基于plc的多功能全自動洗衣機控制系統的設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發展。具體表現在以下幾方面：向小型化、專用化、低成本方向發展；向大容量、高速度方向發展；智能型I/O 模塊的發展；基于 PC 的編程軟件取代編程器； PLC 編程語言的標準化；PLC 通信的易用化；組態軟件與 PLC 的軟件化； PLC 與現場總線相結合。 PLC 的特點首先 PLC 的抗干擾能力強，可靠性高。繼電接觸器控制系統雖具有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機械觸頭，使設備連線復雜，由于器件的老化、脫焊、觸頭的抖動及觸頭在開閉時受電弧的損害大大降低了系統的可靠性。傳統的繼電器控制系統中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。由于觸點接觸不良，容易出現故障，PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件，因觸點接觸不良造成的故障將大為減少。 而 PLC 采用微電子技術，大量的開關動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分繼電器和復雜的連線被軟件程序所取代，故壽命長，可靠性大大提高。PLC 在結構上對防潮、耐熱、抗震等都有非常充分的考慮，在硬件上均采用了具有濾波、隔離、屏蔽、接地等抗干擾能力的結構。微機在測試結果中雖然具有很強的功能性，但抗干擾能力差，工業現場的電源波動，機械振動，溫度和濕度的變化，一般通用微機遇到以上情況大部分不能正常工作。而 PLC 在電子線路、機械結構上都吸收了生產控制的經驗，主要模塊均采用了大規模集成電路，和信號調理電路，遇到了類似變化都能正常的工作。其次 PLC 控制系統結構簡單、通用性強、應用靈活。PLC 產品均成系列化生產，品種齊全，外圍模塊品種也。當控制要求改變的時候，可以用編程器修改程序，修改接線量很小。同一個 PLC 裝置可以用于不同的控制對象，只是輸入、輸出組件不同而已。在 PLC 構成的控制系統中，只需要在 PLC 的端子上接入相應的輸入、輸出信號線即可，不需要像繼電器之類的物理電子器件具有大量而又繁雜的硬件接線線路，操作簡單而又方便。其次 PLC 編程方便，易于使用。PLC 是面向用戶的設備，PLC 的設計者充分考慮到現場工程技術人員的技能和習慣來設計，PLC 程序的編制，大部分是采用了梯形圖或面向工業控制的簡單指令形式，方便了現場工程技術人員。PLC 可輕松地實現大規模的開關量邏輯控制，一般繼電器的控制是不可能實現的。PLC 具有通信聯網功能，他不僅可以控制一臺單機，一條生產線，而且可以控制一個機群和眾多的生產線。它不但可以進行現場控制，還可以用于遠程控制。其次 PLC 控制系統設計、安裝、調試方便。因為用軟件編程取代了硬接線實現控制功能，所以大大減小了安裝的接線量，設計人員只需要一臺小型編程控制器就可以進行控制系統的設計，而且可以在實驗室內進行模擬調試。繼電接觸器系統需要在現場進行調試，繁雜困難。PLC 中類似于繼電器系統中的時間繼電器、中間繼電器、計數器數量巨大，硬件齊全，且為模塊化積木式結構，并已經商品化，故可按性能、容量（輸入、輸出點、內存大小）等選用組裝。PLC 能顯示出它的工作狀態、通信狀態、異常狀態和 I/O 點的狀態。工作人員可查出故障原因，便于迅速處理，及時排除。最后 PLC 的結構緊湊、體積小、重量輕，易于實現機電一體化。由于以上特點，使得 PLC 獲得極為廣泛的應用。 PLC 的分類組成按 I/O 點數容量分為三類：小型機，中型機和大型機。小型機的功能一般以開關量控制為主，小型 PLC 輸入、輸出總點數一般在256 點以下，用戶程序存儲器容量在 4K 字左右。例如： SIEMENS 的 S7200 系列；OMRON 的 CPM2A 系列；MITSUBISHI 的 FX 系列；AB 的 SCL500 系列等。中型機的輸入、輸出總點數在 256~2048 點之間。用戶程序存儲器容量在8K 字左右。例如： SIEMENS 的 S7300 系列；AB 的 SCL500 系列等模塊式PLC 產品。大型 PLC 的輸入、輸出總點數在 2048 點以上，用戶程序存儲器容量達到16K 字以上。PLC 有 SIEMENS 的 S7400、OMRON 的 CVM1 和 CS1 系列產品。整體式結構其特點是將 PLC 的基本部件如 CPU 板，輸入板、輸出板、電源板等緊湊地安裝在一個標準機殼內，構成一個整體，組成 PLC 的一個基本單元或擴展單元。比較適合用于小型 PLC。模塊式結構其特點是 PLC 由 CPU 模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊、通信模塊和各種功能模塊等組成。比較適合大中型 PLC。PLC 的存儲器包括系統存儲器和用戶存儲器兩部分。