制繼電器都是長期磨損和疲勞工作條件下進行的，容易損壞，而且繼電器的觸點容易產生電弧，甚至會熔在一起產生誤操作，引起嚴重的后果。在全負荷運載的情況下，大的繼電器將產生大量的熱及噪聲，同時也消耗了大量的電能。并且繼電器控制系統必須是手工接線、安裝，如果有簡單的改動，也需要花費大量時間及人力和物力去改制、安裝和調試。這種電路接線多，只適用于小型的控制電路。采用PLC控制比繼電器控制好的多，我們采用PLC來控制。（1）可靠性高，抗干擾能力強，高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。（2）配套齊全，功能完善，適用性強PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用于各種規模的工業控制場合。（3）易學易用，深受工程技術人員歡迎PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。（4）系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造，PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。（5）體積小，重量輕，能耗低，由于體積小很容易裝入機械內部，是實現機電一體化的理想控制設備。1.4本課題研究的主要內容本課題需研制出可靠性高、易于操作的全自動洗衣機控制方法，該系統采用PLC控制，主要包括電動機正反轉控制、離合器控制、進排水電磁閥控制、循環控制、保護和聯鎖。研究的具體內容包括：（1）深入了解洗衣機的發展、結構及控制要求。（2）控制系統設計。包括硬件設計，PLC的選擇，各硬件模塊的介紹，軟件設計，編程方法。（3）對編寫好的編譯程序進行實際調試。

2可編程控制器2.1可編程控制器(PLC)簡介PLC(programmerlogiccontroller)，即可編程控制器，是一種數字運算操作的電子系統，專為工業環境下應用而設計。它采用可編程控制器的存儲器，用來在其內部進行邏輯運算。順序控制、定時、計算和運算操作的指令，并通過數字式和模擬式的輸入和輸出，控制機械的生產過程，PLC及其有關外圍設備，都易于擴充功能原則設計。2.1.1PLC的特點1.可靠性高，抗干擾能力強；工業生產一般對控制設備有很高的可靠性要求，應具有很強的抗干擾能力，能在惡劣的環境中可靠的工作，平均無故障間隔(MTBF)高，故障修復時間短。2.功能完善；PLC具有數字和模擬量的輸入輸出，邏輯算術運算定時，計數，順序控制，功率驅動，通信，人機對話，自檢記錄和顯示功能，使控制水平大提高。3.編程簡單，使用方便；目前，大多數PLC均采用繼電器式控制形式的“梯形圖”編程方式，既繼承了傳統控制線路的清晰直觀，又易于接受，因此普遍受到歡迎。4.控制程序可變，具有很好的靈活性；PLC只需改變程序就可以滿足不同的要求，是PLC較繼電器控制無可比擬的優點。5.擴充方便，組合靈活。PLC產品大多為模塊化設計，都有擴充插口，可以適應各種不同的工業控制需要。2.1.2PLC主要功能隨著PLC技術的不斷發展，目前已能實現以下功能：1.調節控制功能。條件控制功能是指用PLC與、或、非指令取代繼電器觸點串聯、并聯及其他各種邏輯連接，進行開關控制2.定時/計數控制功能。定時/計數控制功能就是用PLC提供的定時器、計數器指令實現對某種操作的定時或計數控制，以取代時間繼電器和計數繼電器3.步進控制功能；步進控制功能就是用步進指令來實現在有多道加工工序的控制中，只有前一道工序完成后，才能進行下道工序操作的控制，以取代由硬件構成的步進控制器4.數據處理功能；數據處理功能是指PLC能進行數據傳送、比較、移位、數制轉換、算術運算與邏輯運算以及編碼和譯碼等操作5.A/D與D/A轉換功能；A/D與D/A轉換功能就是通過A/D、D/A模塊完成對模擬量和數字量之間的轉換。6.運動控制功能；運動控制功能就是指通過高速計數模塊和位置控制模塊等進行單軸或多軸控制7.過程控制功能；過程控制功能是指通過PLC的PID控制指令實現對溫度、壓力、速度、流量等物理參數的閉環控制8.擴展功能；擴展功能是指通過連接輸入/輸出擴展單元(即I/O擴展單元)模塊來增加輸入輸出點數，也可通過附加各種智能單元及特殊功能單元來提高PLC的控制能力9.遠程I/O功能；遠程I/O功能是指通過遠程I/O單元將分散在遠距離的各種輸入、輸出設備與PLC主機相連接，進行遠程控制，接收輸入信號，傳出輸出信號。10.通訊聯網功能；通訊聯網功能是指通過PLC之間的聯網、PLC與上位計算機的連接等，實現遠程I/O控制或數據交換，以完成系統規模較大的復雜控制11.監控功能。監控功能是指PLC能監視系統各部分運行狀態和進程，對系統出現的異常情況進行報警和記錄，甚至自動中止運行。也可在線調整、修改控制程序中的定時器、計數器等設定值或強制I/O狀態。2.1.3PLC的基本結構PLC實質是一種專用于工業控制的計算機，其硬件結構基本上與微型計算機相同。從結構上分，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規則組合配置。圖2.1PLC原理圖2.1.4PLC掃描過程圖2.2掃描工作原理可編程序控制器在進入RUN狀態之后，采用循環掃描方式工作。從第一條指令開始，在無中斷或跳轉控制的情況下，按程序存儲的地址號遞增的順序逐條執行程序，即按順序逐條執行程序，直到程序結束。然后再從頭開始掃描，并周而復始地重復進行。可編程序控制器工作時的掃描過程，包括五個階段：內部處理、通信處理、輸入掃描、程序執行、輸出處理。PLC完成一次掃描過程所需的時間稱為掃描周期。掃描周期的長短與用戶程序的長度和掃描速度有關。1.PLC的程序執行過程PLC的程序的執行過程一般可分為輸入采樣、程序執行和輸出刷新三個主要階段，如圖2.2所示。圖2.2PLC的程序執行過程2.PLC的掃描周期在PLC的實際工作過程中，每個掃描周期除了前面所講的輸入采樣、程序執行、輸出刷新三個階段外，還要進行自診斷、與外設(如編程器、上位計算機)通信等處理。即一個掃描周期還應包含自診斷及與外設通信等時間。3.PLC的I/O響應時間PLC采用集中I/O刷新方式，在程序執行階段和輸出刷新階段，即使輸入信號發生變化，輸入映像寄存器區的內容也不會改變，還會影響本次循環的掃描結果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產生了PLC的輸入輸出響應滯后現象，最大滯后時間為2-3個掃描周期。2.2PLC的基本設計原則和選型2.2.1PLC控制系統的設計基本原則任何一種控制系統都是為了實現被控對象的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統時，應遵循以下基本原則：1.最大限度地滿足被控對象的控制要求2.保證PLC控制系統安全可靠3.力求簡單、經濟、使用及維修方便4.適應發展的需要2.2.2PLC的選型在PLC系統設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業領域有投運業績、成熟可靠的系統，PLC的系統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統。1.輸入輸出(I/O)點數的估算I/O點數估算時應考慮適當的余量，通常根據統計的輸入輸出點數，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。實際訂貨時，還需根據制造廠商PLC的產品特點，對輸入輸出點數進行調整。2.存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數字量I/O點數的10～15倍，加上模擬I/O點數的100倍，以此數為內存的總字數(16位為一個字)，另外再按此數的25%考慮余量。3.控制功能的選擇該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。(1)運算功能簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能；普通PLC的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數運算、數據傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統的出現，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產品具有與下位機的通信，有些產品具有與同位機或上位機的通信，有些產品還具有與工廠或企業網進行數據通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求出發，合理選用所需的運算功能。大多數應用場合，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和PID運算等。要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。