PLC 的系統主要由CPU、電源、存儲器和專門設計的輸入/輸出接口電路等組成。系統程序包括三部分：系統管理程序、用戶指令解釋程序以及標準程序模塊與系統調用。系統存儲器用來存放由 PLC 廠家編寫的系統程序不能被用戶更改，并固化在 ROM 內。首先用戶存儲器包括用戶程序存儲器（程序區）和數據存儲器（數據區）兩部分。其次用戶數據存儲器可以用來存放用戶程序中所使用器件的 ON/OFF 狀態和數值、數等及用來存放用戶針對具體控制任務用規定的 PLC 編程語言編寫的各種用戶程序。PLC 使用的存儲器類型有三種：隨機存取存儲器（RAM） ；只讀存儲器（ROM） ；可電擦除可編程的只讀存儲器（EEPROM ） 。PLC 輸入/輸出單元包括兩部分：一是與被控設備相連接的接口電路，第二是輸入和輸出的映像寄存器。其輸入/輸出信號類型可以是開關量、模擬量和數字量。通常 PLC 的輸入接口電路的類型可以是直流、交流和交直流。輸入電路的電源（+24V）可由外部供給，有的也可以由 PLC 內部提供。輸出接口電路通常有三種類型：繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。PLC 一般正常工作使用 220V 的交流電源，內部的開關電源為 PLC 的中央處理器、存儲器等電路提供 5V、177。12V、24V 等直流電源。PLC 的組成部分還有擴展接口，通信接口，編程器及其他部件。 PLC 的編程語言和程序結構PLC 提供的編程語言通常有:梯形圖、語句表、功能圖和功能塊圖。梯形圖的編程語言是從繼電器控制系統原理圖的基礎上演變而來的。兩者基本思想一致，只是在使用符號和表達式上有一定區別。梯形圖中一個關鍵概念是“能流”，這只是概念上的 “能流”。如果有“能流” 從左至右流向線圈，則線圈被激勵。如沒有“ 能流” ，則線圈未被激勵。梯形圖語言簡單明了，所有編程語言的首選就是是否容易理解。語句表類似于計算機中的助記符語言，它是用一個或幾個容易記憶的字符來代表 PLC 的某種操作功能。順序功能流程圖的編程是一種圖形化的編程方法，許多 PLC 提供了用于SFC 編程的指令。使用它可以對具有并行發生、多種選擇等復雜結構的系統進行編程。許多 PLC 提供了用于 SFC 編程的指令。S7200 的 PLC 專門提供了功能塊圖編程語言，利用功能塊圖的編程語言可以查看到像普通邏輯門圖形的邏輯框指令。它沒有梯形圖編程器中的觸點和線圈，但有與之等價的指令，這些指令是作為邏輯框指令出現的，程序邏輯由這些邏輯框指令之間的連接決定。PLC 的程序結構通名為 RUN 的方式控制一個任務或過程，通過在 RUN 方式下，使 PLC 循環掃描并連續執行用戶程序來實現其功能和程序控制，用戶的程序決定了一個控制系統的功能。用戶程序、數據塊和參數塊構成了廣義上的用戶程序的三個部分。第 3 章 整體方案的選擇 整體功能介紹洗衣機的工作流程由進水、洗衣、排水、脫水 4 個過程組成。全自動洗衣機中，這 4 個過程可做到全自動依次運行，直至洗衣結束。 全自動洗衣機的控制要求PLC 投入運行，系統處于初始狀態，準備好啟動。按下啟動按扭及水位選擇開關，開始進水，水滿時停止進水。洗滌時，正轉后暫停，暫停 3 秒后開始反轉洗滌，反轉洗滌暫停， 。如此循環 3 次，開始排水，排空后開始脫水并繼續排水。完成一次從進水到脫水的工作循環過程。若未完成 3 次大循環，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環；若完成了 3 次大循環，則進行洗完報警。報警結束全部過程，自動停機。 全自動洗衣機的功能實現(1)按下啟動按扭及水位選擇開關，開始進水，水滿（即水位到達高低）時停止進水。(2)2 秒后開始洗滌。(3)洗滌時，正轉 15 秒后暫停，暫停 3 秒后開始反轉洗滌，反轉洗滌 15 秒后暫停，暫停 3 秒。(4)如此循環 3 次，總共 180 秒后開始排水，排空后（水位下降到低位）開始脫水并繼續排水。脫水 10 秒即完成一次從進水到脫水的工作循環過程。(5)若未完成 3 次大循環，則返回從進水開始的全部動作，進行下一次大循環；若完成了 3 次大循環，則進行洗完報警。(6)報警 10 秒結束全部過程，自動停機。(7)此外按排水按鈕可實現手動排水；按停車按扭可停止進水、排水、脫水及報警。第 4 章 硬件電路的設計 PLC 的選型PLC 產品種類繁多，其規格和性能也各不相同。對 PLC 的分類，通常根據其結構形式的不同、功能的差異和 I/O 點數進行分類。根據 PLC 的結構形式，可將 PLC 分為整體式和模塊式兩類。整體式 PLC 由不同 I/O 點數的基本單元（又稱主機）和擴展單元組成。將電源、CPU、I/O 接口等部件都集中裝在一個機箱內，具有結構緊湊、體積小、價格低的特點。整體式 PLC 一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展。基本單元內有 CPU、I