(2)控制功能控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、ASC碼轉換單元等。(3)通信功能大中型PLC系統應支持多種現場總線和標準通信協議(如TCP/IP)，需要時應能與工廠管理網(TCP/IP)相連接。通信協議應符合ISO/IEEE通信標準，應是開放的通信網絡。PLC系統的通信接口應包括串行和并行通信接口(RS2232C/422A/423/485)、RIO通信口、工業以太網、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線(含接口設備和電纜)應1：1冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。PLC系統的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大于1Mbps，通信負荷不大于60%。PLC系統的通信網絡主要形式有下列幾種形式：(1)PLC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網絡；(2)1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構成主從式PLC網絡；(3)PLC網絡通過特定網絡接口連接到大型DCS中作為DCS的子網；4)專用PLC網絡(各廠商的專用PLC通信網絡)。為減輕CPU通信任務，根據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的(如點對點、現場總線、工業以太網)通信處理器。(4)編程功能離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現場設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型PLC中常采用。五種標準化編程語言：順序功能圖(SFC)、梯形圖(LD)、功能模塊圖(FBD)三種圖形化語言和語句表(IL)、結構文本(ST)兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準(IEC6113123)，同時，還應支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。(5)診斷功能PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外診斷。通過軟件對PLC內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。(6)處理速度PLC采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續時間小于掃描時間，則PLC將掃描不到該信號，造成信號數據的丟失。處理速度與用戶程序的長度、CPU處理速度、軟件質量等有關。目前，PLC接點的響應快、速度高，每條二進制指令執行時間約0.2～0.4Ls，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期(處理器掃描周期)應滿足：小型PLC的掃描時間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時間不大于0.2ms/K。4.機型的選擇(1)PLC的類型PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數選型。整體型PLC的I/O點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。(2)輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數負荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應用要求應一致。可根據應用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應用成本。考慮是否需要擴展機架或遠程I/O機架等。(4)電源的選擇PLC的供電電源，除了引進設備時同時引進PLC應根據產品說明書要求設計和選用外，一般PLC的供電電源應設計選用220VAC電源，與國內電網電壓一致。重要的應用場合，應采用不間斷電源或穩壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時，應核對提供的電流是否滿足應用要求，否則應設計外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對輸入和輸出信號的隔離是必要的，有時也可采用簡單的二極管或熔絲管隔離。(5)存儲器的選擇由于計算機集成芯片技術的發展，存儲器的價格已下降，因此，為保證應用項目的正常投運，一般要求PLC的存儲器容量，按256個I/O點至少選8K存儲器選擇。需要復雜控制功能時，應選擇容量更大，檔次更高的存儲器。

3硬件電路的設計3.1控制系統框圖此次設計根據全自動洗衣機的工作原理,洗衣機的工作流程由進水，洗衣，排水，和脫水四個過程組成。在半自動洗衣機中，這四個過程分別用相應的按扭開關來控制。利用可編程控制器PLC實現控制,用于說明PLC控制的原理方法,特點及工作特色。此次全自動洗衣機控制系統設計利用了西門子S7-200系列PLC的特點,對按鈕,電磁閥,開關等其他一些輸入/輸出點進行控制,實現了洗衣機洗衣過程的自動據以要求PLC的控制系統框圖如下圖3.1。圖3.1控制系統框圖

3.2控制系統對應設備及功能根據控制過程中的進水、洗滌、脫水、報警等控制要求，對控制所需的外部設備初步設計如表3.2表3.2對應設備及功能表對應的外部設備對應的輸出設備啟動按扭進水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開關（高水位）洗滌電動機正轉繼電器水位選擇開關（中水位）洗滌電動機反轉繼電器水位選擇開關（低水位）脫水桶手動排水開關報警器手動脫水開關高水位傳感器中水位傳感器低水位傳感器水排空傳感器3.3控制系統原理自動洗衣機的進水，洗衣，排水，脫水是通過水位開關，電磁進水閥和電磁排水閥配合進行控制，從而實現自動控制的，水位開關用來控制進水到洗衣機內高中低水位，電磁進水閥起著通斷水源的作用。進水時，電磁進水閥打開，將水注入，排水時，排水閥打開，將水排出，洗衣時，洗滌電動機啟動，脫水時，脫水桶啟動。3.4PLC的選擇3.4.1I/O點數統計I/O點數是PLC的一項重要指標。合理選擇I/O點數既可使系統滿足控制要求，又可使系統總投資最低。PLC的輸入輸出總點數和種類應根據被控對象所需控制的模擬量、開關量、輸入輸出設備情況來確定，一般一個輸入輸出元件要占用一個輸入輸出點。考慮到今后的調整和擴充，一般應在估計的總點數上再加上20%—30%的備用量。[該系統有11個數字輸入點6個數字輸出點，具體的輸入輸出見表3.3表3.3I/O點數統計表輸入點輸出點啟動按扭進水電磁閥停止按扭排水電磁閥水位選擇開關（高水位）洗滌電動機正轉繼電器水位選擇開關（中水位）洗滌電動機反轉繼電器水位選擇開關（低水位）脫水桶手動排水開關報警器手動脫水開關高水位傳感器中水位傳感器低水位傳感器水排空傳感器3.4.2CPU功能與結構的選擇PLC的功能日益強大，一般PLC都具有開關量邏輯運算、定時、計數、數據處理等基本功能，有些PLC還可擴展各種特殊功能模塊，如通信模塊、位置控制模塊等，選型時可考慮以下幾點：功能與任務相適應，PLC的處理速度應滿足實時控制的要求、PLC結構合理、機型統一、在線編程和離線編程的選擇。全自動洗衣機控制所要求的控制功能簡單，小型PLC就能滿足要求了。該控制系統CPU模塊可采用CPU-224（AC/DC/繼電器）模塊，它可控制整個系統按照控制要求有條不紊地進行。同時由于該模塊采用交流220V供電，并且自帶14個數字量輸入點和10個數字量輸出點，完全能滿足全自動洗衣機控制系統的要求，所以不再需要另外的電源模塊、數字量和輸出模塊。綜上所述此次設計選用西門子S7-200型PLC。3.5PLC外部接線圖如圖3.4所示為洗衣機示意圖，在圖中ST4為高水位傳感器，ST5為中水位傳感器，ST6為低水位傳感器，ST7位水排盡傳感器，當選擇好水位后，YV1打開開始進水，當水位到達相應水位時，相應的傳感器送出ON信號否則為OFF,只有當水上升到與選擇水位相開關一致時，YV1關閉停止進水，開始洗衣。圖3.4洗衣機示意圖3.6PLC內部接線圖根據全自動洗衣機的控制要求，對系統控制的I/O點數進行了統計和PLC型號進行了選擇，現根據以上的統計和選擇對控制系統PLC的內部接線設計如下圖3.5。圖3.5PLC內部接線圖

4軟件的設計4.1I/O分配表4.1.1輸入地址分配表列出全自動洗衣機的輸入分配表，見表4.1。表4.1輸入地址分配表輸入地址對應的外部設備I0.0啟動按扭I0.1停止按扭I0.2水位選擇開關（高水位）I0.3水位選擇開關（中水位）I0.4水位選擇開關（低水位）I0.5手動排水開關I0.6手動脫水開關I0.7高水位傳感器I1.0中水位傳感器I1.1低水位傳感器I1.2水排空傳感器4.1.2輸出地址分配表列出全自動洗衣機的輸出分配表，見表4.2。

表4.2輸出地址分配表輸出地址對應的輸出設備Q0.0進水電磁閥Q0.1排水電磁閥Q0.2洗滌電動機正轉繼電器Q0.3洗滌電動機反轉繼電器Q0.4脫水Q0.5報警器4.1.3內部元件地址分配表全制動洗衣機控制時，需用到PLC內部的計時器和計數器對其進行過程控制，對控制中要用到的內部位元件地址分配表歸納如表4.3。表4.3內部地址分配表定時器/計時器對應的作用T37進水暫停計時T38正洗計時T39正洗暫停計時T40反轉計時T41反轉暫停計時T42脫水計時T43報警計時C50正反洗循環計數C51大循環計數4.2系統流程圖4.2.1強制停止流程圖

圖4.1強制停止流程圖4.2.2正常運行流程圖全自動洗衣機正常運行時即洗衣機按照程序設定依次完成依次洗衣過程，從選擇水位，按下啟動按扭，開始進水直到水滿（即水位達到高水位）時停止進水開始洗滌正轉，洗滌時，正轉30秒，停兩秒，然后反轉30秒，停2秒，如此循環5次，總共320秒開始排水，水位下降到低水位時開始脫水并繼續排水，脫水30秒，開始清洗，重復以上過程，清洗兩遍，清洗完成，報警3秒并自動停機。按照以上的工作流程，作出全自動洗衣機的正常運行工作流程圖見圖4.2。

圖4.2正常運行流程圖4.3程序設計4.3.1PLC控制順序功能圖順序功能圖，它是描述控制系統的控制過程、功能和特性的一種圖形，順序功能圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術，他是一種通用的技術語言。全自動洗衣機控制系統PLC控制狀態流程圖見圖4.3圖4.3PLC控制狀態流程圖

4.3.2系統梯形圖一、梯形圖的特點梯形圖是PLC模擬繼電器控制系統的編程方法。它由觸點、線圈或功能方框等構成，梯形圖左、右的垂直線稱為左、右母線。畫梯形圖時，從左母線開始，經過觸點和線圈（或功能方框），終止于右母線。在梯形圖中，可以把左母線看作是提供能量的母線。觸點閉合可以使能量流過，直到下一個元件；觸點斷開將阻止能量流過。這種能量流，我們稱之為“能流”。實際上，梯形圖是CPU仿真繼電器控制電路圖，使來自“電源”的“電流”通過一系列的邏輯控制條件，根據運算結果決定邏輯輸出的模擬過程。梯形圖中的基本編程元素有觸點、線圈和方框。觸點：代表邏輯控制條件。觸點閉合時表示能量可以流過。觸點分常開觸點和常閉觸點兩種形式。線圈：通常代表邏輯“輸出”的結果。能量流到，則該線圈被激勵。方框：代表某種特定功能的指令。能量流通過方框時，則執行方框所代表的功能。方框所代表的功能有很多種，例如：定時器、計數器、數據運算等。梯形圖中，每個輸出元素可以構成一個梯級。每個梯形圖網絡由一個或多個梯級組成。二、梯形圖繪制原則(1)梯形圖按自上而下、從左到右的順序排列。每個繼電器器線圈為一個邏輯行，即一層階梯。每一個邏輯行起于左母線，然后是觸點的連接，最后終止于繼電器線圈或右母線。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點，而線圈與右母線之間不能有任何點，應直接連接。(2)一般情況下，在梯形圖中某個編號繼電器線圈只能出現一次，而繼電器觸點可無限引用。有些PLC，在含有跳轉指令或步進指令的梯形圖中允許雙線圈輸出。(3)在每個邏輯行中，串聯觸點多的支路應放在上方。如果將串聯觸點多的支路放下方，則語句增多，程序變長。(4)在每個邏輯行中，并聯觸點多的支路應放在左邊。如果將并聯觸點多的支路放右邊，則語句增多，程序變長。(5)梯形圖中，不允許一個觸點上有雙向“電流”通過。(6)梯形圖中，當多個邏輯行都具有相同條件時，為了節省語句數量，常將這些邏輯行合并。當相同條件復雜時，這對儲存容量小的PLC很有意義。(7)設計梯形圖時，輸入繼電器的觸點狀態全部按相應的輸入設備為常開狀態進行設計更為合適，不易出錯。因此，也建議盡可能用輸入設備的常開觸點與PLC輸入端連接。如果某些信號只能用常閉觸點輸入，可以按輸入設備全部常開來設計，然后將梯形圖中對應的輸入繼電器觸點取反。[12]三、系統梯形圖根據以上的梯形圖的基礎知識、注意事項、特點及上節（3.3.1節）中的控制狀態流程圖，現利用STEP7-Micro/WIN編程軟件做出全自動洗衣機控制系統梯形圖。STEP7-Micro/WIN編程軟件是專為西門子S7-200而設計的，在個人計算機的WINDOWS操作系統下運行，功能強大、使用方便、簡單易學。其編寫好的程序可通過專用編程線纜下載的PLC中運行。也可以導出后在仿